수중운동체의 자기정숙화를 위한 영구자화성분 분리에 관한 연구 = A Study on the Separation of Permanent Magnetization Components for the Magnetic Silencing of Underwater Vehicles

국문 초록 (Abstract)

본 논문은 수중기뢰의 자계 센서에 의해 함정이 탐지·기폭될 위험을 줄이기 위해, 함정의 영구자기장을 효과적으로 저감하는 소자(degaussing) 방법을 제시한다. 함정은 건 조·운용 과정에서 지구자기장에 지속적으로 노출되며, 이러한 영향으로 선체에 형성된 영구자기장은 기뢰에 대한 피탐 가능성을 높이므로, 영구자기장을 고려한 소자전류 산출 이 필수적이다. 이에 본 연구에서는 탈자 이후 남는 영구자화를, 탈자 직후 지자계 인가 로 형성되는 유도자화를 영구자화로 가정하는 모델링 절차를 제안하고, 속이 빈 원통형 선체에 대해 유한요소해석을 수행하여 PQ 라인에서의 자기신호 특성을 분석하였다. 이 어서 북동·남서 방향 Inter Cardinal 기동에서 얻은 두 신호의 차이를 이용하여 유도자 기장을 제거하고 영구자기장만 분리하는 방법을 수식으로 유도하고, 해석을 통해 그 타 당성을 검증하였다. 마지막으로, 영구자기장 소자를 위한 두 가지 접근법을 적용하여 소 자를 진행하였다. 각 방안을 적용하였을 때의 자화 분포 특성과 소자효과를 비교하였고, 그 차이에 대한 원인을 분석함으로써 기뢰 대응에 더 적합한 소자방안을 확인하였다.
제안된 절차는 향후 실제 함정 형상을 고려한 3차원 영구자기장 해석과 소자 시스템 설계의 기초 자료로 활용될 것으로 기대한다

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This paper proposes a degaussing method that effectively reduces the permanent magnetic field of a naval vessel in order to lower the risk of detection and detonation by the magnetic sensors of underwater influence mines. A ship is continuously exposed to the geomagnetic field during construction and operation, and the resulting permanent magnetization of the hull increases its probability of being detected by mines. Therefore, determining degaussing currents while explicitly accounting for the permanent magnetic field is essential.
To this end, a modeling procedure is proposed in which the residual permanent magnetization after deperming is represented by the induced magnetization that forms when the geomagnetic field is reapplied immediately after deperming. This procedure is applied to a hollow cylindrical hull model, and finite-element analysis is carried out to investigate the magnetic field characteristics along a PQ measurement line. Subsequently, a signal-processing method is derived in closed form, in which the difference between two measurements obtained during Inter Cardinal maneuvers in the northeast and southwest directions is used to cancel the induced magnetic field and isolate only the permanent magnetic field; the validity of this method is verified through numerical analysis. Finally, two different approaches to permanent magnetic field degaussing are applied, and the resulting magnetization distributions and degaussing performance are compared. By analyzing the origin of their differences, the method that is more suitable for mine countermeasures is identified. The proposed procedure is expected to provide a basis for three-dimensional permanent magnetic field analysis and degaussing system design that take realistic hull geometry into account.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• Ⅱ. 소자 원리 4
• 1. 강자성체의 자화과정 4
• 2. 소자 원리 5
• 가. 함정 자기장의 종류 5
• 나. 자화에 의한 자기신호 7
• 다. 소자 기본 개념 10
• 3. 신호분리기법 11
• Ⅲ. 수중운동체의 영구자기장 소자 13
• 1. 영구자화성분 추정 13
• 가. 유도자기장 해석 14
• 나. 영구자기장 해석 19
• 다. 영구, 유도자기신호 결과 비교 25
• 2. 신호분리해석 26
• 가. Inter Cardinal 기동 과정 수식 전개 26
• 나. Inter Cardinal 기동 과정 별 해석 결과 29
• 1) 해석 조건 29
• 2) 북동 기동 30
• 3) 남서 기동 30
• 4) 영구자기장 신호 분리 31
• 3. 영구자기장 소자 33
• 가. 자화 기준 소자전류 산출 33
• 1) 소자 전후 결과 비교 33
• 2) 소자전류 영향성 분석 35
• 나. 자기신호 기준 소자전류 산출 38
• 1) 코일 효과 38
• 2) 소자 결과 41
• Ⅳ. 결론 44
• 참고문헌 46
• Abstract 49- ii