• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.24-24
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• 2011

ZnO 직접 천이형의 와이드밴드갭 화합물 반도체로써 높은 엑시톤 결합 에너지를 가짐으로 해서 광전자나 광학디바이스로의 넓은 응용범위를 갖고 있다. 최근들어 ZnO의 비선형 광학 특성이 보고 됨으로써 새로운 광학 재료로서의 연구도 기대되고 있다. 본연구에서는 새로운 주기적 반전 구조를 제안함으로 해서 극성을 가지는 화합물 반도체의 비선형 광학 디바이스로의 응용 범위를 넓히고자 한다. ZnO는 Wurtzite 구조를 가짐으로 해서 성장 방향으로 Zn-극성 및 O-극성을 가지게 된다. 이런 자연 발생적인 극성에 의해 물리적, 화학적, 광학적 특성들이 바뀌게 됨으로, 극성의 제어는 재료의 특성을 극대화 시키기 위해 아주 중요한 항목이 되어 있습니다. 본 연구에서는 손쉽고 재현성이 확보되는 방법으로써, CrN 와 Cr2O 3의 완충층을 제안하여 ZnO 극성의 제어를 이루었고, 제안된 극성 제어 방식을 이용하여 주기적으로 Zn-극성과 O-극성이 배열된 구조(PPI 구조)를 형성 하였다. 패터닝과 재성장 방법을 통해서 다양한 구조와 사이즈의 1D, 2D PPI ZnO를 제작하는데 성공하였다. 주기적인 반전구조의 제작을 확인하기 위해 PRM(piezo response miscosocpy)이라는 방법을 통하여 주기적 극성 선택성을 확인하였으며, TEM과 PL 분석법을 통하여 구조적 광학적 특성을 분석하였다. 새롭게 제안된 극성 제어 방식을 이용하여 제작된 PPI 구조를 이용하여 비선형 광학소자로의 응용성을 확인하였다. 본발표에서는 PPI ZnO 구조의 형성방법, 분석 및 응용에 대한 제안과 결과가 논의될 것이다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제5회(2016년)
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• pp.319-320
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• 2016

아조벤젠 (Azobenzene)은 광스위치분자 소자로서 빛에 의해 분자의 구조가 바뀌는 성질을 가지고 있다. 이러한 특성은 전류를 적절히 조절하는 온/오프 기능의 수행 가능성을 제시한다. 빛의 파장에 따라 두 벤젠 고리를 연결하는 원자들 (CNNC)의 광학여기상태가 달라지며, 그 결과로 CNNC 각도의 변화가 나타난다. 이는 아조벤젠 구조의 변화를 가져오며, 크게 cis-, trans-(CNNC 각도 기준으로 각각 $0^{\circ}$, $180^{\circ}$)로 나눠진다. 이 연구에서는 LCAO-DFT 제일원리 계산을 이용하여, CNNC 각도에 따른 분자 구조의 변화와 안정성을 바닥상태($S_0$)와 광학여기상태($S{\text\tiny{1}},n{\grave{a}}{\pi}^*$)로 나누어 살펴보았다. 그 결과 바닥상태에서는 trans-구조가 가장 안정하였고, 광학여기상태에서는 CNNC 각도가 $90^{\circ}$ 부근에서 가장 안정한 구조를 가졌다. 또한, 바닥상태에서는 cis-, trans-사이에 에너지 장벽이 있는 반면 광학여기상태에서는 에너지 장벽이 없음을 관찰하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권9호
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• pp.897-904
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• 2017

광학 탑재 장비는 다수의 광학 부품 및 검출기로 구성되며 목표물 탐지와 분류를 목적으로 항공기, 전차 및 군함에 탑재되어 운용된다. 수 km 고도에서 운용되는 항공용 광학 탑재 장비는 항공기에서 발생하는 진동 때문에 구조 안정성과 광학 성능 저하가 발생한다. 설계 단계에서 진동 환경조건에 대한 탑재 장비의 구조 안정성 및 광학 성능 검증이 요구된다. 본 연구에서는 진동 환경조건을 시험 표준 규격서와 항공기에서 발생하는 진동을 측정하여 분석하였다. 진동 환경조건은 구조 안정성 검증을 위한 내구도 진동조건과 광학 성능 검증을 위한 운용 진동조건으로 구분하였다. 구조 안정성을 고유진동수 해석, 내구도 진동 응답해석 및 정해석을 통해 검증하였다. 광학 성능을 운용 진동 응답해석 결과를 광학 설계/분석 프로그램에 적용하여 검증하였다.

• 한국광학회지
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• 제14권1호
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• pp.33-37
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• 2003

트렌치 구조를 이용한 저전력 1$\times$2 폴리머 열 광학 스위치를 제안하고 제작하였다. 최적의 위치에 적절히 형성된 트렌치 구조는 전극으로부터 발생한 열 흐름을 방해하여 전력 소보를 줄이는데 기여할 수 있다 광 도파로를 구성하는 폴리머 층에서의 온도 분포가 변하여 Y-분기를 이루는 두 도파로들 사이의 온도 기울기가 급격하게 증가하기 때문이다. 본 실험에서는 트렌치 구조의 효과를 비교 분석하기 위해 트렌치 구조가 없는 1$\times$2 폴리머 열 광학 스위치도 동일한 기판 위에 함께 제작하였다. 트렌치 구조를 이용한 열 광학 스위치의 경우, 측정된 누화는 TE 편광에서 -17.0 dB 이하. TM 편광에서 -15.0 dB 이하였다 전력 소모는 트렌치 구조가 없는 열 광학 스위치의 소모 전력보다 25% 감소한 약 66 ㎽였다.

• 한국광학회지
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• 제32권6호
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• pp.266-275
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• 2021

본 논문은 Korsch 망원경의 열분석을 통한 광학계 성능 평가 방법 및 비열화 구조를 연구하였다. 비대칭성의 복잡한 구조를 가진 광학계의 경우, 광학 설계 소프트웨어에 열팽창 계수를 적용하여 인공위성 구조를 구현하는데 한계가 있어 온도 변화에 대한 광학계 성능 평가가 이루어지기 어렵다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 기계 설계 소프트웨어를 이용하여 온도에 따라 광학계에 영향을 주는 모든 구조체에 길이 변화를 구현하였고, 온도 변화에 대한 광학 부품 사이의 거리 변화량을 정리하였다. 또한 광학 설계 소프트웨어를 이용하여 온도 변화에 대한 광학 부품의 형상 및 두께 변화량을 정리하였다. 두 소프트웨어에서 도출한 모든 변화량을 광학 소프트웨어에 적용하여 광학계의 성능 평가를 진행하였다. 그 결과 공간 분해능 71.4 cycles/mm에 대한 변조전달함수(MTF)가 9 ℃에서 33 ℃까지의 범위에서 25% 이상 유지되는 것을 확인하였다. 또한 광학계 성능 변화에 가장 영향을 많이 주는 구조체를 찾아, 영향을 줄이도록 비열화 구조를 도출하여 개선된 구조물을 적용한 광학계의 성능 평가를 진행하였다. 그 결과, 분해능 71.4 cycles/mm에 대한 변조전달함수가 9 ℃에서 33 ℃까지의 범위에서 67% 이상 유지되는 것을 확인하였다.

• 광학세계
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• 통권123호
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• pp.22-25
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• 2009

III-V족 화합물반도체 태양전지중 다접합 구조 태양전지와 집광형 태양전지는 제 3세대 태양전지로서 주목받고 있다. 현재 가장 간단하고 저렴한 원가를 갖는 구조가 프레넬 렌즈 1장을 사용한 구조로서 현재의 광학시설과 인프라만으로도 많은 부분을 개선할 수 있을 것이라 확신한다. 렌즈를 활용하여 집광한 빛을 한곳으로 모으로 이를 셀에 균일한 강도로 손실 없이 전송하기 위한 기하광학적 설계기술이 필요하며 이러한 설계와 조명설계를 결합하여 광시스템을 구축하는 것이 무엇보다 중요하다. 현재 나라마다의 다양하고 적극적인 개발노력으로 인하여 수년 안에 기존보다도 훨씬 효율성 높고 실용적인 태양집광시스템이 개발되리라 기대한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권8호
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• pp.701-706
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• 2014

최근 인공위성 연구는 "Faster, Smaller, Better, Cheaper"라는 슬로건 하에 나노급, 마이크로급 인공위성 개발, 복수위성 발사 등에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 광학구조체는 인공위성에서 대부분의 비율을 차지하며, 이를 축소하기 위한 방안으로 광학구조체에 전개 메커니즘을 접목시킨 전개형 광학구조체에 대한 연구가 각광받고 있다. 본 논문에서는 기존 고정형 광학구조체의 요구조건을 바탕으로 전개형 광학구조체 전개 시 정렬 정밀도를 제안하고, 이 정밀도를 만족시킬 수 있는 전개 메커니즘 후보를 제안하였다. 또한 기구학적 해석을 수행하여, 위성의 광학성능에 영향을 미치는 미러 사이의 tilt, de-space, de-center중, 기구의 입력 오차에 의하여 발생될 수 있는 기구장치의 de-space 정밀도를 평가하였다.

• 천문학회보
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• 제37권1호
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• pp.68.1-68.1
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• 2012

CIBER 2(Cosmic Infrared Background ExpeRiment 2)는 CIBER1의 후속과제로 진행되는 사업으로써 적외선 기기를 NASA Sounding Rocket에 탑재하여 0.5-2.1${\mu}m$ 파장대의 적외선 우주배경복사를 관측하고 실험하는 과제이다. CIBER 2는 NASA에서 공식 승인되어 진행되고 있는 사업이며, 미국의 Caltech, 한국의 KASI, 일본의 ISAS/JAXA가 국제협력으로 진행하는 과제이다. 한국의 KASI는 반사경의 광학계 및 광기계부 개발, 전자부 개발에 참여하고 있다. CIBER 2의 광학계는 카세그레인 방식으로써 주경의 직경은 300mm이다. CIBER 2는 77K로 냉각되어 적외선우주배경복사를 관측하기 때문에 특히, 열수축에 의한 영향을 고려하여 설계, 제작, 조립이 되어야 한다. 또한, 광학계 구조물이 조립되는 로켓의 내경이 400mm이기 때문에 광학계 구조물의 직경에 제한이 따른다. 본 발표에서는 KASI가 주도적으로 개발 중인 반사경 마운트와 광학계 구조물의 초기설계와 광기계 해석결과들에 대해서 논한다.

• 광학세계
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• 통권177호
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• pp.28-29
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• 2020

미국 Synopsys의 광학 설계 분석 소프트웨어의 국내 판매와 기술지원, 교육, 광학설계 컨설팅 서비스와 기하광학에서 파동광학까지 폭넓게 아우르는며, LightTools(조명), CODE V(렌즈), LucidShape(자동차 조명), RSoft(나노 사이즈 광학구조) 네 가지 분야 소프트웨어와 광학 설계 솔루션을 보유한 광학 전문기업 (주)싸이펨이 지난 1월 민제홍 대표이사가 새로 취임하며 변화를 꾀하고 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.311-312
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• 2012

본 발표에서는 광학적 분석 시스템에 적용 가능한 발광소자(광원)과 수광소자(광센서)를 집적화시키는 모듈(수 발광 집적모듈) 기술을 제시하고자 한다. 이러한 수-발광 집적모듈은 다양한 응용 분야에 적용 될 수 있다. 예를 들어, 광신호 감지를 위한 광통신용 송-수신 모듈(optical communication), 의료/진단 분야에서 단백질/DNA/박테리아 등의 검출 및 분석에 관한 바이오 센서(bio-sensor), 그리고 대기(가스)/수질 모니터링에 관한 환경센서 등 매우 광범위한 분야에 해당되는 요소 기술이라 할 수 있다. 특히, 이들 분야들 중 바이오 물질을 분석하고 검출하는 광학적 바이오 센서 기술은 높은 경제적 가치와 산업적 성장 잠재력으로 인해 오랫동안 활발한 연구가 진행되어 오고 있다. 이러한 광학적 바이오 센서에서 가장 범용적인 방법 중 하나가 항온-항체 면역반응을 기반으로 하는 형광 검출(fluorescence detection) 기법이다. 이러한 시스템은 전체적으로 광원, 광학계, 그리고 센서로 구성되는데 기존에 일반적으로 사용되고 있는 형광 현미경의 경우는 민감도가 우수하다는 장점은 있으나 상당히 고가이고 부피가 크며 복잡한 광학구성으로 이루어져 있다는 한계점을 가지고 있다. 이러한 맥락에서 고민감도를 확보하면서 휴대성, 고속처리, 저가 등의 특성을 가진 시스템에 대한 요구가 갈수록 증가하고 있다. 이를 해결하기 위한 핵심기술 중의 하나가 수-발광 부분을 집적화 시키는 기술이라 할 수 있다. 본 연구에서는 바이오 센서 기술의 하나로서 형광을 측정하여 혈액내의 진단 지표인자를 검출할 수 있는 휴대용 혈액진단기기에 적용되는 소형 수 발광 집적 모듈을 개발하였다. 혈액내의 검출 성분의 양에 따라 형광의 세기가 변화하게 됨으로써 정량적인 검출이 가능한 원리이다. 모듈의 구조는 크게 광원(발광소자), 광학계, 그리고 광센서(수광소자) 세 영역으로 나누어 진다. 광원은 635 nm 적색 레이저다이오드로서 형광체(Alexa Fluor 647/발광파장: 668 nm)를 여기 시키는 기능을 하며 장착된 볼렌즈 의해 샘플의 형광체 영역으로 집광된다. 광학계는 크게 시준렌즈(collimating lens)와 광학필터로 구성됨으로써 샘플로부터 발생되는 광을 적절하게 수광소자로 전달하는 기능을 하게 된다. 여기서 광학필터의 경우는 기본적으로 Distributed Bragg's Reflector(DBR) 구조로써 실리콘(Si) 포토다이오드 상부에 모노리식(monolithic)하게 형성되며 검출 샘플로부터 진행되는 레이저 광(잡음의 주원인)은 차단하고 형광(광신호)만 통과 시키는 기능을 하게 된다. 따라서 신호 대 잡음비(S/N ratio)를 향상시키기 위해서는 정밀한 광 필터링 기능이 요구됨으로써 박막의 세밀한 공정 조건과 구조적-광학적 특성 분석이 수행되었다. 마지막으로 포토다이오드 소자는 일반적인 구조 이외에 중앙에 원형 구멍이 형성된 특별한 구조가 적용된다. 이것은 포토다이오드 구조에 변화를 줌으로써 모듈 구조를 효율적으로 응용할 수 있다는 의미를 갖는다. 또한 포토다이오드의 전기적-광학적 측정 분석을 통해 잡음 및 감도 특성이 세부적으로 조사되며 형광신호를 효과적으로 측정할 수 있음을 확인하였다. 최종적으로 제작된 모듈은 약 $1{\times}1{\times}1cm^3$ 내외 정도의 크기를 갖는다. 요약하자면 본 발표에서는 광학적 바이오센서에 적용할 수 있는 소형 수-발광 소자 집적모듈을 소개한다. 전체 모듈 설계는 최소한의 부피를 가짐과 동시에 측정의 정밀성을 향상시키는데 초점을 맞추어 진행하였다. 세부요소인 광학필터와 포트다이오드의 경우 잡음 및 민감도에 미치는 중요성 때문에 세밀한 공정 및 특성분석이 수행되었다. 결론적으로 독자적인 설계 및 공정을 통해 휴대성 및 정밀성 등의 목적에 부합한 경쟁력 있는 수-발광 소자 집적모듈 제작 기술을 확보하였다.