[논문]해양환경에 따른 해수냉각의 적외선 신호 저감 효과도 분석

정호석; 조용진

doi:10.3744/snak.2016.53.6.521

해양환경에 따른 해수냉각의 적외선 신호 저감 효과도 분석
An Effectiveness Analysis of the Infrared Signature Reduction with Sea Water Cooling according to the Meteorological Environment 원문보기

大韓造船學會論文集 = Journal of the society of naval architects of korea, v.53 no.6, 2016년, pp.521 - 528

정호석 (동의대학교 함정적외선신호연구소) , 조용진 (동의대학교 조선해양공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The surface of a naval ship emits infrared signature because it is mainly heated by the sun. In order to reduce infrared signature, it has been practiced to cool surface of the naval ship by using sea water. In this study, reduction effect of infrared signature was compared according to the parameters which affect emission of infrared signature in order to increase utility of sea water cooling. The analysis results by searching parameters, which can judge operation of sea water cooling, could be utilized as basic data for operation of the naval ship.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

본 연구에서는 해수 냉각의 실시유무에 따른 비교분석을 실시한 후 적외선 신호에 영향을 미치는 인자별 개별 적외선신호 저감효과도를 분석하였다.

제안 방법

함정 적외선 신호와 관련된 연구에서 제약조건은 필요한 실험 조건을 생성할 수 없고, 군사보안, 비용과 시간 ․ 공간적 제약으로 인해 실선에 의한 실험적 연구는 현실적으로 불가능하다는 것이다 (Cho, 2005). 따라서 시뮬레이션을 이용한 해석적 연구가 주로 수행되고 있으며, 본 연구에서도 이러한 해석코드를 이용하여 해석적 연구를 수행하였다.
이를 위해 실험 목표를 서로 같은 해양시나리오에 놓여있는 함정을 해수 냉각의 실시여부에 따라 비교분석을 수행하는 것으로 설정하였다. 그 결과를 토대로 전체적인 적외선 신호 저감효과도와 적외선 신호에 영향을 미치는 인자의 개별 저감효과도를 파악하였다.
이를 위해 실험 목표를 서로 같은 해양시나리오에 놓여있는 함정을 해수 냉각의 실시여부에 따라 비교분석을 수행하는 것으로 설정하였다. 그 결과를 토대로 전체적인 적외선 신호 저감효과도와 적외선 신호에 영향을 미치는 인자의 개별 저감효과도를 파악하였다.

대상 데이터

따라서 본 연구를 위해서 해외에서 건조된 최신 함정을 선정하였다. 선정된 함정은 영국의 데어링급 구축함(Type-45)으로 최신 스텔스기술이 적용된 방공 구축함이다. 함정의 규모는 경하중량 = 약 7,200톤, 전장(LOA) = 152.

데이터처리

비교집단(해수냉각 실시 전-후)의 분포와 인자 수준별 효과를 쉽게 파악하기 위하여 상자그림 그래프(box plot)로 표현하였다. 또한 비교집단의 데이터 간 평균 차이를 검증하여 함정적외선 신호 저감효과를 살펴보기 위하여 동일한 표본을 대상으로 한 대응표본 t-검정(paired sample t-test)을 실시하였다.

이론/모형

이번 해석적 연구를 위해 도입된 소프트웨어는 캐나다 Davis 사의 ShipIR/NTCS(v3.6)로 현재 함정 적외선 분야의 모델링과 시뮬레이션 소프트웨어 중 국방 선진국인 NATO국가와 미해군에서 지속적인 검증 시험을 거쳐 표준코드로 사용하는 신뢰성이 높은 해석 코드이다 (Vaitekunas, 2005).

성능/효과

(1) 해수냉각을 적용할 경우 적외선 신호가 증가한 시나리오는 전체 중 15.2%를 차지하고 있어 무조건적인 적외선신호의 저감효과가 발생하지 않으며 해양환경에 따라 저감효과가 큰 폭으로 변화한다.
(2) ASTD(Air Sea Temperature Difference)가 낮은 0.5℃의 경우 –6.7℃일 때 대비 약 62% 저감효과를 가지게 되어 ASTD가 낮을 경우 상대적으로 우수한 저감효과를 가진다.
(6) 상대풍속이 낮을 때 상대적으로 우수한 저감효과를 가진다.

후속연구

앞서 정리한 내용을 바탕으로 해수 냉각의 실시여부를 판단할 수 있는 인자의 영향를 탐색함으로써 해수냉각의 효용성을 증대시킬 수 있으며, 함운용측면에서의 기초자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다. 하지만 본 연구의 경우 함정의 규모가 큰 구축함을 대상으로 해석하였기 때문에 이러한 경향은 함정의 규모에 따라 달라질 가능성이 있어, 향후 다양한 함급(class)에 따른 추가 연구가 필요할 것으로 보인다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	신호의 발생 원인 중 외부에서된 신호 원인은 무엇인가?	신호의 발생 원인을 살펴보면 함정의 적외선 신호는 크게 함정의 내부와 외부에서 발생된다. 그 중 외부에서 발생된 신호 원인은 운용되고 있는 함정의 주변 환경 즉, 태양, 하늘, 바다와의 열교환에 의한 온도 상승이며, 주로 태양을 통해 선체가 가열되어 적외선 신호를 방출하게 된다. 따라서 선체표면의 온도를 낮추기 위해 해수를 살포하는 해수냉각(seawater cooling) 방법을 이용하여 신호를 저감시키고 있다.
	함정의 적외선 스텔스 기술이란?	함정의 적외선 스텔스 기술은 적외선 탐지․추적 장비에 의한 적외선 신호탐지를 방지하기 위하여 선체표면에서 방출되는 적외선 신호를 최소화하는 기술이다 (Cho, 2005). 이 기술의 기본 원리는 함정에서 방출되는 적외선 신호를 저감하여 주변 환경(ackground)과의 대비(contrast)를 줄이는 것이다.
	함정의 적외선 스텔스 기술의 기본 원리는?	함정의 적외선 스텔스 기술은 적외선 탐지․추적 장비에 의한 적외선 신호탐지를 방지하기 위하여 선체표면에서 방출되는 적외선 신호를 최소화하는 기술이다 (Cho, 2005). 이 기술의 기본 원리는 함정에서 방출되는 적외선 신호를 저감하여 주변 환경(ackground)과의 대비(contrast)를 줄이는 것이다. 신호의 발생 원인을 살펴보면 함정의 적외선 신호는 크게 함정의 내부와 외부에서 발생된다.

참고문헌 (6)

Cho, Y.J. & Lew, J.M., 2005. A Study on the Sensitivity of IR Signature of a Ship according to the Meteorological Environment of Korean Seas. Journal of the Society of Naval Architects of Korea, 42(6), pp.673-685.

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Han, S.I. & Cho, Y.J., 2014. Feasibility Study on Sampling Ocean Meteorological Data using Stratified Method. Journal of the Ocean Engineering and Technology, 28(3), pp.254-259.

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Kim, Y.S., 2012. A Study on the Infrared Signature of a Naval Ship under the Marine Climate. Journal of the Society of Naval Architects of Korea, 49(3), pp.264-272.

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Vaitekunas, D.A., 2005. Validation of shipIR (v3.2): methodology and results. Paper presented at the SPIE Defense and Security Symposium, Orlando, Florida, USA, 17-21 April 2006, pp.1-12
Vaitekunas, D.A., 2010. IR susceptibility of naval ships using ShipIR/NTCS. Proceeding of the SPIE Defence, Security and Sensing Conference and Exhibitions, Orlando, Florida, USA, 5-9 April 2010, pp.1-8.
Wikipedia, 2015. Type-45 destroyer. [Online] Available at: http://en.wikipedia.org/wiki/Type_45_destroyer [Accessed 3 March 2015].

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