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정영철,이근화,성우제,김형록,Jung, Young-Cheol,Lee, Keunhwa,Seong, Woojae,Kim, Hyoung-Rok 한국음향학회 2014 韓國音響學會誌 Vol.33 No.3
소나 시뮬레이터에 적용되는 음파 전달 알고리즘은 빠른 계산 성능이 요구되며, 한국 해양 환경의 특성을 고려하여 거리와 깊이 방향의 환경 의존성을 구현할 수 있어야 한다. 이러한 요구사항을 충족하는 음파 전달 알고리즘은 음선 모델이며, 본 논문에서는 거리 종속 해양환경의 음선 알고리즘을 개발하였다. 본 알고리즘에서는 사각 격자법과 층법으로 음선을 추적하여 음속 구조의 깊이 방향 의존성을 고려하였으며, 거리 방향은 split-step 개념을 적용하여 음속구조의 거리 방향 의존성을 구현하였다. 고유음선은 음선 묶음의 보간법을 통해 계산되었으며, 가우시안 보간 함수가 적용되었다. 소나의 시계열 수신 신호는 음원 신호와 고유 음선 주파수 해의 푸리에 변환을 이용하여 모의되었다. 최종적으로 제안된 음파 알고리즘을 검증하기 위해 Pekeris 도파관, 쐐기, 심해의 환경에서 전달손실 결과를 BELLHOP, SNUPE, KRAKEN, OASES 등 검증된 모델의 결과와 비교하였으며, 결과적으로 만족스런 결론을 얻을 수 있었다. Sound propagation algorithm for a sonar simulator is required to run in real-time and should be able to model the range and depth dependence of the Korean ocean environments. Ray model satisfies these requirements and we developed an algorithm for range-dependent ocean environments. In this algorithm, we considered depth-dependence of sound speed through rays based on a rectangular cell method and layer method. Range-dependence of sound speed was implemented based on a split-step method in the range direction. Eigen-ray is calculated through an interpolation of ray bundles and Gaussian interpolation function was used. The received time signal of sonar was simulated by Fourier transform of eigen-ray solution in the frequency domain. Finally, for the verification of proposed algorithm, we compared the results of transmission loss with other validated models such as BELLHOP, SNUPE, KRAKEN and OASES, for the Pekeris waveguide, wedge, and deep ocean environments. As a result, we obtained satisfactory agreements among them.
정영철,김병욱,안상겸,성우제,이근화,한주영,Jung, Young-Cheol,Kim, Byoung-Uk,An, Sang-Kyum,Seong, Woo-Jae,Lee, Keun-Hwa,Hahn, Joo-Young 한국음향학회 2013 韓國音響學會誌 Vol.32 No.6
잠수함 소나 운용 요원의 능력을 향상시키기 위한 실제 해상 훈련은 많은 비용과 제약사항이 따른다. 소나 시뮬레이터는 이러한 문제점을 해결하고, 실제와 유사한 전장 환경을 모의함으로써 소나 운용 요원의 능력과 훈련 성과를 극대화시킨다. 본 연구에서는 수동 소나 시뮬레이터의 알고리즘을 제시하였으며, 알고리즘은 기동모듈, 소음원모듈, 소음 전달 모듈의 3가지 모듈로 나뉘었다. 기동모듈은 3차원 좌표계를 이용하여 함정의 기동을 구현하였으며, 시간 간격은 함정의 변침률에 따라 설정하였다. 소음원 모듈은 표적 소음, 해양 배경 소음, 자체소음으로 구성하였다. 표적 소음은 주파수 특성에 따라 비변조 협대역, 변조 협대역, 비변조 광대역, 변조 광대역 신호로 구분하였으며, 톤수와 속력에 의존하는 함정 방사소음 준위를 적용하였다. 해양 배경 소음은 음향도파관 효과가 고려된 바람 소음과 그외 배경 소음으로 모의하였으며, 자체소음은 유체소음과 소나돔 삽입 손실로 모의하였다. 소음 전달 모듈은 음선 기반의 모델을 이용하였으며, 기동 모듈의 각 시간에서 고유음선의 진폭, 위상, 시간지연을 합산하여 주파수 영역에서 표적 소음에 곱하였다. 최종적으로 시나리오에 따른 모의 결과 실제 해양에서 발생하는 소음과 유사한 경향을 확인할 수 있었다. Actual maritime exercise for improving the capability of submarine sonar operator leads to a lot of cost and constraints. Sonar simulator maximizes the capability of sonar operator and training effect by solving these problems and simulating a realistic battlefield environment. In this study, a passive sonar simulator algorithm is suggested, where the simulator is divided into three modules: maneuvering module, noise source module, and sound propagation module. Maneuvering module is implemented in three-dimensional coordinate system and time interval is set as the rate of vessel changing course. Noise source module consists of target noise, ocean ambient noise, and self noise. Target noise is divided into modulated/unmodulated and narrowband/broadband signals as their frequency characteristics, and they are applied to ship radiated noise level depending on the vessel tonnage and velocity. Ocean ambient noise is simulated depending on the wind noise considering the waveguide effect and other ambient noise. Self noise is also simulated for flow noise and insertion loss of sonar-dome. The sound propagation module is based on ray propagation, where summation of amplitude, phase, and time delay for each eigen-ray is multiplied by target noise in the frequency domain. Finally, simulated results based on various scenarios are in good agreement with generated noise in the real ocean.
정영철,이근화,성우제,김성일,Jung, Young-Cheol,Lee, Keun-Hwa,Seong, Woojae,Kim, Seongil 한국음향학회 2019 韓國音響學會誌 Vol.38 No.1
본 연구에서는 2015년 8월, 동해 동남방 해역에서 수행된 해양 잔향음 빔 데이터를 분석하였다. 잔향음 데이터는 이동하는 연구선에 의해 예인된 LFM (Linear Frequency Modulation) 음원과 삼중선 배열을 통해 수집되었으며, 신호처리 과정을 거친 이후 해저지형, 음원/수신기 수심, 음속구조에 따른 잔향음 준위의 변화를 분석하였다. 추가로 해저 잔향음의 확률적 특성을 해석하기 위해 셀 평균화 알고리즘이 적용된 정규화 데이터가 활용되었고, 모멘트 추정기법을 통해 형상 모수를 추정하여 해저 산란체의 확률적 특징을 확인하였다. 또한, 콜모고로프 스미르노프 검정 기법을 이용하여 데이터가 레일레이 분포와 K 분포 확률에 일치하는지를 분석하였다. 결과적으로 해저 지형에 따른 잔향음의 거리종속 특성과 음원/수신기 수심에 따른 시간 지연 및 세기 변화를 확인하였고, 잔향음에서 레일레이 확률분포와 유사한 특성을 관찰할 수 있었다. In this study, we analyzed the beam time series of ocean reverberation which was conducted in the eastsouthern region of East Sea, Korea during the August, 2015. The reverberation data was gathered by moving research vessel towing LFM (Linear Frequency Modulation) source and triplet receiver array. After signal processing, we analyzed the variation of ocean reverberation level according to the seafloor bathymetry, source/receiver depth and sound speed profile. In addition, we used the normalized data by using cell averaging algorithm and identified the statistical characteristics of seafloor scatterer by using moment estimation method and estimated shape parameter. Also, we analyzed the coincidence of data with Rayleigh and K-distribution probability by Kolmogorov-Smirnov test. The results show that there is range dependency of reverberation according to the bathymetry and also that the time delay and the intensity level change depend on the depths of source and receiver. In addition, we observed that statistical characteristics of similar Rayleigh probability distribution in the ocean reverberation.
정영철,이근화,성우제,김성일,Jung, Young-Cheol,Lee, Keun-Hwa,Seong, Woojae,Kim, Seongil 한국음향학회 2019 韓國音響學會誌 Vol.38 No.1
능동소나 시뮬레이터에서 실제와 유사하고 실시간 운용 가능토록 설계하는데 가장 제한적인 요소는 잔향음이다. 잔향음 모의는 계산시간이 많이 소요되어 시뮬레이터에 반영하고 실시간으로 신호를 생성하는데 한계가 있었다. 본 연구에서는 Harrison의 에너지 플럭스 해저 잔향음 모델을 기반으로 함정 기동에 따른 도플러 효과와 자기회귀 모델을 적용하여 해저 잔향음 시계열 신호를 모의하였다. 최종적으로 해군연구국 잔향음 워크숍-I 11번 문제와 동해 해양환경을 토대로 모의 한 결과, 실제와 유사한 특징의 해저 잔향음 신호를 생성할 수 있었다. Ocean reverberation is the most limiting factor in designing realistic and real-time system for sonar simulator. The simulation for an ocean reverberation requires a lot of computational loads, so it is hard to embed program and generate real-time signal in the sonar simulator. In this study, we simulate a time-domain bottom reverberation signal based on Harrison's energy-flux bottom reverberation model by applying Doppler effects as ship maneuvering and autoregressive model. Finally, the bottom reverberation signal with realistic characteristics could be generated for the simulation of ONR reverberation modeling workshop-I problem XI and East Sea ocean environments.
고강도 아연도금 강판의 아크 용접시 보호가스의 비율에 따른 스패터량에 대한 고찰
정영철(Young-Cheol Jeong),조영태(Young-Tae Cho),정윤교(Yoon-Gyo Jung) 한국기계가공학회 2016 한국기계가공학회지 Vol.15 No.1
The need for high-strength galvanized steel has recently increased because of the increased number of car consumers who want improved efficiency and exterior quality. High-strength galvanized steel with high corrosion resistance improves the durability of products and exterior quality. Furthermore, the gilt of zinc does not come off during machining because of the fine adhesive property of zinc. When these are welded, zinc has a lower melting temperature than iron, so zinc is more quickly vaporized than iron. Vaporized zinc can stick to electrodes, which increases spatter in welding transportation. Created spatter can enter the molten pool and develop into inner defects or blowholes and pits. Scattered spatter sticks to the product, which leads to the secondary cost of spatter removal. Therefore, in this study, comparisons of amounts of spatter generated are conducted according to the composition of shielding gas in the MIG and CMT processes to find optimal welding parameters.