실험–해석 융합 음향 디지털 트윈을 이용한 수중방사소음 예측 고도화

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확장요약문

선박의 수중방사소음(URN)은 하이드로폰으로 직접 측정하는 것이 가장 정확하지만, 이는 계측 해역과 배경소음 조건이 갖춰진 시험에서나 가능하다. 운항 중인 선박이 자신의 소음 상태를 상시 파악하려면 선체에 설치된 진동 센서에 의존할 수밖에 없으며, 그 수는 많지 않다. 수치해석 모델로 계측되지 않은 영역을 보완하더라도 감쇠와 경계조건의 불확실성으로 인해 고주파 대역의 신뢰도가 떨어지고, 계측 데이터만으로는 센서가 없는 위치의 진동과 음장을 추정하기 어렵다. 선행 연구에서는 이 간극을 메우기 위해 System Equivalent Model Mixing(SEMM)의 remove-and-replace 개념을 빌려, 일부 지점에서 측정한 FRF 로 해석 모델 전체를 보정하는 해석– 실험 융합 기법을 제안하였다. 본 연구는 이 보정된 구조 모델을 음향까지 이어, 소수의 진동 측정만으로 주변 음장을 내다보는 음향 디지털 트윈으로 확장한다. 측정값에 기대던 변환행렬은 구조 모델의 축소 기저로 주파수마다 다시 구성하여, 가진 조건이 바뀌어도 그대로 쓸 수 있게 하였다. 또 보정된 표면 진동을 경계요소법 기반 진동– 음향 전달행렬에 연결하여, 센서 진동에서 곧바로 공간 음압을 얻도록 하였다. 목업 구조물의 10 가지 단일점 가진 실험으로 이를 검증하였다. 보정에 쓰지 않은 가속도계, 외판 충격시험 646 점, 마이크로폰 798 점을 블라인드 기준으로 삼았다. 200– 1000 Hz 대역에서 해석 모델의 레벨 오차는 절반 이하로 줄었고, 측정에 쓰지 않은 위치에서도 실험과 2 dB 안팎으로 일치하였다.