CONTENTS Covert underwater acoustic communication based on reproduced small yellow croaker (Larimichthys polyactis) sounds ······································· Beomsik Kim, Jongwook Choi, Dong-Gyun Han, Sungwon Shin, and Jee Woong Choi459 Source range estimation using nonlinear time delay compensation for a curved vertical line array ··························································································································· Minkyu Kim and Gihoon Byun470 Performance evaluation of a mandrel type fiber optic underwater acoustic sensor using finite element analysis and experiments ··················· Min-Seop Sim, Chang-Taek OH, Min-Seo Lee, Seung-Jin Lee, Hong-Woo Yoon, and Kook-Jin Kang485 Experimental validation of a combined hydrophone array for underwater source localization ··········································································· In-Jee Jung, Chan Wook Park, Jae-Gap Suh, and Wan-Ho Cho499 Subjective evaluation of the noise from the passing high speed trains at the terminal platforms ·················································································································· Jung-Woo Han and Chan-Hoon Haan507 Comparative analysis of random incidence scattering coefficients for slat and slot structures with various geometric parameters ·························································································································································· Hyojin Lee521 Improved generalized cross correlation phase transform based time delay estimation using frequency domain low pass filter and circular moving average filter ······················································································································································· Jun-Seok Lim528 A modified vision transformer based direction of arrival estimation using single vector sensor ·················································································· Seo-jun Choi, Jae-geun Lee, Ki-man Kim, and Ji-won Jung536 Cepstrum-based drone range estimation using a single microphone ························································································ Wonjun Yang, Dong-Gyun Han, and Jee Woong Choi542 Phase-sensitive and phase-insensitive ultrasonic attenuation in three-dimensional synthetic cancellous bone ························································································································································· Kang Il Lee551 ■ Special Issue on Speech engineering Analysis of the acoustical characteristics of dynamic speaker mounted on car door ·································································································································· Sei-Jin Oh and Wonjin Lee557 A study on the accurate frequency and amplitude analysis of stable whistling sounds ····················································································································································· Hee-Suk Pang564 Real time single channel speech enhancement for quadruped robots under real world ego noise conditions ························································ Hyun Jae Shin, Juhyun Pyo, Hyeongseok Song, Chang-Min Ahn, ··········································································Murim Kim, and Seon Man Kim572 Evaluation and inference parameter analysis of Qwen3-ASR on multiple Korean speech corpora ····················································································································· So Yeong Park and Seon Man Kim582 ▪Society News and Information···········································································································i 본 사업은 기획재정부의 복권기금 및 과학기술정보통신부의 과학기술진흥 기금으로 추진되어 사회적 가치 실현과 국가 과학기술 발전에 기여합니다. THE ACOUSTICAL SOCIETY OF KOREA Vol.45, No.5September 2026재현된 참조기 소리 기반 수중 은밀통신 Covert underwater acoustic communication based on reproduced small yellow croaker ( Larimichthys polyactis ) sounds 김범식, 1 최종욱, 1 한동균, 2 신성원, 3 최지웅 2† (Beomsik Kim, 1 Jongwook Choi, 1 Dong-Gyun Han, 2 Sungwon Shin, 3 and Jee Woong Choi 2 † ) 1 한양대학교 해양융합과학과, 2 한양대학교 ERICA 국방지능정보융합공학부, 3 한양대학교 ERICA 해양융합공학과 (Received August 19, 2026; revised August 26, 2026; accepted September 2, 2026) 초 록: 수중 음향통신에서 통신 신호의 탐지 가능성을 낮추기 위한 방법으로 해양생물음을 이용한 생체모방 수중 은밀통신 기법이 지속적으로 연구되고 있다. 본 연구에서는 참조기(Larimichthys polyactis) 소리의 음향학적 특성을 기반으로 소리를 재현하고, 펄스 간 간격의 변동성을 이용한 펄스 위치 변조(Pulse Position Modulation, PPM) 기법을 적용하였다. 참조기 소리를 재현하기 위해 각 소리별 대표 펄스를 웨이블렛 합성을 기반으로 재현하였으며, 재현된 펄스 를 측정된 펄스 간 간격에 따라 배치하여 참조기 소리를 재현하였다. 측정된 펄스와 재현한 펄스 간의 피어슨 상관계수 는 평균 0.96 ± 0.01로 나타났으며, 스펙트로그램에 대한 정규화된 2차원 상호상관계수는 평균 0.85 ± 0.06으로 나타났 다. 재현된 참조기 펄스에 2-PPM, 4-PPM, 8-PPM을 적용하고, BELLHOP 기반 시뮬레이션과 실해역 실험을 통해 통 신 성능을 평가하였다. 실해역 실험에서 2-PPM, 4-PPM, 8-PPM의 비트 오류율은 각각 0, 0.0571, 0.0003으로 나타났 으며, 이를 통해 재현된 참조기 소리의 시간적 특성을 이용한 정보 전송 및 복원이 실제 수중 환경에서도 가능함을 확인 하였다. 핵심용어: 해양생물음 재현, 참조기, 수중 은밀통신, 펄스 위치 변조(Pulse Position Modulation, PPM) ABSTRACT: Biomimetic covert underwater acoustic communication has been continuously investigated as an approach to reduce the detectability of underwater communication signals by camouflaging them as marine biological sounds. In this study, small yellow croaker (Larimichthys polyactis) sounds were reproduced based on their measured acoustic characteristics, and a Pulse Position Modulation (PPM) based communication scheme was applied using the variability of the inter-pulse intervals. Representative pulses from each sound were reproduced using wavelet synthesis and pulse trains were constructed according to the measured inter-pulse intervals. The reproduced pulses achieved an average Pearson correlation coefficient of 0.96 ± 0.01 with the measured pulses, while the normalized two dimensional cross correlation coefficient between the spectrograms of the measured and reproduced sounds was 0.85 ± 0.06 on average. Communication performance was evaluated for 2-PPM, 4-PPM, and 8-PPM through BELLHOP based simulations and a sea experiment. In the sea experiment, the bit error rates for 2-PPM, 4-PPM, and 8-PPM were 0, 0.0571, and 0.0003, respectively. These results demonstrate the feasibility of biomimetic covert underwater acoustic communication using the temporal characteristics of reproduced small yellow croaker vocalizations. Keywords: Marine biological sound reproduction, Small yellow croaker, Covert underwater acoustic communication, Pulse Position Modulation (PPM) PACS numbers: 43.30.Sf, 43.30.Vh 한국음향학회지 제45권 제5호 pp. 459～469 (2026) The Journal of the Acoustical Society of Korea Vol.45, No.5 (2026) https://doi.org/10.7776/ASK.2026.45.5.459 pISSN : 1225-4428 eISSN : 2287-3775 †Corresponding author: Jee Woong Choi (choijw@hanyang.ac.kr) School of Defense Intelligence and Information Convergence Engineering, Hanyang University, 55 Hanyangdaehak-ro, Sangnok-gu, Ansan, Gyeonggi Province 15588, Republic of Korea (Tel: 82-31-400-5531, Fax: 82-31-400-5457) Copyrightⓒ 2026 The Acoustical Society of Korea. This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. 459김범식, 최종욱, 한동균, 신성원, 최지웅 한국음향학회지 제 45 권 제 5 호 (2026) 460 I. 서 론 수중 환경에서 음파는 장거리 정보 전달을 위한 주요 매체로 사용되고 있으며, 통신 신호 왜곡을 유 발하는 다중경로, 도플러 효과 및 시·공간적으로 변 화하는 해양환경 특성 등에 의한 통신 성능 저하를 극복하는 연구가 수행되고 있다. [1-3] 특히 군사 및 수 중 감시 환경에서는 통신 성능뿐만 아니라 통신 신 호의 피탐 가능성을 낮추는 것이 중요하며, 탐지 가 능성을 감소시키기 위한 수중 은밀통신 기술에 대 한 연구도 지속적으로 수행되고 있다. [4] 기존 수중 은밀통신에서는 확산대역 기법 등을 이 용하여 송신 신호의 전력 스펙트럼 밀도를 해양 배 경소음 수준으로 낮춤으로써 신호의 피탐 가능성을 감소시키는 저피탐 통신 기법이 연구되어 왔다. [5] 그 러나 낮은 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio, SNR) 에 의존하는 방식은 통신 거리와 데이터 전송 성능 에 제약이 발생할 수 있으며, 충분한 시간 동안 신호 를 관측할 경우 통신 신호가 탐지될 가능성이 존재 한다. [6] 이에 따라 통신 신호의 에너지를 배경소음에 은닉하는 방식과 달리, 해양환경에서 자연적으로 발생하는 생물음의 음향학적 특성을 이용하여 통신 신호를 생물음과 유사하게 구성하는 생체모방 수중 은밀통신 기법이 연구되고 있다. [7-12] 생체모방 수중 은밀통신은 주로 고래와 돌고래 등 의 해양포유류가 발생시키는 클릭음 및 휘슬음의 음향학적 특성을 이용하여 발전해 왔다. Liu et al. [8] 은 돌고래 휘슬음을 동기화 신호로 사용하고 클릭 음 간의 시간 간격에 정보를 부여하여 천해 환경에 서 통신 가능성을 확인하였다. Han et al. [9] 은 돌고래 휘슬음을 기반으로 M진 생체모방 신호를 구성하여 수중 은밀통신에 적용하였다. 이후 Jiang et al. [10] 은 향 유고래의 클릭음에서 나타나는 다양한 시간 및 주파 수 특성을 결합하여 정보를 부호화하였으며, Ma et al. [11] 은 고래류 소리의 주파수 변환 영역에 정보를 삽 입하는 워터마킹 기반 통신 방법을 제안하였다. 최 근에는 광대역 돌고래 클릭음의 위상 변화를 이용하 여 정보를 전송함으로써 생체모방 특성과 데이터 전 송률을 함께 고려한 방법도 연구되고 있다. [12] 이와 같이 생체모방 수중 은밀통신에 다양한 신호 처리 및 변조 기법이 적용되고 있으나, 기존 연구는 주로 고래와 돌고래의 클릭음 및 휘슬음과 같은 해 양포유류 소리를 대상으로 수행되어 왔다. [13] 생체 모방 신호의 대상을 다양한 해양생물로 확장하기 위해서는 해양포유류뿐만 아니라 어류 소리를 활용 한 수중 은밀통신 기법에 대한 연구가 필요하며, 이 를 위해 어류 소리의 음향학적 특성을 반영한 신호 재현 연구가 선행되어야 한다. Choi et al. [14] 는 민어의 펄스형 신호를 웨이블렛 합성을 통해 소리를 재현 하였으며, Kim et al. [15] 은 최적화 기법을 추가하여 민 어의 소리를 재현하는 등 연구가 수행되었지만, 아 직 어류에 대한 재현 연구가 미비한 실정이다. 참조기는 민어과(Sciaenidae)에 속하는 연안 회유성 어류로, 우리나라 서해와 남해를 포함한 북서태평양 연안에 분포한다. [16] 참조기는 산란기에 구애를 위해 소리를 발생시키며, 부레 외측에 위치한 음성 근육의 빠르고 반복적인 수축에 의해 부레가 진동하면서 짧 은 펄스가 생성되는 것으로 알려져 있다. [17] 개체 수준 의 참조기 소리는 짧은 펄스가 반복되는 펄스열 형태 로 나타나며, 다수 개체의 소리가 중첩되면 군집음을 형성한다. [18] 또한 이전 연구를 통해 하나의 소리 내에 서 반복되는 펄스들이 서로 유사한 파형을 나타내는 것을 확인하였으며, 인접한 펄스 간 간격이 일정하지 않고 변동함을 확인하였다. [19] 본 연구에서는 이전 연구에서 분석한 참조기 소리 의 음향학적 특성을 기반으로 참조기 소리를 재현 하고, 재현된 참조기 소리에 펄스 위치 변조(Pulse Position Modulation, PPM) 기법을 적용하여 시뮬레이 션과 실해역 실험을 통해 수중 은밀통신의 적용 가능 성을 분석하였다. 제안된 기법은 참조기 소리에서 나 타나는 펄스 간 간격의 변동 범위 내에서 정보를 부여 함으로써 자연적인 참조기 소리의 특성을 유지하며, 비자연적인 음향 특성을 갖는 수중 음향통신 신호에 비해 탐지 가능성을 낮출 수 있을 것으로 기대된다. II. 방 법 2.1 참조기 소리 재현 본 연구에서는 이전 연구에서 분석한 참조기 소리 의 음향학적 특성을 기반으로 참조기 소리를 재현재현된 참조기 소리 기반 수중 은밀통신 The Journal of the Acoustical Society of Korea Vol.45, No.5 (2026) 461 하였다. 참조기 소리는 짧은 펄스가 반복적으로 발 생하는 펄스열 형태이며, 하나의 소리 내에서 반복 되는 펄스들은 서로 유사한 파형 특성을 나타낸 다. [19] 이에 따라 각 참조기 소리를 구성하는 펄스들 의 평균을 해당 소리의 대표 펄스로 선정하고, 웨이 블렛 합성을 기반으로 각 대표 펄스를 재현하였다. 이전 연구에서 도출된 381개의 대표 펄스는 진폭 과 세부 파형의 차이가 존재하여 각 대표 펄스의 진 폭을 정규화하였다. 이후 참조기 소리에서 지배적 으로 나타나는 펄스 형태를 선정하기 위해 정규화 된 시간 영역 파형을 특징 벡터로 사용하여 K-Means clustering을 수행하였다. 군집 수는 2부터 10까지 변 화시키며 평균 실루엣 계수를 비교하였으며, 평균 실루엣 계수가 가장 높게 나타난 3을 최종 군집 수로 설정하였다[Fig. 1(a)]. 각 대표 펄스는 군집 중심과의 제곱 유클리드 거리를 기준으로 분류하였으며, 초 기 군집 중심에 따른 영향을 줄이기 위해 군집화를 10회 수행한 후, 각 대표 펄스와 해당 군집 중심 사이 의 제곱 유클리드 거리 합이 가장 작은 결과를 선택 하였다. 군집화 결과 각 군집에는 각각 232개, 90개 및 59개의 대표 펄스가 포함되었다[Fig. 1(b)]. 이 중 표본 수가 많은 군집 1과 군집 2가 전체 대표 펄스의 약 84.5 %를 차지하여 참조기 소리에서 지배적으로 나타나는 펄스 형태로 판단하였으며, 이에 따라 두 군집에 포함된 총 322개의 대표 펄스를 재현 대상으 로 선정하였다. 선정된 322개의 대표 펄스를 재현하기 위해 일치 추적법을 이용한 웨이블렛 합성을 수행하였다. 일치 추적법은 입력 신호와 가장 유사한 기저함수를 선택 한 후, 해당 성분을 입력 신호에서 제거하여 잔차 신호 를 계산하고, 남은 잔차 신호에 대해 동일한 과정을 반 복하는 방법이다. 본 연구에서는 모렛(Morlet), 멕시칸 햇(Mexican Hat), 가우시안 차분(Difference of Gau- ssians, DoG) 및 싱크(Sinc) 함수를 기저함수로 적용하 고, 각 기저함수별 재현 성능을 비교하였다. 비교를 위해 주파수( ), 시간 지연( ) 및 시간 폭( )을 변수로 설정하였으며, 주파수는 100 Hz ~ 2000 Hz 범위에서 100개, 시간 지연은 1 ms ~ 10 ms 범위에서 50개의 등간 격 값으로 설정하였다. 이때 시간 폭은 1 ms로 고정하 였으며, 생성된 각 기저성분은 단위 에너지를 갖도록 정규화하였다. 각 반복 단계에서는 선택된 기저성분 을 신호에서 제거하여 잔차 신호를 계산하고, 남은 잔 차 신호에 대해 동일한 과정을 반복하였다. 이후 대표 펄스 재현을 위한 웨이블렛 합성에 사 용되는 기저성분의 적정 개수를 결정하기 위해, 각 기저성분의 개수를 2개부터 7개까지 변화시키면서 322개의 대표 펄스를 각각 재현하였다. 재현 성능을 평가하기 위해 측정된 대표 펄스와 재현된 펄스 간 의 피어슨 상관계수를 계산하고, 각 조건에서 얻어 진 상관계수의 평균값을 도출하였다. 그 결과 Morlet 웨이블렛은 비교한 모든 기저성분 개수에서 다른 기저함수보다 높은 평균 피어슨 상관계수를 나타냈 다(Fig. 2). 특히 세 개의 Morlet 웨이블렛 성분을 사용 하였을 때 평균 피어슨 상관계수가 0.95 이상으로 나 타났으며, 이후에는 기저성분 개수 증가에 따른 상 관계수의 향상 폭이 상대적으로 감소하였다. 따라 서 재현 성능과 합성에 사용되는 기저성분의 개수 를 함께 고려하여 세 개의 Morlet 웨이블렛을 대표 펄 스 재현에 사용하였다. 이를 통해 재현 참조기 펄스 는 Eq. (1)과 같이 나타낼 수 있다. Fig. 1. (Color available online) K-means clustering results for representative small yellow croaker pulses: (a) Mean silhouette coefficient according to number of clusters and (b) normalized mean wave- forms of the three clusters.김범식, 최종욱, 한동균, 신성원, 최지웅 한국음향학회지 제 45 권 제 5 호 (2026) 462 cos exp ,(1) Eq. (1)에서 , , 는 각각 번째 모렛 웨이블렛의 진폭, 주파수 및 시간 지연을 나타내며, 는 가우시 안 포락선의 시간적 폭을 결정하는 계수이다. 이때 진폭 계수 는 각 반복 단계에서 선택된 Morlet 웨 이블렛 성분을 잔차 신호에서 제거한 후의 잔차 에 너지가 최소가 되도록 결정하였다. 이와 같은 과정을 322개의 대표 펄스에 각각 적용 하여 재현한 후 대표 펄스와의 유사도를 정량적으 로 평가하기 위해 피어슨 상관계수를 분석하였으 며, 그 결과 0.96 ± 0.01로 나타났다. 이를 통해 재현된 펄스가 각 대표 펄스의 파형 특성을 높은 수준으로 반영했다는 것을 확인할 수 있었다. 참조기 소리를 재현하기 위해 각 신호에 대응하는 재현 펄스를 해당 신호에서 분석된 펄스 개수와 펄 스 간 간격에 따라 반복 배치하고 펄스열을 구성하 여 참조기 소리를 재현하였다. 2.2 펄스 위치 변조 기법 적용 2.2.1 펄스 위치 변조 참조기 소리는 짧은 펄스가 반복적으로 발생하는 펄스열의 형태를 가지며, 하나의 신호를 구성하는 각 펄스 간 간격이 일정하지 않은 특성을 가진다. [19] 본 연구에서는 참조기 소리의 음향학적 특성을 기 반으로 수중 은밀통신을 구현하기 위해 펄스 간 간 격의 변동 특성을 이용하여 정보를 삽입할 수 있는 펄스 위치 변조 기법을 적용하였다. 펄스 위치 변조 기법을 적용하기 위해 인접 심볼 간 중심 간격은 참조기 소리의 평균 펄스 간 간격을 사용하였으며, 하나의 참조기 소리 내에서 나타나 는 펄스 간 간격의 변동성을 고려하여 각 심볼의 중 심을 기준으로 펄스가 위치할 수 있는 시간 범위를 설정하였다. 이를 바탕으로 펄스 위치 변조 기법이 적용된 신호 를 Eq. (2)와 같이 표현하였다. ,(2) Eq. (2)에서 는 재현된 참조기 펄스, 는 펄스 수, 는 평균 펄스 간 간격을 의미하며, 이전 연구 에서 도출된 평균 펄스 간 간격인 63.6 ms로 설정하 였다. [19] 는 시간상에서 각 심볼의 중심 위치를 뜻하며, 는 번째 심볼에 입력된 정보에 따라 결 정되는 심볼 중심으로부터의 시간 이동량을 의미 한다. 입력된 정보에 따른 시간 이동량 는 참조기 소 리 내에서 나타난 펄스 간 간격의 변동성을 기반으 로 정의하였다. 이전 연구에서 하나의 참조기 소리 내에서 나타나는 펄스 간 간격의 변동성을 ∆ 로 정의하였으며 평균 4.1 ms로 도출되었다. [19] 이를 기 반으로 본 연구에서는 측정된 참조기 소리에서 나 타나는 펄스 간 간격의 변동성을 펄스 위치 변조 신 호에 반영하기 위해 ∆ 의 평균값을 각 심볼에서 펄스가 위치할 수 있는 전체 시간 범위로 설정하였 다. 해당 범위 내에서 펄스 위치 변조 차수 에 따라 펄스 위치를 동일한 간격으로 배치하였으며, 이에 따른 시간 이동량 는 Eq. (3)과 같이 정의된다. ∆ ∆ ,(3) Eq. (3)에서 은 펄스 위치 변조 차수를 나타내며, 는 ⋯ 이며 번째 펄스에 입력된 정보에 따라 결정되는 펄스의 위치 번호를 의미한 Fig. 2. (Color available online) Mean Pearson cor- relation coefficients between the measured and re- produced representative pulses for different basis functions and numbers of wavelets.재현된 참조기 소리 기반 수중 은밀통신 The Journal of the Acoustical Society of Korea Vol.45, No.5 (2026) 463 다. 따라서 모든 펄스 위치 변조 차수에서 펄스의 위 치 범위는 ∆ 에서 ∆ 로 동일하게 유 지되며, 해당 범위 내에서 펄스 위치를 변화시키며 정보를 부여하였다(Fig. 3). 2.2.2 펄스 위치 복조 펄스 위치 변조 기법이 적용된 신호는 입력된 정 보에 따라 펄스의 시간적 위치가 결정되므로, 수신 된 신호로부터 펄스의 위치를 검출하여 정보를 복 원하여야 한다. 이를 위해 재현된 참조기 펄스 와 수신 신호 간의 상호상관값 을 계산하 였다[Eq. (4)]. ,(4) Eq. (4)에서 는 수신신호에서 펄스가 이동하는 시 간 위치를 의미하며, 는 재현된 참조기 펄스의 신 호 길이를 뜻한다. 수신 신호에 포함된 펄스와 재현 펄스의 시간 위치가 일치할수록 상호상관값이 크 게 나타나므로, 각 심볼에서 상호상관값이 최대가 되는 시간 위치를 수신 펄스의 위치로 결정하였다 [Eq. (5)]. ∈ argmax , (5) ∆ ∆ ,(6) Eq. (6)에서 는 번째 심볼의 펄스 위치를 탐색하 는 시간 범위를 의미한다. 검출된 펄스 위치 와 번 째 심볼의 중심 위치인 의 차이를 이용하여 수신 펄스의 시간 이동량을 계산하였다[Eq. (7)]. .(7) 검출된 시간 이동량 는 변조 과정에서 설정한 개의 펄스 위치와 비교하였으며, Eq. (3)에서 정의 된 후보 위치 과의 차이가 최소가 되는 위치 번호 를 검출하였다[Eq. (8)]. argmin ,(8) Eq. (8)에서 은 번째 심볼의 검출 위치 번호이며, 이를 기반으로 송신 정보를 복원하였다. 이와 같이 송신부에서는 재현된 참조기 펄스를 이용하여 평균 펄스 간 간격 와 ∆ 를 기준으로 펄스 위치 변조 기법을 수행하였으며, 수신부에서 는 재현된 참조기 펄스와 수신 신호 간의 상호상관 을 통해 각 심볼의 펄스 위치를 검출한 후, 이를 송신 Fig. 3. (Color available online) Pulse position assignment based on ∆ . (a) 2-PPM and (b) 4-PPM.김범식, 최종욱, 한동균, 신성원, 최지웅 한국음향학회지 제 45 권 제 5 호 (2026) 464 부에서 설정한 펄스 위치와 비교하여 정보를 복원 하였다(Fig. 4). 또한 상호상관 기반 복조에 대한 도 플러 효과를 분석하기 위해 상대속도에 따라 재현 펄스의 시간축을 압축 또는 팽창하고, 재현 펄스와 도플러가 적용된 펄스 간의 시간 지연별 교차상관 값을 계산하였다. III. 분석 결과 3.1 참조기 소리 재현 결과 일치추적법을 통해 도출된 웨이블렛을 합성하여 322개의 대표 펄스를 각각 재현하고, 각 신호에서 분 석된 펄스 개수와 펄스 간 간격을 적용하여 참조기 소리를 재현하였다(Fig. 5). 개별 펄스의 파형 유사도뿐만 아니라 재현된 참조 기 소리 전체의 시간 및 주파수 특성을 평가하기 위해 측정 신호와 재현 신호의 스펙트로그램에 대해 정규 화된 2차원 상호상관 분석을 수행하였다[Eq. (9)]. , (9) Fig. 5. (Color available online) Comparison of waveforms and spectrograms between (a) measured small yellow croaker sound and (b) reproduced signal. Fig. 4. Block diagram of the proposed PPM based covert underwater acoustic communication system using reproduced croaker sound.재현된 참조기 소리 기반 수중 은밀통신 The Journal of the Acoustical Society of Korea Vol.45, No.5 (2026) 465 Eq. (9)에서 와 는 시간 및 주파수, 와 는 측정 신호와 재현 신호의 스펙트로그램 값, 와 는 측정 신호와 재현 신호의 스펙트로그램 평균값 이며, 두 신호 간의 유사도는 의 최대값으 로 정의하였다. 측정 신호와 재현 신호의 스펙트로그램을 비교한 결과, 측정된 참조기 소리에서 각 펄스에 따라 반복 적으로 나타나는 주요 주파수 성분이 재현 신호에 서도 유사하게 나타났다(Fig. 5). 측정 신호에는 배경 소음 및 측정 환경에 의한 에너지 성분이 함께 존재 하였으나, 각 펄스에서 나타나는 주요 에너지 분포 와 시간에 따른 반복적인 시간–주파수 구조는 재현 신호에서도 유사하게 나타났다. 스펙트로그램 기반 정규화된 2차원 상호상관 분석 결과, 측정된 참조기 소리와 재현 신호 간의 평균 상관계수는 0.85 ± 0.06 로 나타났다. 이를 통해 재현된 참조기 소리가 개별 펄스의 파형뿐만 아니라 전체 신호에서 나타나는 주요 시간 및 주파수 특성도 유사하게 반영하는 것 을 확인하였다. 3.2 펄스 위치 변조 기반 수중 은밀통신 성능 펄스 위치 변조 기법이 적용된 재현된 참조기 소 리 기반 수중 은밀통신의 가능성을 확인하기 위해 시뮬레이션 및 실해역 실험을 수행하였다. 시뮬레 이션과 실해역 실험에는 동일한 신호를 사용하였으 며, 재현된 참조기 펄스에 2-PPM, 4-PPM, 8-PPM을 각 각 적용하여 신호를 구성하였다. 각 송신 신호는 24 개의 심볼로 구성하였으며, 동일한 신호를 50회 반 복하여 펄스 위치 변조 차수별 총 1,200개의 심볼을 이용해 통신 성능을 분석하였다. 시뮬레이션을 위해 BELLHOP 음파전달 모델을 활용하여 수중 음향 채널의 임펄스 응답을 모의하 고, 백색 가우시안 잡음을 추가하여 신호대잡음비 를 조절하였다. 시뮬레이션 환경은 참조기가 주로 서식하는 환경으로 설정하기 위해 수심 70 m의 천해 환경으로 설정하였으며, 송수신기 간 거리는 2 km, 송신기와 수신기의 수심은 각각 30 m와 40 m로 설정 하였다. 수직 음속구조는 남해 해역의 1월 평균 수온 및 염분 자료를 이용하였으며, 참조기 소리의 우세 주파수인 600 Hz에서 각 고유음선의 도달 시간과 진 폭을 산출하고, 이를 바탕으로 채널 임펄스 응답을 구성하였다. 이후 채널 임펄스 응답과 펄스 위치 변 조 신호를 컨볼루션하여 수중 채널에서의 신호 전 파를 모의하였다(Fig. 6). 또한, 펄스 위치 변조 차수 에 따른 통신 성능의 변화를 분석하기 위해 2, 4 및 8 로 변화시키며 신호대잡음비에 따른 성능을 분석하 였다. 시뮬레이션 결과, 모든 펄스 위치 변조 차수에서 신호대잡음비가 증가함에 따라 펄스 위치의 검출 성능이 향상되는 경향을 나타냈다. 특히 신호대잡 음비가 6 dB 이상인 조건에서는 차수가 증가하더라 도 각 펄스 위치를 안정적으로 구분할 수 있었다. 반 Fig. 6. (Color available online) BELLHOP simulation environment: (a) Sound Speed Profile (SSP) and (b) eigenray paths.Next >