• 한국융합학회논문지
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• 제9권6호
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• pp.203-207
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• 2018

본 연구는 초점거리가 24mm 인, 대기투과 특성이 좋은 $3{\sim}5{\mu}m$ 파장대역의 적외선의 상을 결상할 수 있는 렌즈계의 설계 개발에 관한 것이다. 설계는 상용 설계 프로그램인 CodeV를 사용하였고, 색수차, 구면수차 및 왜곡 제거에 가중치를 가지는 최적화를 진행하였다. 설계되어진 렌즈계는 Si와 Ge로 구성된 2매의 렌즈로 이루어져 있는데, 각각의 렌즈는 한 면이 비구면으로 이루어져 있다. 그리고 이 광학계는 선폭 20lp/mm에서는 MTF값이 0.40, 선폭 29lp/mm에서는 MTF값이 0.25인 특성의 분해능을 갖게 되었다. 이 광학계는 $25{\mu}m$ pixel의 $206{\times}156$ 어레이 및 $17{\mu}m$ pixel의 $320{\times}240$ 어레이 적외선 검출소자를 사용하는 MWIR용 열화상 카메라에 적용할 수 있는 성능을 가진 것으로 판단된다.

• 한국광학회지
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• 제30권1호
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• pp.1-7
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• 2019

휴대용 대공유도 미사일(Man-Portable Air Defense System)은 플룸의 중적외선 신호를 추적하는 적 항공기의 대응무기체계이다. 안개 조건에서 입자들에 의한 다중 산란현상은 중적외선 파장에서의 투과율과 휴대용 대공유도 미사일 탐지성능에 영향을 준다. 그러므로 본 연구에서 다양한 안개조건과 플룸의 특성에 따른 휴대용 대공유도 미사일의 lock-on range를 분석한다. 안개 조건에서의 광학적 소멸특성과 투과율을 분석하기 위해 미산란(Mie scattering) 이론과 복사전달방정식의 분석적 해를 활용하였다. 뿐만 아니라 중적외선 대체광원으로서 섬광탄 화염 신호를 운용했다. 다양한 시정 및 화염 온도조건에서 분석된 lock-on range는 mist 조건에서 크게 감소하며, 화염 온도가 높아질수록 증가하는 것으로 확인하였다.

• 한국광학회지
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• 제33권6호
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• pp.287-294
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• 2022

본 연구에서는 중적외선용 줌 광학계를 비열화에 유리한 소재 조합으로 구성하기 위해 비열화 유리 지도를 이용한 반복적인 설계 방법을 제시한다. 일반적으로 중적외선용 유리 소재는 가시광선용 소재에 비해 온도변화에 매우 민감하다. 또한 줌 광학계는 이동군이 존재하여 온도 변화에 따른 성능 보상이 어느 정도 가능하지만, 광학 렌즈에 적절한 소재가 배치되지 않으면 온도에 따른 이동군의 보상량이 크게 발생하여 비열화 설계 시 어려움이 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 비열화 유리 지도상에서 수차 보정을 위한 값을 분석하여 비열화에 유리한 소재로 중적외선용 줌 광학계를 구성하고, 초점거리 2배 확장기를 부착하여도 온도 변화에 안정적인 확장형 줌 광학계를 설계하였다.

• Current Optics and Photonics
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• 제6권2호
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• pp.171-182
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• 2022

A single-photon laser and mid-wave infrared (MWIR) common aperture optical system was designed and developed to detect and range a long-distance civil aviation aircraft. The secondary mirror of the Ritchey-Chretien (R-C) optical system was chosen as a dichroic lens to realize the design of a common aperture system for the laser and MWIR. Point spread function (PSF) ellipticity was introduced to evaluate the coupling efficiency of the laser receiving system. A small aperture stop and narrow filter were set in the secondary image plane and an afocal light path of the laser system, respectively, and the stray light suppression ability of the small aperture stop was verified by modeling and simulation. With high-precision manufacturing technology by single point diamond turning (SPDT) and a high-efficiency dichroic coating, the laser/MWIR common aperture optical system with a 𝜑300 mm aluminum alloy mirror obtained images of buildings at a distance of 5 km with great quality. A civil aviation aircraft detection experiment was conducted. The results show that the common aperture system could detect and track long-distance civil aviation aircraft effectively, and the coverage was more than 450 km (signal-to-noise ratio = 6.3). It satisfied the application requirements for earlier warning and ranging of long-range targets in the area of aviation, aerospace and ground detection systems.

• 대한원격탐사학회지
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• 제38권4호
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• pp.343-353
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• 2022

An attempt to derive the surface temperature from the Korea Multi-purpose Satellite (KOMPSAT)-3A mid-wave infrared (MWIR) data acquired over the southern California on Nov. 14, 2015 has been made using the MODerate resolution atmospheric TRANsmission (MODTRAN) radiative transfer model. Since after the successful launch on March 25, 2015, the KOMPSAT-3A spacecraft and its two payload instruments - the high-resolution multispectral optical sensor and the scanner infrared imaging system (SIIS) - continue to operate properly. SIIS uses the MWIR spectral band of 3.3-5.2 ㎛ for data acquisition. As input data for the realistic simulation of the KOMPSAT-3A SIIS imaging conditions in the MODTRAN model, we used the National Centers for Environmental Prediction (NCEP) atmospheric profiles, the KOMPSAT-3Asensor response function, the solar and line-of-sight geometry, and the University of Wisconsin emissivity database. The land cover type of the study area includes water,sand, and agricultural (vegetated) land located in the southern California. Results of surface temperature showed the reasonable geographical pattern over water, sand, and agricultural land. It is however worthwhile to note that the surface temperature pattern does not resemble the top-of-atmosphere (TOA) radiance counterpart. This is because MWIR TOA radiances consist of both shortwave (0.2-5 ㎛) and longwave (5-50 ㎛) components and the surface temperature depends solely upon the surface emitted radiance of longwave components. We found in our case that the shortwave surface reflection primarily causes the difference of geographical pattern between surface temperature and TOA radiance. Validation of the surface temperature for this study is practically difficult to perform due to the lack of ground truth data. We therefore made simple comparisons with two datasets over Salton Sea: National Aeronautics and Space Administration (NASA) Jet Propulsion Laboratory (JPL) field data and Salton Sea data. The current estimate differs with these datasets by 2.2 K and 1.4 K, respectively, though it seems not possible to quantify factors causing such differences.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제17권6호
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• pp.764-772
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• 2014

The stealth performance of supersonic aircraft in recent air battlefield is one of the most significant feature for latest fighters. Especially, as the technology is advancing, the IR stealth capability becomes more important because of its passive characteristic. To design an aircraft with stealth capability, we must know how much the IR signature is generated from the aircraft. Also, predicting the IR signature of enemy's aircraft is tactically crucial. In this study, we calculated MWIR and LWIR infrared signature of $5^{th}$ generation supersonic aircraft against air-to-air and surface-to-air threat using IR simulation code and CFD coupled procedure.

• 한국통신학회논문지
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• 제26권12A호
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• pp.1990-1999
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• 2001

본 논문에서는 단소자 적외선 레티클 탐색기의 단점을 해결하기 위해 적외선의 두 대역을 이용하는 2-color 회전 동심원 레티클 탐색기(concentric annular ring reticle seeker)의 시뮬레이션 툴이 제안된다. 표적 및 섬광탄(flare)의 모델링과 비례항법 유도(proportional navigation guidance) 루프를 포함한 동적인 시뮬레이션 툴 상에서 동심원 레티클 탐색기의 추적 성능과 섬광탄에 의한 영항 등을 분석한다. 또한 다양한 상량에서 운용되는 섬광탄의 영향을 효과적으로 배제하기 위해 LMS 방법을 이용한 새로운 반대응능력(counter-countermeasure)이 제안된다. SWIR 및 MWIR 대역에서 표적과 섬광탄의 상대적 분포특성을 이용함으로써 섬광탄에 효과적으로 대처할 수 있으며, 교전 시나리오에서 기존 반대응 기법과의 비교를 통해 제안된 알고리즘의 향상된 추적 성능을 확인하였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제22권5호
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• pp.93-97
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• 2022

적외선 영상은 온도 정보뿐만 아니라 파장 정보를 포함하고 있으며 이는 단일 파장의 적외선 카메라로는 분석이 불가능하다. 다중 파장 적외선 카메라는 적외선 영상에 포함된 광범위한 정보를 획득할 수 있다. 다중 파장 적외선 카메라의 한 종류인 이중대역 적외선 카메라는 시스템 구성을 쉽게 할 수 있다는 이점이 있다. 이중대역 적외선 카메라는 적외선 영상에 포함된 온도정보 뿐만 아니라 파장 정보를 획득할 수 있고 이를 통해 적외선 카메라의 탐지/식별 성능을 향상시킬 수 있다. 본 논문에서는 중적외선 대역과 원적외선 대역을 동시에 획득할 수 있는 이중대역 적외선 검출기를 이용한 적외선 카메라의 설계에 대하여 기술한다.

• 대한조선학회논문집
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• 제47권3호
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• pp.342-349
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• 2010

This paper is a foundation work in developing a software for generating infrared images from a scene with various objects. The spectral radiance received by a remote sensor is consisted of the self-emitted, reflected and scattered components. In general, the self-emitted component is the most important part for generating Infrared signatures from the object. In this paper, the infrared image generation considering various surface temperature and optical surface property of a flat plate is demonstrated in MWIR($3{\sim}5{\mu}m$) and LWIR($8{\sim}12{\mu}m$) regions for different spatial resolutions of the images. Resulting spectral radiance values in the MWIR($3{\sim}5{\mu}m$) and LWIR($8{\sim}12{\mu}m$) regions arrived at the infrared sensor are compared numerically and graphically by recognizing that they are strongly dependent on the surface conditions such as the surface temperature and the surface emissivity. And these infrared images are also shown to be strongly dependent on the resolutions of the infrared imaging devices as well. This study reveals that the surface conditions are more dependent on the radiance level from the surface while the resolution of the imaging device is more responsible for identifying the shape of object.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권6호
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• pp.577-585
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• 2010

본 논문은 태양복사에너지를 고려한 지상 물체에서 방출되는 적외선 복사휘도를 예측하는 소프트웨어 개발 중 BRDF 데이터를 고려한 적외선 복사휘도를 분석한 내용을 다루었다. 물체 표면에서 방출되는 적외선 복사휘도는 물체의 표면온도 및 광학적 표면 특성을 이용하여 계산할 수 있다. BRDF는 물체 표면에 입사되는 에너지와 반사되는 에너지의 관계로 나타낼 수 있는 백분율로 정의하며 적외선 복사휘도를 분석하는 데 매우 중요한 자료로 사용된다. 본 논문에서는 중적외선 및 원적외선 영역에 대하여 태양이 존재하는 시간동안 다양한 재질의 광학적 표면 특성에 따른 적외선 영상을 생성하여 분석하였다. 연구결과 물체 표면의 복사율 및 BRDF 등은 물체의 적외선 영상에 매우 중요한 영향을 미치는 것을 확인하였으며, 특히 태양의 영향을 받을 경우 MWIR 영역의 복사휘도는 수치적으로 최대 10배까지 신호량의 차이를 보일 수 있음을 확인하였다.