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SUMMARY
Contents
목차
제1장 서론 20
제1절 연구 범위 20
1. 응용연구의 범위 20
2. 응용연구의 필요성 20
3. 시험개발의 범위 20
4. 시험개발의 필요성 21
제2절 중요성 및 파급효과 23
1. 중요성 23
2. 파급효과 23
제2장 국내·외 기술개발 현황 25
제1절 국내·외 기술 현황 25
1. 국내기술 동향 및 수준 25
2. 국외 기술 동향 및 수준 25
제2절 국내·외 시장 현황 31
1. 국내·외 시장 규모 및 수출·입 현황 31
2. 국내·외 주요 수요처 현황 31
제3절 국내·외 경쟁기관 현황 32
1. 국내 기관·기업현황 32
2. 국외 기관·기업현황 32
제4절 국내·외 지식 재산권 현황 33
1. 관련 기술/제품의 국내 지식재산권(특허 등) 현황 33
2. 관련 기술/제품의 국외 지식재산권(특허 등) 현황 33
제3장 연구 개발수행 내용 및 결과 34
제1절 응용단계 목표 34
1. 개발 목표 성능 34
2. 최종산출물 34
제2절 성능시험 결과 35
1. 최대음원레벨 35
2. 송신빔각 36
3. 탐지거리 39
4. 수신감도 43
5. 방위오차 48
6. 동작시간 55
7. 송신출력 56
8. 낙하시험 57
9. 운용수심 60
제3절 구성품별 시험 결과 62
1. 저주파 능동형 소노부이 구성 및 기능 62
2. 부이발사관 64
3. 부이하우징 65
4. 상부전자장치 67
5. 케이블 뭉치 75
6. 하부전자장치 78
7. 배열벤더프로젝터 88
8. 수중항력장치 104
9. DIFAR 105
10. 음향신호수신장치 119
11. 신호처리장치 128
12. 정보처리장치 142
제4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 147
제1절 연구개발목표 달성도 147
제2절 대외기여도 148
제5장 연구개발결과의 활용계획 149
1. 민수분야 149
2. 군수분야 149
제6장 참고문헌 150
〈표 3-1〉 방위오차 결과표 54
〈표 3-2〉 동작시험 결과 56
〈표 3-3〉 출력시험 결과 57
〈표 3-4〉 낙하시험 결과 59
〈표 3-5〉 저주파 능동형 소노부이 각 세부 구성품 62
〈표 3-6〉 벤더 프로젝터 각 요소별 물성 88
〈표 3-7〉 기본 모델 벤더 프로젝터 치수 88
〈표 3-8〉 DIFAR hydrophone의 각 요소별 물성 107
〈표 3-9〉 DIFAR 하이드로폰의 기본 치수 108
〈표 3-10〉 지자기 및 가속도 센서 오차 결과 119
〈표 3-11〉 음향신호수신장치 사양 120
〈표 3-12〉 음향신호수신장치 구성품 121
〈표 3-13〉 VHF 수신 기능 시험 대상장비 및 지원장비 123
〈표 3-14〉 VHF 수신신호 확인 124
〈표 3-15〉 UHF 송신 기능 시험 대상장비 및 지원장비 126
〈표 3-16〉 UHF 송신 확인 126
〈표 3-17〉 신호처리장치 사양 128
〈표 3-18〉 음향신호수신장치 연동 시험 대상장비 및 지원장비 132
〈표 3-19〉 VHF 수신신호 확인 133
〈표 3-20〉 UHF 송신 확인 135
〈표 3-21〉 음향신호수신장치 연동 시험 대상장비 및 지원장비 136
〈표 3-22〉 수신데이터 처리 및 수동 신호처리 확인 138
〈표 3-23〉 능동신호처리(CW) 모의 설정 값 140
〈표 3-24〉 능동신호처리(FM) 모의 설정 값 141
〈표 3-25〉 정보처리장치 사양 142
〈그림 1-1〉 저주파 능동 소노부이 운용 개념도 20
〈그림 1-2〉 대잠초계기의 소노부이 투하 21
〈그림 1-3〉 다양한 종류의 소노부이 21
〈그림 1-4〉 데이터 DB체계 구축요소 22
〈그림 1-5〉 데이터 DB체계 적용분야 22
〈그림 2-1〉 AN/SSQ-53D(3) 브로슈어 26
〈그림 2-2〉 AN/SSQ-53F 브로슈어 27
〈그림 2-3〉 AN/SSQ-62E 브로슈어 28
〈그림 2-4〉 AN/SSQ-565 브로슈어 29
〈그림 2-5〉 AN/SSQ-95 소노부이 실물 29
〈그림 2-6〉 Sono-Flash 기본구조 및 형상 30
〈그림 3-1〉 최대음원레벨 검증 구성도 35
〈그림 3-2〉 최대음원레벨 시험 영상 35
〈그림 3-3〉 최대음원레벨 결과 36
〈그림 3-4〉 송신빔각 검증 구성도 36
〈그림 3-5〉 송신빔각 측정용 로테이터 설치 36
〈그림 3-6〉 송신빔각 측정용 구조물 설치 37
〈그림 3-7〉 송수신 시스템 구성 37
〈그림 3-8〉 송신빔각 검증 시험 환경 37
〈그림 3-9〉 송신빔각 결과(20도 이내) 38
〈그림 3-10〉 최대탐지거리 시뮬레이션 환경 39
〈그림 3-11〉 최대탐지거리 검증 구성도 39
〈그림 3-12〉 시험해역 정보 40
〈그림 3-13〉 모의 음향반사기 시스템 구성 40
〈그림 3-14〉 배열벤더프로젝터 시스템 구성 40
〈그림 3-15〉 동해지역에서 최대탐지거리 가능 여부 시뮬레이션 결과 41
〈그림 3-16〉 15km 이상에서 SE>0dB 이상(탐지가능) 41
〈그림 3-17〉 15km 이상에서 SE>0dB 이상(탐지가능) 41
〈그림 3-18〉 남해지역에서 최대탐지거리 가능 여부 시뮬레이션 결과 41
〈그림 3-19〉 최대탐지거리 시험 절차 42
〈그림 3-20〉 CTD 정보를 이용한 전달손실 42
〈그림 3-21〉 LOFAR 데이터 분석 43
〈그림 3-22〉 수신감도 검증 구성도 43
〈그림 3-23〉 빔패턴 검증 구성도 43
〈그림 3-24〉 DIFAR 형상 44
〈그림 3-25〉 시나리오#1(수신감도) 44
〈그림 3-26〉 시나리오#2(지향성 빔패턴) 44
〈그림 3-27〉 시나리오#3(무지향성 수직 빔패턴) 44
〈그림 3-28〉 송수신 시스템 구성 45
〈그림 3-29〉 무지 향성 수신감도 결과(190±3dB @ 1,800Hz) 45
〈그림 3-30〉 지향성 수신감도 결과(190±3dB @ 1,800Hz) 46
〈그림 3-31〉 개발품 지향성 빔패턴 47
〈그림 3-32〉 국외제품 지향성 빔패턴 47
〈그림 3-33〉 무지향성 빔패턴 비교 48
〈그림 3-34〉 방위오차 시험 구성도(시나리오#1) 48
〈그림 3-35〉 방위오차 시험 구성도(시나리오#2) 49
〈그림 3-36〉 GPS 이용 방위오차 시험(시나리오#1) 49
〈그림 3-37〉 고정위치 방위오차 시험(시나리오#2) 50
〈그림 3-38〉 테스트용 소노부이 송신장비 및 테스트용 프로그램 50
〈그림 3-39〉 음향분석장비 50
〈그림 3-40〉 GPS를 이용한 방위오차 결과(시나리오#1) 51
〈그림 3-41〉 고정위치 방위오차 시험 결과(시나리오#2) 54
〈그림 3-42〉 동작시간 시험 구성도 55
〈그림 3-43〉 동작시간 시험 구성 55
〈그림 3-44〉 30분 간격으로 동작유무 확인 56
〈그림 3-45〉 송신출력 시험 구성도 56
〈그림 3-46〉 VHF 출력 레벨 확인 57
〈그림 3-47〉 낙하시험 구성도 57
〈그림 3-48〉 낙하시험용 드론(Payload 10kg) 58
〈그림 3-49〉 낙하시험용 드론 이륙 58
〈그림 3-50〉 소노부이 낙하 58
〈그림 3-51〉 낙하시험용 드론 고도 확인 59
〈그림 3-52〉 낙하 후 전개 형상 59
〈그림 3-53〉 운용수심 구성도 60
〈그림 3-54〉 운용수섬 시험 구성 60
〈그림 3-55〉 0Bar에서 DIFAR 수신레벨 61
〈그림 3-56〉 22Bar에서 DIFAR 수신레벨 61
〈그림 3-57〉 2시간 경과 후 21Bar에서 DIFAR 수신레벨 61
〈그림 3-58〉 저주파 능동형 소노부이 전체적인 구성도 62
〈그림 3-59〉 부이발사관 구성품 및 시제품 형상 64
〈그림 3-60〉 부이발사관 치수 측정 64
〈그림 3-61〉 부이하우정 구성품 및 시제품 형상 65
〈그림 3-62〉 낙하산 설계 및 제작(시제품) 66
〈그림 3-63〉 부이하우정 치수 측정 66
〈그림 3-64〉 GPS 모률 및 Artwork 설계도 67
〈그림 3-65〉 실린더 회로도 및 수장용 저장 동작 회로 및 저항 68
〈그림 3-66〉 CO2 실린더 사양 68
〈그림 3-67〉 부표 및 실린더 모률 시제 형상 68
〈그림 3-68〉 VHF 및 UHF 블록다이어그램 68
〈그림 3-69〉 RF 통신모듈 회로도 69
〈그림 3-70〉 RF 통신모률 Artwork 설계도 69
〈그림 3-71〉 1.2kHz, 2.2kHz 신호 입력에 따른 필터 출력 70
〈그림 3-72〉 전자기능선택모듈 회로도 및 Artwork 설계도 70
〈그림 3-73〉 상부전지 연속 방전 그래프 71
〈그림 3-74〉 부표 및 실린더 모듈 동작 확인 71
〈그림 3-75〉 GPS 모듈 수신 데이터 71
〈그림 3-76〉 VHF 채널 선택 및 VHF 송신 테스트 시스템 구성 72
〈그림 3-77〉 UHF 복원 알고리즘을 위한 시스템 구성 72
〈그림 3-78〉 VHF 송신 출력 세기(1W급 10dBm 감쇄기 장착 후 측정) 72
〈그림 3-79〉 VHF 채널 변경에 따른 VHF 송신파 및 FFT 파형 73
〈그림 3-80〉 NI DAQ를 통해 입력하는 UHF FSK 통신 신호 73
〈그림 3-81〉 복원 알고리즘을 통해 복원된 FSK 통신 신호 73
〈그림 3-82〉 제어모듈 테스트 시스템 구성 74
〈그림 3-83〉 제어모듈 통신 데이터 및 복원 데이터 74
〈그림 3-84〉 전자기능선택모듈 동작화면 75
〈그림 3-85〉 고탄성 고무줄 구성 및 실리콘 사양 76
〈그림 3-86〉 고탄성 고무줄 시제 형상 76
〈그림 3-87〉 고탄성 고무줄 인장탄성율 시험 77
〈그림 3-88〉 케이블 하우정 시제 형상 및 케이블 전개 확인 77
〈그림 3-89〉 수섬선택기 시제 형상 77
〈그림 3-90〉 케이블 인장강도 시험 78
〈그림 3-91〉 케이블 시제 형상, 케이블 인장력 확인 78
〈그림 3-92〉 Scuttle 회로도 및 PCB 설계도 밑 제어 스위치 79
〈그림 3-93〉 하부전자장치 DIFAR 데이터 변복조 회로도 및 PCB 79
〈그림 3-94〉 하부전자장치 음원송신모률 회로도 및 PCB 80
〈그림 3-95〉 하부전자장치 2-stage 전원공급회로 80
〈그림 3-96〉 신호처리/제어모듈 검증 구성 81
〈그림 3-97〉 Scuttle 동작에 따른 전압 82
〈그림 3-98〉 실을 이용한 Scuttle 동작 실험 82
〈그림 3-99〉 통신 데이터 복조 및 변조 회로 신호 비교 82
〈그림 3-100〉 음원송신모듈 테스트 구성 83
〈그림 3-101〉 1.8kHz CW 출력 파형 83
〈그림 3-102〉 1.8kHz FM UP(1.6~2.0kHz) 출력 파형 84
〈그림 3-103〉 1.8kHz FM DOWN(2.0~1.6kHz) 출력 파형 84
〈그림 3-104〉 1.8kHz CAS 출력 파형 84
〈그림 3-105〉 1.6kHz 채널 출력 파형 85
〈그림 3-106〉 1.7kHz 채널 출력 파형 85
〈그림 3-107〉 1.8kHz 채널 출력 파형 85
〈그림 3-108〉 1.9kHz 채널 출력 파형 86
〈그림 3-109〉 음원송신모듈 주기에 따른 출력 신호 측정 파형 86
〈그림 3-110〉 전원공급회로 검증을 위한 시스템 구성 86
〈그림 3-111〉 하부전자장치 전원공급회로 전압 측정 87
〈그림 3-112〉 벤더 프로젝터 CAD 모델 88
〈그림 3-113〉 단일 벤더 프로젝터의... 89
〈그림 3-114〉 임피던스 스펙트럼(좌) 및 TVR 스펙트럼(우) 89
〈그림 3-115〉 PZT 종류에 따른 성능 변화(공진주파수, 최대TVR, 대역폭 순) 89
〈그림 3-116〉 유한요소모델 (PZT 두께 변화) 90
〈그림 3-117〉 PZT 두께에 따른 성능 변화(공진주파수, 최대TVR, 대역폭 순) 90
〈그림 3-118〉 유한요소모델 (PZT 직경 변화) 90
〈그림 3-119〉 PZT 직경에 따른 성능 변화(공진주파수, 최대TVR, 대역폭 순) 90
〈그림 3-120〉 유한요소모델 91
〈그림 3-121〉 Rib 길이에 따른 성능 변화(공진주파수, 최대TVR, 대역폭 순) 91
〈그림 3-122〉 유한요소모델 91
〈그림 3-123〉 중앙 Rib 길이에 따른 성능 변화(공진주파수, 최대TVR, 대역폭 순) 91
〈그림 3-124〉 유한요소모델 92
〈그림 3-125〉 Cavity 높이에 따른 성능 변화(공진주파수, 최대TVR, 대역폭 순) 92
〈그림 3-126〉 유한요소모델 92
〈그림 3-127〉 Small cavity 내경에 따른 성능 변화(공진주파수, 최대TVR, 대역폭 순) 92
〈그림 3-128〉 유한요소모델 93
〈그림 3-129〉 Small cavity 외경에 따른 성능 변화(공진주파수, 최대TVR 대역폭 순) 93
〈그림 3-130〉 유한요소모델 93
〈그림 3-131〉 알루미늄 판 두께에 따른 성능 변화(공진주파수, 최대TVR 대역폭 순) 93
〈그림 3-132〉 유한요소모델 94
〈그림 3-133〉 알루미늄 판 내경에 따른 성능변화(공진주파수, 최대TVR 대역폭 순) 94
〈그림 3-134〉 최적화 순서도 95
〈그림 3-135〉 PZT-5A Big Cavity 최적 설계 결과 95
〈그림 3-136〉 PZT-5A Big Cavity 최적 설계 제작 형상 96
〈그림 3-137〉 PZT-5A Small Cavity 최적 설계 결과 96
〈그림 3-138〉 PZT-5A Small Cavity 최적 설계 제작 형상 96
〈그림 3-139〉 단일 프로젝터 수조 테스트 결과 비교 97
〈그림 3-140〉 벤더 프로젝터 몰딩 형상 97
〈그림 3-141〉 시험 구성도 97
〈그림 3-142〉 시험 영상 98
〈그림 3-143〉 시험 결과 98
〈그림 3-144〉 세라믹 종류에 따른 임피던스 및 TVR 스펙트럼 비교 99
〈그림 3-145〉 세라믹 종류에 따른 TVR 시험 결과 99
〈그림 3-146〉 세라믹 종류에 따른 TVR 시험 영상 99
〈그림 3-147〉 선배열의 빔패턴 계산 수식 100
〈그림 3-148〉 4개 벤더 프로젝터로 구성된... 100
〈그림 3-149〉 4개 벤더프로젝터 간격에 따른 변화 101
〈그림 3-150〉 6개 벤더프로젝터 간격에 따른 변화 101
〈그림 3-151〉 배열벤더프로젝터 빔패턴 101
〈그림 3-152〉 유한요소해석 모텔 102
〈그림 3-153〉 간격에 따른 TVR 변화(좌) 및 650mm 일 때 TVR스펙트럼(우) 102
〈그림 3-154〉 650mm일 때 이론식과 해석의 빔 패턴 비교 102
〈그림 3-155〉 유한요소해석 모델 103
〈그림 3-156〉 간격에 따른 TVR 변화(좌) 및 700mm일 때 TVR 스펙트럼(우) 103
〈그림 3-157〉 700mm일 때 이론식과 해석의 빔 패턴 비교 103
〈그림 3-158〉 수중항력장치 소재 사양 104
〈그림 3-159〉 수중항력장치 시제 형상 104
〈그림 3-160〉 DIFAR hydrophone의 CAD 모델(외곽 형상) 105
〈그림 3-161〉 DIFAR hydrophone의 CAD 모델(내부 구조-Cup) 105
〈그림 3-162〉 DIFAR hydrophone의 CAD 모델(내부 구조 - Body) 106
〈그림 3-163〉 DIFAR 하이드로폰의 쌍극자 모드 빔 패턴 형성 원리 106
〈그림 3-164〉 DIFAR 하이드로폰의 유한요소모델 107
〈그림 3-165〉 DIFAR 유한요소 모델(수중) 108
〈그림 3-166〉 DIFAR impedance spectrum 해석 결과 109
〈그림 3-167〉 수신 빔패턴 분석 109
〈그림 3-168〉 심장형 모드 빔 패턴 110
〈그림 3-169〉 RVS 해석을 위한 유한요소 모델 110
〈그림 3-170〉 소자 5로 분석된 RVS 스펙트럼 110
〈그림 3-171〉 설계변수에 따른 RVS 변화(지향성 음향센서) 111
〈그림 3-172〉 설계변수에 따른 RVS 변화(무지향성 음향센서) 112
〈그림 3-173〉 무지향성 음향센서 형상 및 치수 112
〈그림 3-174〉 Body(지향성 음향센서) 형상 및 치수 113
〈그림 3-175〉 Frame(지향성 음향센서) 형상 및 치수 113
〈그림 3-176〉 Core(지향성 음향센서) 형상 및 치수 113
〈그림 3-177〉 무게추(지향성 음향센서) 형상 및 치수 114
〈그림 3-178〉 압전체(지향성 음향센서) 형상 및 치수 114
〈그림 3-179〉 DIFAR 보드 지향성 음향센서 회로도 115
〈그림 3-180〉 DIFAR 보드 무지향성 음향센서 회로도 115
〈그림 3-181〉 지자기, 가속도 센서 기준 측 116
〈그림 3-182〉 DIFAR 보드 음향센서 테스트 시스템 구성 117
〈그림 3-183〉 함수발생기 입력에 대한 음향센서 증폭 회로 측정 117
〈그림 3-184〉 방위각 측정 시스템 118
〈그림 3-185〉 에뮬레이터를 이용한 방위각 데이터 확인 118
〈그림 3-186〉 음향분석장비 - 음향신호수신장치 119
〈그림 3-187〉 음향신호수신장치 형상 120
〈그림 3-188〉 음향신호수신장치 구성도 120
〈그림 3-189〉 VHF 수신 기능 시험구성도 122
〈그림 3-190〉 채널별 신호크기 및 출력파형 123
〈그림 3-191〉 UHF 송신 기능 시험구성도 125
〈그림 3-192〉 음향분석장비 - 신호처리장치 128
〈그림 3-193〉 신호처리장치 형상 128
〈그림 3-194〉 신호처리 SW 구성도 129
〈그림 3-195〉 음향신호수신장치 연동 및 수신데이터 DFD 129
〈그림 3-196〉 수동 신호처리 - 광대역 탐지 DFD 130
〈그림 3-197〉 수동 신호처리 - LOFAR DFD 130
〈그림 3-198〉 수동 신호처리 - Vernier DFD 130
〈그림 3-199〉 수동 신호처리 - Vernier DFD 131
〈그림 3-200〉 능동 신호처리 - CW 신호처리 DFD 131
〈그림 3-201〉 능동 신호처리 - FM 신호처리 DFD 131
〈그림 3-202〉 음향신호수신장치 연동 시험구성도 132
〈그림 3-203〉 수신데이터 처리 및 수동 신호처리 시험구성도 136
〈그림 3-204〉 소노부이 및 표적 설정 137
〈그림 3-205〉 표적 신호 설정 137
〈그림 3-206〉 CW 신호처리 결과 140
〈그림 3-207〉 FM 신호처리 결과 141
〈그림 3-208〉 음향분석 장비 - 정보처리장치 142
〈그림 3-209〉 정보처리장치 형상 142
〈그림 3-210〉 정보처리 SW 구성도 143
〈그림 3-211〉 소노부이 관리화면 - 운용모드 관리 및 데이터 저장/재생 143
〈그림 3-212〉 소노부이 관리화면 - RF채널 탐색 143
〈그림 3-213〉 소노부이 관리화면 - 소노부이 등록/삭제 144
〈그림 3-214〉 소노부이 관리화면 - 소노부이 설정/제어 144
〈그림 3-215〉 수동탐지화면 144
〈그림 3-216〉 능동탐지화면 - CW 일반 145
〈그림 3-217〉 능동탐지화면 - CW Fine Doppler 145
〈그림 3-218〉 능동탐지화면 - FM Fine Doppler 145