능동소나 (Active Sonar)
쉽게 풀면
소리를 직접 쏘아 보내고 되돌아오는 메아리를 들어서 물체의 위치를 알아내는 방식이다.
왜 중요한가
능동소나는 표적이 스스로 소리를 내지 않아도 탐지할 수 있는 유일한 수중 원거리 탐지 수단이므로, 정숙한 잠수함이나 기뢰처럼 수동소나로는 잡히지 않는 표적을 다루는 대잠전·기뢰전 연구의 출발점이 됩니다. 송신 파형과 펄스 길이, 빔 폭을 어떻게 설계하느냐가 탐지거리와 거리 분해능을 동시에 좌우하므로, 소나 신호처리 논문의 대부분이 이 트레이드오프를 다룹니다. 정숙 항해 중인 잠수함처럼 스스로 소음을 내지 않는 표적을 탐지할 수 있는 유일한 원거리 수단이라는 점에서 수동소나를 보완하는 필수 체계입니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
잠수함 탐지 임무에서 저주파 펄스를 송신해 장거리 반향음을 수신하고 도달시간으로 표적까지의 거리를 계산한다.
직접 음파를 쏘아 되돌아오는 신호로 물체를 찾는 방식과 소리만 듣는 방식의 탐지 성능을 비교했다는 뜻이다.
조금 더 깊게 보면
능동소나는 송신 자체가 자신의 위치를 노출시키므로 군사적으로는 '탐지 이득 대 은밀성 손실'의 교환 문제가 늘 따라다닙니다. 또 반향음에는 표적뿐 아니라 해저·해면·체적 산란에서 오는 잔향음이 섞이므로, 얕은 바다에서는 잡음이 아니라 잔향이 탐지 한계를 정하는 경우가 많습니다. 소나방정식에서 능동형은 전파손실이 왕복으로 두 번 들어간다는 점이 수동형과의 핵심 차이입니다. 송신 파형은 좁은 대역의 연속파(CW)와 주파수를 쓸어가는 처프(FM) 방식으로 나뉘며, CW는 도플러 속도 추정에, 처프는 거리 분해능 확보에 유리해 목적에 따라 선택하거나 혼합해 씁니다. 펄스 반복 주기가 짧으면 최대 탐지거리가 제한되고, 너무 길면 표적 갱신율이 떨어지는 절충 관계가 있습니다. 송신 주파수가 낮을수록 원거리 탐지에 유리하지만 거리 분해능이 떨어져, 임무 목적에 따라 여러 주파수 대역을 갖춘 다중 모드 소나가 개발되고 있습니다. 송신 후 짧은 시간 동안은 자체 잔향으로 근접 표적을 구분하지 못하는 사각 구간이 있어, 이를 보완하는 별도의 근접 탐지 수단이 함께 쓰이기도 합니다.
주의할 점
능동소나는 송신음이 원거리까지 전파되어 자함 위치가 노출될 수 있다는 전술적 단점이 있다.