Changes in Oceanographic Data in the East Sea of South Korea due to Typhoon Soulik: Construction of an Air

A wave glider is an unmanned surface vehicle that uses the wave phase to move forward while measuring weather (air temperature, air pressure, wind speed, and wind direction) and marine (wave height) data. An underwater glider is an unmanned underwater vehicle that uses buoyancy changes to move forward and performs conductivity, temperature, and depth measurements. In this study, we used a wave glider and an underwater glider to measure meteorological and oceanographic data in the East Sea before and after Typhoon Soulik. The two unmanned platforms operated simultaneously via satellite communication in the range of the typhoon’s influence. Comparison of the weather and marine data confirmed changes in the ocean environment of the East Sea after Typhoon Soulik relative to before the typhoon, as well as the influence of wind direction on water temperature and salinity characteristics, to a water depth of 15 m. Thus, nodes created by combining wave and underwater glider data can be used to establish air1

Optimal Design of Combined Propulsion Underwater Glider for Operation of the East Sea of South Korea

The Underwater Glider is a type of Autonomous Underwater Vehicle in which propelled by changing the volume. Due to this propulsion method, it is possible to observe about 30 ~ 60 days continuously. This study describes the optimal Underwater Glider design technique for operation in the East Sea of Korea using a combined propulsion system of buoyancy engine and thruster. First, optimization study of volume change of buoyancy engine was carried out through simulation using average flow velocity distribution, water temperature and salinity vertical distribution in the East Sea of South Korea. Second, the simulation shows the result of applying the optimal amount of change in the volume of Underwater Glider. Third, this paper shows the advantages of operation method using thrusters in a special environment where water temperature and salinity distribution and ocean current are unique through simulation.r Glider design technique for operation in the East Sea of Korea using a combined propulsion system of buoyancy engine and thruster. First, optimization study of volume change of buoyancy engine was carried out through simulation using average flow velocity distribution, water temperature and salinity vertical distribution in the East Sea of South Korea. Second, the simulation shows the result of applying the optimal amount of change in the volume of Underwater Glider. Third, this paper shows the advantages of operation method using thrusters in a special environment where water temperature and salinity distribution and ocean current are unique through simulation.1

RECORDING DEVICE FOR SEA SEDIMENT AND METHOD OF PHOTOGRAPHING FOR SEA SEDIMENT

조사구역의 지층구조를 알기 위해서는 음파를 이용한 조사와 이를 정확하게 확인하기 위해 코어링 조사를 병행하여 보다 정확한 지층의 구성을 알 수 있다. 하지만 피스톤코어를 이용한 조사에는 한계가 있고, 획 득된 시료를 후처리하는 데에도 많은 시간과 노력이 들어가기 때문에 한정된 수량의 시료만을 획득할 수 있었다. 이에 보다 많은 자료를 획득함과 동시에 등간격의 조밀한 자료를 획득하기 위하여 본 장비를 이용 한다면 현장에서 본장비를 퇴적층에 자유낙하 형태로 삽입하는 것만으로 지층 사진을 획득할 수 있어 보 다 조밀한 지역의 자료를 획득할 수 있을 것이다. 이는 현장에서의 시료채취시간과 후처리시간을 획기적으 로 줄일 수 있어 보다 정확하고 많은 자료를 저비용으로 획득 할 수 있다는 장점이 있다. 기술적으로 해결하여야 하는 부분은 자유낙하 하는 기체에서 근접촬영을 흔들림 없이 촬영해야 한다는 문 제점이 발생한다. 이를 해결하기 위하여 초고속카메라를 이용할 수 있으나 지름 10 cm 정도의 코어형태에 장착하기 어렵고 새로운 시스템을 설계 제작하여야 하기 때문에 많은 비용이 발생한다. 하지만 본 발명은 현재 가지고 있는 코어시스템의 입구 헤드부분에 지층 사진촬영시스템을 장착하는 것으로 현재의 코어링 시스템을 그대로 사용할 수 있다는 장점이 있다. 연구선에서 운용하는 피스톤코어 시스템에 적용한 예로 전자식 가속도센서를 장착하여 코어가 트리거되 어 코어베럴이 가속되는 것을 감지하여 사진촬영을 시작하여 정지된 상태에서 사진촬영을 종료한다. 핸드 코어시스템은 조도센서를 장착하여 어두워지면 촬영을 시작하여 가속도센서에서 움직임이 없으면 종료한

UNDERWATER ULRASONIC SENSORS AND DISTANCE MEASUREEMENT METHOD WITH PHYSICAL VARIABLE CHARACTERISTICS

본 발명은 물리적으로 가변 가능한 수중 센서는 유전체와 피에조 세라믹과의 분리 및 결합을 통해 하나의 수중 센서를 이용하여 초근거리 및 원거리 감지 중 어느 하나를 감지할 수 있는 장치 및 장치를 이용한 감 지 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 수중 센서는, 수중 내 물체로 방사한 초음파의 반사파를 감지하는 유전체와 피에조 세라믹의 분리 및 결합을 선택할 수 있도록 한다. 구체적으로 피에조 세라믹과 유전체의 분리를 통해 피에조 세라믹 이 자유 진동할 수 있으며, 이로 인해 수중 센서의 링 다운이 증가하여 원거리의 반사파를 감지할 수 있 다. 이와 다르게 피에조 세라믹과 유전체의 결합을 통해 유전체의 링 다운이 감소되어 근거리의 반사파를 감지할 수 있다. 즉, 유전체와 피에조 세라믹의 결합과 분리를 선택할 수 있으며, 선택된 조건에 따라 감 지하고자 하는 영역의 조건(예: 원거리 및 근거리)에 따라 감지가 이루어질 수 있다

Development of Wave Propulsion Engine using Energy Harvesting Techniques

한국해양과학기술

Data Collection system with underwater glider

연구개발의 목적 및 필요성 ○ 군사적 측면 - 우리나라 관할해역 내에서 중국, 러시아, 일본 등 주변국 잠수함정의 활동이 증가하고 있고 북한은 강도 높은 해상 훈련을 통해 남하 침투 및 공격 능력을 유지하고 있음 - 동해는 대부분 수심이 깊고 연중 한․난류가 복잡하게 교차하여 수평․수직적으로 음파의 전달이 제한되며 상․어선의 활동이 빈번하여 주변 소음 준위가 높아 ‘잠수함의 천국’이라고 일컬을 정도로 대잠환경이 취약한 해역임 - 우리 해군은 이러한 열악한 대잠환경 하에서 다양한 탐지체계를 운용하고 있으나 작전해역을 감시하는데 어려운 제약 사항이 상당히 존재함 - 우리나라 영해 및 작전해역에 대한 지속성 있는 수중감시망 구축을 위하여 우리나 라 영해의 특성에 최적화된 수중글라이더와 통제․운용체계 개발이 시급한 실정임 ○ 기술적 측면 - 상용 수중글라이더는 저속으로 운용되는데 (~0.7knots) 유속이 빠른 우리 해역 (동해1knot 내외)에서 운용 가능한 수중글라이더가 요구됨 - 상용 수중글라이더는 필수 부품 이외 센서 등을 추가로 설치할 수 있는 공간 (Payload)이 협소하여 우리 군에서 요구하는 사양에 맞게 동체 또는 일부 장치에 대한 개조가 불가함 - 상용 수중글라이더의 핵심기술은 제조국의 기술이전 및 수출 제한 대상이며 해외에 서의 교육을 통해서만 사용자의 정비 및 운용 숙련도를 높일 수 있음 ○ 경제․산업적 측면 - 광범위한 작전해역을 대상으로 수중감시망을 구축한다는 것은 천문학적인 예산과 전문 인원, 수십 년의 시간과 노력이 요구됨 - 기존에는 함정, 항공기, 고정형 감시체계 등 고비용 탐지체계에 의존하였으나 최근 무인 및 자율제어 기술의 발달로 지능형 무인자율수중체계를 개발하여 기존의 탐지 체계를 대체하고 있음 - 수중글라이더가 개발되어 작전에 투입되면 대잠탐색을 위한 해군 함정들의 출동 일수 감소에 따른 예산 절감 및 출동 장병 피로도를 완화시킬 수 있음 - 수중글라이더 국산화 기술을 통해 급증하고 있는 국내외 민간해양/기상 연구개발 분야에서의 수요 충족 및 수입대체 효과가 예상됨 - 극동아시아 주변 해역의 기상 및 해류 특성에 최적화된 장비개발로 향후 아시아 및 서태평양권에서의 무인자율수중체계 국제시장 선점을 기대할 수 있음 연구개발의 내용 및 범위 ○ 최종목표 - 한반도 주변 해역 해양환경에 최적화된 민․군 겸용 수중글라이더 플랫폼 및 제반 운용체계 구축 ○ 연차별 목표 - 1차년도 : 요구성능 충족을 위한 수중글라이더 설계 및 기초 제작, 구조 설계 및 동특성 해석, 자료수집 시스템 설계 - 2차년도 : 수중글라이더 플랫폼 제작, 운용․통제체계 및 진․회수장치 제작, 자료수집 시스템 개발 - 3차년도 : 수중글라이더 시제, 진․회수장치, 자료수집 시스템의 실해역 운용평가, 제어 알고 리즘 검증 연구개발 결과의 활용계획 ○ 실용화 목표 및 내용 - 수중소음, 잠수함 탐지 등 국방 분야에서 수중의 모든 음원을 측정하는 시스템은 단일 하이드로폰을 기본으로 하고 있음. 단일 하이드로폰은 수중소음의 세기만 측정할 수 있고 방향성 추적이 불가능한 분명한 한계점이 있음 - 기개발된 수중글라이더는 크고 무거워서 운용이 불편하고 부력엔진 큰 소음이 지속적으로 발생하기 때문에 음향자료 획득 임무에 적합하지 않음. 따라서 수중글라이더의 경량화 및 목표속도와 저소음을 만족하는 새로운 추진 기술개발이 필요함 - 실용화 목표 · 표적 방향성 탐지가 불가능한 단일채널 수중청음 시스템의 한계를 극복하기 위한 다채널 방향성 음향탐지 시스템 개발과 저소음 복합추진 수중무인이동체를 활용 한 실해역 운용 - 실용화 내용 · 저소음 복합추진 수중글라이더 개발 · 다채널 방향성 음향탐지 시스템 개발 · 해양‧음향 자료 분석 시스템 개발 · 실해역 시험평가 ○ 실용화 성과 (활용계획) - 저소음 복합추진 수중무인이동체를 통해 고품질의 음원 수집 - 고정밀 복합항법 기술을 통해 수중무인이동체의 수중 위치 방위각 정확도 향상 - 무인자율 대잠환경 관측망을 구축하여 표적탐지 정보를 해군에 제공 - 고정 (부이) 또는 이동플랫폼 (수중무인이동체)와 연동하여 시/공간적으로 표적 위치를 탐지하는 시스템으로 활용 - 군, 해양생태계 보호 및 해양공학 분야 등 폭넓은 분야에서 활용국방과학연구

Data Collection system with underwater glider

연구개발의 목적 및 필요성 ○ 군사적 측면 - 우리나라 관할해역 내에서 중국, 러시아, 일본 등 주변국 잠수함정의 활동이 증가하고 있고 북한은 강도 높은 해상 훈련을 통해 남하 침투 및 공격 능력을 유지하고 있음 - 동해는 대부분 수심이 깊고 연중 한․난류가 복잡하게 교차하여 수평․수직적으로 음파의 전달이 제한되며 상․어선의 활동이 빈번하여 주변 소음 준위가 높아 ‘잠수함의 천국’이라고 일컬을 정도로 대잠환경이 취약한 해역임 - 우리 해군은 이러한 열악한 대잠환경 하에서 다양한 탐지체계를 운용하고 있으나 작전해역을 감시하는데 어려운 제약 사항이 상당히 존재함 - 우리나라 영해 및 작전해역에 대한 지속성 있는 수중감시망 구축을 위하여 우리나 라 영해의 특성에 최적화된 수중글라이더와 통제․운용체계 개발이 시급한 실정임 ○ 기술적 측면 - 상용 수중글라이더는 저속으로 운용되는데 (~0.7knots) 유속이 빠른 우리 해역 (동해1knot 내외)에서 운용 가능한 수중글라이더가 요구됨 - 상용 수중글라이더는 필수 부품 이외 센서 등을 추가로 설치할 수 있는 공간 (Payload)이 협소하여 우리 군에서 요구하는 사양에 맞게 동체 또는 일부 장치에 대한 개조가 불가함 - 상용 수중글라이더의 핵심기술은 제조국의 기술이전 및 수출 제한 대상이며 해외에 서의 교육을 통해서만 사용자의 정비 및 운용 숙련도를 높일 수 있음 ○ 경제․산업적 측면 - 광범위한 작전해역을 대상으로 수중감시망을 구축한다는 것은 천문학적인 예산과 전문 인원, 수십 년의 시간과 노력이 요구됨 - 기존에는 함정, 항공기, 고정형 감시체계 등 고비용 탐지체계에 의존하였으나 최근 무인 및 자율제어 기술의 발달로 지능형 무인자율수중체계를 개발하여 기존의 탐지 체계를 대체하고 있음 - 수중글라이더가 개발되어 작전에 투입되면 대잠탐색을 위한 해군 함정들의 출동 일수 감소에 따른 예산 절감 및 출동 장병 피로도를 완화시킬 수 있음 - 수중글라이더 국산화 기술을 통해 급증하고 있는 국내외 민간해양/기상 연구개발 분야에서의 수요 충족 및 수입대체 효과가 예상됨 - 극동아시아 주변 해역의 기상 및 해류 특성에 최적화된 장비개발로 향후 아시아 및 서태평양권에서의 무인자율수중체계 국제시장 선점을 기대할 수 있음 연구개발의 내용 및 범위 ○ 최종목표 - 한반도 주변 해역 해양환경에 최적화된 민․군 겸용 수중글라이더 플랫폼 및 제반 운용체계 구축 ○ 연차별 목표 - 1차년도 : 요구성능 충족을 위한 수중글라이더 설계 및 기초 제작, 구조 설계 및 동특성 해석, 자료수집 시스템 설계 - 2차년도 : 수중글라이더 플랫폼 제작, 운용․통제체계 및 진․회수장치 제작, 자료수집 시스템 개발 - 3차년도 : 수중글라이더 시제, 진․회수장치, 자료수집 시스템의 실해역 운용평가, 제어 알고 리즘 검증 연구개발 결과의 활용계획 ○ 실용화 목표 및 내용 - 수중소음, 잠수함 탐지 등 국방 분야에서 수중의 모든 음원을 측정하는 시스템은 단일 하이드로폰을 기본으로 하고 있음. 단일 하이드로폰은 수중소음의 세기만 측정할 수 있고 방향성 추적이 불가능한 분명한 한계점이 있음 - 기개발된 수중글라이더는 크고 무거워서 운용이 불편하고 부력엔진 큰 소음이 지속적으로 발생하기 때문에 음향자료 획득 임무에 적합하지 않음. 따라서 수중글라이더의 경량화 및 목표속도와 저소음을 만족하는 새로운 추진 기술개발이 필요함 - 실용화 목표 · 표적 방향성 탐지가 불가능한 단일채널 수중청음 시스템의 한계를 극복하기 위한 다채널 방향성 음향탐지 시스템 개발과 저소음 복합추진 수중무인이동체를 활용 한 실해역 운용 - 실용화 내용 · 저소음 복합추진 수중글라이더 개발 · 다채널 방향성 음향탐지 시스템 개발 · 해양‧음향 자료 분석 시스템 개발 · 실해역 시험평가 ○ 실용화 성과 (활용계획) - 저소음 복합추진 수중무인이동체를 통해 고품질의 음원 수집 - 고정밀 복합항법 기술을 통해 수중무인이동체의 수중 위치 방위각 정확도 향상 - 무인자율 대잠환경 관측망을 구축하여 표적탐지 정보를 해군에 제공 - 고정 (부이) 또는 이동플랫폼 (수중무인이동체)와 연동하여 시/공간적으로 표적 위치를 탐지하는 시스템으로 활용 - 군, 해양생태계 보호 및 해양공학 분야 등 폭넓은 분야에서 활용국방과학연구

Data Collection system with underwater glider

국방과학연구

Field Observation Facility Committee: KIOST Ocean Observation Systems : management, using, support and development

한국해양과학기술

Planing Study on the Construction of Marine Search and Rescue Support Technology System

○ 침몰선체 탐사기법 고도화는 현장의 적절한 대처와 체계적 대응필요 ○ 현장의 신속대응을 위해 특수한 기능 및 장비를 보유한 유관기관 간의 체계화된 업무분담을 통한 미션 수행이 필수적 임 ○ 한국해양과학기술원의 해양환경 자료수집과 분석, 현장조사 노하우를 활용한 장비운용 기술개발,조사자료 통합 자료처리 수행으로 성과 얻음 ○ 국가해양 탐색 기술/구조지원 체계 구축을 위해서는 1차적으로 탐색 기술 고도화, 수색구조 지원기술 확보, 4차 산업 핵심기술인 인공지능과 무인시스템 활용 및 확보된 기술을 기반으로 전문인력을 교육지원하기 위한 기술이 필요함. 특히 신속수색구조 활동에 적극 참여하기 위해서는 첨단장비의 구축과 지속적인 활용교육이 중요함 ○ 본 과제 성과 활용시, 체계적이고 숙련된 정밀탐사기술을 활용하여 해저침몰물체 조사와 긴급해상사고 현장지원에 능동적으로 대처할 수 있음 ○ 비용편분석 결과 편익-비용비율은 1.07로서 본 연구개발사업은 경제적으로 타당한 것으로 분석되었으며, 연구개발사업에 대한 재정지출 고용효과는 인건비 및 사업비 고용효과를 포함하여 약 509.3명으로 분석한국해양과학기술