해저면 거칠기에 의한 해저면 후방산란강도 측정

Abstract

해양에서 수중음향을 이용한 능동소나의 운용은 저주파(수백 Hz 미만) 장거리 전달 손실 연구와 수십 kHz 이상의 주파수 대역인 고주파 산란 연구 및 잔향음 연구로 양분되어 왔다. 저주파수 대역에서의 경계면 음파 간섭 현상은 반사와 투과만을 고려하는 반면 고주파수 대역에서는 산란에 의한 영향이 가장 중요한 요소로 작용된다. 따라서 고주파수를 이용한 능동 소나의 운용에서는 해저면의 산란을 정확하게 계산하는 것이 요구되며, 정확한 계산을 위해서는 해저면의 거칠기를 측정하는 것이 중요하다. 2010년 2월 한양대학교의 수조(5 x 5 x 5 m)에서 실험이 수행되었으며, 수조는 0.9 �X의 평균입도를 가지는 사질의 퇴적물로 구성하였다. 동일한 구성으로 설정된 해저면은 거칠기가 다른 두 해저면으로 구분하였다. 한쪽의 해저면은 평탄하게 구성하였으며, 다른 한쪽의 해저면은 임의로 거칠기를 만들어 구성하였다. 거칠기가 다르게 구성된 해저면에서 5 MHz 대역의 주파수 특성을 가지는 단상태 송수신 시스템을 이용하여 해저면 거칠기를 측정하였다. 또한 동일한 해저면에서 50 kHz의 주파수 대역을 이용하여 해저면 후방 산란 강도를 측정하였다.; Bottom backscattering measurements were made at the water tank located at Hanyang University in Ansan, Korea. The bottom of the water tank consisted of 0.5�{m thick sandy sediment having a mean grain size of 0.9 phi. 50-kHz backscattering strengths were measured for two types of bottom roughness: flat bottom of which the surface was smoothed to remove the roughness and rough bottom of which the surface was dug randomly to make a random rough surface. The roughness power spectra of artificially formed surfaces were estimated using the interface profiles obtained by the arrival time analysis of 5 MHz backscattering data. In this talk, the backscattering strengths are predicted using the perturbation theory and the Kirchhoff approximation, in which the mean grain size and the measured roughness spectra are used as an input parameter, and the result are compared with the measured backscattering strengths. The result of comparison suggests that the measured value of bottom interface roughness should be used to predict exactly the bottom backscattering strengths.