연성모드법을 이용한 해양 배경소음 특성 모델링

Abstract

본 연구에서 연성모드법을 이용하여 해수면에서 기인한 해양 배경소음의 상호스펙트럴밀도를 모델링하였다. 계산 환경으로 거리 종속 환경에서 전 해역의 해수면에 소음원이 위치한 상황에서 수신기 배열에 계측되는 배경소음을 고려하였다. 저주파 거리 종속환경에서의 음파전달 특성을 반영하기 위해, 연성모드법을 사용하였으며, 그 결과 단열모드법을 이용한 배경소음 모델링 접근법[1]의 일반화된 형태를 유도하였다. 모델링 시, 해수면 소음이 공간 상의 비 상관성을 만족한다 가정하였으며, 음원의 위치가 수신기와의 거리가 충분히 멀어 평면파와 같이 취급하고, 수신기 간 거리는 가까이 위치한다고 가정하였다. 음원과 수신기 사이의 음파전달은 소음원-수신원 역전원리 (reciprocity)를 이용하여 계산량을 감소시켰다. 시뮬레이션을 통해 거리 종속 환경에서 배경소음의 상호스펙트럴밀도 행렬을 획득하고 이를 이용해 빔형성 결과, 수평 코히런스 함수 결과를 계산하여 거리독립 환경에서의 결과와 비교하였다. 계산 및 비교 결과, 거리 종속 지형에 의한 모드 간 에너지 전환을 확인하였으며, 지형에 따른 수평면 상의 비대칭성이 미치는 영향을 확인하였다.