수중 추진기 소음의 주기 정상성 분석

Abstract

선박 또는 수중 운동체의 프로펠러 추진기에서 발생하는 소음[1,2]은 프로펠러 축과 날개의 주기적인 회전 운동으로 인해, 주기 정상적인 (Cyclostationary) 특성을 가진다[3,4]. 이러한 주기 정상성은 프로펠러 축과 날개의 회전 특성에 관한 정보를 담고 있으므로, 이를 이용하면 소음을 방사하는 프로펠러의 회전 속도와 캐비테이션의 발생 여부 등을 추정할 수 있다. 본 연구는 추진기 소음이 주기 정상성을 가지게 되는 원인을 고찰하고, 순환 상관 함수(Cyclic autocorrelation function)와 순환 스펙트럼(Cyclic spectrum)으로 대표되는 주기 정상 통계량을 이용하여 수중 추진기 소음을 분석한 결과를 제시한다. 본 연구에서는 KRISO의 대형 캐비테이션 터널에서 측정한 프로펠러 모형 시험 데이터와 KRISO에서 제작 중인 무인잠수정의 추진기 소음 측정 데이터를 이용하여 추진기 주기 정상성을 관찰하고, 주기 정상 통계량을 측정하였다. 실험 데이터로부터 얻어진 주기 정상 통계량은 프로펠러의 회전 속도와 캐비테이션의 발생 여부에 따라 다른 특성을 나타내었으며, 이로부터 추정된 프로펠러 회전 속도는 실험 시 사용된 실제 프로펠러 회전 속도와 거의 일치하는 결과를 보여주었다.