(센서) 잠수함 소나

소나체계는 잠수함이 수중에서 은밀하게 활동하여 적 수상함이나 잠수함을 원거리에서 탐지 및 식별하고 공격할 수 있게 하는 핵심 탑재 장비이다.
현대 잠수함에서 운용하고 있는 소나체계에는 선수소나, 방수소나(IS, Intercept Sonar), 선측배열소나(FAS, Flank Array Sonar), 측거소나(PRS, Passive Ranging Sonar), 예인선배열소나(TAS, Towed Array Sonar) 등이 포함된다.

다양한 소나체계의 배치 위치

소나체계의 임무를 컴퓨터를 이용하여 가상으로 구현한 도구를 소나 시뮬레이터(sonar simulator)로 정의한다.

소나 시뮬레이터는 실제 전장 환경에서 소나에 탐지되는 신호와 유사한 시계열 신호를 모델링하는 전산 알고리즘이다.

소나 시뮬레이터는 소나체계의 목적, 탐색모드, 운용체계, 시뮬레이터의 목적 등에 따라 분류할 수 있다. 신호 모델링 알고리즘의 기술 수준에 따라 단순한 체계적 응용 수신준위 예측 모델부터 복잡한 소나 배열센서의 시계열 신호 예측 모델까지 여러 종류가 개발된 상태이다.

소나가 수동모드(passive mode)로 구동하는 경우 표적 소음이 중요한 역할을 한다. 표적 소음은 엔진류, 추진기류, 배관계류 등에서 발생하는 소음으로 함정에 따라 고유의 특성을 갖고 있다.

1) 선측배열소나, FAS, Frank Array Sonar
잠수함의 좌우현에 2개의 긴 수동 어레이를 장착하여 저주파대의 음향을 탐지하는 소나 체계

2) 측거소나, PRS, Passive Ranging Sonar
잠수함의 현측에 3개의 수동 어레이가 배열되어 표적으로부터 수신되는 음향의 시간차에 의해서 표적 거리를 측정할 수 있는 소나

3) 방수소나, IS, Intercept Sonar
대잠함이 잠수함을 탐색하기 위하여 발신하는 소나의 음파를 차단하여 분석함으로써 소나의 유형을 확인하고 해당소나를 탑재한 함정을 알아낼 수 있음

4) 예인소나, TAS, Towed Array Sonar
잠수함의 자체 소음으로부터 방해를 받지 않도록 Passive Array를 예인 하는 저주파대의 소나이다. 잠수함은 자체가 조용하게 건조되었으므로 추진 소음이 작아 탐지가 어렵다. 그러나 각종 펌프나 기계에서 나는 저주파 소음은 원거리까지 전달이 되므로 측면 배열 소나(FAS)나 예인소나(TAS)는 조용한 잠수함을 탐지하는 데 가장 유용한 소나 체계이다.

예인소나는 케이블을 포함하여 최소 수백 미터가 넘기 때문에 소형 잠수함에서는 부착식(Clip on System)으로 출항 시 보조정이 잠수함에 걸어 주지만 대형 잠수함에서는 함 내로 감아들이는 방식(Winding System)을 사용하고 있다.

<참고자료>
https://koreascience.kr/article/JAKO201336447758381.pdf