"더 은밀하게" 해군 함정 '이상 징후' 실시간 모니터링한다

한국기계연구원-LIG넥스원, 오차율 적은 '수중 방사 소음 예측 기술' 개발

수중방사소음 예측 알고리즘 기술 개요도 /사진=한국기계연구원

배에 부착된 가속도센서를 통해 이상 징후를 감지하는 '수중 방사 소음 예측 기술'이 국내 최초로 개발됐다. 해군 전력을 강화하고 함정의 효율성을 높일 수 있을 것으로 기대된다.

한국기계연구원(이하 기계연)은 이성현 가상공학플랫폼연구본부 기상공학연구센터 책임연구원 연구팀이 선체 진동과 수중 방사 소음을 정량적으로 예측해 모니터링할 수 있는 알고리즘과 센서 배치 설계 기술을 개발했다고 2일 밝혔다.

수중 방사 소음은 함정(군사용 배)에 탑재된 기계나 프로펠러류에 의해 발생한 소리가 수중으로 뻗어나는 것을 말한다. 수중 방사 소음의 변화를 실시간으로 탐지하면 작전 중 함정의 상태 변화를 파악하는 데 유리하다.

기존에는 외부 해양 측정 장비를 이용해 수중 방사 소음을 계측했다. 다만 까다로운 조건이 붙었다. 조용한 해역에서, 주변에 운항 중인 선박이 없을 때 간헐적으로 계측할 수 있었다. 해양 환경이 변하거나 선체 외판에 따개비 등 해양 생물이 붙을 경우 측정 결과가 달라질 수도 있다.

연구팀은 함정 '내부'에 설치된 센서를 활용해 실시간으로 선체 진동과 수중 방사 소음을 측정하는 알고리즘을 개발했다. 공동현상(캐비테이션) 발생 여부나 추진 모드 전환에 따른 소음 변화도 실시간으로 반영할 수 있다. 공동현상은 프로펠러의 회전이 빨라지면서 기포가 발생하고, 기포가 붕괴하며 소음이나 진동이 발생하는 현상을 말한다.

실제 운용 중인 함정의 접수판과 주요 추진 장비에 센서를 부착해 다양한 운항 조건에서 성능을 검증한 결과, 예측 알고리즘과 실측 결과 간 최대 오차가 4데시벨(dB) 이하로 나타났다. 수중 방사 소음은 통상 음원 1m 전방에서 측정한 데시벨 값으로 표기한다.

연구팀은 "이상 진동 감지, 수중방사소음 예측, 임계치 기반 경고 기능까지 일괄적으로 수행할 수 있고 다양한 함정의 설계 및 운용 환경에 따라 유연하게 적용할 수 있는 확장성이 강점"이라고 했다.

이성현 책임연구원은 "수중 방사 소음이라는 전략적 정보를 실시간 모니터링하는 세계적 수준의 시스템으로 군사적 은밀성을 확보할 수 있다"고 의의를 밝혔다.

이번 연구는 방위사업청과 국방신속획득기술연구원(옛 방위산업기술지원센터)의 지원으로 LIG넥스원과의 공동연구를 통해 수행됐다.

박건희 기자 wissen@mt.co.kr