소나(Sonar, SOund Navigation And Ranging)란?
소나(Sonar, Sound Navigation And Ranging)는 음파에 의해 수중 목표의 방위 및 거리를 알아내는 장비를 의미한다.
음파탐지기, 음향탐지기 또는 음탐기라고도 불리운다.
공기 중에서는 음파보다 전자기파가 보다 빠르고 멀리 전달되지 때문에 이를 이용해 공중, 지상 및 해상의 물표를 탐지할 수 있는것이 레이다인데, 레이다는 수중에 있는 물체를 감지하지는 못한다.
그렇기 때문에 수중에 있는 물체를 감지하기 위해서는 다른 장비가 필요한데 그것이 바로 소나이다.
소나는 음파를 이용한 장비로서 초속 약 1500m 의 압력파이다. 수중에서 잘 전달되는 성질을 가지고 있어 수중에 존재하는 여러 물체를 능동 및 수동 방식으로 탐지하는 유일한 수단으로 활용되며 목적 및 용도에 따라 여러가지 형태의 소나가 개발되 운용되고 있다.
수동소나와 능동소나
소나는 출력, 주파수 및 지향성 등에 따라 종류가 무척 많은데, 크게 음파 사용 방법에 따라 수동 소나, 능동 소나로 구분된다.
1) 수동 소나(Passive Sonar)
수동 소나는 잠수함이 항해할 때 엔진이나 프로펠러에서 내는 소음을 먼 거리에서 수신하여 표적의 종류를 식별할 수 있는 잠수함의 핵심적인 탐지 장비이다.
수동소나는 신호를 발신하지 않고 상대방에서 보내는 음파를 그냥 듣기만 한다.
낮은 주파수 대역을 사용하기 때문에 능동소나보다 3~5배 멀리 떨어진 곳에서 다른 함정이나 잠수함의 소음을 탐지할 수 있어서 수동소나를 이용해 다른곳에 있는 배가 군함, 상선, 어선인지, 추진축이 몇개인지 등을 알아낼 수 있다.
잡음이 큰 타겟의 경우 성능 좋은 수동소나는 무려 수백km 거리에서도 탐지가능하며 무음 잠항하는 잠수함은 5~30km 정도 거리에서 탐지가능한 것으로 알려져있다.
그러나 수동소나 특성상 상대방이 보내는 음파만 감지할 수 있기 때문에 소음 발생 요소가 매우 작은 잠수함 등은 탐지가 어려워 이런 경우에는 능동소나를 이용해 탐지해야 한다.
2) 능동 소나(Active Sonar)
능동소나는 수상함정에서 발사시킨 음파가 표적에서 반사되어 되돌아 오신 신호로서 적 잠수함이나 기뢰 등을 탐지하여 표적의 방향과 거리를 알 수 있다.
능동소나는 음원을 발사한 후 되돌아오는 반향음(Echo)을 분석하여 잠수함 혹은 수상함을 탐지하는 기능이다.
높은 주파수 대역과 넓은 범위로 감지하지만 에너지 소모가 크고 탐지거리가 줄어든다는 특징이 있다.
잠수함과 수상함 탐지용 소나는 1KHz~50KHz, 기뢰 탐지를 위한 소나는 50KHz~900KHz 주파수를 사용한다.
주파수가 높아지면 해상도(분해능)가 높아져 북극권, 해저 항해를 할때에 사용한다.
현대 잠수함 소나의 핵심적 장비는 저주파 어쿠스틱 소나인데, 상대적으로 원거리를 탐색할 수도 있어 능동 소나이지만 약 200Hz 이하에서 작동하는 장비이다. 저주파 대역을 사용하다 보니 분해능이 낮아 적의 위치를 정확하게 특정하는 것이 어렵다는 단점이 있다.
소나 설치 방식에 따른 분류
내용 출처 : http://www.gongiknews.com/249
소나 설치 방식에 따라 함수소나, 선저소나, 예인소나, 디핑소나 등이 있다.
1) 함수소나 (Bow-Mounted Sonar)
대형 수상함의 함수 하우 구상선수(Bulbous bow)에 소나돔을 설치하고 그 안에 소나 시스템 장착
2) 선저소나 (Hull-Mounted Sonar)
중소형 수상함은 구상선수가 없는 경우가 많고 있더라고 부피가 작아 용골 아래 소나돔을 설치
3) 예인소나 (Towed Array Sonar)
정밀한 소형 음파 탐지기들이 설치된 두꺼운 와이어를 함미에 길게 내려 끌고 다니며 탐지
4) 디핑소나 (Dipping Sonar)
대잠헬기에서 케이블에 매달고 다니다가 수면아래로 내려보내 탐지
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