해상풍력 모노파일 주변 음향 그림자 효과 분석

해상풍력 발전은 해양 환경에 대규모 구조물을 도입하며, 음향 텔레메트리는 어류의 반응을 모니터링하는 데 활용됩니다. 그러나 풍력 발전 단지 내 음향 배열 설계에 대한 실질적인 지침은 부족하며, 대형 모노파일 기초가 음향 그림자 영역을 생성하여 신호 경로를 방해할 수 있습니다. 본 연구는 음향 그림자 현상이 탐지 성공률 및 TDOA(Time-Difference-Of-Arrival) 위치 추적 성능에 미치는 영향을 정량화했습니다. 연구팀은 해상풍력 모노파일 주변에 고밀도 음향 수신기 배열을 배치하고, 고정된 기준 송신기를 사용하여 성능을 분석했습니다. 3개에서 10개 수신기로 구성된 12가지 사후 수신기 배열 구성을 평가하여 배열 크기, 기하학적 구조, 음향 그림자가 원시 탐지 성공률과 TDOA 위치 추적 성능에 미치는 영향을 조사했습니다. 모노파일에 의한 음향 그림자는 장애물이 없는 수신기에 비해 해당 수신기의 기여도를 약 19% 감소시켰습니다. 그러나 그림자 영역에 위치한 수신기조차도 위치 추정의 70~74%에 기여했으며, 최소 배열에 포함될 경우 위치 정밀도를 향상시켰습니다. 6개 이상의 수신기로 구성된 배열은 기준 10개 수신기 배열 대비 90% 이상의 위치를 성공적으로 계산했으며, 기초 15m 이내 기준 송신기의 수평 위치 오차 중앙값은 2m 미만이었습니다. 수신기 수가 5개 미만으로 감소하면 성능이 비선형적으로 저하되었습니다. 특히 3개 수신기 구성 중 하나는 모노파일에서 241m 떨어진 송신기의 위치를 전혀 추정하지 못했으며, 이는 배열 가장자리에서의 위치 추정 시 기하학적 커버리지가 매우 중요함을 시사합니다. 그림자 영역에 배치된 수신기는 탐지율이 낮았지만 위치 추정에 의미 있게 기여했습니다.