해수면 거칠기 스펙트럼에 따른 고주파 양상태 해수면 음파산란 연구

Abstract

음파는 해수면 거칠기에 의한 산란뿐만 아니라 해수면 부근 공기방울 층에 의한 산란이 발생한다. 특히 주파수가 높아질수록 산란에 의한 영향은 크게 증가하므로, 고주파에서의 해수면 음파산란 특성 연구가 필요하다. 또한 해수면 거칠기는 해수면 파고와주파수의 관계에 따라 반사가 우세하게 발생하는 큰 거칠기 성분과 산란이 우세하게 발생하는 작은 거칠기 성분으로 구분되고 이러한 거칠기 특성에 따라 해수면 음파산란 특성이 달라지게 된다. 본 연구에서는 O(100) kHz 대역에서의 해수면 음파 산란 특성을 연구하기 위해 2020년 4월에 거제도 주변 해역에서 채널 측정 실험을 수행하였다. 실험 당시 파고부이로 측정한 해수면 변위 데이터를 통해 해수면 주파수 스펙트럼을 도출하여, 해수면 거칠기 스펙트럼에 따른 산란 특성을 확인하였다. 양상태 해수면산란강도는 Small slope approximaion(SSA)로 계산되었으며, 산란강도와 전달손실 및 도달시간을 이용하여 고주파 양상태 음파산란 신호를 모의하고 측정 결과와 비교하였다.