• 한국정보통신학회논문지
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• 제16권10호
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• pp.2335-2340
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• 2012

비냉각 방식의 검출기는 검출기 내부에 냉각기 기능을 하는 열전소자(TEC : Thermal Electric Cooler)를 탑재하여 냉각기의 기능을 대신하고 있다. 이 열전소자의 기능은 검출기의 기준온도를 제어하여 온도변화에 따른 영상화질의 저하를 방지하는 역할을 수행한다. 최근에는 이 열전소자를 삭제하여 크기, 가격을 줄일 수 있는 노력이 많이 연구되고 있다. 본 논문에서는 비냉각 형태의 적외선 검출기는 내부에 열전소자가 없는 검출기를 보다 효과적으로 제어하여 영상의 화질저하를 최소화 하면서 크기를 최소화 하고 가격경쟁력을 높일 수 있는 효율적인 제어기법에 대해 실제 챔버를 활용한 시험결과를 제시하고자 한다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제17권12호
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• pp.41-47
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• 2012

모든 물체는 절대온도 0도 이상에서 복사에너지를 방출한다. 비냉각 열상시스템은 입사된 복사에너지를 검출하여 신호처리를 통해 영상으로 출력하는 장비이다. 최근에는 비냉각 열상장비를 활용하여 의료, 산업, 및 군수 등의 다양한 분야에 응용 되고 있으며, 다양한 응용분야에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 비냉각 열상시스템 검출기 내부에 열전소자가 없는 검출기를 보다 효과적으로 제어하여 영상의 화질을 향상시키고 이를 기반으로 온도 측정 정밀도를 극대화 할 수있는 효율적인 제어기법에 대해 설명한다. 제안하는 기법은 비냉각 열상시스템에 TEC-less 및 온도 검출 알고리듬을 적용하는 것이다. 실제 챔버를 활용하여 시험을 수행한 결과 알고리듬 적용 전 시스템보다 우수한 화질의 영상을 획득하고 온도 측정 정밀도가 $1^{\circ}C$이하로 향상됨을 확인할 수 있었다.

• 광학세계
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• 통권122호
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• pp.41-43
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• 2009

본 연구에서는 최근에 민수용으로 활용 빈도가 높은 $320{\times}240$ 어레이를 갖는 비냉각 검출기에 적합하도록 F/1.0. 이중배율 광학계를 설계제작하여 열영상을 획득하고 광학성능을 확인하기 위하여 최소분해가능온도차(MRTD; Minimum Resolvable Temperature Difference) 값을 측정하고 사람과 차량의 탐지를 추정하였다.

• 기계와재료
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• 제23권3호
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• pp.156-163
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• 2011

쥴톰순 냉동기는 스터링 냉동기, GM 냉동기, 스터링형 및 GM형 맥동관 냉동기 등 기계적 극저온냉동기에 비해 단순한 구조, 수 초의 급속한 냉각특성을 장점으로 중대형의 가스액화사이클 뿐만 아니라 적외선검출기의 급속냉각, 저온수술 등 다양한 분야에서 널리 사용되어지고 있다. 일반적으로 100K 이하의 작동온도 및 수 초 수준의 빠른 냉각을 요구하는 적외선검출기의 냉각을 위해서는 수 백기압 이상 고압의 질소 및 아르곤 가스를 사용하는 쥴톰슨 냉동기가 주로 사용되고 있다. 쥴톰슨 냉동기는 핀-관(fin-tube) 형태의 열교환기와 열교환기의 구조적 기반을 제공하는 멘드렐(mandrel), 쥴톰슨 노즐 등으로 구성되며, 열교환기의 열전달 성능 및 유량조절기구의 특성은 냉동기 저온부의 냉각온도, 냉각시간 및 운전시간에 큰 영향을 미친다.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제17권2호
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• pp.30-38
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• 2004

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제24권4호
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• pp.32-42
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• 2011

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.223-223
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• 2011

적외선 감지기로 사용되는 microbolometer 소자재료로 VOx 또는 비정질 Si이 가장 많이 사용된다. 그 중에서 VOx 물질은 온도저항계수 즉, TCR이 높고 감지도가 우수하기 때문에 비냉각 적외선 검출기에 많이 응용된다. Microbolometer 검출기는 그 응답도는 micromachining 공정에 의해 좌우되는 열 고립구조에 의해 좌우된다. 특히 TCR 값이 크고, 열시상수 값이 작을수록 양질의 감지도를 얻을 수 있으므로 재료의 선택 및 공정이 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서는 비냉각 적외선 감지소자로 사용되는 VOx 박막을 DC Sputtering을 사용하여 증착하였으며, 그 특성을 조사하였다. MEMS 공정에 의한 센서의 제작은 적외선을 흡수하여 저항변화를 읽어내어 판독하는 Readout IC(ROIC) 위에 행해진다. Monolithic 공정에 의해 이러한 ROIC 위에서 공정이 동시에 행해지므로 공정온도는 매우 중요한 요소로 작용한다. 따라서 증착된 VOx 박막의 열처리 효과를 연구하였다. 열처리 온도는 $250^{\circ}{\sim}420^{\circ}C$, 열처리 시간은 20~80 min 까지 변화시켰다. 갓 증착된 VOx 박막의 저항은 약 200 $k{\Omega}$이였으며, TCR은 -1.5%/$^{\circ}C$로 나타났다. 열처리 온도가 증가함에 따라 TCR 값은 증가하였으며, 열처리 시간이 증가할수록 역시 TCR 값이 증가하는 경향을 보였다. 열처리 온도 320$^{\circ}C$, 열처리 시간 40 min에서 TCR 값은 약 -2%/$^{\circ}C$의 값을 얻을 수 있었다. 이러한 성능의 VOx 박막을 이용하여 비냉각형 microbolometer 검출소자를 열변형없이 공정을 수행할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제10권4호
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• pp.138-144
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• 2007

This paper introduces the design techniques of an IR module using the 2-D array un-cooled type infrared detector which is applied to the individual combat weapon. Considering the size and weight of the hand carried weapon system, we used a very small-sized detector and applied an adaptive temperature control algorithm so that the operation consumed with low power can be possible. We applied the AR(Auto Regressive) filter to improve the signal-to-noise ratio in a thermal image processing step. We also applied the plateau equalization and boundary enhancement techniques to improve the visibility for human visual system.

• 전자공학회논문지SC
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• 제40권1호
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• pp.19-29
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• 2003

본 논문에서는 기존의 방법과는 달리 4 단계의 보정 기법을 적용하여 미세한 적외선 (infrared : IR) 신호를 검출해내는 비냉각 적외선 센서 어레이를 위한 CMOS 신호 검출회로를 제안한다. 제안하는 신호 검출회로는 11 비트의 A/D 변환기 (analog-to digital converter : ADC)와 7 비트의 D/A 변환기(digital to-analog converter : DAC), 그리고 자동 이득 조절 회로 (automatic gain control circuit : AGC)로 구성되며, 비냉각 센서 어레이를 동작시키는 DC 바이어스 전류 성분, 화소간의 특성 차이에 의한 변화 성분과 자체 발열 (self-heating)에 의한 변화 성분을 포함하는 적외선 센서 어레이의 출력 신호로부터 미세한 적외선 신호 성분만을 선택적으로 얻어낸다. 제안하는 A/D 변환기에서는 병합 캐패시터 스위칭(merged-capacitor switching : MCS) 기법을 적용하여 면적 및 전력 소모를 최소화하였으며, D/A 변환기에서는 출력단에 높은 선형성을 가지는 전류 반복기를 사용하여 화소간의 특성 차이에 의한 변화 성분과 자체 발열에 의한 변화 성분을 보정할 수 있도록 하였다. 시제품으로 제작된 신호 검출회로는 1.2 um double-poly double-metal CMOS 공정을 사용하였으며, 4.5 V 전원전압에서 110 ㎽의 전력을 소모한다. 제작된 시제품으로부터 측정된 검출회로의 differential nonlinearity (DNL)와 integral nonlinearity (INL)는 A/D 변환기의 경우 11 비트의 해상도에서 ±0.9 LSB와 ±1.8 LSB이며, D/A 변환기의 경우 7비트의 해상도에서 ±0.1 LSB와 ±0.1 LSB이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.236-236
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• 2013

비냉각 적외선 검출기는 산업용 군사용으로 최근 각광을 받고 있다. 이는 주야간 빛이 없는 곳에서도 사물의 열을 감지할 수 있어 인체감지 및 보안감시, 에너지 절감 등에 응용될 수 있는 핵심부품이다. 비냉각 적외선 검출기로는 재료의 저항의 변화를 감지하는 마이크로볼로미터형이 가장 많이 사용된다. 감지재료로는 비정질 실리콘(a-Si)과 산화바나듐(VOx)이 가장 많이 사용된다. VOx 박막은 일반적으로 RF sputtering 방법으로 증착이 되며, 저항이 낮고, 저항의 온도변화 계수(TCR)가 크며 신호 대 잡음 특성이 우수한 반면 산소(oxygen) phase가 다양하여 갓 증착된 상태의 박막은 재현성이 떨어지는 단점이 있다. 본 연구에서는 기존의 V 타겟을 사용한 VOx 박막을 증착하는 방법을 개선하여 ZnO 나노박막을 중간에 삽입하여 저항 특성을 조절할 뿐만 아니라 열처리에 의해 TCR 값을 향상시키고, VO2 phase 가 주로 나타나는 박막 증착 및 공정 방법을 소개한다. RF sputtering 장비를 이용하여 산소와 아르곤 가스의 혼합비를 4.5로 하였으며, VOx 증착 시 플라즈마 Power는 150 W 로 하여 상온에서 증착하였다. 갓 증착된 VOx 다층박막의 XRD 스펙트럼은 V2O5 피크가 주된 상을 이루고 있었으며, 산소열처리에 의해 VO2 상이 주로 나타남을 알 수 있었다. TCR 값은 갓 증착된 샘플에서 -0.13%/K의 값을 얻었으며, $300^{\circ}C$에서 50분간 열처리 후 -3.37%/K 으로 급격히 향상됨을 알 수 있었다. 저항은 열처리 후 약 100 kohm으로 낮아져 검출소자를 위한 조건에 적합한 특성을 얻을 수 있었다. 또한 산소열처리의 온도 및 시간에 따라 TCR 및 표면 거칠기 특성을 조사하였으며, 최적의 열처리 조건을 얻고자 하였다.