소파 채널

3. 역사

SOFAR 채널은 1940년대 미국 해군의 해양 음파 연구 과정에서 모리스 유잉 박사 등에 의해 발견되었다. 음속 구배는 주 수온약층에서는 음의 구배, 심해 등온층에서는 양의 구배를 나타내므로, 이 경계에서 음속이 최소가 되는 깊이가 존재하며, 중위도 해역에서는 깊이 1,219m, 북극해에서는 해면 부근에서 발견된다. 이 음속 극소점은 음선에 대해 일종의 렌즈처럼 작용하기 때문에, 이 층 내에서 방사된 에너지는 채널 내에 머물러 해면이나 해저로의 반사에 의한 음향적 손실이 발생하기 어렵다.

SOFAR 시스템은 해상에서 추락한 비행사의 수색 구조를 위한 시스템으로, 착수한 비행사가 폭발시킨 작은 폭탄(Sofar bomb^영어)의 소리를 하이드로폰으로 포착하여, 삼각 측량을 통해 비행사를 발견하는 것이었다. 제2차 세계 대전 중에는 추락한 조종사들이 조난 신호로 사용한 SOFAR 폭탄의 폭발음을 감지하여 위치를 파악하는 데 처음으로 실용화되었다.

이 시스템은 대잠전에 응용되게 되었고, 최종적으로 SOSUS(음향 감시 시스템)로 결실을 맺게 된다. 냉전 시대에는 SOFAR 채널을 이용한 SOSUS가 구축되어 소련 잠수함 탐지에 중요한 역할을 수행했다. 이 시스템은 1991년 기밀 해제될 때까지 통합 해저 감시 시스템으로 발전했다.

4. 응용

제2차 세계 대전 동안 미국 해군은 추락한 조종사들이 조난 신호로 사용하던 SOFAR 폭탄의 폭발을 감지하고 위치를 파악하는 능력을 실험하고 구현하기 시작했다. 알려지지 않은 위치와 알려진 위치에서 신호가 도착하는 시간의 차이를 통해 신호원의 대략적인 위치를 계산할 수 있었다.^[11] 도착 시간은 LORAN과 유사한 쌍곡선 위치선을 형성한다. 그 반대, 즉 알려진 해안 위치에서 시간 신호를 감지하여 알 수 없는 지점에서의 위치를 계산하는 것이 가능했다. 이 기술은 SOFAR의 역순인 RAFOS라는 이름으로 명명되었다. RAFOS는 미국 실용 항해사 1962년판에서 쌍곡선 항법 시스템 중 하나로 정의되었다.^[11][25][26]

초기 응용 분야는 고정된 해안 기지, 종종 SOFAR 기지라고 불리는 곳에 의존했다. 버뮤다 SOFAR 기지와 같이 여러 기지가 음향 연구 시설이 되었고, 이 기지는 퍼스-버뮤다 실험에 참여했다.^[23][24] 버뮤다 기지의 기록은 우즈 홀 해양 연구소(WHOI)에서 관리하고 있다.^[27] 최근 SOFAR 신호원은 RAFOS 응용 분야에서 특수한 목적으로 배치되었다. 그러한 시스템 중 하나는 케이프 하테라스 해안, 버뮤다 해안, 그리고 해산에 바닥에 닻을 내린 신호원을 배치하여 하루에 세 개의 정확하게 시간 맞춰진 신호를 보내 5 km 정도의 정확도를 제공했다.^[28]

초기 응용은 추락한 항공 승무원을 찾는 것 외에도 해군에게 매우 큰 관심사가 되었다. 1949년 해군의 결정으로 1950년까지 SOFAR 채널의 수동 소나 잠재력을 해군의 대잠전(ASW) 노력에 활용할 것을 권고하는 연구가 이루어졌다. 이 권고에는 시스템 연구 개발에 연간 1,000만 달러를 지출하는 내용이 포함되었다. 1951년까지 시험 배열이 이 개념을 입증했으며, 1952년까지 대서양에 추가 기지가 주문되었다. SOFAR 채널의 첫 번째 주요 활용은 음향 감시 시스템(SOSUS)으로 이어진 기밀 프로그램에서 해양 감시를 위한 것이었다. 이 시스템은 고정 시스템이 이동식 배열로 보강되어 1991년에 시스템의 임무와 성격이 기밀 해제될 때까지 통합 해저 감시 시스템이 될 때까지 기밀로 유지되었다.^[8][29][30]

1991년 국립 해양 대기청의 태평양 해양 환경 연구소(PMEL)에 제한적인 민간 접근이 허용된 후 SOSUS를 이용한 지진 모니터링을 통해 육상 기반 센서보다 위치 파악이 더 잘 되면서 해상 지진의 수가 10배나 많다는 것이 밝혀졌다. SOSUS 감지 시스템은 규모 4가 아닌 규모 2 정도의 지진을 감지할 수 있었다. 이 시스템은 후안 데 푸카 능선에서 해저 확산과 마그마 현상을 감지하여 연구 선박이 조사할 시간을 벌었다. 이러한 성공의 결과로 PMEL은 전 세계에 배치하기 위해 SOFAR 채널에 부유물과 닻 시스템으로 매달아 사용할 자체 수중 청음 장치를 개발했다.^[31]

4. 1. 군사적 응용

4. 2. 민간 응용

4. 3. 국제 협력

4. 4. 기타

5. 대중 문화

소설 ''붉은 10월''은 잠수함 탐지에 소파 채널의 사용을 묘사하고 있다.

6. 한국의 관점

참조

_[1] 서적 Navy Supplement to the DOD Dictionary of Military and Associated Terms https://apps.dtic.mi[...] Department Of The Navy 2012-06
_[2] 간행물 The Heard Island Feasibility Test https://docs.google.[...] Acoustical Society of America 2020-09-26
_[3] 간행물 Reception at Ascension of the Heard Island Feasibility Test transmissions https://pubs.aip.org[...]
_[4] 웹사이트 MSC 2008 in Review — Ocean Surveillance Ships https://www.msc.navy[...] Military Sealift Command 2020-09-28
_[5] 문서 Figure 1 of the reference The Heard Island Feasibility Test (Munk) shows ray paths to receiving locations. Table 1 lists the sites with one being a Canadian research vessel with a towed array off Cape Cod. https://docs.google.[...]
_[6] 서적 The United States Air Force Eastern Test Range — Range Instrumentation Handbook https://apps.dtic.mi[...] Eastern Test Range, Directorate of Range Operations 2020-09-12
_[7] 간행물 From Sheep to Sound Waves, the Data Confirms a Nuclear Test https://foreignpolic[...] FP Group, Graham Holdings Company 2020-09-23
_[8] 웹사이트 Integrated Undersea Surveillance System (IUSS) History 1950 - 2010 http://www.iusscaa.o[...] IUSS/CAESAR Alumni Association 2020-09-25
_[9] 간행물 William Maurice Ewing (1906-1974) http://www.nasonline[...] National Academy of Sciences 2020-09-25
_[10] 간행물 Sounding Out the Ocean's Secrets http://www.nasonline[...] National Academy of Sciences 2020-09-25
_[11] 웹사이트 History of the SOFAR Channel https://dosits.org/s[...] University of Rhode Island and Inner Space Center 2020-09-26
_[12] 웹사이트 Saluda https://www.history.[...] Naval History And Heritage Command 2020-09-26
_[13] 보고서 Evaluating the Sonic Layer Depth Relative to the Mixed Layer Depth https://apps.dtic.mi[...] Naval Research Laboratory, Oceanography Division 2020-09-26
_[14] Master’s Thesis Sound Propagation Considerations for a Deep-Ocean Acoustic Network https://apps.dtic.mi[...] Naval Postgraduate School 2020-09-26
_[15] 문서 The "History of the SOFAR Channel" reference has a recording and sonogram of the effect.
_[16] 간행물 Fifteen years of long-range propagation experiments in the North Pacific https://asa.scitatio[...] 2020-09-26
_[17] 간행물 Propagation of sound through a spicy ocean, the SOFAR overture https://asa.scitatio[...] 2020-09-26
_[18] 문서 The term also has a biological oceanography application.
_[19] 간행물 Hydroacoustic events located at the intersection of the Atlantis (30°N) and Kane (23°40′N) Transform Faults with the Mid-Atlantic Ridge American Geophysical Union 2006-06-15
_[20] 보고서 Bearing Stake Exercise: Sound Speed and Other Environmental Variability http://apps.dtic.mil[...] Naval Ocean Research and Development Activity (NORDA) 2020-09-26
_[21] 보고서 Oceanographic Variability and the Performance of Passive and Active Sonars in the Philippine Sea https://www.onr.navy[...] 2020-09-27
_[22] 문서 Figure 2 on page three of the Williams/Stephen/Smith reference is helpful in understanding critical depth, the SOFAR channel, the entire channel and the ray paths involved.
_[23] 보고서 The 1960 Perth to Bermuda antipodal acoustic propagation experiment: A measure of a half-century of ocean warming? https://www.ntnu.edu[...] 2020-09-26
_[24] 보고서 Underwater Sound Propagation Paths Between Perth, Australia and Bermuda: Theory and Experiment https://apps.dtic.mi[...] Naval Ocean Systems Center 2020-09-24
_[25] 보고서 Use of Artificial Satellites for Navigation and Oceanographic Surveys https://books.google[...] U.S. Coast and Geodetic Survey 2020-09-26
_[26] 서적 The American Practical Navigator U.S. Navy Hydrographic Office
_[27] 웹사이트 Bermuda SOFAR Station Drum Records https://www.dla.whoi[...] WHOI Data Library and Archives 2020-09-26
_[28] 서적 Proceedings International Symposium on Marine Positioning Springer
_[29] 간행물 Ears in the Ocean https://www.whoi.edu[...] Woods Hole Oceanographic Institution 2020-09-26
_[30] 문서 It is not entirely coincidental that some of the SOSUS shore facilities, termed Naval Facilities (NAVFAC), were located in the vicinity of older SOFAR stations. For example Naval Facility Bermuda and Naval Facility Point Sur. The local acoustics were already well known.
_[31] 보고서 PMEL/Vents Ocean Acoustics https://pmel.noaa.go[...] Pacific Marine Environmental Laboratory 2020-09-26
_[32] 간행물 Acoustic Monitoring of the Global Ocean for the CTBT https://acoustics.as[...] 2020-09-25
_[33] 뉴스 Orientation by Means of Long Range Acoustic Signaling in Baleen Whales https://archive.toda[...] Annals NY Acad. Sci. 1971