내수면 및 연근해에서 수질 오염 감시, 수중 생태 관찰, 수중 침입 감지 등을 효과적으로 수행하는 시스템이 요구됨에 따라 근거리 수중 음파 통신을 수행하는 음향 모뎀에 대한 관심도 증대되고 있다. 얕은 수심에서는 음파의 수중 전달 과정에서 발생하는 확산, 흡수, 반사, 산란 등에 의해 채널 해석이 용이하지 않으며 음향 모뎀의 개발 사례 및 성능이 매우 제한적이다. 또한, 얕은 수심에서 수중 음파 통신 시스템을 구성할 경우 고정형 수중 노드 및 이동형 수중 이동체에 탑재되는 수중 모뎀의 크기에 대한 제약이 존재한다. 본 논문에서는 수중 채널에서 음파의 전송 중 발생하는 손실에 대해 고찰하고, 고정형 및 이동형 근거리 수중 음파 통신에 적합한 고효율 초소형 음향 모뎀을 설계 구현한다. 개발한 수중 음향 모뎀을 활용하여 최대 500 미터, 2 kbps의 전송속도로 수심이 얕은 호수에서 실증 실험을 실시함으로써 적용 가능성을 검증한다.
As the demand for underwater systems providing pollution monitoring, marine ecosystem observation, surveillance monitoring is increased, acoustic modem for short-range underwater communication is spotlighted as one of significant research topics. Typically, in shallow water, it is so hard to analyze acoustic wave which undergoes spreading, absorption, reflection and scattering through transmission that there are limited advanced results. Furthermore, in order for the modem to be loaded in a fixed node or a moving vehicle in shallow water, its size should be small enough. In this paper, we address underwater acoustic channel model and design and implement an efficient micro acoustic modem which is adequate for short-range underwater communication. The developed modem is verified in a lake by varying working range and data rate up to 500 meters and 2 kbps, respectively.
