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해양 열염분 구조 변화 탐지를 위한 음향 단층촬영기술 응용 확대 연구

1. 서론해양 내부의 열염분(온도·염분) 구조는 전지구 해양순환과 탄소·에너지 이동을 결정짓는 핵심 요소이다.그러나 기존의 프로파일링 관측(CTD, Argo Float)은포인트 단위 관측이기 때문에 공간 해상도가 제한되고,기후변화가 야기한 급격한 수괴 변동을 실시간으로 추적하기 어렵다.음향 단층촬영(Acoustic Tomography; AT)은수중 음파의 전파 속도가 온도·염분·압력 변화에 종속된다는 원리를 이용하여해양 내부 구조를 거리 단위로 연속적으로 재구성하는 기술이다.이는 해양 물성 변동을 광역에서 시간 연속적으로 관측할 수 있는 유일한 방법으로 평가된다.2. 음향 단층촬영(AT)의 기본 원리해수에서의 음파 속도는 수온 상승 시 증가하고, 염분 증가 시 다소 증가하며, 압력이 높아질수록 선형 증가..

수중 통신망(Underwater IoT)과 연계한 사운드스케이프 자동 이상 감지 플랫폼 개발 연구

1. 서론해양 산업 활동이 확대되고 기후 변동성이 증가하면서,수중 소음으로 인한 생태계 교란은 지속적이고 누적적인 문제로 부상했다.그러나 기존 모니터링 방식은 이상 소음 발생 이후에야 분석이 이루어지는소극적 대응 체계에 머물러 있었다.실질적인 해양 생태 보호를 위해서는음향 환경의 변화를 즉각 탐지하고 경고할 수 있는 적극적 관리 체계가 필요하다.이 배경에서 제시된 기술이수중 통신망 기반의 사운드스케이프 자동 이상 감지 플랫폼이다.이는 해양 센서 네트워크와 AI 음향 분석, IoT 통신을 결합하여변화 징후를 조기에 포착하고 정책적 대응을 지원한다.2. 수중 IoT 기반 자동 감지 플랫폼의 기술 구조플랫폼은 크게 네 단계로 구성된다.첫째, 현장 음향 수집 단계에서는스마트 부이, 해저 하이드로폰, UUV(자율..

극지방 수중빙(Sea Ice) 마찰음의 패턴화와 해양 생물 경로 선택 변화 연구

1. 서론: Sea Ice 마찰음은 단순한 잡음이 아니다극지 해역은 지형적·기상적 변동성이 크고, 특히 수중빙(Sea Ice) 간 마찰·충돌로 발생하는 음향이 해양 음향장 전체를 지배한다.이 마찰음은 전통적으로 ‘배경 잡음’으로 취급되었지만, 최근 연구에서는 특정 패턴이 생물 행동에 직접적으로 영향을 미칠 가능성이 지적되고 있다.벨루가(white whale), 바다표범(seal), 대형 어류 등은 청각 기반 경로 탐색 능력이 뛰어나며극지 음향 환경은 경로 선택, 먹이 탐색, 번식 이동 루트에 실질적 제약 요인이 된다.따라서 Sea Ice 마찰음의 패턴 분석 → 생물 행동 변화 분석 → 모델링 흐름이 새로운 핵심 연구로 부상하고 있다.2. Sea Ice 마찰음의 물리적 발생 메커니즘수중빙 마찰음(ice f..

해양 미세플라스틱 확산이 수중 음향 감쇠 특성에 미치는 물리적 영향 분석

1. 서론: 왜 ‘미세플라스틱–음향’인가수중 음향학은 오랜 기간 동안 온도, 염분, 압력, 부유물질(SSP) 등을 중심으로 전달손실 모델을 구축해왔다. 그러나 최근 해역 조사에서 나타나는 음향 감쇠 패턴 중 일부는 기존 모델만으로 설명이 부족하며, 특히 미세플라스틱 밀집도가 높은 해역에서 비정상적 산란·흡수율이 감지된다는 보고가 늘고 있다.즉, 미세플라스틱은 더 이상 단순한 오염물질이 아니라, 수중 음향의 전파 특성을 재구성하는 새로운 변수로 간주할 필요가 있다.2. 미세플라스틱의 물리적 특성: 음향 감쇠에 관여하는 핵심 요인미세플라스틱은 크기·형태·재질이 다양하지만, 음향 전파에 영향을 미치는 주요 인자는 아래 네 가지다.(1) 밀도 대비 음향 임피던스(ρc)의 불일치해수와 플라스틱의 음향 임피던스가 ..

해양 드론(UUV) 기반 이동형 음향 센싱 플랫폼의 자료 신뢰도 검증 연구

1. 서론: 이동형 센싱 플랫폼의 필요성과 신뢰도 문제UUV(Unmanned Underwater Vehicle)는 고정식 하이드로폰이 가지지 못하는 장점을 제공한다.광범위 탐색 가능특정 생물군 추적지형 변화 대응실시간 임무 기반 수집이 가능그러나 이동형이라는 특성 때문에 수집 자료의 신뢰도 검증이 필수적이다.센서 진동, 추진기(Thruster) 소음, 속도 변화, 수심 변동 등은 모두 음향 데이터의 품질을 크게 떨어뜨린다.따라서 이동형 플랫폼의 음향 자료를 생태학적 분석에 그대로 적용하는 것은 위험하므로, 자료 신뢰도 측정·보정·검증 체계가 독립적으로 구축되어야 한다.2. 이동형 음향 수집의 구조적 한계 분석2.1 추진기 소음(Propulsion Noise)UUV는 추진기 회전수(RPM)에 비례하는 강한..

야간 주간 사운드스케이프 차이를 활용한 생물 활동성 AI 예측 모델 구축

1. 서론: 시간대 기반 음향 변동을 활용한 ‘행동성 예측’의 필요성해양 생물의 활동성은 조도, 포식 압력, 먹이 가용성, 조류 흐름 등 다양한 환경 변수에 따라 변동하며, 특히 야간과 주간의 사운드스케이프는 구조적으로 다른 패턴을 보인다.그러나 기존 생물음 모니터링은 시간대별 특성을 독립 변수로 고려하지 않아, 실제 생태적 행동성의 변화를 정확히 포착하기 어렵다는 한계가 존재했다.즉, 시간대 기반 음향 변동을 정량적으로 해석하고 이를 AI 예측 모델에 통합하는 것이 행동 생태 분석의 정밀도 향상에 직접적으로 기여한다.2. 사운드스케이프의 시간대별 구조적 차이 분석2.1 주간 사운드스케이프의 특징주간에는 다음과 같은 경향이 뚜렷하다:광합성 기반 생물군 증가 → 미세 기포음·광합성 클릭 증가시각 포식자 활..

AI 기반 먹이사슬 단계별 생물음 분리 포식자–피식자 음향 상호작용 모델링

1. 서론: 수중 생태계 분석에서 ‘음향 분리’가 필수 요소가 된 이유해양 생태계에서 포식–피식 관계는 단순한 생물학적 상호작용을 넘어, 개체군 구조와 영양 단계 흐름을 결정하는 핵심 메커니즘이다. 그러나 실제 수중 환경에서 이러한 자극과 반응은 복잡한 사운드스케이프 속에 묻혀 있으며, 생물음 간 중첩, 배경잡음, 다중 경로 반사 때문에 실질적인 행동 단위로 분석하기 어렵다.최근에는 생물음 기반 생태 모니터링이 고도화되면서, 단순 ‘종별 식별’을 넘어포식자 접근 단서,피식자의 회피 행동음,영양 단계별 통신 신호,까지 세밀하게 복원하려는 시도가 증가했다.이를 위해 필요한 기술이 바로 “먹이사슬 단계별 음향 분리(AI-based trophic-level source separation)”이다.2. 먹이사슬 ..

양식장 주변 인공 구조물이 수중 음향장에 미치는 미세 교란 분석

1. 서론: 인공 구조물이 만든 ‘보이지 않는 소리 풍경’해상·연안 양식장은 부표, 뜰망, 로프, 부력재, 방파 구조물 등 다양한 인공 부재로 이루어져 있다. 이러한 구조물은 일반적으로 생물 물리학적 연구에서 ‘정적인 배경 요소’로 간주되지만, 실제로는 수중 음향장을 교란하는 미세한 산란·반사·공진의 중심체로 작용한다.특히, 현대 생태 모니터링에서 음향 기반 탐지가 정교해질수록, 구조물이 만드는 수 cm~수백 m 스케일의 음향 왜곡은 더 이상 무시할 수 없는 변수가 된다. 본 글은 양식장 구조물이 만들어내는 음향장 변화를 가장 기초적인 물리 영역부터 분석한다.2. 물리적 메커니즘: 왜 인공 구조물이 음향을 교란할까?2.1 산란(Scattering): 작은 부품도 충분히 문제를 일으킨다로프, 그물, 고정 ..

해양 포유류 보이스프린트(개체별 음향 지문) 자동 분리 모델 개발 연구

해양 포유류의 개체별 음향 지문(보이스프린트)은 개체 식별, 사회 구조 분석, 장기 행동 모니터링, 그리고 보호 정책 수립에 핵심적 근거로 활용될 수 있다. 그러나 실제 자연 해역의 음향 환경은 다중 개체음, 배경 잡음, 선박·파랑 기인 노이즈가 혼재된 고난도 신호 처리 상황을 형성한다. 따라서 개체별 보이스프린트를 정밀하게 추출하고 분리하는 모델의 개발은 기존 생물음향학 연구의 구조적 한계를 해결하기 위한 필수적 기술 축으로 간주된다.본 글은 보이스프린트 자동 분리 모델의 필요성과 기술적 난점, 데이터 기반 학습 구조, 그리고 적용 가능한 검증 전략을 분석한다.1. 보이스프린트(Voiceprint)의 생물학적 의미와 활용 가치해양 포유류는 음향을 개체 구분·사회적 신호·군집 협력·번식 행동 등 다양한 ..

초저주파(ULF) 해저 지진음이 장기간 해양 생물 행동 리듬에 미치는 영향

해저 지각 운동에서 발생하는 초저주파(ULF, Ultra-Low Frequency) 지진음은 기존의 해양 소음원과 구분되는 독특한 특성을 지닌다. 일반적인 선박·기상·생물음이 수백 Hz~수십 kHz 범위에 분포하는 것과 달리, ULF 신호는 0.01~10 Hz의 극저주파 대역에서 발생하며 공간적 도달 범위가 대단히 넓다. 이로 인해 특정 지역의 지진 활동이 인접한 생태계를 넘어 광역 해역의 생물 행동 패턴에까지 영향을 미칠 가능성이 꾸준히 제기되어 왔다. 본 글은 ULF 해저 지진음이 해양 생물의 장기적 행동 리듬에 어떤 변화를 유발하는지, 그리고 이를 검증하기 위한 장기 음향 데이터 기반 분석 모델의 필요성을 살펴본다.1. ULF 해저 지진음의 물리적 특성과 생물감지 가능성ULF 주파수대는 물리적으로 ..