음향측심기(Echo Sounder)

1. 음량측심기의 원리

음향측심기는 해수표면에서 음파를 보내 해저면에서 반사되어 돌아오기까지의 시간(t)을 측정하여 거리, 즉 수심(h)을 알아내는 방법이다.

여기서 V는 음파의 속도이며, α는 장비의 특성에 따른 계수이다. 한편 음향측심기는 송파기와 수파기의 지향각이 90도로 해저면과 직각을 이루었을 때 정밀도가 가장 높고, 만약 기울어지면 실제보다 거리가 늘어나기 때문에 수심이 깊게 측량될
수 있다. 음향측심기를 이용하여 수심을 측량하는 경우, 음파가 전달되는 해수의 특성, 즉 염분, 온도, 수압 등에 따라 음파전달속도(V)가 달라지기 때문에 이를 보정해 주어야 한다. 이러한 음파의 전달속도 보정을 위하여 해수의 염분과 온도를 측정하여 속도를 계산하거나 혹은 음향속도계로 음파의 속도를 직접 측정하여 사용할 수 있다.

 

음향측심기의 원리

음향측심기는 단일음파를 사용하는 방법과 다중음향을 이용하는 방법이 있으며, 복잡한 지형이나 넓은 해역을 측량하고자 하는 경우에는 다중음향을 사용하는 것이 유리하다.

 

2. 음량측심기를 조사방법

 

1) 조사계획
해저지형 조사계획, 조사구역 설정, 측선간격, 선속결정, 장비 점검 등 전반적인 계획을 수립한다.
2) 페치 테스트
최초 설치되는 선박에 대하여 실시하는 테스트로 특정 해저면에서 얻어진 두 수심자료를 비교하여 멀티빔 소나 헤드의 기하학적 설치 상태를 수치적으로 계산한 후 수심자료의 오차가 최소가 되는 소나헤드의 오프셋 각도를 구하기 위한 측심 과정이다.
3) 음속 측정
수심은 음파가 해저면에 도달한 후 되돌아오는 시간을 환산하여 계산한다. 수중음파는 수온과 염분에 의하여 영향을 받으며, 정확한 수심을 측량하기 위하여 모든 음향측심기는 반드시 음속도 보정해야 한다.
4) 수심 측정
멀티빔 음향측심기를 사용하여 수심을 측량한다. 이때 취득된 원자료 관리를 위하여 원자료의 내용을 함축적으로 나타낼 수 있는 항목을 모니터 화면에 출력하여 관측자가 상시 모니터링할 수 있도록 하여야 한다.
5) 자료 보정

① 조사선 정보
조사선의 무게중심을 기준으로 트랜스듀서를 포함한 각 센서의 오프셋(offset)에 관한 정보를 입력한다.
② 위치 및 자세자료 처리
위치자료 보정을 통하여 조사선 속도, 거리 및 진행방향에 대한 오측자료를 제거하고, 모션자료 보정을 통하여 종동요, 횡동요 등에 의하여 발생한 오측자료를 제거한다.
③ 조석 및 음속 보정
취득된 시간의 조위자료와 음속자료를 이용하여 수심의 기준면에 따른 오차를 제거한다.
④ 오측심 제거
수심의 범위, 빔 각도, 빔의 질(poor, low, bad quality) 등에 따른 오측심자료를 제거한다.

6) 측심성과 도시
멀티빔 음향측심기 전용 프로그램을 이용하여 수심자료를 2-D 및 3-D 수심자료로 구현한다.