불규칙 경계면에 대한 중저주파수 간섭 반사 계수 유도 (Derivation of Coherent Reflection Coefficient at Mid and Low Frequency for a Rough Surface)

서지정보

· 발행기관 : 한국음향학회
· 수록지 정보 : 한국음향학회지 / 28권 / 3호 / 174 ~ 186페이지
· 저자명 : 추영민, 성우제, 변성훈, 김시문

초록

경계면이 존재하는 해양에서의 수중 음파 전달 모델링 시 일반적으로 평평한 경계면을 가정하고 Rayleigh가 제안했던 반사
계수를 이용해 반사파를 계산할 수 있다. 하지만 해수면이나 해저면과 같은 실제 해양의 경계면은 불규칙적인 거칠기를
가진다. 이러한 경계면에서의 반사 손실은 실험식이나 산란 이론에 기반한 간섭 반사 계수를 계산하여 구할 수 있다. 본
논문에서는 섭동 이론, Kirchhoff 근사법, 작은 기울기 근사법과 같은 산란 이론을 이용하여 유체‐유체 경계면에 대한 간섭
반사 계수를 각각 유도한다. 이를 이용하여 임의의 거칠기를 가지는 해수면과 해저면에 대한 각 산란 이론의 간섭 반사
계수를 계산하며, 이 결과를 Rayleigh 반사 계수와 비교하여 경계면의 거칠기에 따른 반사 손실을 분석한다. 또한, 섭동
이론과 Kirchhoff 근사법의 결과를 일반적으로 적용 범위가 넓은 작은 기울기 근사법의 결과와 비교하여 각 이론의 유효
범위에 대해 고찰한다.

영어초록

When we apply a propagation model to the ocean with boundaries, we can calculate reflected wave using reflection
coefficient suggested by Rayleigh assuming the boundaries are flat. But boundaries in ocean such as sea surface
and sea bottom have an irregular rough surface. To calculate the reflection loss for an irregular boundary, it is
needed to compute the coherent reflection coefficient based on an experimental formula or scattering theory. In this
article, we derive the coherent reflection coefficients for a fluid‐fluid interface using perturbation theory, Kirchhoff
approximation and small‐slope approximation respectively. Based on each formula, we can calculate coherent
reflection coefficients for a rough sea surface or sea bottom, and then compare them to the Rayleigh reflection
coefficient to analyze the reflection loss for a random rough surface. In general, the coherent reflection coefficient
based on small‐slope approximation has a wide valid region. Comparing it with the coherent reflection coefficients
derived from the Kirchhoff approximation and perturbation theory, we discuss a valid region of them.

참고자료

· 없음