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바다의 소리를 들어라, 수중청음기

조회수 2020. 1. 12. 12:00 수정
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출처: (출처:위키피디아)
유보트

1914년 제1차 세계대전이 발발했다. 독일은 최신 기술을 선보이며 연합국을 혼란스럽게 했다. 독일의 비밀병기는 잠수함이었다. 흔히 '유보트(U-Boat)'라고 부르는 잠수함이다. 유보트는 물속에서 이동하다 보니 발견하기 쉽지 않았고 어뢰를 발사해 공격하고도 쉽게 전장을 빠져나갔다. 연합국 해군에게는 유보트에 대항하기 위한 기술이 필요했다.


밖과 달리 바닷속은 어둡다. 시야가 제한적이기에 다른 것에 의존할 필요가 있다. 영국은 소리에 집중하기로 하고 '수중청음기(hydrophone)'를 개발한다. 초기에는 적 잠수함의 프로펠러와 엔진 소리를 탐지하는 데 주력했다. 하지만 수중청음기를 탑재한 선박의 가동을 멈추고 해양 조건에 영향을 받기 때문에 탐지가 어려웠다. 나쁘게 말하면 청진기에 가까운 기술이었다.

무수히 많은 연합국의 선박이 침몰하는 동안 수중청음기를 이용해 침몰시킨 유보트는 단 3건에 불과했다. 수중청음기는 신기술이었지만 기술을 고도화할 필요가 있었다.


기고만장한 독일의 유보트는 놀라운 활약을 펼치며 악명을 떨쳤으나 '무제한 잠수함 작전'이라는 이름으로 군함은 물론 민간 상선까지도 무자비하게 격침했다. 그러다 미국인이 타고 있던 여객선을 격침하는 행동을 보이고도 작전을 지속하겠다는 발표를 하면서 미국도 전쟁에 참여하게 된다. 브라질도 무제한 잠수함 작전으로 피해를 입으며 전쟁에 뛰어든다. 군수 물자 판매로 부를 축적한 미국은 강한 군사력을 지니고 있었고 잠수함에만 의존하던 독일은 한계를 드러냈다. 결국 미국은 전세를 뒤집으며 독일에 패배를 안겨준다.

출처: (출처:National Archives of Canada)

전쟁은 끝이 났지만 잠수함이라는 존재를 견제할 기술이 있어야 했다. 제1차 세계대전 동안 영국, 프랑스, 미국 과학자들은 잠수함 탐지를 위한 수중 음파 탐지 시스템을 개발하는 ASDIC(Anti-Submarine Detection Investigation Committee) 프로젝트를 수행해오고 있었고 전쟁이 끝나고도 연구는 이어진다.


수중청음기는 적의 잠수함을 탐지하는 장비 '소나(SONAR, Sound Navigation And Ranging)'로 발전한다. 소나는 음파를 이용한다. 공기 중에서는 전파가 음파보다 효율이 높지만 물에서는 반대다. 전파는 물속에서 흡수되며 손실률이 높지만, 음파는 그렇지 않다. 

출처: (출처:KAHEA)
SONAR

소나는 일정한 시간 간격을 두고 음파를 방출해 단단한 물체에 닿아 튕겨서 돌아오는 메아리를 포착하고 이를 증폭 시켜 듣게 해준다. 메아리가 돌아오는 방향과 음파를 보내고 돌아오는 시간을 측정해 이를 기반으로 위치를 특정한다. 소나라는 용어는 제2차 세계대전부터 사용되기 시작한다.


제2차 세계대전에서도 독일은 잠수함을 적극적으로 활용한다. 하지만 영국은 예전과 달리 대응책을 충분히 마련한 상황이었다. 일단 수송선을 한데 모으고 소형 항공모함과 구축함이 호위하는 수송 선단을 구축해 잠수함의 공격에 대비했다. 그뿐만이 아니었다. 독일군의 암호를 해독해내면서 군의 작전 지시를 알아내 공격에 미리 대응할 수 있게 됐다. 잠수함의 위치를 파악하는데 요긴하게 사용된 소나는 여러 가지 기술 중 하나였다.

출처: (출처:zetlab)
수중청음기

군사적인 목적으로 발명됐지만 수중청음 기술은 다방면에서 활용된다. 해양 자원 탐사는 물론 해저 지진을 감지해내고 빙하가 깨지고 붕괴할 때 나는 소리를 분석해 빙하의 변화를 파악한다. 초음파와 소리로 소통하는 돌고래의 활동을 탐지해내기도 한다.


테크플러스 에디터 나유권

tech-plus@naver.com

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