심해 환경에서 광섬유 수청기의 음파 검출 민감도를 향상시키기 위해 푸시풀 구조 기반의 심해 광섬유 수청기 요소를 설계하였으며, 이를 통해 심해 3,000m 지점에서 10Hz~2kHz 대상 수중 음향 신호를 효과적으로 탐지할 수 있다. 먼저, 마이켈슨 간섭계를 기반으로 푸시풀 심해 광섬유 수청기의 구성과 음압 민감도 이론을 소개하고, 탄성 역학 이론을 활용하여 음압 변환 메커니즘을 분석하였다. 또한 유한 요소 방법을 통해 수청기 탐침의 탄성 튜브 구조 치수 매개변수가 음압 민감도에 미치는 영향을 시뮬레이션하였으며, 수청기가 심수 환경에서 작동하는 안정성에 대해 연구하였다. 계산 결과를 바탕으로 서로 다른 구조 및 제작 공정을 가진 5개의 광섬유 수청기 요소 그룹을 제작하였다. 마지막으로 고정수압 민감도 시스템 테스트를 통해 5개의 광섬유 수청기가 심해 3,000m 지점에서 작동하는 성능을 시뮬레이션하였으며, 수청기 탄성 튜브의 구조 매개변수 및 제작 공정이 심해 환경에서의 음압 민감도에 미치는 영향을 검증하였다. 실험 결과, 광섬유 수청기 요소의 구조 및 제작 공정이 심해 환경에서의 작동 성능 및 안정성에 상당한 영향을 미칠 수 있음을 보여주었다. 구조 매개변수 및 제작 공정이 최적화된 광섬유 수청기는 심해 3,000m에서 10Hz~2kHz 주파수 대역 내 수중 음향 신호 응답에 대해 평균 음압 민감도가 <−127 dB re rad/µPa>에 달하며, 최적화 이전에 비해 7 dB re rad/µPa 향상되었다. 종합하면, 최적화된 수청기는 심해 고정수압 하 음파의 고감도 신뢰 탐지 요구를 기본적으로 충족한다.

광섬유 수청기; 푸시풀 구조; 음파 민감도; 심수 내압 시험