선두파에 의한 낮은 수평입사각에서의 구면파 반사손실 특성 연구

Abstract

평탄한 해저면에서의 반사손실은 해수와 해저면의 음속과 밀도의 차이, 그리고 입사각에 따라 정해지며, 음파를 평면파 혹은 구면파 형태로 가정 하는가에 따라서도 영향을 받는다. 일반적으로 해저면에서의 음파반사는 평면파를 고려하지만 송 / 수신기와 해저면 사이의 거리가 근접한 곳에서의 음파 전달은 구면파를 가정하여야 한다. 이러한 평면파와 구면파에 의한 해저면 반사손실의 차이는 낮은 수평입사각에서 확인할 수 있으며 평면파와 구면파의 반사계수는 좀머펠트 적분을 이용하여 관계를 정의 할 수 있다 (Brekhovskikh, 1980). 본 논문에서는 주파수 500 Hz를 가정하여 단일 퇴적층 (Half space)과 다중 퇴적층 (two sediment layers, three sediment layers)일 경우의 평면파와 구면파의 반사손실을 비교하였다. 좀머펠트 적분을 통하여 구현된 구면파의 반사손실은 임계각 이하의 낮은 수평입사각에서 평면파의 반사손실에는 존재하지 않는 진동 (Oscillation)이 존재하였으며 이러한 진동은 선두파 (Head wave)와 해저면 반사파의 간섭효과에 기인하는 것으로 판단하였다. 이러한 효과를 검증하기 위하여 표물선 방정식 (Parabolic equation)을 이용한 시계열 신호모의를 이용하였다. 시계열 신호 모의를 통하여 얻은 선두파와 해저면 반사파의 간섭신호로부터 계산된 수평입사각에 따른 반사손실은 구면파 반사손실 특성을 따르는 것을 확인하였다.