축대칭 유한 실린더형 쉘 표적 산란 음장의 효율적 모의

Abstract

본 연구에서는 대표적인 수중 표적 형태인 유한 실린더형 쉘에 의한 자유 공간 산란을 모의하였다. 유한 실린더형 쉘의 산란은 형상의 복잡성으로 인해 제한적인 수치해석 기법(T-matrix)이나 근사적인 기법 (kirchhoff approximation)을 통해모의되어왔다.현재 컴퓨터 성능의 발달로 수치적 기법인 유한 요소법을 통한 정확한 유한 실린더형 쉘의 산란 음장 모의가 가능하다. 본 연구에서도 상용 소프트웨어인 COMSOL Multiphysics를 활용하여 유한 실린더형 쉘의 산란 음장을 유한 요소법 기반으로 정확하게 모의하고자 한다.하지만 컴퓨터 성능의 발달에도 유한 요소법을 이용하는 표적 산란 모의는 높은 계산량에 의해 그 사용이 제한된다. 특히 본 연구에서 모의 하고자 하는 유한 실린더형 쉘의 산란을 3차원 공간(full-scale 3-D)에서 모의시 계산량 문제로 해석가능한 최대 주파수가 제한된다는 문제점이 있었다. 따라서 본 연구에서는 2 차원 방위각 중첩기법을 활용하여 유한 실린더형 쉘의 산란을 효율적으로 모의하였다. 2차원 방위각 중첩 기법에서는 축대칭 형상 표적 산란 음장을 방위각에 따라 2차원 모드로 분해하고, 각 모드를 수치 기법 기반으로 해석 후 이를 중첩 하여 3차원 표적 산란을 모의한다.[1] 상기 모의 결과와 3차원 공간에서 해석 가능한 최대 주파수 까지 모의한 결과를 비교함으로써 제시한 모의 기법이 타당함을 검증 하였다.