KR102437710B1 - 항만감시를 위한 3차원 이미지 휴대용 탐지소나 및 이를 이용한 항만감시 방법 - Google Patents

항만감시를 위한 3차원 이미지 휴대용 탐지소나 및 이를 이용한 항만감시 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 항만감시를 위한 3차원 휴대용 다이버 탐지소나 및 이를 이용한 항만감시 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수신 감도를 증대시킨 다채널의 수중 센서 및 다채널/대용량의 고속 신호처리가 가능하고, 정선(停船) 또는 정착 중에도 전방 3차원 이미지 산출이 가능한 운용자 콘솔을 통해 탐지 성능을 대폭 향상시킨 항만감시를 위한 3차원 휴대용 다이버 탐지소나 및 이를 이용한 항만감시 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 항만감시를 위한 3차원 휴대용 다이버 탐지소나는, 음향 신호를 송신하는 송신 센서 및 반사 신호를 수신하는 수신 센서를 포함하되, 단결정 소재로 구성되는 수중 센서, 그리고 상기 수신 센서로부터 수신한 신호를 다채널의 신호 처리를 수행하고, 상기 수중 센서와 수중케이블로 연결되는 운용자 콘솔, 그리고 상기 운용자 콘솔로부터 데이터를 수신하여 3차원 이미지를 디스플레이하는 디스플레이파트를 포함하는 이미지 제어부, 그리고 상기 운용자 콘솔의 명령을 받아 상기 수중 센서의 모션을 조정하는 모션조정부를 포함한다.

Description

항만감시를 위한 3차원 이미지 휴대용 탐지소나 및 이를 이용한 항만감시 방법{3D IMAGE PORTABLE SONAR FOR HARBOR SURVEILLANCE AND HARBOR SURVEILLANCE METHOD USNING THE SAME}
본 발명은 항만감시를 위한 3차원 이미지 휴대용 탐지소나 및 이를 이용한 항만감시 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수신 감도를 증대시킨 다채널의 수중 센서 및 다채널/대용량의 고속 신호처리가 가능하고, 정선(停船) 또는 정착 중에도 전방 3차원 이미지 산출이 가능한 운용자 콘솔을 통해 탐지 성능을 대폭 향상시킨 항만감시를 위한 3차원 이미지 휴대용 탐지소나 및 이를 이용한 항만감시 방법에 관한 것이다.
수중에서는 전자기파가 잘 통하지 않으므로 일반적으로 음향 신호를 이용하는 소나(sound navigation and ranging; SONAR)를 이용하여 영상을 획득한다. 소나를 이용한 수중 영상 획득의 원리는 전기 신호를 음향 신호로 변환시켜주는 트랜스듀서 센서를 이용해 송신 신호를 발진시킨 후 표적에 맞고 되돌아온 신호를 여러 개의 트랜스듀서로 구성되어 있는 배열 수신기 통해 전기 신호로 변환한 후 수신하여 빔형성과 같은 후처리 과정을 통해 표적 반사 신호의 강도를 표시하는 것이다.
그리고 소나(sonar)는 표적에서 발생하는 소음원을 탐지하는 수동소나와 음파를 송신하여 표적으로부터 반사되는 신호를 이용하여 표적을 탐지하는 능동소나로 구분되며, 해군 및 관련 기관에서는 수중 표적을 정밀하게 탐지하기 위하여, 다양한 종류의 소나(SOund Navigation And Ranging)를 개발하여 운용하고 있으나, 실제 소나에 사용되는 음향 센서의 물리적인 규격 등의 제약으로 인해 탐지 범위를 제한하여 운용하는 것이 일반적이다.
이중에서 전방탐지용 소나 시스템을 이용한 이미징 소나는 수중에서 전방으로 송/수신 빔을 형성하여 송신신호를 방사하고, 전방의 표적에서 반향되어 돌아온 신호를 획득하여 표적 정보를 추정하는 장치로, 전방에 대한 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio)를 상대적으로 높여 측정 영역에 대하여 빠르게 초음파 영상을 생성할 수 있는 이점을 갖는다.
한편, 이러한 소나에 사용되는 소자는 PZT 세라믹이 사용되고 있어, 필요한 정도의 감도를 확보하기 위하여 많은 양의 압전소재를 사용하여야 한다는 문제점이 있으며, 이에 따라 비용과 부피, 무게가 증대되어, 경량화 추세에 반한다는 문제점이 존재한다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 부피, 무게를 감소시켜 경량화를 실현하고, 이에 더하여 휴대가 가능한 3차원 이미지 휴대용 탐지소나의 제공을 목적으로 한다.
또한 송수신 감도특성이 향상되고, 사용 주파수폭을 확장해 광대역화가 가능하고, 장기적으로는 항만감시소나 및 기뢰제거용 ROV로의 적용이 가능한 3차원 이미지 휴대용 탐지소나의 제공을 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 목적으로 하는 본 발명에 따른 항만감시를 위한 3차원 이미지 휴대용 탐지소나는, 음향 신호를 송신하는 송신 센서 및 반사 신호를 수신하는 수신 센서를 포함하되, 단결정 소재로 구성되는 수중 센서, 그리고 상기 수신 센서로부터 수신한 신호를 다채널의 신호 처리를 수행하고, 상기 수중 센서와 수중케이블로 연결되는 운용자 콘솔, 그리고 상기 운용자 콘솔로부터 데이터를 수신하여 3차원 이미지를 디스플레이하는 디스플레이파트를 포함하는 이미지 제어부, 그리고 상기 운용자 콘솔의 명령을 받아 상기 수중 센서의 모션을 조정하는 모션조정부를 포함한다.
또한 상기 단결정 소재는 PMN-PT(Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3) 및 PIN-PMN-PT(Pb(In1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3)를 포함한다.
또한 3차원 이미지 휴대용 탐지소나를 이용하여 항만감시를 하는 항만감시 방법은 상기 운용자 콘솔을 방파제에 설치하고, 상기 수중 센서 및 상기 모션조정장비는 항만에 설치하는 설치 단계, 그리고 상기 수중 센서가 표적을 감지하는 표적 감지 단계, 그리고 감지된 신호를 다채널 신호 처리하는 신호 처리 단계, 그리고 다채널 신호 처리된 신호를 3차원 이미지로 변환하여 디스플레이하는 디스플레이 단계를 포함한다.
또한 상기 운용자 콘솔을 내장하는 하우징을 더 포함하고, 상기 하우징은, 일단에 결착공을 구비한 상부 덮개와, 상기 상부 덮개의 타단에서 하측으로 회동 가능하게 연결되고 하단에 로킹부를 포함하는 측부 덮개를 포함하는 제1하우징, 하부의 베이스 및 상기 베이스의 일단에서 상측으로 연결된 측벽을 포함하는 제2하우징, 및 상기 제2하우징에 내장되고, 상기 측벽의 상부로 노출되어 상기 결착공에 삽입되는 버튼블록과, 상기 베이스의 타단에 구비되고 상기 로킹부와 결합되는 잠금부와, 상기 버튼블록의 누름에 의해 상기 로킹부와 상기 잠금부의 결합을 해제하는 해제부를 포함하는 잠금수단을 포함하고, 상기 로킹부는 상기 일 측으로 개구된 진입홈 및 상기 진입홈의 내부 측면에 형성된 로킹홈을 포함하고, 상기 잠금부는 상기 해제부에 의해 이동되어 상기 진입홈에 삽입되는 잠금핀 및 상기 잠금핀에 내장되어 상기 잠금핀의 측면으로 돌출되어 상기 로킹홈에 삽입되는 로킹핀을 포함한다.
상기 구성, 단계 및 특징을 갖는 본 발명은 비용과 부피, 무게를 감소시켜 경량화를 실현하고, 이에 더하여 휴대가 가능하다는 효과를 갖는다.
또한 송수신 감도특성이 향상되고, 사용 주파수폭을 확장해 광대역화가 가능하다는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 탐지 소나의 구성을 도시한 도면.
도 2는 항만 감시 방법의 플로우 차트.
도 3은 단결정 복합체의 개념도.
도 4는 단결정 복합체의 형성 과정을 도시한 도면.
도 5 및 6은 설치 위치 및 운용 개념을 도시한 도면.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.
본 발명은 항만감시를 위한 3차원 이미지 휴대용 탐지소나 및 이를 이용한 항만감시 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수신 감도를 증대시킨 다채널의 수중 센서 및 다채널/대용량의 고속 신호처리가 가능하고, 정선(停船) 또는 정착 중에도 전방 3차원 이미지 산출이 가능한 운용자 콘솔을 통해 탐지 성능을 대폭 향상시킨 항만감시를 위한 3차원 이미지 휴대용 탐지소나 및 이를 이용한 항만감시 방법에 관한 것이다.
도 1을 참조하여 구성들을 살펴보면, 먼저 음향 신호를 송신하는 송신 센서 및 반사 신호를 수신하는 수신 센서를 포함하는 수중 센서에 대해 살펴보면, 상기 수중 센서는 음향신호를 수중에 송신하고, 반사된 신호를 수신하여 1차적으로 신호 처리한 결과를 후술할 운용자 콘솔에 전송하게 된다.
자명하게 송신 센서는 음향 신호를 송신하는 구성이고, 수신 센서는 반사된 신호를 수신하는 구성에 해당한다. 그리고 추가적으로 제1신호처리파트를 더 포함하며, 이는 수신 신호의 1차적인 신호 처리 및 운용자 콘솔과의 통신을 수행할 수 있는 구성이다.
그리고 상기 수중 센서는 상기 운용자 콘솔과 수중케이블로 연결될 수 있는데, 이에 의해 운용자 콘솔로부터 전원을 공급받으며, 운용자 콘솔에 의하여 음향 신호의 송/수신을 제어 받을 수 있게 되는 것이다.
그리고 수중 센서는 해저면 등으로 음향 신호를 송신하거나 이들이 반사된 신호를 수신하기 위해 전기 신호를 음향 신호로 변환하거나 음향 신호를 전기 신호로 변환할 수 있는데, 이를 위해 통상적으로 사용되는 트랜스듀서, 증폭기, 아날로그/디지털 변환기 등이 포함될 수 있음은 물론이다.
그리고 상기 수중 센서는 단결정 소재를 포함할 수 있는데, 이러한 단결정 소재는 압전 단결정 소재로서 PMN-PT(Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3) 및 PIN-PMN-PT(Pb(In1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3)를 포함할 수 있다. 이러한 단결정 소재는 기존 PZT 세라믹과는 달리 압전 단결정의 조성 및 결정 방향에 따라서 압전 특성이 상이하므로 상이한 압전 특성에 따라 수중 센서 설계를 용이하게 설계할 수 있는데, 이는 수중 센서가 사용되는 환경에 부합할 수 있도록 최적의 조성과 결정 방향을 정하여 설계할 수 있음을 의미한다.
Figure 112020126202717-pat00001
여기서 k는 전기기계 결합계수로 진동모드에 따라 k15, k32, k33 등으로 분류할 수 있으며, 해당 업계에서 통상적으로 사용되는 의미로 사용된 노테이션이다. 또한 <001>, <011>, <111>은 분극 방향을 의미하는 것으로 해당 업계에서 통상적으로 사용되는 의미로 사용된 노테이션이다.
아울러, 이러한 기존 PZT 세라믹과 본 발명에 사용되는 단결정 소재의 압전 특성을 비교하면 다음과 같다.
Figure 112020126202717-pat00002
압전 단결정 소재의 수중음향센서 응용에서의 가장 큰 장점으로는 기존 PZT 세라믹 대비 높은 압전상수와 낮은 탄성계수를 들 수 있다. 이는 센서 측면에서 보다 고효율, 고출력, 광대역의 음향성능 뿐만 아니라 기구적으로 소형화 및 경량화가 가능하다는 것을 의미하며 이는 소나가 장착되는 함정이나 잠수함의 운용효과와 효율의 증대로 이어질 수 있다. 따라서 경량화 내지는 소형화를 통해 휴대용 소나를 제조할 수 있게 된다.
표 2와 같이 압전 단결정은 PZT 세라믹에 비해 주요 압전 특성이 2~3배 이상 뛰어난 반면 센서의 수신감도를 결정하는 압전전압계수(Piezoelectric voltage constant, g33)가 PZT 세라믹 소재에 비해 크게 차이가 나지 않는다. 이는 압전 단결정은 압전상수(Piezoelectric constant, d33)와 유전율이 모두 높은데 압전 전압계수는 압전상수에는 비례하고 유전율에 반비례하여 상쇄 효과(trade off)를 일으키기 때문이다.
그러나 압전 단결정과 폴리머를 적절하게 배열하면 압전상수를 크게 희생시키지 않고도 전기기계결합계수를 높이고 유전율을 낮춤으로써 압전 전압계수 값을 상당히 개선시킬 수 있다.
이에 대하여 표 3을 살펴보면 다음과 같이 물성이 개선됨을 확인할 수 있다.
Figure 112020126202717-pat00003
그리고 참고적으로 kt 는 압전 단결정 소재의 분극 방향에 평행한 전기 기계 결합 계수를 나타내며 표 3을 살펴보면, PMN-PT 단결정 복합체의 압전 전압계수 값이 기존의 PMN-PT 단결정에 비해 4배 정도 높아짐을 알 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 단결정 소재로 압전 단결정 복합체가 사용되는 것이 바람직하다.
여기서 압전 복합체는 압전 성능이 우수한 재료와 음향 임피던스가 낮은 고분자 재료를 결합하여 만들어진다. 압전 복합체의 전기기계 결합 계수와 같은 압전 성능 및 음향 임피던스와 같은 음향 특성을 더욱 좋게 하기 위해서 압전 복합체와 결합되는 고분자 재료에 물리적 또는 화학적인 방법으로 기포를 만들어 사용하기도 한다.
그리고 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 압전 단결정 복합체를 형성시키는 형성 방법은 다음과 같다.
우선, 압전체 기판(10)에 홈을 형성하고, 압전체 기판(10)을 준비한 후 다이싱 소(dicing saw) 등을 이용하여 압전체 기판(10)에 가로 및 세로로 홈을 형성한다.
다음으로, 고분자 수지(20)에 중공구체(30)를 혼합한 후 이를 상기 압전체 기판(10) 상에 형성된 홈에 충진한다.
다음으로, 상기 압전체 기판(10) 상에 형성된 홈에 충진된 고분자 수지(20)를 경화시킨 후 압전체 기판(10)을 연마한다.
다음으로, 상기 압전체 기판(10)의 홈에 충진된 고분자 수지(20)를 경화시킨 후 압전체 기판(10)의 바닥부를 연마하고, 이후 압전체 기판(10)의 양면에 전극(40)을 형성하여 분극처리한다.
그리고 상기 전극(40)은 금, 은, 납, 니켈 등의 도전체를 사용하여 압전체 기판(10)의 양면에 형성될 수 있다.
그리고 이러한 수중 센서는 기 설정된 범위의 방향으로 방사하거나 수신하기 위해서 복수의 배열을 가질 수 있으며, 이러한 배열 방법에 대해서는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
그 다음으로, 상기 수신 센서로부터 수신한 신호를 다채널의 신호 처리를 수행하고, 상기 수중 센서와 수중케이블로 연결되는 운용자 콘솔에 대해 살펴보기로 한다.
먼저 상기 수중 센서의 음향 신호 송/수신을 제어하며, 상기 수중 센서에 전원을 공급하는 제어파트를 포함하는데, 여기서 수중 센서의 음향 신호 송/수신을 제어한다고 함은 수중 센서의 수신 감도 등을 제어하는 것을 의미한다. 또한 상기 제어파트는 전원공급 등을 제어함은 물론이다.
상기 운용자 콘솔은 상기 제1신호처리파트로부터 수신된 신호를 2차적으로 신호 처리하는 제2신호처리파트를 포함하고, 상기 제2신호처리파트는 다채널의 신호 처리를 수행하게 된다.
그리고 수중 센서 및 이미지 제어부와의 통신을 수행하는 통신파트를 더 포함하는데, 이는 다채널의 통신이 가능하다.
그리고 부가적으로 송신 센서의 송신 신호를 증폭시키는 신호증폭파트, 고전압의 공급을 위한 고전압공급파트, 운용자 콘솔 내의 통신 및 전원공급을 위한 연결을 제공하는 콘솔케이블, 상기 운용자 콘솔의 물리적인 보호를 위한 하우징 및 방파제나 선박 등에 장착시키기 위한 고정유닛 등을 더 포함할 수 있다.
그 다음으로 상기 운용자 콘솔로부터 데이터를 수신하여 3차원 이미지를 디스플레이하는 디스플레이파트를 포함하는 이미지 제어부에 대해 살펴보기로 한다.
먼저 상기 이미지 제어부는 상기 제2신호처리파트로부터 신호 처리된 데이터를 수신하여 이를 3차원 영상으로 신호 처리하는 제3신호처리파트를 포함한다. 상기 제3신호처리파트는 노이즈를 제거하기 위하여 가우시안 필터 등이 포함될 수 있으며, 객체의 높이 정보 내지는 3차원 좌표 정보를 추출하는 좌표추출파트가 추가적으로 더 포함될 수 있다.
그리고 3차원 영상으로 신호 처리된 데이터는 이미지 생성파트에 의해 3차원 이미지로 생성되는 것이다. 그리고 전술하였듯이 이렇게 생성된 3차원 이미지는 디스플레이파트에 의해 디스플레이될 수 있는 것이다.
그리고 여기서 이미지 제어부 등의 기능부를 실현시키기 위한 프로그램(운용자 SW)을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체가 제공될 수 있음은 물론이다.
그리고 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 수중 센서 및 상기 모션조정부는 수중에 구비되고, 상기 운용자 콘솔 및 상기 이미지 제어부는 육상에 구비될 수 있다.
그 다음으로 상기 운용자 콘솔의 명령을 받아 상기 수중 센서의 모션을 조정하는 모션조정부를 살펴보면, 상기 모션조정부는 상기 수중 센서가 해저 지형이나 구조물 등에 방해받지 않고 탐지를 수행할 수 있도록 상기 수중 센서의 방위각 및 고각을 제어하기 위한 구성이다.
이러한 모션조정부는 상기 수중 센서의 방위각을 제어하는 방위각제어파트 및 상기 수중 센서의 고각을 제어하는 고각제어파트를 포함한다.
그 다음으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 3차원 이미지 휴대용 탐지소나를 이용하여 항만감시를 하는 항만감시 방법에 대해 살펴보면 다음과 같다.
우선 상기 운용자 콘솔을 도 6에 도시된 바와 같이, 방파제 또는 선박 등에 설치/고정하고, 상기 수중 센서 및 상기 모션조정장비는 항만에 설치하는 설치 단계(S1)를 포함한다. 여기서 상기 운용자 콘솔의 고정유닛에 의해 방파제 또는 선박에 고정될 수 있고, 상기 고정유닛에 대한 상세한 설명은 여기서 생략하기로 한다.
그 다음으로 상기 수중 센서가 표적을 감지하는 표적 감지 단계(S2)를 포함하는데, 여기서 표적의 감지는 전술한 바와 같이, 수중 센서의 송신 센서 및 수신 센서를 이용하여 수행되며 일반적인 소나의 메커니즘과 동일한 바 구체적인 설명은 생략한다.
그 다음으로 감지된 신호를 다채널 신호 처리하는 신호 처리 단계(S3)를 포함하는데, 여기서의 신호 처리 단계(S3)는 잔향음 등의 노이즈에 의해 표적 신호의 신호대잡음비를 저하시켜 수중 표적에 대한 탐지 성능의 저하를 극복하기 위해 수행되는 것이다. 이는 전술한 바와 같이, 도플러 필터 등이 사용될 수 있다.
그 다음으로 다채널 신호 처리된 신호를 3차원 이미지로 변환하여 디스플레이하는 디스플레이 단계(S4)를 포함하는데, 여기서 3차원 이미지로의 변환은 해당 기술분야의 3D 이미징 기술을 채용하여 실시할 수 있을 것이다.
한편, 상기 운용자 콘솔을 내장하는 하우징에 대해 상세히 살펴보기로 한다. 통상적인 종래 하우징은 사용자가 양 손에 어떤 물건을 파지하고 있는 경우에는 하우징 커버를 개방시키기가 어렵고, 특히 휴대용으로 사용되는 탐지 소나의 경우에는 많은 장비를 소지한 채 이동하여야 하는 상황이 빈번히 발생할 수 있기 때문에 하우징 커버를 손가락 하나만으로도 원터치 방식으로 손쉽게 개방시킬 수 있어야 한다.
그리고 이하에서는 설명의 편의를 위하여 일 측(또는 일단)은 우측(또는 우측 단부)으로, 타 측(또는 타단)은 좌측(또는 좌측 단부)으로 정의하여 서술하기로 하고, 도 7의 a 및 b의 각각의 좌측 확대도는 측단면 시점의 개략적인 설명도에 해당하며, 우측 확대도는 위에서 바라본 시점의 개략적인 설명도에 해당한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 하우징은 일단에 결착공을 구비한 상부 덮개(L10b)와, 상기 상부 덮개(L10b)의 타단에서 하측으로 회동가능하게 연결되고 하단에 로킹부를 포함하는 측부 덮개(L10a)를 포함하는 제1하우징(L1)과, 하부의 베이스 및 상기 베이스의 일단에서 상측으로 연결된 측벽(L20a)을 포함하는 제2하우징(L2)을 포함한다.
설명의 편의를 위해 제2하우징(L2)부터 설명하면, 제2하우징(L2)은 제1하우징(L1)과의 결합/해제를 위해 잠금수단을 포함하는데, 상기 잠금수단은 상기 제2하우징(L2)에 내장되고, 상기 측벽(L20a)의 상부로 노출되어 상기 결착공에 삽입되는 버튼블록(L21)을 포함한다. 그리고 이러한 버튼블록(L21)은 버튼블록(L21)의 하단에 구비되고, 일 측으로 갈수록 상향 경사를 갖는 액추에이터(L21b)가 후술할 해제블록(L22)과 접촉되어 있어, 버튼블록(L21)의 버튼부(L21a)를 사용자가 누르면 버튼블록(L21)이 해제블록(L22)의 경사면을 따라 내려가면서 해제블록(L22)이 일 측으로 밀릴 수 있게 되고, 버튼부(L21a)를 떼면 해제블록(L22)이 타 측으로 밀리게 된다. 그리고 이러한 동작 과정을 실현하기 위해서 해제블록(L22)은 액추에이터(L21b)의 형상에 상응하는 경사를 갖고 상단이 상기 액추에이터(L21b)의 하단에 접하는 슬로프를 구비하게 된다.
그 다음으로 상기 잠금수단은 상기 버튼블록(L21)의 누름에 의해 로킹부와 잠금부의 결합을 해제하는 해제부를 포함하는데, 이러한 해제부는 전술한 액추에이터(L21b)와 해제블록(L22)을 포함하며, 후술하겠지만 버튼블록(L21)의 하강에 의해 해제블록(L22)이 일 측으로 이동하게 되면서 결합 상태가 해제될 수 있는 것이다.
그리고 잠금수단의 해제부는 상기 해제블록(L22)이 이동하는 가동면의 상부로 일부 노출되게 구비된 푸시블록(L25)을 포함하는데, 여기서의 가동면은 베이스 상단(L20c)과 베이스 하단(L20b)의 경계면을 의미한다. 그리고 푸시블록(L25)은 버튼블록(L21)의 하강에 의해 해제블록(L22)이 일 측으로 이동하였을 때 가동면의 상부로 노출되며, 상기 버튼블록(L21)의 상승에 의해 해제블록(L22)이 다시 타 측으로 이동하였을 때 가동면의 내부에 내장된다. 그리고 이러한 해제블록(L22)이 가동면 상에서 푸시블록(L25)에 의해 이동되기 위해서는 일단의 외측에 결합되는 스프링 등을 포함하는 복귀수단이 구비되어야 하고, 도 7에 도시된 바와 같이, 해제블록(L22)의 일단 외면에 구비되는 복귀수단으로써 제1스프링(L24)이 구비된다.
그 다음으로 잠금수단은, 상기 베이스의 타단에 구비되고, 후술할 로킹부와, 결합되는 잠금부를 포함하는데, 상기 잠금부는 일단 측의 상단이 상기 푸시블록(L25)의 하단에 접촉하고, 상기 푸시블록(L25)의 하강에 의해 타단 측으로 이동할 수 있는 잠금핀(L26)을 포함한다. 이러한 잠금핀(L26)의 일단은 일 측으로 갈수록 하향 경사를 가지고 있어, 전술한 바와 같이 상기 푸시블록(L25)의 하강에 의해 타 측으로 이동할 수 있게 되는데, 이렇게 타 측으로 이동하여 후술할 진입홈(L11)에 삽입될 수 있는 것이다.(물론 이 경우에는 버튼블록(L21)은 상부로 상승하고, 이에 해제블록(L22)이 타 측으로 이동하는 결합과정의 상황이다.) 그리고 이러한 잠금핀(L26)의 타 측에 내장되어 상기 잠금핀(L26)의 측면으로 돌출되는 로킹핀(L261)을 포함하는데, 이러한 로킹핀(L261)은 후술할 로킹홈(L111)에 삽입됨으로써 로킹부와 잠금부가 결합될 수 있게 된다. 그리고 여기서의 측면이란 도 7을 뚫고 나오는 방향을 의미하며, 후술할 타 측면은 도 7을 뚫고 들어가는 방향을 의미한다.
그리고 이러한 잠금핀(L26)의 일단 외면에는 스프링 등을 포함하는 복귀수단이 구비되어 있어, 상기 푸시블록(L25)이 다시 상승하게 되었을 때, 원위치로 복귀됨으로써 결합상태가 해제될 수 있다. 그리고 이러한 해제 과정에서 제일 먼저 상기한 로킹핀(L261)이 로킹홈(L111)으로부터 빠져나갈 수 있어야 하는데, 이는 잠금핀(L26)의 일 측 외면에 결합된 스프링의 탄성력이 상기 로킹핀(L261)의 타 측면의 외면에 결합된 스프링의 탄성력보다 강하게 구비됨으로써 실현된다. 그리고 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 잠금핀(L26)의 일단 외면에 구비되는 복귀수단으로써 제2스프링(L262)이 구비되고, 상기 로킹핀(L261)의 타 측면 내면에 구비되는 복귀수단으로써 제3스프링(L263)이 구비된다.
따라서 결합 상태를 해제하고 싶은 경우에 사용자가 버튼부(L21a)를 누르고 있으면 버튼블록(L21)이 하강하면서 해제블록(L22)이 일 측으로 이동하고, 해제블록(L22)이 일 측으로 이동함에 따라 베이스 하단(L20b)에 내장되어 있던 푸시블록(L25)이 상승하면서 로킹핀(L26)이 로킹홈(L111)을 빠져나옴과 동시에 잠금핀(L26)이 진입홉(L11)을 빠져나오게 되면서 결합이 해제될 수 있는 것이다. 또한 결합 상태를 만들기 위해서는, 사용자가 버튼부(L21a)를 누르고 있는 상태에서 측부 덮개(L10a)를 베이스에 접촉시킨 후 누르고 있던 버튼부(L21a)를 떼면 되는데, 물론 이 경우에는 해제되는 경우와 각 구성들이 반대로 이동되면서 실현된다.
그 다음으로 제1하우징(L1)은 전술한 바와 같이, 일단에 결착공을 구비한 상부 덮개(L10b)를 포함하는데, 상기 결착공에 상기한 버튼블록(L21)이 삽입될 수 있게 된다.
그리고 상기 제1하우징(L1)은 상기 상부 덮개(L10b)의 타단에서 하측으로 회동 가능하게 연결되는 측부 덮개(L10a)를 포함하는데, 이러한 측부 덮개(L10a)가 회동 가능하게 연결되기 위해서는 자명하게도, 상부 덮개(L10b)의 타단에 구비되는 회동수단과 회동 결합되어야 한다. 그리고 이러한 회동수단에 대해서는 특정 실시예에 한정될 필요는 없고, 회동 결합을 제공할 수 있는 어떠한 구성이 사용되어도 무방하다.
그 다음으로 상기 측부 덮개(L10a)는 하단에 로킹부를 포함하는데, 전술하였듯이 상기 로킹부는 잠금부의 잠금핀(L26)이 삽입될 수 있도록 타 측으로 개구된 진입홈(L11) 및 상기한 로킹핀(L261)이 삽입될 수 있도록 상기 진입홈(L11)의 내부 측면에 형성된 로킹홈(L111)을 포함한다. 그리고 자명하게도 이러한 진입홈(L11)과 로킹홈(L111)은 각각 상기 잠금핀(L26)과 로킹핀(L261)의 형상에 상응하는 형상을 가져 전술한 바와 같이, 로킹부와 잠금부가 결합/해제될 수 있는 것이다.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 설명한 본 발명은 통상의 기술자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 압전체 기판 20: 고분자 수지
30: 중공구체 40: 전극
S1: 설치 단계 S2: 표적 감지 단계
S3: 신호 처리 단계 S4: 디스플레이 단계

Claims (4)

  1. 음향 신호를 송신하는 송신 센서 및 반사 신호를 수신하는 수신 센서를 포함하되, 압전 단결정 소재를 포함하는 수중 센서;
    상기 수신 센서로부터 수신한 신호를 다채널의 신호 처리를 수행하고, 상기 수중 센서와 수중케이블로 연결되는 운용자 콘솔;
    상기 운용자 콘솔로부터 데이터를 수신하여 3차원 이미지를 디스플레이하는 디스플레이파트를 포함하는 이미지 제어부; 및
    상기 운용자 콘솔의 명령을 받아 상기 수중 센서의 모션을 조정하는 모션조정부;
    를 포함하고,
    상기 압전 단결정 소재는 PMN-PT(Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3) 및 PIN-PMN-PT(Pb(In1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3)를 포함하는 압전 단결정 복합체로 구성되고,
    상기 압전 단결정 복합체는 가로 및 세로 방향을 따라 형성된 홈을 포함하는 압전체 기판, 상기 홈에 충진되고 고분자 수지, 상기 고분자 수지에 혼합되는 중공구체, 바닥부가 연마된 상기 압전체 기판의 양면에 구비되어 분극 처리되고 도전체로 구성된 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 이미지 휴대용 탐지소나.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 운용자 콘솔을 내장하는 하우징을 더 포함하고,
    상기 하우징은,
    일단에 결착공을 구비한 상부 덮개와, 상기 상부 덮개의 타단에서 하측으로 회동 가능하게 연결되고 하단에 로킹부를 포함하는 측부 덮개를 포함하는 제1하우징,
    하부의 베이스 및 상기 베이스의 일단에서 상측으로 연결된 측벽을 포함하는 제2하우징, 및
    상기 제2하우징에 내장되고, 상기 측벽의 상부로 노출되어 상기 결착공에 삽입되는 버튼블록과, 상기 베이스의 타단에 구비되고 상기 로킹부와 결합되는 잠금부와, 상기 버튼블록의 누름에 의해 상기 로킹부와 상기 잠금부의 결합을 해제하는 해제부를 포함하는 잠금수단을 포함하고,
    상기 로킹부는 일 측으로 개구된 진입홈 및 상기 진입홈의 내부 측면에 형성된 로킹홈을 포함하고,
    상기 잠금부는 상기 해제부에 의해 이동되어 상기 진입홈에 삽입되는 잠금핀 및 상기 잠금핀에 내장되어 상기 잠금핀의 측면으로 돌출되어 상기 로킹홈에 삽입되는 로킹핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 이미지 휴대용 탐지소나.
  3. 청구항 1에 기재된 3차원 이미지 휴대용 탐지소나를 이용한 항만감시 방법에 있어서,
    상기 수중 센서가 표적을 감지하는 표적 감지 단계;
    감지된 신호를 다채널 신호 처리하는 신호 처리 단계; 및
    다채널 신호 처리된 신호를 3차원 이미지로 변환하여 디스플레이하는 디스플레이 단계;
    를 포함하는 항만감시 방법.
  4. 삭제
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