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진건 평
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1 동해북부해역의수중음파전달변동성 Variability of Underwater Sound Propagation in the Northern Part of the East Sea 임세한 * 윤재열 * 김윤배 * 남성현 ** Lim, Se-Han Yun, Jae-Yul Kim, Yun-Bae Nam, Sung-Hyun ABSTRACT Temporal and spatial variations of sea water largely affect on the pattern of underwater sound propagation. Acoustic environmental changes and their effects on underwater sound propagation in the northern part of the East Sea, which have been poorly studied mainly due to lack of observations, are investigated by analyzing the hydrographic data acquired since Severe changes in acoustic environments are associated with various physical processes such as deep convection, thermal fronts, and eddies in the northern part of the East Sea. Spatio-temporal variations of sound speed field and the layer of the maximum sound speed are categorized into six typical cases. Using a sound source of 5 khz, acoustic transmission losses are calculated range-independently for the six typical cases. Significant differences among the patterns of transmission loss in the six cases suggest that a different tactics are required when we operate in the northern part of the East Sea. 주요기술용어 ( 주제어 ) : Acoustic Transmission loss( 음파전달손실 ), Sonic Layer Depth( 음향층심도 ), Minimum Sound Speed Layer( 최소음속층 ), The East Sea( 동해 ) 1. 서론 수중음파전달은음속의수직 / 수평적인구조와밀접하게연관되어있고음속은결국해수의수온, 염분, 압력의함수로표현됨으로서해양환경변화가수중음파전달에매우큰영향을미치게된다는것은자명한사실이다 [1]. 동해북부해역의경우연안으로부터 138 E 사이해 2007 년월일접수 ~2007 년월일게재승인 * 서울대학교 (Seoul National University) ** 국방과학연구소 (ADD) 주저자이메일 : satzmo@storm.snu.ac.kr 역에서수온전선, 와동류, 겨울철표층냉각에의한침강등다양한해양변동현상이보고되고있다 [2~4]. 해양환경변화에따른음파전달양상분석에관한연구는폭넓게다루어져왔으나주로동해남서해역의연안과남해동부해역에대해이루어졌었다 [5~9]. 이는동해북부해역에대한해양관측자료의부족과해양환경변화와관련된음향환경분석에대한연구관심의부재로인한것이다. 최근 Park(2005) [6] 이동해전체해역의음향환경을비교분석한결과에의하면음파전달양상이해역에따라상당한차이가있고이는결과적으로시 공간적인해양환경차이에기인한것이라는분석을제시하기도하였으나동해북부해역의경우 1929~1941년중앙수산시험소가북한연안의 3 한국군사과학기술학회지제 10 권제 4 호 (2007 년 12 월 ) / 1

개정선에서관측한자료를이용한것으로다양한해양환경변화와관련된음향환경분석에는제한점을가지고있었다. 따라서본연구에서는 1993년이후 CREAMS 프로그램 (Circulation Research of the East Asian Marginal Seas) 등을통해수집한동해북부해역의관측자료를분석하여계절별음향환경특성과그변화에따른수중음파전달양상의계절변화를규명하였다.

2 개정선에서관측한자료를이용한것으로다양한해양환경변화와관련된음향환경분석에는제한점을가지고있었다. 따라서본연구에서는 1993년이후 CREAMS 프로그램 (Circulation Research of the East Asian Marginal Seas) 등을통해수집한동해북부해역의관측자료를분석하여계절별음향환경특성과그변화에따른수중음파전달양상의계절변화를규명하였다. 본연구는또한관련음향장비의활용을위한기초자료를제공함에그의의가있다하겠으며, 음향장비의특성상제한된운용환경에서의결과를제시한다. 2. 자료및분석방법 CREAMS 프로그램은 1993년동해의물성구조와순환을이해하기위한국제공동연구프로그램으로시작되었다. 1993년~1997년기간동안은 CREAMS I에해당되며한국을비롯하여일본과러시아가참여하여동해전역을포괄하는해역에서수온과염분의물리적특성과화학적특성들을관측하였다 년부터 2002년의 CREAMS Ⅱ 기간동안에는좀더심도있는관측이실시되었다. 특히울릉분지와대한해협에서의 PIES(Pressure-equipped-Inverted- Echo-Sounder) 및 ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler) 를이용한집중적인관측은동해의계절및장주기변동뿐아니라중규모운동을이해하고설명하는데귀중한자료가되었다. 2003년부터 2007년까지 CREAMS Ⅲ가진행중이며기존의물리및화학적인특성뿐만아니라생물학적그리고수산학적인특성의관측이추가되었다. 그동안 CREAMS 관측은여름에총 5회 (1993, 1994, 1995, 1996, 1999) 실시되었으며겨울에총 7회 (1995, 1996, 1997, 1999, 2001, 2002, 2004) 실시되었다. 모든관측에서 SBE(SeaBird Electronics) 사의 CTD(Conductivity-Temperature- Depth) 가이용되었으며기존의전도온도계및채수기를이용한관측보다정확도와정밀도가높은자료를수직적으로보다조밀한간격으로관측할수있었다. [ 그림 1] CREAMS와 Argo float 자료의공간분포 Argo float는서울대학교와미국워싱턴대학교연구진과공동으로 1999년 2월에최초로 2개를동해에투하하고, 같은해 7월과 8월에 34개를추가로투하하여성공적으로실험함으로써점차전세계해양에서사용되기시작하였다. 이밖에도각기관에서 ARGO float를지속적으로투하해왔다. 2004년 11월까지총 92개의 float가동해에투하되었으며 1999년 8월부터 2004년 11월까지동해전체해역에대해서 5000여개이상의수온 / 염분프로파일자료를얻을수있었다. 동해북부해역의표층및심층의평균수온및평균염분분포특성분석을위하여 1999년 3월~2004년 8월에동해북부해역에투하된 ARGO float 자료와 1993 년 7월~2004년 10월에동해북부해역을대상으로조사된 CREAMS 관측자료를사용하였다. ARGO float는 800m까지관측되었으며, CREAMS 관측자료는대부분 1000m 이상관측되었으며부분적으로는전층에걸쳐관측되었다 [11]. 해양환경변화에따른음파전달양상분석을위해서는음원의방사주파수에따라통상저주파대역 (1kHz 미만 ) 과고주파대역 (1kHz 이상 ) 으로구분하여분석한다. 이는수중에서음파전달손실을계산하 2 / 한국군사과학기술학회지제 10 권제 4 호 (2007 년 12 월 )

3 여상황별전달양상을분석하게되는음파전달손실계산모델의모델별장점을최대한활용하기위함이다. 하지만본논문에서는동해북부해역의국지적인음향환경변화가표층에위치한고주파음원의음파방사에어떠한영향을미치는지, 해역별음향특성은어떠한지에대해분석하는것을중심으로하였기때문에근거리음파전달손실계산에적합하고고주파음원의전달손실계산에유리한 Bellhop(Ray/Beam model) 모델을사용하였다 [12]. 확보된해양관측자료의관측시간이상이하고분포간격이넓음으로 ( 최소약 25km) 동해에서중규모해양운동연구시공간적변이의척도가되는 Rossby deformation radius( 약 20km) 를고려하여한정점에서의해양환경이약반경 20km까지는일정하다고가정하였다. 음원의주파수는거리독립환경하에서 5kHz, 음원수심은 10m를적용하고해저에서의감쇠계수를결정하기위해해저저질은점토 (Clay) 로하였다. 구조로동해북부해역의전체적인음속구조의특징에대해설명하고자한다. 그림 2~3은평균음속구조를바탕으로동 하계수심 10m에서의수평음속장과북부해역의남북방향 / 동서방향횡단면에대한수직음속장을나타낸것이다. 겨울철에는표층음속이 1450~1490m/s로나타나며전해역에걸쳐약 50~300m 내외의음향층심도 3. 동해북부해역의음향환경분석 3.1 평균음속분포동해북부해역에서의평균음속구조특성을분석하기위하여 1999년 3월~2004년 8월에동해북부해역에투하된 ARGO float 자료와 1993년 7월~2004년 10 월에동해북부해역을대상으로조사된 CREAMS 관측자료를사용하였다. ARGO float에의해서는 800m 까지관측되었고 CREAMS 관측자료는대부분 1000m 이상관측되었으며 ARGO와 CREAMS 자료로부터 1 1 간격의평균수온, 염분으로재구성한자료로부터표층에서 800m까지평균음속을계산하였다. 동해북부해역은아극전선 (Subpolar front), 와동류 (eddies), 대규모침강 (Deep convection) 등다양한해양현상이존재하는곳으로해양환경변화에따라평균음속구조또한계절별, 해역별로매우상이한특성을나타낸다. 이러한해양환경변화는그주기가길게는수십년에서짧게는수개월에서수십일에걸쳐나타나는것으로특히음속구조에지대한영향을미치는수온의변동으로부터다양한음속구조가나타나는데본장에서는관측자료로부터 1 1 로내삽된평균음속 N S W E [ 그림 2] 동계평균음속장의수평 / 수직구조 한국군사과학기술학회지제 10 권제 4 호 (2007 년 12 월 ) / 3

(Sonic Layer Depth) 가형성된다. 음향층심도는음속의최대값이나타나는수심으로정의 [13] 되며이깊이는해양혼합층깊이 (Mixed layer Depth) 와거의일치하므로음향층심도분포와혼합층깊이분포는통상같은경향을나타내게된다. 또한음향층심도분포에서음속이낮은곳은해양상층에냉수가, 높은곳은온난수가형성되어있는것이다.

특히러시아블라디보스톡근처의시베리아연안을따라표층에서저층까지강한정음속경사의음속구조가나타나는데이는이해역에서차가운해수의침강으로인해전층이균일한수온구조를형성하게되고수심이깊어짐에따라압력의영향으로음속이점차증가하기때문이다 ( 그림 2, 남북단면 ). 여름철에는표층음속이약 1520m/s 이상까지상승하고전해역에서음향층심도는형성되지않는다.

4 (Sonic Layer Depth) 가형성된다. 음향층심도는음속의최대값이나타나는수심으로정의 [13] 되며이깊이는해양혼합층깊이 (Mixed layer Depth) 와거의일치하므로음향층심도분포와혼합층깊이분포는통상같은경향을나타내게된다. 또한음향층심도분포에서음속이낮은곳은해양상층에냉수가, 높은곳은온난수가형성되어있는것이다. 음향층심도아래에는음속이급속히감소하는음속약층이존재하며동해에서연중형성되는아극전선을기준으로북쪽해역의음향층심도깊이가깊고음속약층의깊이가얕게나타나며, 남쪽해역은상대적으로음향층심도의깊이가얕고음속약층의깊이가깊어진다. 특히러시아블라디보스톡근처의시베리아연안을따라표층에서저층까지강한정음속경사의음속구조가나타나는데이는이해역에서차가운해수의침강으로인해전층이균일한수온구조를형성하게되고수심이깊어짐에따라압력의영향으로음속이점차증가하기때문이다 ( 그림 2, 남북단면 ). 여름철에는표층음속이약 1520m/s 이상까지상승하고전해역에서음향층심도는형성되지않는다. 음속약층의음속경도가년중가장강하게나타나고음속약층의깊이는아극전선을기준으로남쪽해역은약 300m 내외로깊어지고표층음속은약 1530m/s이며북쪽해역은음속약층의깊이가약 200m, 표층음속은 1520m/s 이하이고음속약층의음속경도는남쪽에비해북쪽해역이높다. 수심이 1500m 이상되는아극전선북쪽해역에서는음속약층의수심이얕아지게되어음속약층이후수심증가에따른음속증가로약한정음속경사가나타나기도한다. 봄 가을철에는음향층심도의깊이가얕아지거나서서히형성되기시작하는데이는표층음속이상승 하강하기때문이다. 500m 이하의수심에서는전계절에서약 1460m/s 이하로해역별변동이크게나타나지않고있으나표층에서 300m까지는계절및해역별변동이크게나타나는데이는앞서설명한바와같이동해북부해역의음속구조가다양한해양환경변화에의한시공간적인변동이크다는것을보여주는것으로여름에는수심 300m, 가을에는 100m까지수심별로강한음속경계가생긴다. 이러한음속구조의수평적인변화는고음속구역에서저음속구역, 저음속구역에서고음속 N S W E [ 그림 3] 하계평균음속장의수평 / 수직구조구역으로의음파전달시음파의진행을방해하는장벽역할을하게된다. 결과적으로난류와한류의경계해역에서발생되는해양전선이급격한수평수온경도를야기시키고음파장벽으로작용하게되는데수온전선의위치와출몰시기는매우다양한기작을내포하고있으므로수온전선역에서의음파전달양상은별도의연구진행이필요하다. 또한평균음속장의수 4 / 한국군사과학기술학회지제 10 권제 4 호 (2007 년 12 월 )

직단면을보면최소음속층이수심 200~600m 사이의전영역에걸쳐나타나는것을볼수있다. 이와같은구조에서는고주파음원일지라도음파통로에포획된음파가상당한원거리까지전파가가능하게되는데평균음속장의특징상관측자료를내삽하여분석함으로음속의변동이심한표층에서는실제음속구조와차이가날수있으므로내삽하지않은음속구조의분포를통해보다정확한음속장의구조를파악해야한다. 3.

최소음속층을기준으로음파통로 (Sound channel) 가형성되고음파통로내에포획된음파는원거리까지전달이가능하게된다 [13]. 따라서특정해역에서최소음속층의분포를파악하는것은음향환경분석에있어매우중요하다고할수있다.

5 직단면을보면최소음속층이수심 200~600m 사이의전영역에걸쳐나타나는것을볼수있다. 이와같은구조에서는고주파음원일지라도음파통로에포획된음파가상당한원거리까지전파가가능하게되는데평균음속장의특징상관측자료를내삽하여분석함으로음속의변동이심한표층에서는실제음속구조와차이가날수있으므로내삽하지않은음속구조의분포를통해보다정확한음속장의구조를파악해야한다. 3.2 최소음속층분포최소음속층 (Minimum sound speed layer) 의계절별특성을알아보기위해 CREAMS 자료와 Agro float 자료를취합하여음속을산출, 봄 (3,4,5월), 여름 (6,7,8월), 가을 (9,10,11), 겨울 (12,1,2월) 최소음속층깊이의공간분포를도시하였다 ( 그림 4, 5). 최소음속층을기준으로음파통로 (Sound channel) 가형성되고음파통로내에포획된음파는원거리까지전달이가능하게된다 [13]. 따라서특정해역에서최소음속층의분포를파악하는것은음향환경분석에있어매우중요하다고할수있다. 봄, 여름, 가을, 겨울철모두아극전선을기준으로남쪽과북쪽해역의최소음속층의차이가뚜렷하게나타나는데아극전선이북해역이아극전선이남해역보다최소음속층의깊이가얕게형성된다. 최소음속층의깊이는결국수온약층의아래쪽한계수심과거의일치하므로표층으로부터수심 300~400m까지온난수에의한중규모해양현상이많이발생하는아극전선이남해역이깊은최소음속층을형성하는것으로생각된다. 동해북부해역에서최소음속층이낮은수심을나타내는해역은모든계절에걸쳐 40 N 이북해역이다. 가장얕은최소음속층깊이를보이는곳은주로 Vladivostok 앞의서일본분지와 Primorye 연안이며최소음속층의깊이는겨울철거의표층 (10m 내외 ) 에위치하다여름철 100 ~150m까지깊어지고있다. 잘알려진바와같이이지역들은동해심층순환의기작이되는심층대류현상 (Deep convection) 이일어나는곳이다 [2]. 수온의수직구조가표층에서수심 1000m 이심까지거의일정한수온을유지하므로수온과염분이일정할경우압력의효과로음속이증가함을고려할때최소음속 [ 그림 4] 춘계 ( 상 )/ 추계 ( 하 ) 최소음속층분포 한국군사과학기술학회지제 10 권제 4 호 (2007 년 12 월 ) / 5

층이낮게형성될수밖에없다. 아극전선남쪽해역에서의최소음속층의깊이는여름철한국연안을제외하면 300~400m 정도의깊이를보이고있다. 동해북부해역에서여름철보다는겨울철의최소음속층깊이가낮음을알수있으며, 전반적인최소음속층의계절변화는겨울철로갈수록얕아지고여름철로갈수록깊어진다.

6 층이낮게형성될수밖에없다. 아극전선남쪽해역에서의최소음속층의깊이는여름철한국연안을제외하면 300~400m 정도의깊이를보이고있다. 동해북부해역에서여름철보다는겨울철의최소음속층깊이가낮음을알수있으며, 전반적인최소음속층의계절변화는겨울철로갈수록얕아지고여름철로갈수록깊어진다. 여름철은해양의상층부를차지하는해수의온도가표층가열의영향으로온난하게되고온난한해수의유입도증가하면서해양의성층화가강화되어수온약층의깊이가깊어진다. 반면에겨울철은차가운대기와강한바람으로인해표층의수온이떨어지고난류혼합이강화되어해양의성층화가약화됨으로서해양혼합층이형성되고수온약층의깊이가얕아진다. 또한온난한해수의유입이여름과가을철보다상대적으로적어지는등의해양환경변화도영향을준다. 4. 음파전달양상분석 [ 그림 5] 하계 ( 상 )/ 동계 ( 하 ) 최소음속층분포 동해북부해역에서의전반적인해양환경변화에따른음파전달양상을파악하기위해서는해양환경변화의시 공간적인변동이비교적유사한구역으로크게분할하여각구역내에서의세부적인음속수직구조의특성에따른음파전달양상을분석하는것이효과적일것이다. 따라서본연구에서는해양환경의변화가다양하게나타나는연안에서 135 E까지의동해북부해역을중심으로계절별 구역별로음속구조를분석하였다 ( 표 1). 분석결과주요중규모해양현상과음속구조는밀접한관련이있었으며국지적으로매우다른양상을나타낸다. 중규모해양현상의시 / 공간적인변동이매우크고관측자료의획득시간이서로상이함을고려하면특정해역에서특정한구조의음속구조만이나타나는것은아니다. 즉예를들면, 수온전선이형성되는해역에서의음속구조는수온전선이형성되는다른해역에서와의구조와유사하며와동류에의한국지적인음속구조의변이가와동류이동과연관되어나타나는것이대표적이다. 한편침강발생해역등과같이매우국지적인현상이나타나는곳은특별한 6 / 한국군사과학기술학회지제 10 권제 4 호 (2007 년 12 월 )

7 [ 표 1] 동해북부해역별주요해양현상 구역 Section 1 Section 2 위도 ( N)/ 경도 ( E) 38~40/128~130 38~40/130~132.5 주요중규모해양현상 수온전선및와동류 수온전선및와동류 Section 3 38~40/132.5~135 와동류 Section 4 40~43/128~130 수온전선 (a) Section 5 40~43/130~131.5 수온전선 Section 6 40~43/131.5~135 표층냉각에의한침강수온전선 음속구조를보이기도한다. 이를고려하여표층에서의고주파음원방사시큰영향을미치는음향층심도형성유무및깊이와음속약층의음속기울기변이를중심으로음속구조의특징을분류하였다. 즉겨울철의경우깊은음향층심도, 얕은음향층심도, 음향층심도미형성및강한정음속경사로여름철의경우는얕은음속약층형성및계절음속약층존재시로봄 / 가을철은층심도미형성및깊은음속약층형성등으로 6가지형태의대표적인음속수직구조를도출하여분석하였다. 그림 6은겨울철동해북부해역에서나타나는대표적인 3가지형태의음속구조 ( 왼쪽그림 ) 에따른음파전달손실 ( 오른쪽그림 ) 을나타내며음파전달손실이클수록음에너지의전파는작아짐을의미한다. 동해북부외해해역에서는 1~4월사이, 10~12월간음향층심도가형성되며가장깊이형성되는시기는 1~2 월경이다. 이는알려진바와같이동해북부해역에서혼합층의깊이가가장깊어지는시기와일치한다. 표층에서부터최대약 300m까지깊은음향층심도가형성되면포획된음파가원거리까지전달되는표층도파관현상 (Surface duct effect) 이나타나고, 주파수가높아짐에따라음향층심도내에서포획되어전파되는음파에너지가더많아지게된다 ( 그림 6(a)). 그림 6(b) 는동해북부해역연안에서겨울에나타나는전형적인음속구조로표층음속이낮고층심도의수심이 (b) (c) [ 그림 6] 겨울철음속구조에따른음파전달양상얕아근거리 ( 약 4km) 에서는음영구역 (Shadow zone) 이생기고수심 200m 축을기준으로음파통로가형성되어층심도하부로굴절된음파가다시표층까지굴절, 전파되어음영구역을축소시키는양상을볼수있다. 음영구역은음에너지가거의전파되지않는음에너지전달희박구역으로정의된다 [13]. 이와같은음속구조일때는주파수를변경시켰을때보다음원의 한국군사과학기술학회지제 10 권제 4 호 (2007 년 12 월 ) / 7

수심이음파전달양상에많은변화를주는데음원수심이 200m 내외로깊어져최소음속층에위치하게될때근거리음영구역이현저하게줄어들고음파통로에포획된음파가근거리에서원거리까지양호하게전달된다. 그림 6(c) 는동해북부해역중겨울철표층냉각으로인해대규모침강이발생하는블라디보스톡남부해역과 Prymorye 연안 (132 E~135 E/41 N~43 N) 에서의음전달을표현한것이다.

8 수심이음파전달양상에많은변화를주는데음원수심이 200m 내외로깊어져최소음속층에위치하게될때근거리음영구역이현저하게줄어들고음파통로에포획된음파가근거리에서원거리까지양호하게전달된다. 그림 6(c) 는동해북부해역중겨울철표층냉각으로인해대규모침강이발생하는블라디보스톡남부해역과 Prymorye 연안 (132 E~135 E/41 N~43 N) 에서의음전달을표현한것이다. 음속은약 1450m/s 이하로심층까지정음속경사를이루어음파방사시강한상향굴절이우세하게일어난다. 이러한음속구조에서는표층으로부터약 250m까지근거리음영구역이존재하지않고전층이표층도파관을형성하여원거리까지양호한음파전달양상을보이는데음원의수심이깊어질수록, 음원의주파수가 5kHz에서고주파로높아질수록전층에걸쳐음파밀도가더조밀해지는것을예상할수있다. 4~5월과 9~10월은음향층심도가급격하게사라지거나형성되기시작하는시점이다. 음향층심도가사라지는시기와형성되기이전시기에는음속약층의깊이가깊어지는음속구조가나타나는데분석결과음속약층의깊이는연안보다외해에서깊었다. 또한여름은해양의표층가열로인해강한수온경도를가지는수온약층이형성되는시기로음향층심도가존재하지않으면표층의음원에서방사된음파가음속약층내에서의강한부음속경사로인해대부분하향굴절하게되어근거리음영구역이발달하게된다. 그림 7은동해북부해역의봄과가을 (a), 여름철 (b, c) 에나타나는대표적인음속구조에따른음파전달양상을표현한것으로음속약층의음속경도가클수록근거리음원구역이발달되는것을볼수있다. 특히주목할만한사실은음에너지가근거리음영구역배후의표층에모이는구역이나타나는데이를음수렴구역 (Convergence zone) 이라고정의한다 [13]. 그림 7(b) 는동해북부해역외해에서여름 (6~8월) 에나타나는음속구조로계절수온약층과영구수온약층형성에따라표층의음속약층아래에음향층심도가나타나는것을볼수있다. 상부의계절수온약층의경우표층가열이최대가되는 8월에강한음속경도의표층음속약층을형성하면서아래의음향층심도 (a) (b) (c) [ 그림 7] 봄, 가을과여름철의음속구조에따른음파전달양상깊이가얕아지는데영구수온약층의음속경도와수심은거의변화하지않는다. 이와같은음속구조에서는강한하향굴절이일어나음영구역이커지지만계절수온약층아래의음향층심도내에서음파방사시는표층도파관현상과유사한효과로인해음영구역이표층에서의음파방사시보다현저히작아질수있다. 8 / 한국군사과학기술학회지제 10 권제 4 호 (2007 년 12 월 )

9 여름의전형적인음속구조에서는음속약층의매우강한음속경도로인해음파가대부분하향굴절하게되어음영구역이음원으로부터약 1km부터 10km까지, 표층에서수심 1400m까지크게형성된다 ( 그림 6(c)). 주파수변동에따른음영구역의감소효과는미약하며음원수심이깊어질수록음영구역이현저하게작아진다. 특히수심 200m에서는음속구조상최소음속에따른음파통로축 (Sound channel axis) 이위치하고있어음파방사시음파통로축을기준으로상 하향굴절이일어나 100m 이내의음속층을제외하고전층에서음파전달이양호하게이루어질수있다. 구역의크기를줄이기위해서는음원의위치를변경시켜가능한한음속경도가약한수심이나음속약층아래의최소음속층에서음파를방사하는유리하다. 또한전층이정음속경사로형성되는음속구조에서와표층에깊은음향층심도가형성되었을시는표층에서음파방사시에도비교적음파전달이양호하며음파전달손실모델분석결과파장이짧은수록, 즉주파수가높을수록음파의밀도가높아지게됨으로운용주파수중고주파로운용하는것이보다효과적이다. 5. 결론 사 사 동해북부해역의음향환경특성에따른고주파중심의음파전달양상을분석해보았다. 평균음속장과최소음속층의분포에서나타나듯이동해북부해역은국지적으로매우다양한해양환경요소의영향을받으며이에따라음파전달양상도큰영향을받음을알수있다. 특히최소음속층의깊이가같은계절임에도불구하고큰차이를나타내는데아극전선을기준으로이북해역이이남해역에비해겨울철약 150~200m 이상얕게형성된다. 이는음향층심도의깊이가깊고음속약층의두께는얇아짐으로발생하는음속구조로동해북부해역이차가운대기와강한바람의영향으로해양혼합층의깊이가깊게형성되기때문이다. 또한복잡한중규모해양환경요소들로인해계절별 해역별로상이한형태의음속수직구조가나타난다. 6 가지형태의음속구조분석결과겨울철은해역에따라음향층심도깊이의차이가심하며블라디보스톡남부해역등심해대류가발생하는지역은표층에서저층까지강한정음속경사가나타나기도했다. 봄, 가을과여름철의경우음향층심도가사라지며표층에서강한부음속경사를가지는음속약층이형성된다. 북부외해해역의경우음속약층아래에음향층심도가나타나기도하였다. 음영구역의크기는음향층심도의깊이가깊을수록, 음향층심도아래음속약층의음속경도가약할수록작아진다. 반면에음향층심도의깊이가얕거나형성되지않았을경우, 음속약층내음속경도가클수록음영구역의크기는커진다. 음영 본연구는해군본부의 동해북부해역해양특성분석 과제를통해수행되었으며, 본과제에참여한모든연구진들에게감사드린다. 참고문헌 [1] Medwin, H. and C. S. Clay, Fundamentals of acoustical oceanography, Academic press, pp. 4~6, [2] Seung, Y. H. and J. H. Yoon, Some features of winter convection in the Japan Sea, J. Oceanogra, 51, 6173, [3] Kim, K., K. R. Kim, D. H. Min, Y. Volkov, J. H. Yoon, and M. Takematsu, Warming and structural changes in the East (Japan) Sea: A clue to future changes in global oceans? Geophys Res. Lett., 28, , [4] Park, K. A., J. Y. Chung, K. Kim, and P. C. Cornillon, Wind and bathymetric forcing of the annual sea surface temperature signal in the East (Japan) Sea. Geophys. Res. Lett., 32, L05610, doi: /2004gl022197, [5] Park, K. J., 동해연안한류수의시공간적인변화와탐지거리에관한연구, 군사과학대학원석사논문, 한국군사과학기술학회지제 10 권제 4 호 (2007 년 12 월 ) / 9

10 [6] Park, S. W., 동해남부, 중부및북부행겨의수중음향환경특성, 서울대학교지환부석사논문, [7] Ahn, D. S., 동해난수성와동류내탐지거리에관한연구. 군사과학대학원석사논문, [8] Wang, K. S., 동해남서해역의대잠한경에관한연구, 군사과학대학원석사논문, [9] Shin, Y. H., 동해남서해역표층에서의수온의수직구조변화에따른대잠탐지거리변화연구, 군사과학대학원석사논문, [10] Yang, S. J., 남해동부해역에서연안수온전선 과저질특성에따른탐지거리예측, 군사과학대학원석사논문, [11] 서울대학교해양연구소해군해양과학기술연구센터, 동해북부해역해양특성분석, [12] Porter, M. B. and H. P. Bucker, Gaussian beam tracing for computation ocean acoustic fie인, J. Acoust. Soc. Am., 81, pp. 912~924, [13] Urick, R. J., Principle of underwater sound, McGraw-hill Book Company, New York 3rd ed., pp. 147~197, / 한국군사과학기술학회지제 10 권제 4 호 (2007 년 12 월 )

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PDF 해양심층수자원으로서의동해고유수분포특성 문덕수 정동호 김현주한국해양연구원해양개발시스템연구본부 Distributions Characteristics of East Sea Proper Water in the East Sea D.S. Moon, D.H. Jung, H.J. Kim *Ocean Development System Laboratory, KORDI / MOERI