함정 프로펠러 수중 방사 소음 저감을 위한 능동 소음 제어 적용에 관한 기초 연구

Abstract

본 연구는 함정 프로펠러에서 발생하는 수중 방사 소음을 저감하기 위해 능동 소음 제어 적용을 위한 예비연구로 진행되었다. 본 연구에서는 가상 제어기를 이용한 능동 소음 제어 시뮬레이션을 이용해 능동소음제어(Active Noise Control, ANC) 에 따른 수중 프로펠러 소음의 저감 효과 및 음장 변화를 예측하였다. 시뮬레이션 결과, 수중 프로펠러는 낮은 주파수의 날개통과 주파수(Blade Passing Frequency, BPF) 성분을 가졌으나 충격 파형 특성을 갖는 것으로 나타났다. 이에 FxLMS 알고리즘 ANC를 이용해 수중 프로펠러 소음을 저감하기 위해서는 40 kHz 이상의 높은 샘플링 레이트를 갖는 제어기가 필요하였다. 또한, 단일 입력 단일 출력(Single- Input Single-Output, SISO) ANC의 경우 에러 마이크 방향으로 소음 저감이 가능하였지만 에러 마이크와 반대 방향에서는 소음이 증가하는 현상이 나타났다. 본 연구에서는 시뮬레이션을 통해 수중 프로펠러 소음에 대한 ANC 적용을 위한 조건 및 ANC 적용에 따른 저감 성능을확인하였으며, 이를 통해 함정 프로펠러 소음에 대한 능동소음제어를 위한 선행조건 및 검증 단계에 대해 제시하였다.