한국음향학회지 (The Journal of the Acoustical Society of Korea)

  • 제21권2호
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  • Pages.110-119
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  • 2002
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  • 1225-4428(pISSN)
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  • 2287-3775(eISSN)
한국음향학회 (The Acoustical Society of Korea)
권호 표지

수중 원통형 다공성 모래퇴적물의 음향특성

Acoustic Characteristics of Sand Sediment with Circular Cylindrical Pores in Water

  • 윤석왕 (성균관대학교 물리학과 음향학연구실, BK21 물리 연구단) ;
  • 이용주 (성균관대학교 물리학과 음향학연구실, BK21 물리 연구단) ;
  • 노희설 (성균관대학교 물리학과 음향학연구실, BK21 물리 연구단)
  • 발행 : 2002.02.01
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초록

수중퇴적물의 투과음향특성을 실험실 조건에서 고찰하였다. 물로 포화된 입자지름 0.5 mm이하의 모래퇴적물을 (재질의 두께가 1 mm이고 부피가100mm×100m×42m인 아크릴상자 안에) 형성시켜 수중모래퇴적물 시료를 제작하였다. 수중 모래퇴적물 시료의 다공율을 조절할 수 있도록 퇴적물 내부에 내경 3 mm, 길이 42 mm인 원통형 관들을 이용하여 물로 채워진 관을 위치시켜서, 원통다공율이 각각 0 %, 5%, 11%, 18%, 26%인 다섯 개의 수중 모래퇴적물 시료를 만들었다. 수중 모래퇴적물 시료의 음향특성을 다공율과 0.3 MHz에서 4 MHz의 구간에서 주파수의 함수로 분석하였다. 수중 모래퇴적물 시료를 투과한 음향신호는 시료 전체로부터 나온 첫번째파 (first-kind wave)와 관을 통하여 나온 두번째파 (second-kind wave)를 구분하여 관측하였다. 중심주파수 1 MHz에서는 첫번째파가 지배적이었으나 중심주파수 2.25 MHz에서는 두번째파가 지배적이었다. 첫번째파의 경우, 다공율이 증가되면 음압투과계수는 작아지고 음속은 물의 음속에 가깝게 낮아지며, 주파수가 증가되면 투과계수는 점차 작아지나 음속의 변화는 없었다. 두번째파의 경우, 다공율이 커지면 투과계수가 커지고 음속은 변화가 없었으며, 주파수가 증가되어도 투과계수와 음속의 변화는 없었다.

Acoustic characteristics of water sediment were experimentally studied in laboratory. Water saturated sand sediment less than the grain size of 0.5 mm diameter is uniformly distributed in an acryl box (100 mm×100mm×42mm) with material thickness 1 mm. Pores in the acryl box are modeled as the structure of cylindrical pore tubes (diameter 3 mm and length 42 mm) filled with water. Cylindrical pore tubes have porosities 0%, 5%, 11%, 18% and 26 % controlled by the tube numbers. Transmitted acoustic waves through sand sediment specimen are analyzed as the functions of porosity and frequency from 0.3 MHz to 4 MHz. Transmitted acoustic waves are mixed with the first-kind wave from whole specimen and the second-kind wane from cylindrical pore tubes. For the center frequency 1 MHz, the first kind wave is dominant but for the center frequency 2.25 MHz, the second kind wave is dominant. In the case of the first-kind wave, as the porosity increases, the transmission coefficient decreases and the sound speed decreases to the sound speed of water. As the frequency increases, the transmission coefficient decreases but the sound speed is almost constant. In the case of the second-kind wave, as the porosity increases, the transmission coefficient increases but the sound speed is almost constant. The transmission coefficient and the sound speed are almost constant as a function of frequency.

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참고문헌

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