다수 선박소음을 활용한 대역분할에 따른 DEMON 성능에 관한 연구

Abstract

항만 감시체계에서 중요한 임무 중 하나는 수중·수상에서 항만으로 접근해오는 미상 접촉물에 대해서 신속하게 식별하여 대응하는 것이다. 특히 미식별 접촉물이 수상인 경우 프로펠러 정보를 통해 선박의 이상 유무를 판단할 수 있는 DEMON(Detection of Envelope Modulation On Noise) 체계를 통해 미식별 선박에 대해서 신속하게 파악하여 대응하고 있다. 이처럼 항만 감시체계에서는 DEMON은 매우 중요하기 때문에 시스템이기 때문에 과거부터 DEMON 성능을 향상시키기 위해 여러 기법들이 연구 되어왔다. DEMON 분석은 프로펠러의 정보를 담고 있는 캐비테이션 소음을 분석하는 기법으로 먼저 수중방사소음에서 캐비테이션 소음이 우세한 대역을 선택해야하는데 선박의 크기, 종류, 기계류 소음 등 다양한 요인에 의해 상황에 따라 캐비테이션 소음의 우세한 대역이 매번 변동되기 때문에 최적의 기준이 존재하지 않으며 전문가들도 상황에 맞춰 캐비테이션 소음이 우세한 대역을 수동으로 설정하고 있다. 이러한 이유로 대역통과 필터와 관련된 연구는 상대적으로 덜 진행되고 있다. 하지만 실제 항만 감시체계에서는 많은 선박에 대해서 DEMON 분석을 진행하고 있으며 신속하게 이상 유무를 식별하고 분류해야하기 때문에 매번 선박마다 다른 대역통과 필터를 적용하기가 제한적이다. 따라서 본 논문에서는 대역분할이라는 기법을 도입하여 4종류의 선박(화물선, 유조선, 예인선, 여객선) 350여 척의 수중방사소음을 대상으로 대역분할 기법과 대역통과 필터에 따른 DEMON 성능을 분석하였다. 또한, 대역폭 변경을 통해 기계류 소음이 대역분할 기법과 대역통과 필터에 어떠한 영향을 주는지 파악하였으며, 마지막으로 분석 결과를 종합하여 다양한 상황에 따른 최적 기법을 제시하였다.