거친 해수면에서의 수중표적 탐지 특성 연구

Abstract

초 록

군사적인 측면에서 소나(SONAR)를 사용하는 가장 큰 목적 중의 하나는 적 잠수함을 비롯한 수중 접촉물을 어떻게 하면 잘 탐지해 낼 수 있는가 하는 것이다. 소나가 운용되는 실제 해양환경은 음파의 진행에 영항을 미치는 매우 복잡한 변수들로 이루어져 있다. 이러한 변수에는 수온, 염분, 밀도, 해양 생물, 해수면과 해저바닥의 거칠기 등 매우 다양하며, 시간과 공간에 따라 매우 가변적이다. 특히 해수면의 거칠기는 음파를 산란시키는 대표적인 변수로, 소나를 이용한 수중 표적탐지를 어렵게 한다. 즉, 송신기에서 발생한 음파가 거친 해수면에 의해 산란되어 왜곡되면서 수신기의 표적탐지를 어렵게 하는 것이다. 본 논문에서는 이러한 거친 해수면이 수중 표적탐지에 구체적으로 어떻게 영향을 미치는지 하는 문제와 그러한 환경에서 표적탐지 확률을 조금이나마 높일 수 있는 방법에 대해서 능동소나 사용에 중점을 두고 모색하였다. 먼저 거칠기가 존재하지 않는 평평한 해수면(flat surface)에서 음파의 전달손실(Transmission loss) 특성을 확인하였으며, 거친 해수면(rough surface)은 PM(Pierson-Moskowitz) 스펙트럼을 이용하여 생성하였다. 총 50회의 풍속에 따라 거칠기가 다른 해수면을 모의하였으며, 생성된 거친 해수면에서의 전달손실은 (Kirchhoff- Helmholtz) Integral Equation을 이용하여 분석하였다. 계산된 거친 해수면에서의 전달손실로부터 음압장의 변동성을 확인하였으며, 이 변동성을 바탕으로 수중 표적탐지확률을 모의하였다. 본 논문은 실제 거친 해수면과 유사한 환경을 모의하여 수중 표적탐지 특성을 통계적으로 분석하였다는 것에 그 의의가 있다고 할 수 있다.