• 한국항공우주학회지
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• 제38권10호
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• pp.1020-1025
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• 2010

탑재 교정용 흑체는 우주용 영상센서의 시간경과 및 재 구동에 따른 센서의 특성변화 교정을 통한 영상품질향상을 위해 적용된다. 본 논문에서 제안한 영상센서의 비균일 특성 교정을 위한 흑체 열설계는 저온에서 고온에 이르는 흑체의 온도정보 제공을 위한 흑체 가열용 히터, 흑체 가열 후 잔열 수송 및 심해우주로의 열 방출을 위한 히트파이프와 방열판 그리고 비교정임무 수행동안 흑체가 특정온도를 유지하며 원하는 시점에서 언제든지 교정임무 수행이 가능하도록 하는 방열판용 히터로 구성된다. 흑체 열설계에 대한 타당성을 궤도 열해석을 통해 입증하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제33권4호
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• pp.336-341
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• 2013

본 논문에서는 저온-진공 흑체시스템의 설계 및 구성과 함께 흑체시스템의 수학 모델을 이용한 열해석 평가 방법과 그 결과를 제시하였으며 적외선 카메라를 이용한 흑체시스템의 평가 방안 및 결과를 명시하였다. 개발된 흑체시스템은 기존의 시스템에 비해 상대적으로 규모가 소형이며 273 K이하의 저온에서 수증기가 응결될 수 있는 현상을 방지하기 위하여 흑체시스템 내부를 진공 ($2.67{\times}10^{-2}$ Pa) 상태로 유지되도록 제작되었다. 또한 흑체시스템 내부의 열손실로 인한 성능 저하를 막기 위하여 radiator가 설치되는 부위에는 heat sink, heat shield 및 cold shield를 설계하였다. 흑체시스템의 수학 모델에 대한 열 해석을 위해서 변형된 스테판-볼츠만의 정리를 이용하여 radiator의 성능을 검증하였고 실제 흑체시스템에서 방사되는 적외선 신호에 대해서는 적외선 카메라를 이용하여 신호전달함수 및 온도분해능을 측정, 분석하였다. 제안된 설계와 해석 및 실험 결과에 근거하여, 개발된 저온-진공 흑체시스템은 적용온도범위인 268~333 K 구간에서 적외선 측정장치의 캘리브레이션을 위한 기준장치로서 성능이 안정적이고 적용이 적합한 것으로 확인되었다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제14권3호
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• pp.42-50
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• 2020

우주용 적외선 센서의 탑재 교정용 흑체 시스템은 궤도상에서 센서 출력특성 교정을 위해 다양한 기준온도에서 한정된 개수의 온도센서로부터 고정밀의 대표표면온도 추정이 가능해야 한다. 본 논문에서 제안된 흑체 시스템은 흑체 가열 후 잔열 수송을 위한 히트파이프를 흑체 후면 중앙의 일체형 플랜지에 결합하는 방식을 적용하였다. 따라서 흑체 표면온도구배 최소화와 함께 원형 대칭 형태의 온도구배를 얻을 수 있어 표면온도 추정이 용이하면서도 발사 및 궤도환경에서 하중이 가해지더라도 안정적인 히트파이프 접속부를 갖도록 하며, 복수의 히트파이프 적용에 따른 Fail Safe 설계가 가능하도록 한다. 또한 온도센서 부착작업이 용이하도록 센서를 흑체 외부 표면에 적용하더라도 높은 정확도로 표면온도 추정이 가능하다. 본 논문에서 제안된 흑체 시스템의 설계 유효성 입증을 위해 궤도 열해석을 수행하였으며, 해석결과를 기반으로 온도센서 개수 및 위치에 따른 대표표면온도 추정을 실시하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권3호
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• pp.240-245
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• 2013

영상센서 중 적외선 센서는 시간경과 및 작동/비작동 반복에 따라 적외선 광원에 대한 응답특성이 조금씩 변화하며, 그 결과 영상품질이 저하된다. 그래서 인공위성에 탑재되는 적외선 센서의 경우 정상적인 임무수행을 위해 교정용 흑체로 주기적인 비균일 응답특성 보정을 실시할 수 있도록 해야 한다. 본 논문에서는 비균일 응답특성 보정을 위해, 적외선 센서의 파장대역 $3.3{\sim}5.2{\mu}m$에서 흑체 방사율이 0.995이상 평균온도차 $1^{\circ}C$ 이하가 되도록 V-그루브(groove) 타입의 흑체를 설계하였다. 성능검증을 위해 흑체의 방사율과 표면온도를 측정하여 검증하였으며, 그 결과로부터 비균일 응답특성 보정오차를 산출하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제16권6호
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• pp.90-98
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• 2022

EO/IR 위성에 탑재된 적외선 센서(IR Sensor)는 궤도환경에서 임무기간 동안 복사 에너지에 대한 센서 출력의 변화가 발생한다. 고품질 영상을 획득하기 위해 출력을 교정할 수 있는 주기적인 교정이 필요하며, 센서의 주기적이고 정밀한 교정을 위해 탑재체 내부에 흑체 시스템이 적용하였다. 우주 환경에서 사용되는 모든 시스템은 궤도환경에서의 목표 성능을 검증하기 위해 지상에서의 성능시험이 요구되고 있다. 흑체 시스템은 운용환경에서 목표 온도 범위에서 대표추정온도 오차와 흑체 표면온도균일도 성능의 시험적 검증이 요구되고 있다. 본 연구에서는, 궤도환경으로 우주배경복사 냉각이 모사된 열진공 시험을 통해 제안된 흑체 시스템의 대표추정온도 오차 교정 및 성능 검증을 진행하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권5호
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• pp.455-462
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• 2016

적외선 검출기와 같은 우주용 영상센서는 작동 유무 및 시간경과에 따라 센서의 응답특성이 변하기 때문에 영상품질이 저하된다. 이러한 영상센서의 비균일 응답특성을 보정하기 위하여 궤도상에서 보정용 흑체시스템을 이용하여 주기적인 보정을 실시 할 수 있도록 해야 한다. 본 논문에서는 저온에서 고온에 이르는 다양한 기준온도에서의 높은 온도균일도 확보 및 흑체의 대표표면온도 추정이 용이하고, 초경량, 저전력, 고정밀도의 흑체 시스템을 구현하기 위해 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)기반의 흑체시스템을 제안하였으며, 열해석을 통해 성능을 입증하였다.

• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 2003년도 하계학술발표회
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• pp.280-281
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• 2003

광도 측정의 기본단위인 칸델라 눈금을 확립하는 방법에는 흑체에서 방출되는 분광복사휘도를 기준으로 사용하는 광원 기반 방법과 극저온 절대 복사계(absolute cryogenic radiometer； ACR)로 부터 출발하여 실현하는 검출기 기반의 두 가지 방법이 사용된다. ACR를 사용하면서 검출기 기반 칸델라 눈금의 불확도가 흑체의 온도 측정 불확도로부터 전파되는 불확도 보다 휠씬 작기 때문에 각국의 국가 측정 표준 대표기관에서 검출기 기반 칸텔라 눈금을 실현하고, 교정이나 측정 서비스를 제공하고 있다. (중략)

• 한국광학회지
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• 제21권4호
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• pp.133-138
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• 2010

모든 복사온도계는 복사원 크기효과(Size-of-Source Effect, SSE)와 자기복사효과를 가지고 있다. 복사원의 직경에 따른 복사온도계의 검출기 신호세기로 정의된 SSE의 주원인은 회절이기 때문에 파장에 크게 좌우된다. 본 논문에서는 중저온영역에서 복사온도의 전달표준기로 많이 사용되고 있는 TRT2(Transfer Radiation Thermometer 2, HEITRONICS)의 SSE와 자기복사 특성을 측정하였다. 측정한 TRT2의 SSE 값을 사용하여 계산한 결과 흑체의 온도가 $300^{\circ}C$ 일 때, 개구 직경이 60 mm인 흑체와 10 mm인 흑체의 복사온도 차이가 저온모드($8-14\;{\mu}m$)에서 $3.5^{\circ}C$, 중온모드($3.9\;{\mu}m$)에서 $0.5^{\circ}C$인 것을 알 수 있었다. 또한, 복사온도계 몸체 온도가 $2.6^{\circ}C$ 변화했을 때 자기복사효과 때문에 흑체의 복사온도는 110 mK 다르게 측정되었다.

• 한국광학회지
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• 제19권6호
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• pp.400-407
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• 2008

퓨리에 변환 적외선 분광기(FT-IR)를 이용한 물질의 적외선 분광 복사율 측정 장치를 구축하고 이 장치의 성능을 평가하였다. 본 장치는 기준 흑체, 시료 가열로, 광학계, FT-IR로 구성되어 있으며, 측정 온도 및 파장 영역은 $200^{\circ}C{\sim}500^{\circ}C$와 $3.5{\mu}m{\sim}20{\mu}m$ 이다. 기준 흑체의 유효 복사율은 0.9993 이상으로 거의 1에 가까운 값을 나타내고 있었으며, 흑체의 분광 복사율에 대한 합성 상대 불확도는 0.69% 이하이다. $300^{\circ}C$에서 불투명한 알루미나, 흑연, 양극 처리된 알루미늄 시료의 수직 분광 복사율과, 금속(IMS200)의 표면 거칠기에 따른 복사율을 측정하였다. 금속(IMS200)의 표면 거칠기에 따른 복사율 변화는 거칠기가 증가할수록 증가하였다.

• 한국광학회지
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• 제29권2호
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• pp.70-76
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• 2018

$0^{\circ}C$ 이하 적외선 복사온도계의 복사온도눈금 교정을 위해 기준 복사온도계 TRT2 (Transfer Radiation Thermometer 2, HEITRONICS)와 온도가변 흑체 ME30 (Model: ME30, HEITRONICS)을 사용하여 비교 교정장치를 구축하였다. 3개의 고정점(Ice ($0.01^{\circ}C$), In ($156.5985^{\circ}C$), Sn ($231.928^{\circ}C$))과 플랑크형 사쿠마-하토리식을 사용하고, $-50^{\circ}C$에서 TRT2의 내외삽 오차를 불확도에 포함시켜 TRT2의 복사온도 눈금을 교정하였다. ME30 흑체 개구에 공압으로 동작되는 뚜껑을 설치한 후 30초 동안만 뚜껑을 열고 복사온도를 측정함으로써 ME30 내에서 생기는 성에를 방지할 수 있었으며 비교 교정에 소요되는 시간도 반으로 줄일 수 있었다. $0{\sim}232^{\circ}C$ 영역 밖으로 벗어날수록 비교 교정장치의 불확도는 증가하며 $-20^{\circ}C$에서 확장 불확도는 0.26 K였다.