파랑에너지를 비롯한 해양에너지 발전기의 수중소음 측정

팽동국(Dong-Guk Paeng),민수홍(Soohong Min),이주호(Jooho Lee),이청아(Cheongah Lee) 한국해양환경·에너지학회 2018 한국해양환경공학회 학술대회논문집 Vol.2018 No.11

축방향 전단율과 박동흐름에서 적혈구 응집현상에 미치는 영향

팽동국(Dong-Guk Paeng),이청아(Cheong-Ah Lee) 대한기계학회 2021 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2021 No.08

High Frequency Ultrasound and Its Applications to Animal and Human Imaging Focusing on Vessel and Blood

복태훈,팽동국,Bok, Tae-Hoon,Paeng, Dong-Guk The Acoustical Society of Korea 2010 韓國音響學會誌 Vol.29 No.e2

In the diagnostic ultrasound (US) transducer technology, the high frequency US(HFUS) transducer over 20 MHz is one of the current issues to be pursued for better resolution with the expense of penetration. HFUS single element transducers and the mechanical scanning systems for imaging are reviewed, and HFUS array transducers are also briefly summarized. HFUS applications such as the human applications in ophthalmology and dermatology and small animal applications for research purposes are reviewed with vascular and blood imaging in this paper.

음향후방산란신호의 나카가미 확률밀도함수를 이용한 해저퇴적물 분류

복태훈,팽동국,박요섭,공기수,박수철,Bok, Tae-Hoon,Paeng, Dong-Guk,Park, Yo-Sup,Kong, Gee-Soo,Park, Soo-Chul 한국음향학회 2009 韓國音響學會誌 Vol.28 No.3

해양 탐사에 있어서 해저퇴적물의 물성을 파악하는 것은 해양 연구의 기초 자료로써 활용되고 있다. 이러한 해저퇴적물의 물성을 파악하기 위해서는 시추를 통한 직접적인 방법이 있지만 경제적, 시간적 손실이 크고 공간적인 한계가 있다. 이에 음향 장비를 이용한 해저퇴적물 분류 연구가 활발히 진행 중에 있다. 본 논문에서는 해저 지형 조사 장비의 일종인 음향측심기에 의한 음향 신호의 나카가미(Nakagami) 분포를 분석하여 해저퇴적물의 특성을 분류하는 연구를 수행하였다. 나카가미 변수인 m 값의 변화에 따라 해저퇴적물의 물리적 특성이 달라지는 것을 확인하였고, 이는 해저퇴적물특성 연구의 기초자료로 활용되리라고 여겨진다. The physical properties of a seafloor sediment have been used as a basic data for the ocean survey. Conventional methods such as a coring, a drilling, and a grabbing have been used to explore the physical properties but these methods have a number of shortcomings as it is time consuming, expensive and spatially limited. To overcome these limitations, seafloor sediment classification using acoustic signals has been studied actively. In this paper, we obtained the backscattered signal from the seafloor sediment using an echo sounder which is one kind of seafloor topography equipment. Nakagami probability density function of the backscattered signals from the seafloor sediment was computed and a Nakagami parameter was compared with the physical properties of the seafloor sediment. We have confirmed that Nakagami parameter, m is correlated with the physical properties of a seafloor sediment. This study will be utilized as a basic data of the seafloor sediment research.

사운드 마스크 필터를 이용한 수중 과도 신호 추출

복태훈,김주호,팽동국,이종현,배진호,김성일,Bok, Tae-Hoon,Kim, Juho,Paeng, Dong-Guk,Lee, Chong Hyun,Bae, Jinho,Kim, Seongil 한국음향학회 2012 韓國音響學會誌 Vol.31 No.8

수중 과도 신호는 주변 소음과는 구별된다. 과도 신호는 음향학적 특색에 따라 특징들이 다양하기 때문에 데이터베이스화가 요구된다. 이에 본 논문에서는 해양에서 국지적이고 일시적으로 존재하는 과도 신호를 추출하기위해 사운드 마스크 필터링 방법을 활용하였다. 표준 신호를 선택하여 원 음원과의 상호상관관계를 구하였다. 상호상관신호의 포락선에서 최대우도법에 의해 결정된 역치를 사용하여 과도 신호를 위한 사운드 마스크 필터를 구하였다. 사운드 마스크 필터를 활용하여, 수중 소음원에서 바다메기의 과도 신호를 추출하였다. 유사하게, 원 음원에 인위적으로 인공 신호를 추가한 신호에서 동일한 방식으로 바다메기와 인공 신호를 과도 신호로서 추출하였다. 또한 표준신호에 따라서 다르게 추출된 과도신호의 비교를 통해 표준신호 선택의 중요함을 제시하였다. 본 논문에서 제안된 사운드 마스크 필터링 방법은 해양 주변 소음원에서 과도 신호의 데이터베이스 구축에 활용될 수 있고, 특히, 임의의 신호에서 원하는 신호를 추출하는 데에 활용 가능성이 있다. An underwater transient signal is distinguished from an ambient noise. Database for the underwater transient signal is required since the underwater transient signal shows various characteristics depending on acoustic features. In the paper, hence, sound mask-filter was applied to extract the transient signals which exist temporally and locally in the ocean. The standard signal was chosen and cross-correlated with the raw signal. A mask-filter for a transient signal was obtained using the threshold which was decided by the maximum likelihood method in the envelope of the cross-correlated signal. Using the sound mask-filter, the transient signal of a sea catfish {Galeichthys felis (Linnaeus)} was extracted from the underwater ambient noise. Similarly, the man-made signal was added into the noise and it was extracted by the same method. We also have demonstrated the significance of the transient signal through comparing the extracted signals depending on the standard signal. In the results, the proposed method, sound mask-filtering, could be utilized as a database construction of the transient signals in underwater noise. Particularly, this study would be useful to extract the wanted signal from arbitrary signals.

동해 묵호항 근처에서의 난류세기인자에 따른 음향수신신호의 위상분산 추정

김정훈,복태훈,팽동국,심태보,김영규,박정수,Kim, Jung-Hun,Bok, Tae-Hoon,Paeng, Dong-Guk,Shim, Tae-Bo,Kim, Young-Kyu,Park, Joung-Soo 한국음향학회 2009 韓國音響學會誌 Vol.28 No.4

음향수신신호의 위상은 매질에 대한 정보를 포함하고 있기 때문에 위상 변동을 연구하는 것은 매질에 대한 연구와 동반 되어야 한다. 또한 SAS (Synthetic Aperture Sonar)나 수중통신 등의 신호처리 시 수신신호의 위상변동 보정이 필요하다. 본 연구에서는 미세구조 난류에 의한 수신신호의 위상분산을 고찰하였다. 국지적으로 등방성이고 균질한 난류 환경 하에서 난류세기인자를 구하였고 음파 전달경로에 따라 난류세기가 미치는 영향을 고려하여 위상분산을 계산하였다. 난류세기 계산에 필요한 CTD자료와 ADCP자료는 묵호항 근처에 설치된 부표에서 획득하였으며 음파 전달경로는 Bellhop알고리즘을 이용한 음선 모델을 사용하였다. 결과적으로 난류세기인자는 주로 수온과 유속의 변화에 의해 결정되었으며 수신신호의 위상분산에 영향을 주었다. 이러한 위상분산은 소나 운용에 고려되어야 할 사항으로 여겨진다. Phase variance of the acoustic signals has to be investigated with the research of the medium, because the phase of the acoustic signals carries the information of the medium. The phase compensation of the received signals is required for the signal processing of SAS (Synthetic Aperture Sonar) and underwater communication. In this paper, the phase variance of the acoustic signals was studied depending on the micro-scale-turbulence of ocean. The turbulence strength of the locally isotropic and homogeneous turbulence was calculated, and the phase variance affected by the turbulence strength was computed along the ray paths. The CTD and ADCP data were acquired from a buoy system near the Mukho port in the East Sea of Korea and the ray paths were calculated by the Bellhop algorithm. As a result, the turbulence strength was mainly determined by the variation of temperature and flow speed, changing the phase variance of the received signals. Hence, we thought the phase variance should be considered in the sonar operating system.

진단용 초음파에 의해 가진된 초음파 조영제에서 방사하는 하모닉 성분의 크기: 이론적 고찰

강관석,유지철,팽동국,임성민,최민주,Kang Gwan Suk,Yu Ji Chul,Paeng Dong Guk,Rhim Sung Min,Choi Min Joo 한국음향학회 2005 韓國音響學會誌 Vol.24 No.2

진단용 초음파에 의해 가진된 초음파 조영제에서 방사하는 하모닉 성분의 크기를 이론적으로 고찰하였다. 본 연구에서는 2 MHz 진단용 초음파 펄스에 의한 초음파 조영제의 비선형 동적 반응을 Gilmore Model을 이용하여 수치 해석하였다. 초음파 조영제의 탄성 효과는 무시하였다. 초음파 조영제 반경의 크기 (1-9 $\mu$m)와 초음파의 MI 값 (0.125-8)을 변화시키면서 발생된 서브, 울트라. 2차 하모닉 성분의 파워를 기본 주파수 성분과 비교하였다. 시뮬레이션 결과, 초음파 조영제가 공진 반경 (2 $\mu$m) 보다 클 경우, 초음파 조영제에서 방출하는 서브 하모닉의 파워가 기본 주파수 것 보다 압도적으로 크게 나타났다. 특히 하모닉 영상에서 사용하는 2차 하모닉의 파워는 서브 및 울트라 하모닉 성분 보다 낮은 값을 가지는 것으로 예측되었다. 본 연구 결과는 초음파 조영제를 이용하여 하모닉 영상을 구현할 경우, 서브 및 울트라 하모닉 성분이 2차 하모닉 성분 보다 우수한 영상 변수가 될 수 있음을 시사한다. This study considers the magnitude of the harmonic components radiated from the ultrasonic contrast agents (UCA) activated by a typical diagnostic ultrasound. The nonlinear dynamic response of UCA to a 2 MHz diagnostic ultrasound pulse was predicted using Gilmore Model. The elastic property of the shell membrane of the UCA was ignored in the numerical model. Simulation was carried out for the UCA varying from 1 - 9 $\mu$m in its initial radius and the driving diagnostic ultrasound whose mechanical index (MI) ranges from 0.125 to 8. The powers of the sub. ultra and second harmonics of the acoustic signal from the UCA activated were compared with that of the fundamental component. The results show that. if the UCA is bigger than its resonant size (2 $\mu$m in radius for the present case) the sub harmonic power was much bigger than the fundamental. In particular, the 2nd harmonic component currently used as an imaging parameter for the harmonic imaging, was predicted to be lower in power than both the sub and the ultra harmonic component. This study indicates that, for obtaining harmonic imaging with UCA, the sub or ultra harmonics could be taken as imaging parameters better than the 2nd harmonic component.

여름철 제주 서부해역의 저염분수로 인한 음속변화와 음파채널 형성

김주호,복태훈,팽동국,방익찬,이종길,Kim, Juho,Bok, Tae-Hoon,Paeng, Dong-Guk,Pang, Ig-Chan,Lee, Chongkil 한국음향학회 2013 韓國音響學會誌 Vol.32 No.1

일반적으로 해양에서는 염분이 크게 변하지 않기 때문에 염분변화로 인한 음속변화는 무시할 수 있다. 그러나 제주 서부 해역에서는 매년 여름 저염분수의 영향으로 염분이 낮아지는 현상이 발생하여 표층 음속의 변화가 발생한다. 해양자료센터의 자료를 이용하여 제주 서부해역 세 정점에서의 30년(1980~2009) 자료 중 28 psu 이하의 저염분수가 발생한 해와 그렇지 않은 해의 수직분포를 각각 평균하여 음속분포를 구한 후에 수온과 염분에 의한 음속 변화를 분석하였다. 그 결과 저염분수 환경에서 염분에 의한 음속 변화는 표층에서 -5.36 m/s, 수심 10 m에서 -1.35 m/s 인 것으로 나타났다. 또한 표층 음속 감소로 인해 수심 약 5 m까지의 음속 수직 분포가 양(+)의 기울기를 갖게 되어 표층 염분채널이 형성되었으며 벨홉(Bellhop)모델을 이용한 음파전달 모의실험을 통해 이를 확인하였다. 30년간 표층채널 발생 동향을 분석한 결과 혼합층에서 압력에 의해 발생하는 정수채널은 9회, 저염분에 의해 발생하는 염분 채널은 5회로 나타났으며 염분 채널이 발생한 경우는 정수 채널에 비해 음선 임계각이 크게 나타나는 것으로 확인되었다. 또한 2010년 8월 1일 제주 서부해역에 발생하였던 저염분수의 공간적 분포를 측정한 자료에서도 일부 정점에서 염분채널이 형성되었다. Salinity does not generally affect sound speed because it shows very small variations in the ocean. However, low salinity water appears in the Western Sea of Jeju Island every summer so that sound speed and sound propagation can change near sea surface. We calculated Sound Speed Profile (SSP) using vertical profiles of temperature and salinity, which were averaged over years of normal salinity and low salinity (<28 psu) from 30 years (1980~2009) at 3 sites of Korea Oceanographic Data Center (KODC). As a result, sound speed variation by low salinity alone was -5.36 m/s at sea surface and -1.35 m/s at 10m depth for low salinity environments. Gradient of SSP was positive down to 5 m depth due to decrease of sound speed near surface, leading formation of haline channel. Simulation of acoustic propagation using a ray model (Bellhop) confirmed the haline channel. Haline channel has formed 4 times while hydrostatic channel controlled by only pressure has formed 9 times for 30 years. The haline channel showed larger critical angles of rays than hydrostatic channel. Haline channel was also formed at some sites among 20 measurement sites in low salinity water mass which appeared on August $1^{st}$ 2010.

동중국해와 기니만에서 저염분수로 인한 표층음파채널과 중주파수 음향 특성 분석

김한수,김주호,팽동국,Kim, Hansoo,Kim, Juho,Paeng, Dong-Guk 한국음향학회 2015 韓國音響學會誌 Vol.34 No.1

양쯔강이나 나이저강과 같은 큰 강의 하구를 통해서 많은 담수가 흘러 들어오는 연안에서는 표층염분이 급격히 낮아져서 음속 변화에 영향을 끼친다. 본 논문에서는 우기의 동중국해 해역과 기니만에서 저염분수로 인해 생성되는 표층음파채널(SSC) 현상을 분석하였다. 동중국해는 KODC(Korea Oceanographic Data Center)의 자료를, 적도 부근의 기니만은 ARGO(Array for Real-time Geostrophic Oceanography) 자료를 사용하였다. 수집된 자료를 토대로 표층음파채널 발생동향을 살펴본 결과 동중국해에서는 10년 동안(2000 ~ 2009) 9개 정점에서 측정된 90회 자료중 표층음파채널은 32회 나타났고 그 중 염분채널은 14회 나타난 반면 기니만에서는 3년 동안(2006 ~ 2009) 20개 정점에서 측정된 20회 자료 중 모든 경우에서 표층음파채널이 발생하였으며 염분채널은 18회 나타났다. 음속구배에 영향을 주는 수온-염분의 기울기를 분석한 결과 동중국해에서는 염분과 수온 변화량 모두 크게 나타나 염분, 수온의 조합에 의한 표층음파채널이 형성되었다. 반면 기니만에서는 혼합층이 잘 발달하여 수온 변화가 적고 염분 변화량이 크게 나타나 주로 염분에 의한 표층음파채널이 형성되었다. 음향 특성 분석 결과 동중국해 정점은 채널두께가 6.5 m, 임계각은 $1.5^{\circ}$, 표층과 수온약층에서 전달손실 차는 11.5 dB로 나타났고, 기니만 정점은 채널두께가 18 ~ 24 m, 임계각은 $4.0{\sim}5.4^{\circ}$, 전달손실 차이는 21.5 ~ 27.9 dB로 나타났다. 따라서 본 연구는 큰 강의 하구나 강수량이 많은 해역에서 저염분수로 인한 음파전달 변화를 이해하기 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. Salinity affects sound speed in the low salinity environment, in the seas where freshwater from large rivers and flows into the marginal sea area near the Yangtze River and the Niger River. In this paper, SSC (Surface Sound Channel) formed by low salinity water was investigated in the East China Sea and the Gulf of Guinea of rainy season. The data from KODC (Korea Oceanographic Data Center) in the East China Sea and from ARGO (Array for Real-time Geostrophic Oceanography) in the Gulf of Guinea of the tropical area were used for analysis. SSC haline channel was formed 14 times among 32 SSC occurrences when the 90 data from 9 points were analyzed during a decade (2000 ~ 2009) in the East China Sea. In the Gulf of Guinea, haline channel was formed 18 times among 20 SSC occurrences during 3 years (2006 ~ 2009). When the sound speed gradient was analyzed from temperature-salinity gradient diagram, the gradients of both salinity and temperature affect SSC formation in the East China Sea. In contrast, the salinity gradient mostly affects SSC formation due to the least change of temperature in the well-developed mixed layer in the Gulf of Guinea. Their acoustic characteristics show that channel depth is 6.5 m, critical angle is $1.5^{\circ}$ and difference of transmission loss between surface and thermocline is 11.5 dB in the East China Sea, while channel depth is 18 ~ 24 m, critical angle is $4.0{\sim}5.4^{\circ}$ and difference of transmission loss is 21.5 ~ 27.9 dB in the Gulf of Guinea. These results are expected to be used as a basic understanding of the acoustic transmission changes due to low salinity water at the estuaries and the ocean with heavy precipitation.

원통 구조에서 공간 콘볼루션을 이용한 상호 방사 임피던스 계산

복태훈,이잉,팽동국,이종길,신구균,조치영,Bok, Tae-Hoon,Li, Ying,Paeng, Dong-Guk,Lee, Jong-Kil,Shin, Ku-Kyun,Joh, Chee-Yong 한국음향학회 2010 韓國音響學會誌 Vol.29 No.1

공간 콘볼루션을 이용하여 원통형 구조에서 진동체 사이의 상호 방사 임피던스를 계산하였다. 본 계산 방식은 평면 배열을 공간 콘볼루션에 의해 원통 구조로 변환하고 이에 대한 상호 방사 임피던스를 계산하는 것으로서 정확한 형태의 원통형 배플을 고려하지는 못하지만 계산 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다. 본 논문에서 제안하는 공간 콘볼루션 방식에 의한 계산 결과를 기존의 4중 적분 방식에 의한 계산 결과와 비교하여 계산 방식에 대한 오차를 분석하였고, 또한 배열 구조에서 발생하는 오차를 분석하기 위해 평면 배열에서의 결과와 비교하였다. 앞의 두 가지 형태의 비교를 통하여 본 계산 방식에 대한 오차를 확인하였고, 아울러 오차 범위 내에 있는 구간에서는 공간 콘볼루션에 의한 원통 구조라 할 지라도 제한적으로 사용할 수 있음을 확인하였다. The mutual radiation impedance was calculated using the spatial convolution in the cylindrical structure. The Cartesian coordinate was transformed into the cylindrical coordinate using the spatial convolution for the cylindrical array structure. This method cannot consider the cylindrical baffle, but can reduce the computation time. The error for not considering the cylindrical baffle was analyzed by the comparison of the spatial convolution method with the quadruple integration method in the cylindrical structure. The mutual radiation resistance in the cylindrical structure was compared with the one in the planar baffle. Based on two kinds of the comparison, we presented the error of the suggesting method in this paper, confirming that the spatial convolution method could be applied to compute the mutual radiation impedance in the cylindrical structure at certain conditions.