수중 음파 탐지기(SONAR)

잠수함이 나오는 소련과 미국의 전쟁 영화에서 많이 봤던 소나라고 하는 수중 음파 탐지기의 원리는 무엇일까?

 

 

수중 음파 탐지기는 제1차 세계대전 당시 영국이 독일의 잠수함을 탐지하기 위해 처음으로 개발된 기술이다.

 

음파를 이용해 물체를 탐지하는 장치를 음파 탐지기 라고 하며, 레이더와의 차이점이라면 레이더는 전자기파를 사용하지만 주로 수중에서는 음파를 사용한다. 이는 빛이나 다른 파동보다 물속에서 훨씬 먼 거리까지 전해질 수 있기 때문이다.

 

즉, 물속에서는 멀리까지 보이진 않지만 소리는 들린다는 이야기다. 이를 이용해 수심을 측정하거나 물고기를 찾거나 지형을 조사하는 등 여러 곳에서 활용되고 있다.

1. 변환기

변환기는 어떤 신호를 다른 형태의 신호로 바꿔주는 장치를 말한다. 수중 음파 탐지기의 경우에는 선체에 설치된 변환기는 전기적 펄스를 음파의 펄스로 바꾸고, 되돌아오면 다시 전기 신호로 바꿔준다. 

2. 메아리를 이용한 수심 측정

음파를 쏘고 나서 그 메아리가 되돌아오는 데에 걸린 시간이 10초라면 물체까지 거리는 7,500미터라고 볼 수 있다.

돌아온 메아리는 전기 신호로 변환되어 모니터 화면에 전달된다. 이것이 하나하나의 점으로 표시되며 이를 분석하여 해저 지형이나 물고기 분포 여부를 알아낼 수 있다.

 

3. 능동 소나

음파를 보내고 되돌아오는 반향음을 분석하여 물체를 탐지하는 것을 말한다.

군사용 잠수함의 소나는 낮은 주파수( 200Hz 이하)의 음파를 사용하여 물속에서 에너지 손실이 적어 멀리까지 전파되어 적을 찾을 수 있다. 하지만 자신의 위치를 적에게 노출하게 되는 위험이 있으며, 되돌아온 음파에 대한 분해능이 낮기 때문에 적의 위치를 정확하게 특정하기 어려워 다른 여러 기술적 방안들과 함께 이를 극복하는 편이다.

4. 수동 소나

음파를 발신하지 않고 듣기만 하는 것을 말하며 수중 청음기라고도 한다. 듣기만 하기 때문에 수중 속의 여러 소음들과 엔진 소리, 자연적 요소들이 같이 들리게 되므로 정확한 측정은 불가능한 단점이 있다.

 

이번 포스팅에서는 수중 음파 탐지기의 원리와 종류에 대해 알아보았다.

 

최근에는 음파탐지기에서 발사하는 음파가 바다 생물들에게 나쁜 영향을 미치는 것이 알려졌다.

멀리 보내기 위해서는 그만큼 강력한 음파를 발사해야 하기 때문인데, 특히 고래에게 나쁜 영향을 끼치며 음파탐지기가 고래의 폐사율에 영향을 미친다고 환경단체에서는 주장하고 있다.