• 대한원격탐사학회지
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• 제35권6_3호
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• pp.1187-1195
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• 2019

우리는 처음으로 이산화탄소 지중 저장소에서 지표로 누출되는 이산화탄소를 원격으로 탐지 및 농도를 측정하는 라만 라이다 시스템을 개발하였다. 본 연구에서 개발한 라만 라이다의 송신단은 355 nm 파장에서 80 mJ의 에너지를 가진 레이저, 빔 익스펜더(Beam expender)로 구성되어 있으며 수신단은 망원경, 광학 수신기 및 검출기 등으로 구성된다. 실내 이산화탄소 셀 측정에서 라만 라이다의 이산화탄소 농도 측정 정확도는 99.89%였다. 또한, 우리는 라만 라이다의 이산화탄소 원거리 측정 능력을 평가하기 위해서 부경대학교에서 2019년 10월에 일주일간 야외 측정을 수행하였다. 이산화탄소 지점 측정 장비는 라만 라이다로 부터 300 m, 350 m 떨어진 곳에 위치하였다. 야외 측정 결과에서 라만 라이다로 측정된 이산화탄소 농도와 지점 측정 장비로 측정된 이산화탄소 농도와 좋은 상관관계를 보여준다. 라만 라이다와 지점 측정 장비로 측정된 이산화탄소 농도도 사이의 상관 계수(R), 평균 절대 오차(Mean Absolute Error; MAE), 평균 제곱근 오차(Root Mean Square Error; RMSE), 는 각각 0.67, 2.78 ppm, 3.26 ppm 이다.

• 한국광학회지
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• 제30권3호
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• pp.114-119
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• 2019

본 논문은 원격으로 수소 가스의 계측이 가능한 광 계수 방식의 소형 라만 라이다 시스템 개발에 관한 것이다. 수소 가스에 의한 라만 신호는 매우 미약한 신호로서, 신호 대 잡음비가 매우 낮다. 광 계수기는 광 판별기를 갖고 있어, 레이저에 의하여 발생한 배경 신호의 전기적 잡음을 제거할 수 있는 장점을 갖고 있다. 본 연구에서는 출력이 낮은 레이저와 광 계수기를 이용하여 소형의 라만 라이다 시스템을 개발하였다. 개발된 광 계수 방식의 라만 라이다 시스템의 원격 수소 가스 검출 능력을 증명하기 위하여 수소 가스 농도를 조절할 수 있는 가스 챔버를 이용하여 수소 가스 농도 측정 실험을 수행하였다. 그 결과 10 m 거리에서 최소 0.65 vol.%의 수소 가스 농도 검출이 가능하였다.

• 한국광학회지
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• 제35권2호
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• pp.71-80
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• 2024

이산화탄소 원격 계측을 위한 라만 라이다 장치를 개발하기 위해 라만 라이다 장치의 소형화를 진행하고, 이에 스캐닝 장치를 결합하여 라만 라이다 시스템을 개발하였다. 개발한 시스템의 성능 검증을 위하여 가스 챔버를 약 87 m 거리에 위치시킨 후, 이산화탄소의 농도 변화에 따른 라만 산란 신호를 계측하였다. 그 결과 개발된 라만 라이다 장치를 이용하였을 때 약 0.67-40 vol% 사이의 농도에서 높은 선형성을 나타냄을 확인하였다.

• 한국대기환경학회지
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• 제25권5호
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• pp.450-458
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• 2009

The range-dependent overlap factor of a lidar system can be determined experimentally if a Raman backscatter signal by molecule is measured in addition to the usually observed elastic backscatter signal, which consists of a molecular component and a particle component. The direct determination of the overlap profile is presented and applied to a lidar measurement according to variation of telescope field-of-view and distance between telescope and transmitting laser. The retrieval of extinction coefficient by Raman method can generate high errors for heights below planetary boundary layer if the overlap effect is ignored. The overlap correction method presented here has been successfully applied to experimental data obtained in Gwangju, Korea.

• 대기
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• 제20권4호
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• pp.483-494
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• 2010

The vertical profiles of the extinction coefficient, the backscatter coefficient, and the lidar ratio (i.e., extinction-to-backscattering ratio) for Asian dust and pollution aerosols are determined from Raman (inelastic) and elastic backscatter signals. The values of lidar ratios during two polluted days is found between 52 and 82 sr (July 22, 2009) and 40~60 sr (July 31, 2009) at 52 nm, with relatively low value of particle depolarization ratio (<5%) and high value of sun photometer-derived Angstrom exponent (> 1.2). However, lidar ratios between 25 and 40 sr are found during two Asian dust periods (October 20, 2009 and March 15, 2010), with 10~20% of particle depolarization ratio and the relatively low value of sun photometer-derived Angstrom exponent (< 0.39). The lidar ratio, particle depolarization ratio and color ratio are useful optical parameter to distinguish non-spherical coarse dust and spherical fine pollution aerosols. The comparison of aerosol extinction profiles determined from inelastic-backscatter signals by the Raman method and from elastic-backscatter signals by using the Fernald method with constant value of lidar ratio (50 sr) have shown that reliable aerosol extinction coefficients cannot be determined from elastic-backscatter signals alone, because the lidar ratio varies with aerosol types. A combined Raman and elastic backscatter lidar system can provide reliable information about the aerosol extinction profile and the aerosol lidar ratio.

• 한국광학회지
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• 제22권6호
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• pp.283-290
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• 2011

수증기의 혼합비를 측정하기 위하여 라만 라이다 시스템을 설계 제작하였다. 시스템을 검증하기 위하여 가강수량과 분포에 대하여 상용 마이크로파 라이오메터(MWR)와 GPS 신호를 이용하는 방법과 비교 연구를 수행하였다. GNSS 방법으로 측정한 총가강수량과 본 라이다 방법에서는 작은 차이를 보였는데, 이는 라이다 방법으로 얻을 수 있는 수증기의 측정고도가 제한적이기 때문이다. 반면에 MWR 방법과 라이다 방법으로 얻은 고도에 따른 수증기량은 수증기량이 급격하게 변하는 구름 경계나 경계고도 근처에서 심한 차이를 보이고 있었다. MWR은 그 밀도가 급격하게 변하는 곳에서 취약한 점을 보였으나 개발된 라만 라이다의 경우는 그 밀도가 급격히 변하는 곳에서도 측정이 원활하게 이루어지고 있음을 알 수 있었다.

• 한국대기환경학회지
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• 제22권1호
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• pp.1-14
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• 2006

Tropospheric aerosols are highly variant in time and space due to non-uniform source distribution and strong influence of meteorological conditions. Backscatter lidar measurement is useful to understand vertical distribution of aerosol. However, the backscatter lidar equation is undetermined due to its dependence on the two unknowns, extinction and backscattering coefficient. This dependence necessitates the exact value of the ratio between two parameters, that is, the lidar ratio. Also, Iidar ratio itself is useful optical parameter to understand properties of aerosols. Tropospheric aerosols were observed to understand variance of lidar ratio at Anmyeon island ($36.32^{/circ}N$, $126.19^{/circ}E$), Korea using a multi-wavelength raman lidar system developed by the Advanced Environmental Monitoring Research Center (ADEMRC), Gwangju Institute Science and Technology (GIST), Korea during measurement periods; March 15$\sim$April $16^{th}$, 2004 and May 24$\sim$ $8^{th}$ 2005. Extinction coefficient, backscattering coefficient, and lidar ratio were measured at 355 and 532 nm by the Raman method. Different types of aerosol layers were distinguished by the differences in the optical properties such as Angstrom exponent, and lidar ratio. The average value of lidar ratio during two observation periods was found to be $50.85\pm4.88$ sr at 355 nm and $52.43\pm15.15$ sr at 532 nm at 2004 and $57.94\pm10.29$ sr at 355 nm and $82.24\pm15.90$ sr at 532 nm at 2005. We conduct hysplit back-trajectory to know the pathway of airmass during the observation periods. We also calculate lidar ratio of different type of aerosol, urban, maritime, dust, continental aerosols using OPAC (Optical Properties of Aerosols and Clouds), Remote sensing of atmospheric aerosol using a multi-wavelengh lidar system with Raman channels is quite and powerful tool to characterize the optical propertises of troposheric aerosols.

• 한국광학회지
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• 제28권4호
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• pp.166-171
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• 2017

수소 가스는 연소과정에서 오염물질의 배출이 없는 친환경 에너지원이다. 그러나 연소 및 폭발성이 매우 강해 매우 위험한 특징을 갖고 있다. 원자력 발전소의 중대 사고 발생시 핵연료의 산화 과정에서 다량의 수소 가스가 발생하며 원전 격납 건물의 2차 사고의 원인으로 작용함으로 원전의 안전을 확보하기 위하여 수소 가스의 검출 기술은 매우 중요하다. 본 논문은 수소 가스의 원격 계측을 위한 라만 라이다 시스템의 개발에 관한 것이다. 소형의 이동 가능한 라만 라이다 시스템을 설계 및 개발하였으며, 수소 가스의 농도를 정량적으로 계측하기 위한 계측 알고리즘을 개발하였다. 개발된 수소 가스 계측을 위한 라만 라이다 시스템의 수소 가스 검출 능력을 검증하기 위하여 수소 가스의 농도를 조절할 수 있는 가스 챔버를 이용하여 낮에 야외 환경에서 수소 가스 검출 실험을 실시하였다. 그 결과 20미터 거리에서 최소 0.67 Vol.%의 수소 가스 농도의 검출이 가능하였다.

• 한국광학회지
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• 제29권3호
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• pp.119-125
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• 2018

수소 가스는 신 재생 에너지원으로서, 에너지의 발생과정에서 오염물질의 배출이 없는 친환경적인 에너지원이다. 그러나 수소 가스는 인화 에너지가 낮으며, 무색, 무취의 화염 전파성과 폭발성이 강한 매우 위험한 물질 중 하나이다. 수소 가스의 검출을 위한 다양한 기술이 있으나, 대부분 센서를 이용하여 대기 중의 수소 가스를 수집하여 측정하는 근거리 측정 기술이 대부분이다. 수소 가스 측정 기술 중 하나인 라만 라이다 장치는 수소 가스의 강한 라만 산란 현상을 이용하여 원거리에서 수소 가스 농도 검출 및 분포를 계측할 수 있는 장점을 갖고 있다. 본 연구에서는 넓은 영역에서(2~50 m) 누출된 수소 가스의 원거리 측정을 위한 on-axis 형태를 갖는 라만 라이다 장치를 개발하였다. 본 연구를 통하여 개발된 수소 가스 원거리 탐지 거리가 향상된 라만 라이다 장치의 성능을 검증하기 위하여, 수소 가스 폭발을 방지 및 농도 변화가 가능한 가스 챔버를 이용하여 라만 라이다 장치로부터 50 m 거리에 위치한 수소 가스 농도 측정 실험을 수행하였다. 그 결과, 개발된 라만 라이다 장치를 이용하여 50 m 거리에 위치한 0.66 Vol.%의 수소 가스 검출이 가능함을 증명하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2003년도 추계종합학술대회
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• pp.423-427
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• 2003

In this paper, we have investigated the output characteristics of the Stokes Raman laser in hydrogen, deuterium, and their mixed gases as a function of the incident pump energy and gas pressure using KrF excimer laser as pumping source for generating the differential absorption lidar (DIAL) wavelengths suitable in measuring the ozone concentration of the troposphere. The optimization results of compact excimer-Raman laser transmitter in DIAL system for the tropospheric ozone sounding at the 292 nm/319 m and 292 nm/313 nm wavelength pairs are presented. for the ozone sounding in the 4-12 km range, it has been demonstrated that the design of transmitter for DIAL lidar may be significantly simplified by the use of 292 nm/319 nm wavelength pair. The investigations of Raman scattering in the mixture of hydrogen and deuterium gases have shown that such mixture may be efficiently used for developing the multi- wavelength light sources for DIAL systems.