水中음파로 임의의 표적 탐지가능 / 작전환경 전술고려 능·수동형 선택 |
지구는 표면의 약 70%가 바다로 이루어져 있으므로 세계 각국은 해상으로부터 적의 위협을 해소함과 동시에 자국함의
안전한 해로를 확보하기 위해 수중무기 체계의 개발에 주력하고 있는 실정이다.
공기중에서는 임의의 표적을 탐지하기 위해서 전자파나 빛을 이용하고 있으나 감쇄 특성 때문에 매질이 다른 수중에서는
사용할 수 없다. 그래서 수중에서는 감쇄율이 공기중에서 보다 적고, 진행속도가 약 4배 정도 빠른 수중음파를 이용하게
되었다.
수중음파는 물입자의 변위에 따른 압력의 변화로 나타나는 현상으로서 이를 이용하면 수중에 존재하는 임의의 표적에
대한 탐지가 가능하다. 수중음파의 발생이나 발생된 음파를 감지하는 수단으로서 압전현상을 이용하는데, 이는 특정한
소재에 기계적인 힘(압축력 또는 인장력)을 인가하면 전압이 발생하고 소재의 양단간에 인가하는 전압의 극성을 바꾸어
번갈아 인가하면 수축과 팽창을 하는 현상을 말한다.
그림. 샌드위치형 트랜스듀서
이러한 현상을 갖는 소재를 압전소재라고 일컫고 있으며, 이 현상을 나타내는 소재는 다양하게 존재하고 있으나 가장
일반적으로 사용하는 것은 압전세라믹 소재이다. 압전소재의 압전현상을 이용하여 수중에서 전기적 에너지를
음향에너지로 또는 음향에너지를 전기적에너지로 변환하는 기능을 갖는 센서를 통칭하여 수중 음향트랜스듀서라고 한다.
수중음향트랜스듀서는 사용되는 목적과 환경에 따라 많은 종류가 있으나 가장 보편적인 형태가 샌드위치형
트랜스듀서이다.
압전 세라믹소재의 수축과 팽창을 이용하여 음향에너지를 수중으로 잘 전달하도록 압전세라믹 소재와 물과의 임피던스
부정합을 교정하기 위하여 음향에너지가 방사되는 방향에서는 가벼운 금속을 사용하며 반대방향으로는 음향에너지가 잘
방사되지 않도록 무거운 금속을 주로 사용한다.
일반적으로 트랜스듀서는 음향에너지를 임의의 방향으로 방사하여 표적으로부터의 반사음을 감지하는 능동형과
수중에서 발생되는 각종 소음이나 표적에서 발생되는 소음을 감지하는 수동형으로 구분 지을 수 있다.
능동형은 자체에서 음향에너지를 방사하기 때문에 아군의 존재가 노출될 위험이 크고, 반사음을 이용하므로
음향에너지의 전달손실이 커지는 단점이 있으나 소음이 적은 표적을 탐지할 수 있으며 정확한 거리정보를 알 수 있는
장점을 가진다.
수동형은 소음이 적은 표적을 감지하기 어렵고 정확한 거리정보를 알 수 없는 단점이 있으나, 아군의 존재가 노출되지
않으며 표적에서의 방사되는 음향에너지의 전달손실이 적다는 장점을 가진다. 능·수동형중 어느 형태를 취할 것 인가는
작전환경이나 전술을 고려하여 적절히 선정되어져야 할 문제이다.
