국제표준화기구(ISO: International Organization for Standardization)의 기술위원회 (TC: Technical Committee) 43에서 음향학(acoustics)에 관한 국제표준을 담당하고 있으며, 그 산하의 전문위원회(SC: Sub-Committee) 3에서 수중음향학(underwater
acoustics)을 맡고 있다. 따라서 ISO/TC 43/SC 3에서 선박 수중방사소음에 관한 국
제표준을 심의하여 제정하고 있다. 현재 선박 수중방사소음 측정에 관한 국제표준
으로는 2건이 제정되어 있으며, 1건이 심의 중에 있다(ISO 17208-1:2016 및 ISO
17208-2:2019).
ISO/TC 43/SC 3에서 제정을 완료한 선박 수중방사소음 측정에 관한 ISO 국제
표준은 다음과 같다.
• ISO 17208-1:2016 수중음향학 ― 선박에서 발생한 수중음의 표현 및 측정
을 위한 수량 및 절차 ― 제1부: 비교목적으로 사용되는 심해에서의 정밀 측정요건
• ISO 17208-2:2019 수중음향학 ― 선박에서 발생한 수중음의 표현 및 측정
을 위한 수량 및 절차 ― 제2부: 심해측정에 의한 음원레벨의 결정
그리고 ISO/TC 43/SC 3에서 논의 중에 있는 선박 수중방사소음 측정에 관한
ISO 국제표준은 다음과 같다.
• ISO 17208-3 수중음향학 ― 선박에서 발생한 수중음의 표현 및 측정을
위한 수량 및 절차 ― 제3부: 천해에서의 측정요건
가. ISO 17208-1
ISO 17208-1에서는 수심이 150 m 이상인 심해에서 선박의 수중방사소음을 측
정하기 위한 측정요건, 측정절차, 자료처리 및 표현방법 등에 대한 전반적인 내용 을 규정하고 있다. 그러나 이 국제표준에서는 수중방사소음의 해표면 반사를 고려 하고 있지 않으며, 수중방사소음의 전파거리에 따른 확산손실로서 구면확산
log을 보상하도록 규정하고 있다.
ISO 17208-1에서 권장한 선박 수중방사소음 측정 시스템을 Fig. 2-2에 나타내었 고, 수중청음기의 설치심도를 Fig. 2-3에 나타내었다. Fig. 2-2에 나타낸 바와 같이 선박 수중방사소음 측정 시스템으로는 “측정선 사용”, “해저 계류” 및 “원격 전 송” 등처럼 수중청음기를 해수 중에 설치하여 사용하도록 권고하고 있다. 그리고 Fig. 2-3에 나타낸 바와 같이 하나의 측정 시스템에서는 수중청음기 3개를 사용하 도록 규정하고 있으며, 수중청음기의 위치심도는 해수면 수평선의 대상선박 위치 로부터 각각 15o, 30o 및 45o의 경사각을 이루도록 권고하고 있다.
주) 1: 측정선박, 2: 해표면 부이, 3: 지지 장치, 4: 수중청음기, 5: 웨이트, 6: 해표면 부 이, 7: 해수 중 부이, 8: 닻, 9: 수중청음기 케이블, 10: 해수면, 11: 해저
Fig. 2-2 선박 수중방사소음 측정 시스템
주) 1: 대상선박, 2: 최근접 거리(dCPA), 3: 수중청음기, 4: 15o, 5: 30o, 6: 45o Fig. 2-3 수중청음기 위치심도
ISO 17208-1에서 규정한 대상선박의 기동방법, 데이터 시작위치/종료위치 및 측
정 시작위치/종료위치 등을 Fig. 2-4에 나타내었다. 그리고 동일한 측정조건에서 좌현접근 2회 및 우현접근 2회 등 총 4회를 실시하도록 규정하고 있다. 특히 Fig.
2-4에 나타낸 바와 같이 선박 수중방사소음 스펙트럼 레벨의 분석에 사용되는 데 이터 시작위치 및 데이터 종료위치에 대해 수중청음기와 최근접점이 이루는 수직 선을 기준으로 ±30o 이내에서 측정된 자료를 사용하도록 규정하고 있다. ISO 17208-1에서 규정한 주요 측정 파라미터의 값 또는 양은 Table 2-3과 같다.
(a) 좌현접근
(b) 우현접근
주) 1: 대상선박, 2: 최근접 거리(dCPA), 3: 수중청음기, 4: 데이터 시작위치, 5: 데이터 종료위 치, 6: DWL(data window length), 7: 2×DWL, 8: 최근접점(CPA), 9: 측정 시작위치, 10:
측정 종료위치, 11: Williamson 곡선, 12: ±30o
Fig. 2-4 대상선박 기동방법, 데이터 시작위치/종료위치 및 측정 시작위치/종료위치
측정 파라미터 값/양
달성가능한 확장된 측정 불확도
5 dB (10 Hz~100 Hz (1/3 옥타브 밴드)) 3 dB (125 Hz~16,000 Hz (1/3 옥타브 밴드))
4 dB (≥20,000 Hz (1/3 옥타브 밴드))
측정 재현성
3 dB (10 Hz~100 Hz (1/3 옥타브 밴드)) 1 dB (125 Hz~16,000 Hz (1/3 옥타브 밴드))
1 dB (≥20,000 Hz (1/3 옥타브 밴드))
주파수 대역폭 1/3 옥타브 밴드
1/3 옥타브 밴드 주파수 범위 10 Hz~20 kHz (최소) 또는 10 Hz~50 kHz (최대)
사용 수중청음기 개수 3
수중청음기 위치각도 15o, 30o 및 45o
최소 해저수심 150 m 또는 선박 전장의 1.5배 중에서 큰 것 최근접 거리 100 m 또는 선박 전장의 1배 중에서 큰 것
데이터 윈도우 각도 (±CPA) ±30o
측정조건당 최소 선박운항 회수 4회 (좌현접근 2회 및 우현접근 2회)
권장 기상/해상 조건 풍속 ≤ 20 kt
Table 2-3 주요 측정 파라미터의 값 또는 양
나. ISO 17208-2
ISO 17208-2에서는 ISO 17208-1의 국제표준에 따라 심해에서 측정한 선박 수중 방사소음의 스펙트럼 레벨에 대해 해표면에 의한 수중음파 반사의 영향, 즉 로이 드의 미러 효과(Lloyd’s mirror effect)를 고려하기 위해 선박 수중방사소음의 음원 을 단극자 음원(monopole source)으로 등가하여 보정하는 방법을 규정하고 있다.
즉, 보정된 선박 수중방사소음의 스펙트럼 레벨 , 보정하지 않는 선박 수중방사
소음의 스펙트럼 레벨 및 선박 수중방사소음의 스펙트럼 레벨 보정값 과 의 관계는 다음 식과 같다.
(2-1)
그리고 선박 수중방사소음 스펙트럼 레벨의 보정값 을 계산하기 위한 근사 식은 다음과 같다.
log
(2-2)
여기서, : 음향파수
: 음파 주파수
: 수중음속
: 음원심도
: 대상선박의 흘수
식 (2-2)에 의해 의 값에 따른 선박 수중방사소음의 스펙트럼 레벨 보정값
을 계산하여 그 결과를 Fig. 2-5에 나타내었다. Fig. 2-5에 의하면, 의 값이
0.1~2일 때에는 의 값이 증가함에 따라 의 값은 의 1차 로그에 비례
하여 급격히 증가하였다. 그러나 의 값이 2 이상일 때에는 의 값은 의 값과 관계없이 거의 일정하였으며, 3 dB에 수렴하고 있다.
k dS
0.1 1 10 100 1000
-DL [dB]
-20 -15 -10 -5 0 5
Fig. 2-5 의 값에 따른 선박 수중방사소음의 스펙트럼 레벨 보정값