• 한국진공학회지
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• 제15권1호
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• pp.24-30
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• 2006

광학공동 적분 투과 분광법(integrated cavity output spectroscopy, ICOS)은 파장가변 레이저와 광학공동을 이용해 미량기체의 절대 밀도를 고감도로 측정할 수 있는 실시간 흡수 분광계측 기법이다. 이 기법은 압전 소자를 이용해 길이가 변조되는 고 피네스(high finesse) 파브리-페로 공동(Fabry-Perot cavity)을 공명 투과하는 연속파 파장 변조 레이저의 적분 출력으로 부터 공동 내부 시료의 분광 흡수량을 측정하는 원리를 이용한다. 본 연구에서는 764,7nm 파장 근처에서 파장이 변조되는 외부 공진기 반도체 레이저를 광원으로 사용하고, $99.997\%$의 높은 반사율을 갖는 거울로 구성된 파브리-페로 공동을 이용해 파장에 따른 투과 감쇠 신호를 발생시키는 실험 장치를 구성하였다. 산소 기체에 대한 측정 실험을 수행한 결과, 최소 흡수계수 $8.45\times10^{-8}cm^{-1}$에 해당하는 미량기체 밀도를 측정할 수 있는 성능을 얻었다.

• 청정기술
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• 제26권4호
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• pp.293-303
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• 2020

세계보건기구에 따르면 대기오염은 건강에 대한 주요 위험원으로 대기오염으로 인해 매년 약 700만 명의 조기 사망이 발생하고 있다. 이산화황(SO2)은 대표적인 대기오염물질로 황 성분이 포함된 연료의 연소에서 다량 발생한다. SO2 발생량을 감소시키기 위해서는 대형 연소 환경에서 이를 실시간으로 정밀하게 측정하고 측정 값을 바탕으로 저감 설비를 최적화하는 과정이 필요하다. 이 논문에서는 미세먼지 전구물질인 SO2의 농도를 측정하기 위해 파장 가변형 다이오드 레이저 흡수 분광법 중 파장 변조 분광법을 이용하였다. 광원으로는 7.6 ㎛ 양자 폭포 레이저를 사용하였고 7623.7 ~ 7626.0 nm 사이의 64개 다중 광흡수선으로 SO2 농도 측정이 가능함을 증명하였다. 실험은 1 atm, 296 K에서 28, 76 m multi-pass cell을 사용하여 수행되었다. SO2 농도는 고농도(1000 ~ 5000 ppm)와 저농도(10 ppm 이하)로 두 종류로 실험 하였다. 추가적으로 가스 셀 외에 레이저가 지나가는 경로에 질소를 채워 대기 중의 H2O가 SO2 측정에 미치는 영향을 확인하였다. SO2는 3 ppm까지 측정하였고 측정된 SO2 농도는 전기 화학식 센서와 NDIR 센서 측정 결과와 비교되었다.

• 한국분무공학회지
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• 제9권4호
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• pp.67-76
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• 2004

Diode laser absorption sensors are advantageous because they may provide fast, sensitive, absolute, and selective measurements of species concentration. These systems are very attractive for practical applications owing to its compactness, reasonable cost, robustness, and ease of use. In addition, diode lasers we fiber-optic compatible and thus enable simultaneous measurements of multiple species along a line-of-sight. Recent advances of room-temperature, near-IR and visible diode laser sources for telecommunication, optical data storage applications make it possible to be applied for combustion diagnostics based on diode laser absorption spectroscopy. Therefore, combined with fiber-optics and high sensitive detection strategies, compact and portable sensor systems are now appearing for variety of applications. The objectives of this research are to develop new gas sensing system and to verify feasibility of this system. Wavelength modulation spectroscopy has been demonstrated in these experiments and has a bright prospect to this diode laser system.

• 한국가스학회지
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• 제27권1호
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• pp.70-77
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• 2023

인체의 건강과 환경 오염으로 인해 대기환경 규제가 강화되었고 배출가스 저감 목표가 높아지면서 가스 측정법에 관한 관심이 늘어나고 있다. 측정법에는 표본 방식이 주로 사용되고 있으나 공간적 시간적 측정 한계로 인해, 실시간 In-situ 방식인 레이저 흡수분광법이 주목받고 있다. 본 연구에서는 파장 변조 분광법을 연구하였고 무보정 알고리즘에 대하여 설명하였다. 개발된 알고리즘은 46개의 다중 흡수선을 반영할 수 있도록 변경하였고 가시광선과 중적외선 영역의 광 흡수 신호 분석에 적용하였다. 추가로 레이저 변조 매개변수에 대한 차이를 분석하였고 다양한 농도 조건의 O₂, NO 가스 측정 실험을 통해 성능을 검토한 결과, 선형성은 R²_O2=0.99999, R²_NO=0.99967로 나타났다.

• 한국광학회지
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• 제15권1호
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• pp.1-5
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• 2004

분리막을 이용한 산소-18 분리실험에서 분리된 시료의 동위원소 성분비 분석을 위해 다이오드 레이저 흡수분광장치를 구성하였다. 흡수신호의 신호 대 잡음비를 높이기 위해 lock-in증폭기를 사용한 파장변조 분광법을 채택하였다. 레이저의 주파수 변조폭 최적화와 FFT 저역통과 필터링을 통해 다중반사흡수셀에서 발생하는 간섭무늬 잡음을 줄였다. 산소-18에 대한 흡수분광장치의 최대편차는 $\pm$4$\textperthousand$로 측정되었다.

• 한국광학회지
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• 제13권2호
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• pp.123-127
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• 2002

본 연구에서는 1550nm 영역에서 $^{13}$C$_2$H$_2$분자의 회전-진동 모드에 대한 분광을 수행하고, 각 전이선들에 대한 파장을 측정하였다. 파장 측정을 위해서 각 흡수선의 피크에서 레이저주파수 변조를 시켜, 변조신호의 1차 하모닉 록킹법으로 레이저의 주파수를 안정화시키고, 광주파수 표준기로 사용되고 있는 요오드 안정화 헬륨-네온 레이저(KRISS-R70l)로 교정한 파장계를 사용하여 3$\times$$10^{-7}$ 의 정확도로 $^{13}$C$_2$H$_2$의 전이선들의 파장을 측정하였다. 그리고, 아세틸렌 분자 흡수선의 옆선에 주파수 안정화하는 방법을 이용하여 ITU-T 그리드의 절대 파장에 일치하는 표준광원 개발은 제안하였다.

• 한국농림기상학회지
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• 제17권1호
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• pp.15-24
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• 2015

$CH_4$는 $CO_2$ 및 $N_2O$와 더불어 중요한 온실가스로서 지속적이고도 체계적인 감시가 요구된다. 에디 공분산 기술 기반의 $CO_2$ 플럭스의 관측은 이미 세계적으로 관측망이 구축되어 관측부터 자료처리에 이르기까지 모든 과정이 표준화되어 있을 뿐 아니라 체계적으로 잘 문서화되어 있다. 그러나 미량 기체인 $CH_4$의 경우, 레이저 기반의 고속반응 분광계를 필요로 할 뿐 아니라, 이에 수반되는 플럭스 자료의 처리 과정이 표준화되어 있지 않다. 본 연구 노트에서는 최근에 상용화된 개회로 파장 변조 분광계를 사용하여 에디 공분산 방법으로 논에서 관측한 $CH_4$ 플럭스 결과를 보고하였다. 모내기 전과 직후의 각 5일간 연속 관측한 자료를 KoFlux 프로토콜에 따라 상용화된 $EddyPro^{TM}$ 프로그램을 사용하여 자료를 처리하였다. 이 후처리 과정에서 세 가지 주요 보정, (1) 주파수 반응 보정, (2) 공기 밀도 보정, (3) 분광 보정의 효과를 정량화 하였다. 보정 효과는 밤과 낮에 따라 차이를 보였고, 메탄플럭스가 작을수록 보정 효과가 컸다. 전반적으로 보정 후에 메탄 플럭스는 평균 20-25% 정도 증가하였다. 국가농림기상센터(www.ncam.kr)에서는 분광 보정과 빈 자료 메우기를 포함한 $CH_4$플럭스 자료 처리가 포함된 업데이트된 KoFlux 프로그램을 일반 사용자에게 제공할 예정이다.