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진해만에서 측정된 높은 수평입사각에서의 고주파 해저면 반사손실
나형술,박치형,조성호,최지웅,나정열,윤관섭,박경주,박정수,La, Hyoung-Sul,Park, Chi-Hyung,Cho, Sung-Ho,Choi, Jee-Woong,Na, Jung-Yul,Yoon, Kwan-Seob,Park, Kyung-ju,Park, Joung-Soo 한국음향학회 2010 韓國音響學會誌 Vol.29 No.4
남해 진해만에서 주파수 17-40 KHz를 이용하여 수평 입사각 $82^{\circ}$에 대한 고주파 해저면 반사손실을 측정하였다. 측정된 해저면 반사손실은 주파수에 따라서 주기적인 변동성을 보였으며 이러한 특성은 이층 구조의 해저면을 가정한 레일리 반사 계수 모델을 사용하여 예측한 결과와 비교 분석되었다. 이층 구조 반사 계수 모델은 수층, 상부퇴적층, 그리고 하부 퇴적층으로 구분되며 총 9개의 입력 인자 (수층의 음속과 밀도, 상부 퇴적층의 음속, 밀도, 감쇠계수, 두께, 하부 퇴적층의 음속, 밀도, 감쇠계수)가 사용된다. 하부 퇴적층의 지음향 인자들은 코어로부터 측정된 평균 입도 크기로부터 유추되었으며 상부층의 음속, 밀도, 감쇠계수와 두께는 몬테카를로 방법을 이용하여 역추정되었다. 지음향 인자들의 민감도 조사로부터 다층구조 해저면에서 나타나는 반사계수의 종속성은 상부 퇴적층의 두께에 가장 민감하게 반응함을 확인하였다. High-frequency bottom loss measurements for grazing angle of $82^{\circ}$ in frequency range 17-40 kHz were made in Jinhae bay in the southern part of Korea. Observations of bottom loss showed the strong variation as a function of frequency, which were compared to the predicted values using two-layered sediment reflection model. The geoacoustic parameters including sound speed, density and attenuation coefficient for the second sediment layer were predicted from the empirical relations with the mean grain size obtained from sediment core analysis. The geoacoustic parameters for the surficial sediment layer were inverted using Monte Carlo inversion algorithm. A sensitivity study for the geoacoustic parameters showed that the thickness of surficial sediment layer was most sensitive to the variation of the bottom loss.
수중음향을 이용한 해초 서식처(Seagrass Habitats)의 공간 및 수직 분포 추정
강돈혁,나형술,김종만,나정열,명정구,조성호 한국해양과학기술원 2006 Ocean and Polar Research Vol.28 No.3
Seagrass meadows are considered as critical habitats for a wide variety of marine organisms in coastal and estuarine ecosystems. In many cases, studies on the spatial/temporal distribution of seagrass have depended on direct observations using SCUBA diving. As an alternative method for studying seagrass distribution, an application of hydroacoustic technique has been assessed for mapping seagrass distribution in Dongdae Bay, on the south coast of Korea, in September 2005. Data were collected using high frequency transducer (420 kHz split-beam), which was installed with towed body system. The system was linked to DGPS to make geo-referenced data. Additionally, in situ seagrass distribution has been observed using underwater cameras and SCUBA diving at four stations in order to compare with acoustic data. Acoustic survey was conducted along 23 transects with 3-4 knot ship speed. Seagrass beds were vertically limited to depths less than 3.5 m and seagrass height ranged between 55 and 90 cm at the study sites. Dense seagrass beds were mainly found at the entrance of the bay and at a flat area around the center of the bay. Although the study area was a relatively small, the vertical and spatial distributions of the seagrass were highly variable with bathymetry and region. Considering dominant species, Zostera marina L., preliminary estimation of seagrass biomass with acoustic and direct sampling data was approximately 56.55 g/m2, and total biomass of 104 tones (coefficient variation: 25.77%) was estimated at the study area. Hydroacoustic method provided valuable information to understand distribution pattern and to estimate seagrass biomass.
김대욱,나형술,최지웅,나정열,강돈혁,Kim, Dae-Uk,La, Hyoung-Sul,Choi, Jee-Woong,Na, Jung-Yul,Kang, Don-Hyug 한국음향학회 2009 韓國音響學會誌 Vol.28 No.3
캐비테이션 기포 (cavitation bubble)가 존재하는 유체 내에서 다중 주파수 (multi-frequency)를 송수신할 때 음파의 감쇠(attenuation)와 음속 (sound speed) 변화가 발생되었고, 이 특징을 이용하여 기포의 크기와 분포량을 추정하였다. 음향실험은 $20{\sim}300\;kHz$ 대역의 다중 주파수를 이용하여 실시하였고, 기포가 존재하는 경우와 존재하지 않는 경우의 주파수별 음속 비와 음파의 감쇠 값을 측정하였다. 캐비테이션 기포는 모터 끝에 장착된 둥근 막대형 블레이드 (blade)를 물 속에서 고속회전시켜 발생되었다. 캐비테이션 기포의 크기 및 분포량은 모터의 회전 속도, 블레이드 끝단 (tip)의 겉넓이를 변화시키며 관측하였고, 기포 생성 후 시간별 기포량 감소율을 측정하였다. 실험 결과 발생된 기포의 크기는 반경 $10{\sim}60{\mu}m$였고, $10{\sim}20{\mu}m$와 $20{\sim}30{\mu}m$ 반경의 기포가 전체의 약 45%와 25%를 차지하였다. 세부실험 결과로 모터의 회전 속도가 증가할수록 더 많은 양의 기포가 발생되지만 블레이드 끝단 면적의 증가와 기포 발생량의 변화는 상관성이 없음을 확인하였다. 또한 기포량의 감소율은 지속시간별로 일정하였고, 2분 이내에 전체량의 80%가 소멸됨을 관측하였다. 음향실험의 결과를 검증하기 위해 동일한 조건에서 광학카메라로 촬영한 기포 분포량과 비교하였다. Distribution of cavitation bubbles relative to change of the sound speed and attenuation in the water was estimated using acoustic signal from 20 to 300 kHz in two cases that cavitation bubbles exist and do not exist. To study generation and extinction property of cavitation bubble, bubble distribution was estimated in three cases: change of rotation speed (3000-4000 rpm), surface area of blade ($32-98\;mm^2$) and elapsed time (30-120 sec). As a result, the radii of the generated bubbles ranged from 10 to $60{\mu}m$, and bubble radius of $10-20{\mu}m$ and $20-30{\mu}m$ was accounted for 45 and 25% of the total number of cavitation bubbles, respectively. And generation bubble population correlated closely with the rotating speed of the blades but did not correlate with the surface area of blade. It was observed that 80% of total bubble population disappeared within 2 minutes. Finally, acoustic data of bubble distribution was compared with optical data.