파라메트릭소나 (Parametric Sonar)
쉽게 풀면
두 개의 높은 소리를 동시에 쏘아서 물속에서 저절로 낮은 소리가 만들어지도록 하는 특수한 소나이다.
왜 중요한가
파라메트릭소나는 두 개의 고주파를 강하게 송신할 때 매질의 비선형성으로 생기는 차주파수를 이용해, 작은 트랜스듀서로도 부엽이 거의 없는 좁은 저주파 빔을 만드는 기법입니다. 저주파는 퇴적층을 뚫고 들어가므로 지층탐사기나 매설 파이프·기뢰 탐지처럼 해저면 아래를 좁은 빔으로 보아야 하는 조사에 특히 유용합니다. 소형 트랜스듀서로도 저주파의 좁은 빔을 얻을 수 있어, 대형 저주파 배열을 갖추기 어려운 소형 조사선에서 고분해능 지층 탐사를 가능하게 합니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
소형 조사선에 파라메트릭소나를 탑재해 좁은 빔폭으로 해저 지층 구조를 고분해능으로 탐사한다.
두 개의 고주파를 동시에 보내 비선형적으로 결합시켜 좁고 정밀한 저주파 빔을 얻는 원리를 설명한 문장이다.
조금 더 깊게 보면
비선형 변환 효율이 매우 낮아 차주파수의 음원준위는 1차 주파수보다 수십 dB 작으므로, 원거리 탐지보다는 근거리 고분해능 용도에 적합합니다. 빔이 좁다는 장점은 탐색 폭이 좁다는 뜻이기도 해서 광역 조사에는 비효율적입니다. 일반 저주파 트랜스듀서와 비교할 때 크기 대비 지향성은 뛰어나지만 전력 효율은 크게 뒤진다는 점이 선택 기준이 됩니다. 차주파수 성분은 1차 주파수들의 합이 아니라 차이로 발생하므로, 두 1차 주파수를 가깝게 설정할수록 더 낮은 차주파수를 얻어 투과 깊이를 늘릴 수 있습니다. 좁은 빔 특성 덕분에 부엽에 의한 잘못된 반사가 거의 없어 지층 경계 해석의 정확도가 높다는 장점도 있습니다. 낮은 변환 효율을 보완하기 위해 높은 송신 전압이 필요하며, 이는 트랜스듀서의 내전압 설계에 추가적인 요구조건을 부과합니다. 소형 무인수상정에도 탑재할 수 있을 만큼 경량화가 가능해, 접근이 어려운 연안 정밀 조사에 활용도가 높아지고 있습니다.
주의할 점
파라메트릭소나는 변환효율이 낮아 동일 탐지거리를 얻으려면 일반 저주파 소나보다 높은 송신출력이 요구된다.