기포함유 퇴적층에서 차주파수 음파를 이용한 공기 함유량 추정방법

Abstract

본 발명에서는 실험실 조건 및 실제 해양의 퇴적층에 적용 가능한 차주파수 성분의 비선형 음향산란에 관 한 이론적인 모델을 개발하였다. 개발된 모델을 사용하여 실험실 조건에서 기포 함유 퇴적층의 비선형 음 향변수를 추정하였으며 이로부터 퇴적층 내부에 함유된 공기의 함유량을 추정하였다. 추정된 공기 함유량 은 퇴적층 내에서 발생된 음속변화를 이용하여 추정된 공기의 함유량과 비교하여 추정된 값들이 서로 유사 함을 확인할 수 있었다. 또한, 퇴적층 내에 공기의 함유량이 미소한 경우 음속변화로는 공기의 함유량을 추정할 수 없음을 확인할 수 있었다. 이것은 퇴적층의 공기함유량을 정량적으로 추정하는데 있어서 비선 형 음향 탐사법이 더욱 유용하게 사용될 수 있음을 의미한다. 비선형 음향탐사법의 이와 같은 장점을 활용 하여 실제 천해의 해양에서 미소량의 기포를 함유하는 해저 모래 퇴적층에 대한 비선형 음향변수를 추정하 였으며 이로부터 퇴적층 내부에 함유된 공기의 함유량을 추정하였다. 추정된 비선형 음향변수는 ε=576이 었다. 이 값은 일반적으로 기포가 함유되지 않은 모래 퇴적층의 비선형 음향변수 ε=81과 비교해서 매우 큰 값을 나타내었다. 이것은 퇴적층 내에 기포가 함유되어 있음을 나타내며, 추정된 해저 퇴적층의 공기 함유량은 β=1.84×10-6이었다.