500Hz 이하의 가청주파수 사용 / 주기적 음파-변화-특성 분석 /
수백 km 적용 와동류·수온전선등도 측정
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해양은 현재까지 잠수함 등의 수중표적에 대한 가장 중요한 탐지수단인 음파가 전파되는 매체를 이루고 있는데, 주요
음향탐지체계의 운용을 위해서는 해양이라는 매체에 대한 정확한 이해가 필수적으로 요구된다. 그러나 해양특성은
시간적으로 혹은 공간적으로 일정한 것이 아니라 끊임없이 변하고 있다. 따라서 이러한 해양의 변화특성을 파악하기
위해서는 통상 대상해역에 가서 해양환경을 직접 측정하는데, 이럴 경우 시간 과 돈이 많이 소요될 뿐만 아니라 수백 km
크기의 해양현상들을 파악하기도 어렵다.
따라서 이러한 직접적인 방법을 지양하고 간접적인 방법을 통해 원격으로 해양특성을 파악하고자 제시된 기술이
해양음향 토모그라피(OAT : Ocean Acoustic Tomography)이다.
토모그라피는 원래 의학용어로서 초음파를 이용한 영상진단의 일종인 단층촬영 기술을 말한다. 즉, 초음파는 광선이나
전자파가 투과하지 못하는 물질내에서도 전파가 가능하기 때문에 비파괴 재료검사, 음향현미경, 수중 또는 인체 내부의
영상을 얻는 의료진단장치에 많이 이용되고 있다. 이에 비해서 OAT는 초음파를 사용하는 대신 5백Hz 이하의 가청주파수를
사용하여 해양특성을 파악하는 시스템이다. 전자파는 수중에서 처음 에너지의 90% 이상이 1백m 거리에서 감쇠되어
버리나 음파는 해양환경이 양호한 조건을 형성할 경우 수천 km까지도 전파될 수 있다.
수중에서 음파의 전파는 음속분포에 따라 직접적으로 영향을 받으며, 음속은 수온, 염분 및 수심(압력)에 의해 결정된다.
음속분포에 따른 음파의 전파양상은 정밀한 모델에 의해서 충분히 예측이 가능하다. 그러므로 수신된 음향정보를 분석한
후 예측모델을 이용하여 역으로 해양특성을 파악할 수 있다. 즉, 음파 발생기 수신기를 적절하게 배치하여 주기적으로
음파의 발생 및 수신을 반복하고 분석된 음향정보로부터 역으로 대상 해역의 해양특성(와동류, 수온전선)을 간접적으로
추정할 수 있다. 초기에는 1천km 이상 대양적 규모에 적용하여 지구 온난화, 엘니뇨, 해수유동 등을 파악하였으나,
최근에는 중규모 해양(수백 km)에 적용하여 와동류, 수온전선 등도 파악하고 있다. OAT 시스템은 음파 발생기 및 수신기를
비롯하여 지상 수신소 그리고 자료를 연계시켜 주는 인공위성으로 구성된다.
군사적인 면에서 볼 때 저주파 대역 수동 소나, 능동 소나 및 고정형 소나 등 주요 음탐체계의 운용을 위해서는 이들의
성능에 절대적으로 영향을 미치는 해양환경에 대한 시·공간적인 변화를 파악하는 것이 절실히 요구되고 있다. OAT는
대상해역의 해양 특성을 24시간 모니터링함으로써 이러한 요구에 부응할 수 있다. 또한 해저 고정형 소나 시스템 등과
연계되어 운용될 경우 해양특성의 변이 정보로부터 잠수함과 같은 수중표적을 직접 탐지하는 것도 가능하다.
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