• 조명전기설비학회논문지
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• 제22권12호
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• pp.164-175
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• 2008

안개 및 대기의 교란이 광무선 통신에 주는 영향을 해석하기 위해 가시광선영역의 LD(laser diode) 및 적외선 영역의 LD 사용하고, 카세그레인 광학계를 이용하여 광을 송수신하게 하였으며, 광 소신소자로는 APD(avalanch photo diode)를 사용함을 가정하여 대기 중의 안개의 정도에 따른 가시도 및 교란의 세기를 나타내는 굴절률 구조상수에 따른 광 수신 전력, 잡음 전력을 고려한 SNR(signal to noise ratio)을 계산해 보고 각각의 통신 상태에서 BER(bit error rate)이 $10^{-9}$이 가능한 통신 거리를 알아보았다.

• 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.

• 천문학회보
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• 제46권1호
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• pp.38.1-38.1
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• 2021

본 발표에서는 Transformable Reflective Telescope(TRT kit)의 새로운 버전을 소개한다. TRT kit는 기본형인 뉴턴식 반사망원경에서 부경 교체를 통해 카세그레인식, 그레고리식으로 간단하게 변형 할 수 있는 광학 실험장치이다. 본 장치는 주로 망원경 교육이나 광학계 개발에 필요한 실험에 활용된다. 모듈화 설계를 통해서 여러 종류의 광학계를 쉽게 탈착하여 다양한 실험을 할 수 있다. 광기계부는 정밀하게 제작된 알루미늄 프로파일과 Isogrid구조를 채택하여 경량화 구조로 설계되었다. 이러한 경량부품들을 통해 이전 버전보다 50~70%의 중량 감소율을 달성하였다. 유한요소해석 결과 경량화된 뉴턴식 TRT kit는 이전 버전과 비교해서 자체 하중에 의한 최대 구조 변형이 0.11mm에서 0.023mm로 감소하였다. 부경 지지대 설계에는 자체 하중으로 인한 변형을 최소화하기 위해 트러스 (Truss) 구조가 도입되었다. 부경부의 자체 하중으로 인한 변형은 기존의 80㎛에서 21㎛로 감소하였다. 또한, 십자 레이저 정렬 장치가 추가되어 뉴턴식과 카세그레인식에서 공차 1.5' 이내로 광학계 정렬이 가능하다.

• 천문학회보
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• 제37권2호
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• pp.213.2-213.2
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• 2012

우주물체 전자광학 감시체계는 빠르게 이동하는 우주물체를 지구상에서 신속하고 정확하게 관측할 수 있는 장비이다. 이 체계의 주요 부분인 광학 망원경은 직경 0.5 m의 비구면 주 반사경과 직경이 0.2 m인 비구면 부 반사경 그리고 5매의 보정 렌즈로 구성된 카세그레인 타입의 망원경으로 2도의 광시야를 갖도록 상 분석 및 미광 분석을 통하여 광학적 성능을 최적화하였다. 망원경의 광기계 구조는 설치 환경요소 및 관측 환경 요인으로 인한 광학적 변형을 최소화하도록 설계하였다. 본 논문에서는 우주물체 전자광학 감시체계의 요구조건을 만족하는 광시야 망원경의 광학계 및 광기계 구조 설계를 논의하고자 한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권3호
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• pp.265-271
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• 2015

본 연구에서는 소형 위성카메라의 영상성능 저하를 궤도상에서 능동적으로 보정하기 위해 광학보정장치를 적용한 위성카메라의 광학설계를 수행하였다. 2개의 광학 보정장치는 각각 부반사경 및 초점면부에 부착되며 총 5자유도의 운동이 가능하다. 본 논문에서 설계한 광학부는 슈미트-카세그레인(Schmidt-Cassegrain)타입으로 주반사경의 직경은 200mm이고, GSD 3.8m, MTF 성능은 약 50% 정도이다. 설계된 광학계는 수차곡선과 Spot diagram과 MTF를 통해 성능평가를 수행하였다. 수차곡선을 통해 광학성능에 가장 큰 영향을 미치는 수차가 구면수차인 것을 확인 할 수 있고, MTF 해석을 통해서 나이퀴스트 주파수에서 MTF 30%이상의 요구 성능을 충분히 만족하는 것을 확인하였다.

• 천문학회보
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• 제40권2호
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• pp.56.2-56.2
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• 2015

본 연구에서는 미국 맥도날드 천문대 (Mcdonald Observatory)에 있는 82인치 Otto Struve 망원경의 가이드 망원경으로 사용하기 위해 2개의 반사경을 이용해 구경이 100 mm이고 유효초점거리가 800 mm인 비축 반사망원경을 설계하였다. 비축 반사경은 일반적인 축 대칭인 반사경보다 가공이 매우 어렵기 때문에 형상 정밀도의 요구량을 알 수 있다면 비축 반사경을 가공하는 과정에서 시간과 비용을 절약할 수 있다. 광학계가 수차가 잘 보정된 회절한계의 성능이기 때문에 엔서클드 에너지 직경(Encircled Energy Diameter) 분석을 통해 민감도 분석을 하였다. 광학설계 소프트웨어인 CodeV를 사용하여 80 % 에너지가 $20{\mu}m$ 내에 들도록 공차한계로 설정하였으며, 기준 파장은 $587.56{\mu}m$이다. 또한 부경과 초점 면 사이의 거리를 보상자로 설정하여 공차가 광학계의 성능에 미치는 영향을 최소화하였다. 민감도 분석은 반사경의 위치, 회전, 그리고 반사경의 형상 정밀도에 대해 수행하였다. 분석 결과, 반사경의 위치와 각도는 일반적인 제작 및 조립 공차보다 매우 작은 것을 확인하였다. 그리고 형상정밀도는 주경이 부경보다 민감하였으며 자승 제곱 평균제곱근 (root-mean-square) 32 nm로 가장 민감한 결과가 나왔다.

• 한국광학회지
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• 제16권1호
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• pp.50-55
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• 2005

기준광과 탐사광의 경로길이가 매우 크게 차이가 나는 경로길이 불일치 간섭계(unequal path interferometer)를 이용한 직경 300mm 카세그레인 형태의 인공위성 망원경과 같은 대구경 광학계의 변조전달함수(modulation transfer function : MTF)와 파면오차를 동시에 측정하는 방법을 제안하고 이를 실험적으로 확인하였다. 이러한 경로불일치 간섭계를 이용한 측정시스템에서 필요한 평행한 시준광을 만들기 위해서 쌍방향 층밀리기 간섭계를 사용하였으며, 파면오차를 측정하기 위해서 직경 400 mm인 비축 포물경을 사용하는 긴 광경로차의 대구경 피조우 간섭계를 사용하였다. 또한 회전하는 확산판을 이용하여 레이저 광을 부분가간섭광으로 바꿈으로써 피조우 간섭계의 파장으로부터 쉽게 MTF를 측정할 수 있었다.

• 한국광학회지
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• 제30권2호
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• pp.37-47
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• 2019

야간 감시를 위해 원적외선에서 사용하는 4개의 구면 및 비구면 거울을 갖는 반사식 전방위 비전 시스템 광학계를 제안한다. 이 반사식 전방위 비전 시스템은 유사 카세그레인식 수광부 반사경 시스템과 역 유사 카세그레인식 결상부 반사경 시스템으로 설계되었으며, 그에 따른 설계 과정과 성능 분석을 상세히 제시한다. 이 비전 시스템의 반화각과 F-수는 각각 $40{\sim}110^{\circ}$와 1.56으로 설정하였다. 그리고 원적외선 파장 영역에서 비전 시스템을 사용하기 위해서 상의 크기가 원적외선용 마이크로 볼로미터의 크기와 가능한 같아야 하므로 상의 크기를 $5.9mm{\times}5.9mm$에 맞추어 설계를 진행하였다. 최적화 설계 후 $40{\sim}110^{\circ}$의 반화각 범위에서의 상 크기의 비율은 48.86%이며, 나이퀴스트 주파수인 20 lp/mm의 공간주파수에서 원적외선의 변조전달함수 값이 0.381에 도달하였다. 또한 20 lp/mm의 공간주파수에서 원적외선 영역에 대한 공차의 누적 확률은 99.75%였다. 또한 역 유사 카세그레인식 구조의 결상부 부경을 온도 변화에 따른 변조전달함수 값을 개선시키는 보상자로 선택하여 반사식 전방위 비전 시스템의 운용 온도 범위인 $-32^{\circ}C$에서 $+55^{\circ}C$의 온도 범위에서 비열화 해석 및 보상화 과정을 진행하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제13권4호
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• pp.26-36
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• 2019

고해상도 지구 관측위성에서는 광학 부품간 정밀한 위치 정렬도가 요구된다. 그러나, 가혹한 위성 발사환경 및 우주환경 같은 외부 요인에 의해 광부품의 정렬오차가 발생한다. 이러한 정렬오차에 의해 저하된 영상품질을 보상하기 위해 포커스 메커니즘이 적용된 위성광학계의 설계가 필요하다. 본 논문에서는 위성카메라 정렬오차 보상이 가능한 목표광학계의 제작 및 성능 실험에 대한 연구를 수행하였다. 먼저 설계된 목표광학계를 제작/조립/정렬하였으며, 이 완료된 목표 광학계를 사용하여 영상 촬영 실험을 수행하였다. 영상 촬영 실험은 포커스 메커니즘에 의한 상의 변화를 이미지로 확인하는 실험과 오토콜리메이터를 이용하여 USAF 타깃을 촬영해 MTF를 분석하는 실험을 수행하였다. 실험 결과를 통해 포커스 메커니즘을 통하여 정렬오차를 충분히 보상할 수 있음을 확인하였으며, 궤도상에서 정렬오차를 보상할 수 있는 리포커싱의 기초자료를 확보하였다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제26권2호
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• pp.187-198
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• 2009

이 연구에서는 KVN(Korean VLBI Network)의 구경 21m 전파망원경의 변형된 카세그레인식 안테나 광학계에 정렬 어긋남이 있을 때 안테나 이득의 감소, 구경면에서의 상 오차, 그리고 빔 틀어짐 정도를 광선추적방법을 이용하여 수치적으로 계산하였다. 고려한 광학계 어긋남의 종류는 피드의 광축방향 편이, 부경의 광축방향 편이, 피드의 광축과 수직방향 편이, 부경의 광측과 수직방향 편이, 그리고 부경의 기울어짐 등 다섯 가지이다. 먼저 이들 광학계 어긋남이 독립적으로 존재할 경우에 대해서 계산을 하였고, 서로의 어긋남 효과를 상쇄시킬 수 있는 보완관계의 어긋남이 복합적으로 존재하는 경우에 대해서도 계산을 하였다. 광선추적방법을 이용한 계산은 전자기적 효과가 고러되지 않은 순수한 기하학적 계산이지만 이 연구로 효율적인 관측을 위한 KVN 21m 안테나 광학계의 정렬이 가능할 것으로 기대된다.