KR102420981B1 - 수심에 따른 해양환경 시뮬레이터 및 시뮬레이팅 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램 - Google Patents

수심에 따른 해양환경 시뮬레이터 및 시뮬레이팅 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수심에 따른 해양환경 시뮬레이터 및 시뮬레이팅 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 최대수심, 위도, 표면수온 및 전도도를 입력 인자로 수심에 따른 압력, 수온, 염도, 밀도 및 음속을 유기적으로 산출한 후 전시하여 해양환경을 모델링하는 수심에 따른 해양환경 시뮬레이터 및 시뮬레이팅 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 수심에 따른 해양환경 시뮬레이터는, 입력 인자로 위도를 입력받아 위도별 중력값을 각각 산출하고, 산출된 중력값을 이용하여 수심별 압력을 산출하는 압력 산출부; 표면수온을 입력 인자로 입력받아 수심별 수온을 산출하는 수온 산출부; 전도도를 입력 인자로 입력받고, 상기 압력 산출부에서 산출된 수심별 압력과, 상기 수온 산출부에서 산출된 수심별 수온을 이용하여 수심별 염도를 산출하는 염도 산출부; 상기 압력 산출부에서 산출된 수심별 압력과, 상기 수온 산출부에서 산출된 수심별 수온과, 상기 염도 산출부에서 산출된 수심별 염도를 이용하여 수심별 밀도를 산출하는 밀도 산출부; 및 수심별 음속을 산출하는 음속 산출부를 포함한다.

Description

수심에 따른 해양환경 시뮬레이터 및 시뮬레이팅 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램{MARINE ENVIRONMENT SIMULATOR AND SIMULATING METHOD ACCORDING TO SEA WATER DETPH, RECORDING MEDIUM STORING PROGRAM AND COMPUTER PROGRAM FOR EXECUTING THE SAME}
본 발명은 수심에 따른 해양환경 시뮬레이터 및 시뮬레이팅 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 최대수심, 위도, 표면수온 및 전도도를 입력 인자로 수심에 따른 압력, 수온, 염도, 밀도 및 음속을 유기적으로 산출한 후 전시하여 해양환경을 모델링하는 수심에 따른 해양환경 시뮬레이터 및 시뮬레이팅 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
수상/수중 무기 체계의 개발 과정 뿐만 아니라 운용과 임무 계획, 전략/전술 개발 과정에서도 성능 예측 및 효과도 분석에 관한 다양한 M&S(모델링과 시뮬레이션) 기법이 적용되고 있으며, 이 과정에서 정밀한 해양환경 정보가 요구되고 있다.
소나(SONAR)를 이용하여 표적을 탐지하는 시뮬레이션을 진행할 경우, 수온, 염도, 밀도 및 음속 분포에 따라 성능이 달라질 수 있기 때문에 이를 정밀하게 모의해야 한다. 또한, 해양환경 모델링에서 높은 신뢰도의 기본 입력 인자를 산출해야 한다.
그러나, 종래에는 수심에 따른 단순 계산으로 수식에 필요한 입력 인자를 상수로 사용하거나, 선형 계산 또는 생략하여 수온, 염도, 밀도 및 음속을 산출하는 방식으로 실제 해양환경과 차이를 보일 수 있어, 데이터 신뢰성 확보에 어려움이 있다.
KR 10-1478639 B1, 2014. 12. 26. KR 10-1835796 B1, 2018. 02. 28. KR 10-2021-0067721 A, 2021. 06. 08.
본 발명은 최대수심, 위도, 표면 수온 및 전도도를 입력 인자로 이용하여 수심에 따른 압력, 수온, 염도, 밀도 및 음속을 유기적으로 산출하여 전시하여 해양환경을 모델링하는 수심에 따른 해양환경 시뮬레이터 및 시뮬레이팅 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 수심에 따른 해양환경 시뮬레이터는, 입력 인자로 위도를 입력받아 위도별 중력값을 각각 산출하고, 산출된 중력값을 이용하여 수심별 압력을 산출하는 압력 산출부; 표면수온을 입력 인자로 입력받아 수심별 수온을 산출하는 수온 산출부; 전도도를 입력 인자로 입력받고, 상기 압력 산출부에서 산출된 수심별 압력과, 상기 수온 산출부에서 산출된 수심별 수온을 이용하여 수심별 염도를 산출하는 염도 산출부; 및 상기 압력 산출부에서 산출된 수심별 압력과, 상기 수온 산출부에서 산출된 수심별 수온과, 상기 염도 산출부에서 산출된 수심별 염도를 이용하여 수심별 밀도를 산출하는 밀도 산출부를 포함한다.
상기 압력 산출부에서 산출된 수심별 압력과, 상기 수온 산출부에서 산출된 수심별 수온과, 상기 염도 산출부에서 산출된 수심별 염도를 이용하여 수심별 음속을 산출하는 음속 산출부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 수심에 따른 해양환경 시뮬레이터는, 입력 인자로 위도를 입력받아 위도별 중력값을 각각 산출하고, 산출된 중력값을 이용하여 수심별 압력을 산출하는 압력 산출부; 표면수온을 입력 인자로 입력받아 수심별 수온을 산출하는 수온 산출부; 전도도를 입력 인자로 입력받고, 상기 압력 산출부에서 산출된 수심별 압력과, 상기 수온 산출부에서 산출된 수심별 수온을 이용하여 수심별 염도를 산출하는 염도 산출부; 및 상기 압력 산출부에서 산출된 수심별 압력과, 상기 수온 산출부에서 산출된 수심별 수온과, 상기 염도 산출부에서 산출된 수심별 염도를 이용하여 수심별 음속을 산출하는 음속 산출부를 포함한다.
상기 수온 산출부는 아래 [수학식 1]을 이용하여 수심별 수온을 산출할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112021149518353-pat00001
Figure 112021149518353-pat00002
여기서, 'T(D)'는 수심에 따른 수온, 'S'는 표면수온, 'D'는 수심을 나타냄.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 수심에 따른 해양환경 시뮬레이팅 방법은, 위도를 입력 인자로 입력받아 위도별 중력값을 산출하고, 산출된 위도별 중력값을 이용하여 수심별 압력을 산출하는 과정; 표면수온을 입력 인자로 입력받아 수심별 수온을 산출하는 과정; 전도도를 입력 인자로 입력받고, 산출된 수심별 압력과 수심별 수온을 이용하여 수심별 염도를 산출하는 과정; 및 산출된 수심별 압력과 수심별 수온과 수심별 염도를 이용하여 수심별 밀도 또는 수심별 음속을 산출하는 과정을 포함한다.
상기 수심별 수온을 산출하는 과정은, 아래 [수학식 1]을 이용하여 수심별 수온을 산출한다.
[수학식 1]
Figure 112021149518353-pat00003
Figure 112021149518353-pat00004
여기서, 'T(D)'는 수심에 따른 수온, 'S'는 표면수온, 'D'는 수심을 나타냄.
상기 수심별 압력을 산출하는 과정 전에 최대수심을 입력 인자로 입력받고, 1m 해상도의 수심으로 해양환경을 구성하는 과정을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체는, 상기한 수심에 따른 해양환경 시뮬레이팅 방법을 구현하기 위한 프로그램이 저장된다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 컴퓨터 프로그램은 상기한 수심에 따른 해양환경 시뮬레이팅 방법을 구현하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 최대수심, 위도, 표면수온 및 전도도를 입력 인자로 수심별 압력, 수온, 염도, 밀도 및 음속을 유기적으로 산출하여 전시함으로써 소나 표적탐지 시뮬레이션에 필요한 해양환경 모의시 수심별 압력, 수온, 염도, 밀도 및 음속을 실제 해양환경과 유사하게 모의하여 시뮬레이션의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따르면, 해양환경을 모델링할 때, 유체의 여러 가지 역학 과정 및 수치모델을 수립하는데 신뢰성 높은 입력 인자로 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 수심에 따른 해양환경 시뮬레이터를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 수심별 압력을 산출하는 프로그램의 일례를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 수심별 염도를 산출하는 프로그램의 일례를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 수심별 밀도를 산출하는 프로그램의 일례를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 수심별 음속을 산출하는 프로그램의 일례를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 수심에 따른 해양환경 시뮬레이팅 방법의 흐름도.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 해양환경 시뮬레이터를 이용한 시뮬레이션 결과값과 산출된 음속/밀도/수온/염도 그래프를 각각 나타내는 결과 도면들.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 수심에 따른 해양환경 시뮬레이터를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 수심에 따른 해양환경 시뮬레이터는 최대수심을 입력받아 1m 해상도의 수심으로 해양환경을 구성하여 시뮬레이팅한다.
입력 인자로 위도를 입력받아 타원인 지구에서 위도별 중력값을 각각 산출하고, 산출된 중력값을 이용하여 수심별 압력을 산출하는 압력 산출부(11)를 포함한다.
도 2는 본 발명에 따른 수심별 압력을 산출하는 프로그램(pseudo code)의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2와 같이, 본 발명에 따른 압력 산출부(11)는 위도를 입력 인자로 입력받아 위도별 중력값을 각각 산출한 후 산출된 위도별 중력값을 이용하여 수심별 압력을 산출한다.
그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 수심에 따른 해양환경 시뮬레이터는 표면수온을 입력 인자로 입력받아 수심별 수온을 산출하는 수온 산출부(12)를 포함한다.
수온 산출부(12)는 아래 [수학식 1]을 이용하여 수심에 따른 수온을 산출한다.
Figure 112021149518353-pat00005
Figure 112021149518353-pat00006
여기서, 'T(D)'는 수심에 따른 수온, 'S'는 표면수온, 'D'는 수심을 나타낸다.
본 발명의 실시 예에 따른 수심에 따른 해양환경 시뮬레이터는 전도도를 입력 인자로 입력받고, 압력 산출부(11)와 수온 산출부(12)에서 산출된 수심별 압력과 수심별 수온을 이용하여 수심에 따른 염도를 산출하는 염도 산출부(13)를 포함한다.
도 3은 본 발명에 따른 수심별 염도를 산출하는 프로그램의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3과 같은 프로그램을 이용하여 본 발명에 따른 염도 산출부(13)는 전도도를 입력 인자로 입력받고, 수온 산출부(12)를 통해 표면수온에 따라 산출된 수심별 수온과 압력 산출부(11)를 통해 산출된 수심별 압력을 이용하여 수심별 염도를 산출한다.
그리고, 도 2와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 수심에 따른 해양환경 시뮬레이터는 압력 산출부(11), 수온 산출부(12) 및 염도 산출부(13)에서 산출된 수심별 압력/수온/염도를 이용하여 수심에 따른 밀도를 산출하는 밀도 산출부(14)를 포함한다.
도 4는 본 발명에 따른 수심별 밀도를 산출하는 프로그램의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4와 같은 프로그램을 이용하여 본 발명에 따른 밀도 산출부(14)는 압력 산출부(11)에서 산출된 수심별 압력과, 수온 산출부(12)에서 산출된 수심별 수온과, 염도 산출부(13)에서 산출된 수심별 염도를 이용하여 수심에 따른 밀도를 산출한다.
또한, 도 2와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 수심에 따른 해양환경 시뮬레이터는 압력 산출부(11), 수온 산출부(12) 및 염도 산출부(13)에서 산출된 수심별 압력/수온/염도를 이용하여 수심에 따른 음속을 산출하는 음속 산출부(15)를 포함한다.
도 5는 본 발명에 따른 수심별 음속을 산출하는 프로그램의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5와 같은 프로그램을 이용하여 본 발명에 따른 음속 산출부(15)는 압력 산출부(11)에서 산출된 수심별 압력과, 수온 산출부(12)에서 산출된 수심별 수온과, 염도 산출부(13)에서 산출된 수심별 염도를 이용하여 수심에 따른 음속을 산출한다.
도 6은 본 발명에 따른 수심에 따른 해양환경 시뮬레이팅 방법의 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 먼저 최대수심을 입력하여 1m 해상도의 수심으로 해양환경을 구성한다(S1).
이어서, 도 2에 도시된 프로그램과 같이, 위도를 입력하여 위도별 중력값을 산출하고, 이렇게 산출된 위도별 중력값을 이용하여 수심에 따른 압력을 산출한다(S2).
이어서, 위 [수학식 1]을 이용하여 표면수온을 입력하여 수심에 따른 수온을 산출한다(S3).
이어서, 도 3에 도시된 프로그램과 같이, 전도도를 입력하고, 입력된 전도도와 단계 S2와 S3에서 산출된 수심별 압력과 수온을 이용하여 수심별 염도를 산출한다(S4).
이어서, 도 4 및 도 5에 도시된 프로그램과 같이, 단계 S2, S3 및 S4에서 산출된 수심별 압력, 수온 및 염도를 이용하여 수심별 밀도 및/또는 음속을 산출한다(S5).
도 7 내지 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 해양환경 시뮬레이터를 이용한 시뮬레이션 결과값과 산출된 음속/밀도/수온/염도 그래프를 각각 나타내는 도면들이다.
도 7 내지 도 10의 결과값은 입력으로 최대수심은 1000m, 위도는 36°, 표면수온은 10℃, 전도도는 0.6990725 S/Cm으로 하여 시뮬레이션한 결과로서, 출력은 최대수심에 따라 1m 해상도의 압력, 수온, 염도, 밀도, 음속 및 그래프를 나타낸다.
그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 수심에 따른 해양환경 시뮬레이팅 방법은 리눅스 커널(Linux Kernel) 내에서 소스 코드(source code)를 수정하여 구현할 수 있다. 그리고, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체 및 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램 역시 구현 가능함은 물론이다.
여기서, 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터 저장 매체(예를 들어, 메모리, 하드디스크, 자기/광학 매체 또는 SSD(Solid-State Drive) 등)를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있는데, 예를 들어, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 수심에 따른 해양환경 시뮬레이팅 방법은 전체 또는 일부가 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하며, 컴퓨터 프로그램은 프로세서에 의해 처리되는 프로그래밍 가능한 기계 명령어를 포함하고, 고레벨 프로그래밍언어(High-level Programming Language), 객체 지향 프로그래밍 언어(Object-oriented Programming Language), 어셈블리 언어 또는 기계 언어 등으로 구현될 수 있다.
상기에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시 예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시 예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
11 : 압력 산출부
12 : 수온 산출부
13 : 염도 산출부
14 : 밀도 산출부
15 : 음속 산출부

Claims (9)

  1. 입력 인자로 위도를 입력받아 위도별 중력값을 각각 산출하고, 산출된 중력값을 이용하여 수심별 압력을 산출하는 압력 산출부;
    표면수온을 입력 인자로 입력받아 수심별 수온을 산출하는 수온 산출부;
    전도도를 입력 인자로 입력받고, 상기 압력 산출부에서 산출된 수심별 압력과, 상기 수온 산출부에서 산출된 수심별 수온을 이용하여 수심별 염도를 산출하는 염도 산출부; 및
    상기 압력 산출부에서 산출된 수심별 압력과, 상기 수온 산출부에서 산출된 수심별 수온과, 상기 염도 산출부에서 산출된 수심별 염도를 이용하여 수심별 밀도를 산출하는 밀도 산출부;
    를 포함하는 수심에 따른 해양환경 시뮬레이터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력 산출부에서 산출된 수심별 압력과, 상기 수온 산출부에서 산출된 수심별 수온과, 상기 염도 산출부에서 산출된 수심별 염도를 이용하여 수심별 음속을 산출하는 음속 산출부를 더 포함하는 수심에 따른 해양환경 시뮬레이터.
  3. 입력 인자로 위도를 입력받아 위도별 중력값을 각각 산출하고, 산출된 중력값을 이용하여 수심별 압력을 산출하는 압력 산출부;
    표면수온을 입력 인자로 입력받아 수심별 수온을 산출하는 수온 산출부;
    전도도를 입력 인자로 입력받고, 상기 압력 산출부에서 산출된 수심별 압력과, 상기 수온 산출부에서 산출된 수심별 수온을 이용하여 수심별 염도를 산출하는 염도 산출부; 및
    상기 압력 산출부에서 산출된 수심별 압력과, 상기 수온 산출부에서 산출된 수심별 수온과, 상기 염도 산출부에서 산출된 수심별 염도를 이용하여 수심별 음속을 산출하는 음속 산출부;
    를 포함하는 수심에 따른 해양환경 시뮬레이터.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수온 산출부는 아래 [수학식 1]을 이용하여 수심별 수온을 산출하는 수심에 따른 해양환경 시뮬레이터.
    [수학식 1]
    Figure 112021149518353-pat00007

    Figure 112021149518353-pat00008

    여기서, 'T(D)'는 수심에 따른 수온, 'S'는 표면수온, 'D'는 수심을 나타냄.
  5. 해양환경 시뮬레이터가 수심에 따른 해양환경을 시뮬레이팅하는 해양환경 시뮬레이팅 방법으로서,
    위도를 입력 인자로 입력받아 위도별 중력값을 산출하고, 산출된 위도별 중력값을 이용하여 수심별 압력을 산출하는 과정;
    표면수온을 입력 인자로 입력받아 수심별 수온을 산출하는 과정;
    전도도를 입력 인자로 입력받고, 산출된 수심별 압력과 수심별 수온을 이용하여 수심별 염도를 산출하는 과정; 및
    산출된 수심별 압력과 수심별 수온과 수심별 염도를 이용하여 수심별 밀도 또는 수심별 음속을 산출하는 과정;
    을 포함하는 수심에 따른 해양환경 시뮬레이팅 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 수심별 수온을 산출하는 과정은, 아래 [수학식 1]을 이용하여 수심별 수온을 산출하는 수심에 따른 해양환경 시뮬레이팅 방법.
    [수학식 1]
    Figure 112021149518353-pat00009

    Figure 112021149518353-pat00010

    여기서, 'T(D)'는 수심에 따른 수온, 'S'는 표면수온, 'D'는 수심을 나타냄.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 수심별 압력을 산출하는 과정 전에 최대수심을 입력 인자로 입력받고, 1m 해상도의 수심으로 해양환경을 구성하는 과정을 더 포함하는 수심에 따른 해양환경 시뮬레이팅 방법.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 수심에 따른 해양환경 시뮬레이팅 방법을 구현하기 위한 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
  9. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 수심에 따른 해양환경 시뮬레이팅 방법을 구현하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
KR1020210186427A 2021-12-23 2021-12-23 수심에 따른 해양환경 시뮬레이터 및 시뮬레이팅 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램 KR102420981B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101478639B1 (ko) 2013-10-29 2015-01-02 국방과학연구소 합성해양환경데이터 제공시스템
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KR20210067721A (ko) 2019-11-29 2021-06-08 동명대학교산학협력단 인공신경망을 이용한 해양환경 예측 시스템 및 방법

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