Bottom Loss Variation of Low-Frequency Sound Wave in the Yellow Sea

Article

황해에서 저주파 음파의 해저손실 변동

김 봉 채*

한국해양연구원 해양환경연구본부 (425-600) 경기도 안산시 안산우체국 사서함 29

Bottom Loss Variation of Low-Frequency Sound Wave in the Yellow Sea

Bong-Chae Kim

Marine Environment Research Department, KORDI Ansan P.O. Box 29, Seoul 425-600, Korea

Abstract : The sound wave in the sea propagates under the effect of water depth, sound speed structure, sea surface roughness, bottom roughness, and acoustic properties of bottom sediment. In shallow water, the bottom sediments are distributed very variously with place and the sound speed structure varying with time and space. In order to investigate the seasonal propagation characteristics of low-frequency sound wave in the Yellow Sea, propagation experiments were conducted along a track in the middle part of the Yellow Sea in spring, summer, and autumn. In this paper we consider seasonal variations of the sound speed profile and propagation loss based on the measurement results. Also we quantitatively investigate variation of bottom loss by dividing the propagation loss into three components: spreading loss, absorption loss, and bottom loss. As a result, the propagation losses measured in summer were larger than the losses in spring and autumn, and the propagation losses measured in autumn were smaller than the losses in spring. The spreading loss and the absorption loss did not show seasonal variations, but the bottom loss showed seasonal variations. So it was thought that the seasonal variation of the propagation loss was due to the seasonal change of the bottom loss and the seasonal variation of the bottom loss was due to the change of the sound speed profile by season.

Key words : sound propagation loss, bottom loss, spreading loss, absorption loss, sound speed profile

1. 서 론

해수중에서음파는수심, ^음속구조, ^{해표면거칠기}, ^해

저면거칠기및해저지질의음파특성등의영향을받으면

서전파하는것으로알려져있다(Urick 1982). ^천해의경

우해저지질은공간적으로다양하게분포하고있고, ^해수

중의음속구조도시공간적으로심하게변동하고있다. ^음

파가수심이얕은천해의해수중을전파하는경우음파는 해표면및해저면으로부터빈번한반사를수반한다. ^그런

데해표면 반사에의한저주파 음파의손실은비교적작 은반면, ^{해저면 반사에의한저주파음파의손실은무시}

할수 없을정도로상당히 큰 것이보통이다.

특히천해에서는해저지질이수중음파전파에지대한

영향을미치고 있는것으로알려져있다(Urick 1983). ^천

해에서해저지질이수중음파전파에미치는 영향에 관한 연구결과는여러 연구자에의해활발하게 보고되어왔다

(Rogers ^{et al}. 1993; Tollefsen 1998). ^{그리고최근에는천}

해의음파전파로부터역방법을사용하여해저표층퇴적물 의음속, ^{밀도및흡수계수등해저지질의음향특성을구}

하려는 연구도 시도되고 있다(Zhou 1985; Pignot and

*Corresponding author. E-mail : [email protected]

Chapman 2001; Potty ^{et al.} 2003).

해수중음속구조는수중음파의굴절에영향을미치므로 천해의음파전파에서중요하다. ^{계절에따라심하게변동}

하는천해의 수중 음속구조가저주파 음파전파에미치는 영향에관해일찍부터관심을 갖기시작하였다. ^수중음파

전파실험을실시함으로써수심방향의음속기울기가양

(positive)^{의값을갖는겨울철에저주파 수중음파의전파}

가가장양호하였고, ^{음속기울기가음}(negative)^의가장

큰값을갖는여름철에저주파수중음파의전파가가장 불량한것을밝히기도하였다(Macpherson and Forthergill 1962; Kibblewhite and Denham 1968). ^{그러나이러한연}

구들은오래전에실시된것으로체계적인분석이실시되 지못하였다.

황해에서저주파수중음파의전달특성을조사하기위하 여황해중앙부분에위치하는동일한정선에서봄철, ^여름

철및가을철 등서로다른 계절에 수중음파전파실험을 실시하였다. ^{그리고이때에는수중음파전파환경을파악}

하기 위하여 CTD(conductivity, temperature, and depth)

관측을실시하였다. ^{여기에서는황해에서측정된해수중}

음속프로파일및 수중음파전달손실의계절변동에관하 여고찰하였다. ^{그리고수중음파전달손실의계절변동을}

일으키는주요원인으로서해저손실에주목하여해저손실 과해수중음속구조와의관련을조사하였고, ^{해저손실의}

계절변동을고찰하였다. 2. 수중음파 전파실험

황해에서저주파음파의전달특성을조사하기위하여

Fig. 1^에나타낸 YV ^정선(YV-Line)^{에서수중음파전파실}

험을 실시하였다. ^{황해의 중앙부분에 위치한 정선에서} 1996~1997^년중봄철(5^월상순), ^여름철(9^월상순) ^및가

을철(11^월하순) ^{등서로다른계절에동일한방법으로실}

험하였다. YV ^{정선의 전체거리는 약} 74 km^이며, ^정점

YV1^{이음파를수신한위치이다}. ^정점 YV1^{로부터정점}

YV5^{의방향으로정선을따라이동하면서미리정한위치}

에폭발성음원(explosive source)^{을투하하여해수중에서}

폭발시킴으로써발생되어 전파하는 음파를 정점 YV1^에

위치한 연구선에서 해수중에 내린 수중청음기로 수신하 였다. ^{이때의 음원으로는} TNT 0.82 kg^{이 장전된} SUS (signal underwater sound)^{를 사용하였다}. ^{이러한음원을}

약 2.78 km^{의일정한간격으로수중음파의전파거리가약}

1.85 km^로부터약 74.08 km^{까지되도록투하하였으며}, ^매

회의전파실험에서 SUS 27^{개를사용하였다}. ^이때 SUS^의

폭발수심을 18 m^{로설정하였고}, ^{수중청음기를 각각수심}

약 8 m, 32 m ^및 56 m^{에위치시켰다}.

수중청음기로수신된음파신호는데이터레코더에의해 기록되었다. ^{음원투하위치와수중청음기위치와의거리}

에따라 수중청음기에도달하는음파의음압진폭이 변하 므로오실로스코프로수신음파의파형을관찰하면서측정 용증폭기의증폭도를적절히조절하여적정한레벨의음 파신호가수신되도록 하였다.

수중음파의전달손실을구하기위해수신한음파신호를 신호분석기에 의하여 1/3 ^{옥타브밴드로} 63~2000 Hz ^범

위의 16^{개 중심주파수에서 음향에너지 속밀도}(acoustic

energy flux density)^{의 분석값을구하였다}. ^{이때 이러한}

분석값은다중경로에따른 음파전파의영향을 고려할수 있도록약 2.4^{초동안신호분석기에서적분하여얻어지도}

록하였다. ^{그다음 수중청음기의수신감도}, ^{측정용 증폭}

기의증폭도 및주파수의밴드 폭등을고려하여각각의 중심주파수에서음향에너지 속밀도의수신레벨을산출하 였다. ^{이때에는해수중주위잡음의영향도고려하였다}. ^그

리고 나서 각각의 중심주파수에서 SUS^{의 음원레벨} (source level)(Gaspin and Shuler 1971)^{과수중음파 수신}

레벨과의차이로부터각각의전파거리에대한수중음파의 전달손실을 구하였다.

3. 결과 및 고찰

수중음파의 전파환경

수중음파전파실험을실시하는동안해표면상에서풍속

은약 5 m/s ^{이내로서해상상태} 3 ^이하였다. ^{따라서해표}

면이저주파음파전파에미치는영향(Norton and Novarini

1996)^{은매우미약하였을것으로생각된다}. ^{수중음파전파}

실험을실시한정선에서해저수심은 83~88 m^{의범위로서}

대체로평탄하였으며, ^{해저수심의 평균은약} 85 m^이었

다. ^{실험정선에서해저의표층퇴적물은대부분점토로구}

성되어있는 것으로 보고되고있다(KORDI 1987).

수중음파전파실험을실시할때 Fig. 1^{에나타낸바와}

같이실험정선에서약 18.52 km(10^마일)^{의수평거리간격}

Fig. 1. Site map for sound propagation experiment.

으로 YV1~YV5^의 5^{개정점을설정하였고}, ^{각각의정점에}

서 CTD ^{관측을실시하여해수중음속프로파일을구하였}

다. ^{동일한계절의 경우정점별음속프로파일은거의동}

일하였으므로계절별로평균하여해수중음속프로파일을 구해 Fig. 2^{에나타내었다}. Fig. 2^{에의하면수심약} 50 m

보다얕은 부분은해수중 음속이 계절에 따라심하게 변 동하였지만, ^수심약 50 m ^{보다깊은부분은계절에관계}

없이해수중음속이거의 일정하였다.

봄철(5^월상순)^{의해수중음속프로파일에의하면}, ^해표

면으로부터수심약 14 m^{까지표면혼합층이형성되어음}

속은 1492 m/s^{로일정하였다}. ^수심 14~50 m^{의사이에서}

음속은수심의증가와함께서서히감소하였다. ^그리고수

심 50 m^{부터해저면까지의사이에서는등온층이형성되}

어음속은약 1482 m/s^{로일정하였다}. ^{전체적으로수직방}

향의음속 기울기는음의 작은 값이었다.

여름철(9^월상순)^{의해수중음속프로파일에의하면}, ^해

표면으로부터수심약 24 m^{까지표면혼합층에의해음속}

은 1536~1538 m/s^{로거의일정하였으나}, ^{수심에대하여}

매우작은음의기울기를갖고있었다. ^수심 24~50 m^의

사이에서수온약층이형성되어음속은수심의증가와 함 께급격히감소하였다. ^{그리고수심약} 50 m^{로부터해저}

면까지의사이에서등온층이형성되어음속은 1482~1484

m/s^{로거의일정하였다}. ^{전체적으로수직방향의음속기}

울기는 음의매우 큰값을 갖고 있었다.

가을철(11^월하순)^{의해수중음속프로파일에의하면},

해표면으로부터수심약 33 m^{까지표면혼합층에의해음}

속이 1501~1502 m/s^{로거의일정하였다}. ^{그러나수심 약}

33~50 m^{의사이에서수온약층이형성되어음속은수심의}

증가와함께감소하였다. ^{그리고수심약} 50 m^{로부터 해}

저면까지의사이에서는등온층이형성되어음속은 1485~

1486 m/s^{로거의 일정하였다}.

해저수심단면, ^{해수중음속프로파일및해저의표층}

퇴적물분포등을고려하면, ^{실험정선에서의수중음파전}

파환경은대체로거리에따라환경이변하지않는거리독

립 환경(range-independent environment)^{으로 간주할 수}

있었다.

수중음파의 해저손실

수중음파전파실험에 의해측정된전파거리에 대한몇 개의주파수 63 Hz, 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1000 Hz ^및

2000 Hz ^{음파의전달손실을} Fig. 3^{에나타내었다}. ^그리고

전파거리및주파수에대하여측정된전달손실을 Fig. 4^에

나타내었다. Fig. 3 ^및 Fig. 4^{에서음원수심은약} 18 m^이

고, ^{수중청음기수심은각각약} 8 m, 32 m ^및 56 m^이다.

그리고 Fig. 3(a) ^및 Fig. 4(a)^는봄철(5^월상순)^의측정결

과이고, Fig. 3(b) ^및 Fig. 4(b)^는여름철(9^월상순)^의측정

결과이며, Fig. 3(c) ^및 Fig. 4(c)^{는 가을철}(11^월하순)^의

측정결과이다.

대체로전파거리가증가할수록 수중음파의전달손실은 증가하였으며, ^주파수 63~200 Hz^{의경우전달손실은주}

파수에의존하지않았으나, ^주파수 500 Hz ^{이상의경우}

전달손실은주파수의증가와함께증가하였다. ^그리고전

달손실은계절에따라서로다르게분포하고있었으며, ^가

을철에측정된전달손실은봄철및여름철에측정된전달 손실보다작게나타난 반면, ^{여름철에측정된전달손실은}

봄철및가을철에측정된전달손실보다크게나타났다. ^특

히봄철과여름철의경우전파거리약 25~30 km^의간격

으로전달손실이 갑자기 증가하는경향을보이고있었으 며, ^{이러한전달손실의변동은봄철의 경우보다여름철의}

경우가더욱현저하였다. ^{그러나가을철의경우에는전파}

거리에따른전달손실의급격한변동이일어나지않았다.

시간의경과에따른해수중음속구조를연속적으로 직접 측정하지않았기 때문에 전달손실의급격한 변동을 일으 키는정확한원인을밝힐수가없지만, ^{이것은 봄철과여}

름철에황해에서빈번하게발생하여전파하는내부파에 의한 영향(Dahl ^{et al.} 1998)^{으로 추정된다}.

Fig. 3(a) ^및 Fig. 4(a)^{에나타낸봄철에측정된수중음파}

전달손실의결과에의하면, ^{주파수에대한전달손실의의}

존성은, ^주파수 63~250 Hz^{의경우전달손실이주파수의}

영향을받지 않았다. ^{그러나주파수} 500 Hz ^{이상의 경우}

전달손실은주파수에의존하여 주파수의증가와함께 전 달손실도크게증가하고있었다. ^{그리고수중청음기수심}

의차이에대한전달손실의차는약 10 dB ^{이내로작게}

나타나전달손실은수중청음기 수심에거의 의존하지않 았다.

Fig. 3(b) ^및 Fig. 4(b)^{에나타낸여름철에측정된 수중}

음파전달손실의결과에의하면, ^{여름철의전달손실은봄}

철및가을철의전달손실에비하여크게나타났으며, ^전파

거리에대한전달손실의변동도다른계절에비하여매우 심하게나타나고있었다. ^{이것은해수중음속프로파일이}

Fig. 2. Sound speed profiles by various seasons.

Fig. 4. Measured propagation loss versus range and fre- quency for 18 m deep source by various seasons (unit: dB).

Fig. 3. Measured propagation loss versus range for 18 m deep source by various seasons.

급격한 음의음속기울기를갖고 있는것과 내부파의영 향으로 해수중음속구조가 시간에 따라변동함으로써 발 생한것으로생각된다. ^{전달손실의주파수에대한의존성}

은, ^주파수 63~315 Hz^{의경우전달손실이주파수에거의}

의존하지않았지만, ^주파수 500 Hz ^{이상의경우전달손실}

이주파수에의존하여주파수의증가와 함께 전달손실도 급격히증가하고있었다. ^{그리고수중청음기수심의차이}

에대한전달손실의차는약 30 dB ^{이내로비교적크게}

나타났다.

Fig. 3(c) ^및 Fig. 4(c)^{에나타낸가을철에측정된수중음}

파전달손실의결과에의하면, ^{가을철의전달손실은봄철}

및여름철의전달손실에비하여작게나타났으며, ^주파수

에대한전달손실의의존성은봄철및여름철의경우에

비하여작게나타났다. ^주파수 63~200 Hz^{에서는전달손}

실이주파수에거의의존하고있지않았으나, ^주파수 315 Hz ^{이상에서는주파수의증가와함께전달손실이서서히}

증가하고있었다. ^{그리고수중청음기수심의차이에대한}

전달손실의차는약 20 dB ^{이내로서주파수가높을수록}

전달손실의차가 크게 나타났다.

계절별수중음파의전파양상을조사할 목적으로 Fig. 2

에나타낸해수중음속프로파일을사용하여음선경로를 계산해 Fig. 5^{에나타내었다}. ^여기서, ^{음원수심은} 18 m^이

다. ^{그리고 보기에 편리하도록 수평방향에 대해 각각}

+10^o, 0^{o및 −}10^{o로음원에서방사된경우의음선만을도}

시하였고, ^{전파거리도} 10 km ^{이내로한정하여도시하였다}.

봄철의경우해수중음속프로파일은작은음의음속 기울기를갖고있었으므로 Fig. 5(a)^{에나타낸음선경로에}

의하면, ^{수중음파는아래쪽으로굴절하면서전파하여해}

저반사를반복하였다. ^{봄철에음원에서} 0^{o로방사된음파}

는약 1.61 km^{마다해저반사를되풀이하였고}, ^음원에서

각각 +10^o및−10^{o로방사된음파는각각약} 0.89 km^마다

해저반사를되풀이하였다. ^{여름철의경우해수중음속프}

로파일은급격한 음의 음속 기울기를갖고 있었으므로

Fig. 5(b)^{에나타낸음선경로에의하면}, ^{수중음파는아래쪽}

으로급격히 굴절하면서 전파하여매우빈번하게해저반 사를반복하였다. ^{여름철에음원에서} 0^{o로방사된음파는}

약 1.18 km^{마다해저반사를되풀이하였고}, ^{음원에서각각}

+10^o및−10^{o로방사된음파는각각약} 0.68 km^마다해저

반사를되풀이하였다. ^{가을철의경우잘형성된표면혼합}

층과수직방향의작은음의음속기울기때문에 Fig. 5(c)

에나타낸음선경로에의하면, ^{일부의수중음파는표면혼}

합층내부에서전파하였고, ^{그밖의수중음파는아래쪽으}

로굴절하여해저반사를반복하였다. ^{가을철에음원에서}

0^{o로방사된음파는해저에서반사되는일이없이표면혼}

합층내부에서 전파하였고, ^{음원에서각각} +10^{o및 −}10^o

로방사된 음파는각각약 0.86 km^{마다해저반사를되풀}

이하였다.

전체적으로음파의전파경로에의하면, ^봄철, ^여름철및

가을철중에서가을철의경우수중음파의전파가가장양 호하리라고생각되고, ^{여름철의경우수중음파의전파가}

가장불량하리라고생각된다. ^{그리고이것은계절별전달}

손실의측정결과와일치하였다. ^따라서 Fig. 3 ^및 Fig. 4^에

나타낸수중음파전달손실의계절변동은 계절에따른 해 수중음속프로파일의차이때문에음파가해저와상호작 Fig. 5. Acoustic ray paths calculated by a numerical ray model for 18 m deep source by various seasons.

용하는빈도가달라짐에따라발생되는것으로생각된다.

거리독립전파환경의해수중을전파하는음파의경우,

전달손실은 다음과 같이 나타낼 수 있다(Dosso and Chapman 1987).

(1)

여기서, ^{TL은전달손실}(dB)^이고, ^{r은수중음파의전파거}

리(km)^이다. ^{그리고 TL}S는 수중음파가전파할 때공간적 으로확산됨에 따라생기는 손실(dB)^이고, ^TLA는음파흡 수에의한손실(dB)^이며, ^TLB는수중음파가전파할때해 저에서상호작용함에따라생기는손실(dB)^이다. ^거리독

립전파환경의경우확산손실, ^{흡수손실및해저손실은각}

각다음과 같이 나타낼수있다.

(2) (3) (4)

여기서, ^r0는해저수심이고, ^{β는해저손실계수}(dB/km)^이

며, ^{α는음파흡수계수}(dB/km)^{로서다음식으로계산할}

수있다(Urick 1983).

(5)

여기서, ^{f는주파수}(kHz)^이다.

수중음파의전파거리, ^{주파수및해저수심이정해지면},

수중음파의확산손실은 (2) ^{식에의해추정할수있고}, ^수

중음파의흡수손실은 (5) ^식및 (3) ^{식에의하여추정할수}

있다. ^{측정된전달손실로부터확산손실과흡수손실을빼}

면, ^{해저손실의 성분을구할 수있고}, ^{이것으로부터해저}

손실계수도구할수있다. ^{일반적으로천해의경우수중}

음파의확산손실및흡수손실은계절변동을무시할수있 는데비하여, ^{해저손실은수직방향의음속구조에따라음}

파와해저와의상호작용횟수가달라지므로계절변동이 생기는 것으로생각된다.

예로서 봄철의수중음파 전파실험으로부터 음원수심

18 m, ^{수중청음기수심} 32 m^{인경우주파수} 100 Hz, 400

Hz ^및 1600 Hz ^{음파의해저손실계수를구한결과}, ^그값

은각각약 0.25 dB/km, 0.39 dB/km ^및 0.87 dB/km^로서

주파수가증가함에따라증가하고있었다. ^{그리고이때의}

확산손실, ^{흡수손실및해저손실각각을 구하여} Fig. 6^에

나타내고있다. ^{이들그림에는확산손실}, ^{흡수손실및해}

저손실의합에의한 전달손실추정값도동시에 표시하고 있다.

Fig. 6^에의하면, ^{전달손실의추정값은전달손실의측정}

값을대체로잘표현하고있다. ^{확산손실은주파수에의존}

하지않았지만, ^{해저손실과흡수손실은주파수가증가함}

에따라증가하여주파수에의존하였다. ^{그리고확산손실}

이전체의수중음파전달손실에미치는영향은매우두드 러진반면, ^{흡수손실이전체의전달손실에미치는영향은}

매우미약하였다. ^{주파수및전파거리가각각증가함에따}

TL r( ) TL= _S( ) TLr + _A( ) TLr + _B( )r

TL_S( )r =10log( )^r0r TL_A( ) αrr = TL_B( ) βrr =

α 1.094 0.1^f2

f²⁺1

--- 40^f2

f²⁺4100

--- 0.000275^f2 0.003

+ + +

=

Fig. 6. Measured and estimated propagation loss versus range at selected frequencies for 18 m deep source depth and 32 m deep receiver in spring- time.

라해저손실은증가하여 전체의전달손실에 미치는영향 이점점 증가하였다.

계절, ^{수중청음기수심 및음파 주파수에대한 전달손}

실의 모든 측정값을 사용하여 해저손실 계수를 구해

Table 1 ^및 Fig. 7^{에나타내었다}. ^{이결과에의하면}, ^해저

손실계수는 0.20~1.50 dB/km^{의범위에서계절}, ^수중청

음기 수심및 주파수의각각에 따라변동하였다. ^대체로

해저손실계수는동일한조건의경우 주파수 63~315 Hz

의범위에서주파수에관계없이거의비슷한값을보인

반면, ^주파수 400~2000 Hz^{의범위에서주파수가증가함}

에따라 증가하는 경향을보이고있었다. ^{동일한조건의}

경우수중청음기 수심에대한해저손실계수의의존성은 매우미약한것으로나타났지만, ^주파수 100 Hz ^이하의

대역에서수중청음기수심이얕을수록해저손실계수가

약간 증가하는경향을 보였고, ^주파수 1000 Hz ^이상의

대역에서수중청음기수심이깊을수록해저손실계수가 약간 증가하는경향을 보였다. ^{그리고동일한 조건일때}

여름철의 해저손실계수가가장 크게 나타난반면, ^가을

철의 해저손실계수가 가장작게 나타나고 있었다. ^이러

한계절에따른해저손실계수의변동은계절에따라 변 동하는수직음속구조의 영향에의해 수중음파가전파할 때해저면과상호작용하는횟수의차이에의하여생기는 것으로보인다.

Table 1^{에나타낸해저손실계수를사용해수중음파전}

파거리및주파수에대한계절별및수중청음기수심별 해저손실을계산하여 Fig. 8^{에나타내었다}. ^{대체로동일한}

조건일때주파수 63~315 Hz^{의경우해저손실은주파수}

에거의의존하지않았으나, ^주파수 400 Hz ^{이상의 경우}

해저손실은주파수의증가와함께증가하였다. ^그리고해

저손실은계절에따라서로다르게분포하고있었으며, ^가

을철의해저손실은봄철 및여름철의해저손실보다 작게 나타난반면, ^{여름철의해저손실은봄철및가을철의해저}

손실보다크게나타났다. ^{따라서전달손실의계절변동은}

수직음속구조의영향으로생기는해저손실의계절변동에 의해발생되는것으로 생각된다. ^{봄철의경우수중청음기}

수심의차이에대한해저손실의차는약 10 dB ^이내로작

Table 1. Bottom loss coefficient versus frequency for 18 m deep source by various seasons (unit: dB/km)

Date Receiver depth Frequency (Hz)

May 10 September 1 November 22

8 m 32 m 56 m 8 m 32 m 56 m 8 m 32 m 56 m

63 0.33 0.23 0.24 0.61 0.43 0.46 0.36 0.27 0.25

80 0.26 0.21 0.22 0.52 0.39 0.32 0.29 0.24 0.22

100 0.27 0.25 0.25 0.63 0.49 0.42 0.28 0.25 0.25

125 0.25 0.27 0.26 0.63 0.53 0.50 0.24 0.28 0.26

160 0.23 0.26 0.27 0.62 0.48 0.53 0.20 0.29 0.29

200 0.24 0.26 0.26 0.50 0.39 0.46 0.21 0.26 0.34

250 0.24 0.28 0.25 0.49 0.41 0.44 0.24 0.28 0.37

315 0.26 0.31 0.28 0.52 0.46 0.51 0.25 0.31 0.39

400 0.33 0.39 0.34 0.67 0.60 0.59 0.29 0.34 0.37

500 0.39 0.44 0.43 0.65 0.67 0.63 0.33 0.35 0.35

630 0.49 0.53 0.51 0.68 0.73 0.75 0.37 0.38 0.44

800 0.60 0.62 0.61 0.83 0.84 0.74 0.40 0.42 0.53

1000 0.76 0.71 0.69 0.94 0.91 1.05 0.43 0.44 0.52

1250 0.88 0.81 0.78 1.01 0.96 1.28 0.47 0.48 0.62

1600 0.97 0.87 0.88 1.01 0.91 1.18 0.53 0.53 0.67

2000 1.02 0.90 0.91 1.00 0.92 1.50 0.56 0.56 0.69

Fig. 7. Bottom loss coefficient versus frequency for 18 m deep source by various seasons.

게나타나 해저손실은수중청음기 수심에거의의존하지 않았다. ^{그러나여름철의경우수중청음기수심의차이에}

대한해저손실의차는약 30 dB ^{이내로비교적크게나타}

났다. ^{그리고가을철의경우수중청음기수심의차이에대}

한해저손실의차는약 20 dB ^{이내로서주파수가높을수}

록해저손실의 차가 크게나타났다. 4. 결 론

황해에서저주파수중음파의전달특성을조사하기위하 여황해중앙부분에위치한하나의정선에서봄철, ^여름철

및가을철 등서로다른 계절에 수중음파전파실험을실 시하였다. ^{이들실험으로부터측정된수중음파전달손실}

의전달특성에관하여고찰하였고, ^{수중음파전달손실의}

계절변동을일으키는주요원인으로서해저손실의변동을 조사하였다.

수중음파의 전달손실은계절에따라 서로다르게 분포 하였다. ^{가을철에측정된수중음파의전달손실은봄철및}

여름철에측정된전달손실보다약간작게나타났고, ^여름

철에측정된수중음파의전달손실은봄철및가을철에측 정된전달손실보다크게나타났다. ^{계절에의한수중음파}

전달손실의차이는주파수및전파거리의증가와함께증 가하였다. ^{수중음파전달손실을발생원인에따라확산손}

실, ^{흡수손실및해저손실등의성분으로나누어정량적으}

로조사하였다. ^{그결과수중음파의확산손실및흡수손실}

은계절변동을무시할수있었다. ^{그러나해저손실은수직}

방향의음속구조에따라 음파와해저와의 상호작용횟수 가달라지므로계절변동이생기는것으로나타났다. ^해저

손실계수는 0.20~1.50 dB/km^{의범위에서계절}, ^수중청음

기수심및주파수의각각에따라변동하였다. ^대체로동

일한조건일때주파수 63~315 Hz^{의경우해저손실은주}

파수에거의의존하지않았으나, ^주파수 400 Hz ^이상의

경우해저손실은주파수의증가와함께증가하였다. ^그리

고가을철의해저손실은 봄철및여름철의해저손실보다 작게나타난반면, ^{여름철의해저손실은봄철및가을철의}

해저손실보다크게나타났다. ^{따라서전달손실의계절변}

동은수직 음속구조의영향으로생기는해저손실의 계절 변동에의해 발생되는것으로생각된다.

사 사

본논문을검토해주시고유익한조언을해주신숭실대 학교심태보교수님과익명의심사위원께감사드립니다.

그리고 현장실험과자료처리에 도움을준 김병남 박사

(2007^년 8^{월학위취득예정})^{와조홍상씨에게감사의뜻을}

전합니다.

Fig. 8. Estimated bottom loss versus range and fre- quency for 18 m deep source by various sea- sons (unit: dB).