• 한국광학회지
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• 제30권6호
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• pp.249-254
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• 2019

광섬유가 지니는 패러데이 효과를 이용하여 전류의 세기를 측정하는 광전류 센서 소자를 설계 및 제작하였다. 센서 소자의 동작 안정성을 향상시키기 위하여 편광회전 반사 간섭계와 사분 파장 위상 간섭계 구조를 도입하였다. 이 복잡한 구조를 구성하는 다양한 광소자들은 하나의 폴리머 광집적회로로 구성하여 작은 크기로 제작되었다. 본 구조를 이용하면 외부에서 별도의 바이어스 피드백 제어가 필요 없는 상태에서 전류를 측정하는 센싱 동작을 수행할 수 있다. 또한 온도변화나 외부진동으로 인한 광센서 특성 변화를 제거하여 안정적인 특성을 유지하는 광전류센서를 구현할 수 있다. 그러나 패러데이 효과를 결정짓는 베르데상수는 온도에 따라 미소한 값의 변화를 가지고 있다. 본 연구에서는 이 변화로 인한 광전류센서의 온도의존성을 극복하기 위한 연구를 수행하였다. 편광회전 반사 간섭계의 부품인 광섬유 사분 파장판의 길이를 최적값으로부터 벗어나는 상태로 맞추어 줌으로써 베르데 상수의 온도의존성에 의해 나타나는 광전류센서의 스케일 팩터 변화를 보상해줄 수 있었다. 온도변화를 보상한 광전류센서는 주변 온도를 상온에서 85℃로 올리는 동안, 센서 측정 신호의 온도 의존성이 0.2% 이내로 유지되는 것을 확인했다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제27권2호
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• pp.163-170
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• 2011

이 논문은 X-밴드 Ground-Based Synthetic Aperture Radar (GB-SAR) 시스템을 이용하여 5개의 삼각삼면반사체(triangular trihedral corner reflector)의 시간에 따른 위상변화를 분석하였다. 각각의 반사체는 시스템으로부터의 거리를 다르게 설정하여 고정시켰고 모든 편파에 대한 영상을 20 분 간격으로 123 회, 총 40 시간 동안 연속 측정하였다. SAR 간섭기법(interferometry)을 이용한 분석 결과 반사체는 고정된 상태임에도 불구하고 시간에 따라 최대 2 radian의 위상차가 나타났으며 기상요소와 유사한 추세를 보였다. 대기 중 굴절률을 고려한 GB-SAR 위상관계식을 통하여 대기 중 습도, 기온 및 기압의 변화에 따른 마이크로파 굴절률의 변화 양상을 회귀분석을 통하여 살펴보았다. 그 결과 X-밴드의 굴절률은 습도 및 기온과 비교적 높은 선형적 관계를 보였으나(평균 결정계수 각각 0.72, 0.76) 기압과는 그렇지 않았다(결정계수 0.34). 실험 기간 동안 습도는 약 50 %에서 90 %까지, 기온은 $-1^{\circ}C$에서 $9^{\circ}C$까지 변하였으며 X-밴드 굴절률의 변화는 약 $3.14{\times}10^{-5}$였다. 향후 보다 다양한 기상조건에서 실험이 이루어진다면 습도, 기온 및 기압 조건에 따른 굴절률의 포괄적 관계식을 유추할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한기계학회논문집
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• 제10권3호
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• pp.343-348
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• 1986

본 연구는 이와 같은 필요성에 의해 빛의 간섭현상을 이용하여 액체막이 부차 적인 유동을 일으키기 이전에 용착성장속도를 정량적으로 측정할 수 있었고, 터어빈 날개의 부식에 직접적으로 문제를 일으키는 황산나트륨과 황산칼륨의 용착성장속도를 측정하였다. 본 연구는 종래 액체막의 성장속도만을 빛의 간섭현상을 이용하여 측정 해오던 측정범위를 광원으로 사용된 레이저의 편광상태, 굴절율, 입사각등의 변화에 따른 간섭신호의 비교연구를 통해 고체상태막의 성장속도 및 막이 기화되어 증발되는 현상도 측정하였다. 따라서 증기상태의 무기염이 금속표면에 용착될 때 적용해온 Rosner의 이론을 실험결과와 비교할 수 있었고 응축된 상태로 증기에 표함되어 있는 경우와 이슬점(dew point:표면에 더 이상 용착이 일어나지 못하는 표면온도)의 해석에 보다 확장된 개념들을 도입할 수 있었다.

• 전자공학회논문지
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• 제50권8호
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• pp.253-263
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• 2013

광학측정기법 중 주파수 스캐닝 간섭계는 기존 3차원 측정기법과 비교하여 광학 하드웨어 구조가 측정과정동안 고정되어 있어, 대물렌즈나 대상물체의 수직 스캐닝 없이 단지 광원의 주파수만 특정한 주파수 밴드내에서 스캐닝 하여 대상물체에 주사되므로, 우수한 광학 측정 성능을 보인다. 광원의 주파수를 변경하여 간섭계를 통해 간섭 영상을 획득한 후, 밝기 영상 데이터를 주파수 영역 데이터로 변환하고, 고속 푸리에 변환을 통한 주파수 분석을 이용하여 대상 물체의 높이 정보를 계측한다. 하지만, 대상물체의 광학적 특성에 기인한 광학노이즈와 주파수 스캐닝동안 획득되는 영상의 수에 따라 증가하는 영상처리시간은 여전히 주파수 스캐닝 간섭계의 문제이다. 이를 위해, 1) 편광기반 주파수 스캐닝 간섭계가 광학 노이즈에 대한 강인성을 확보하기 위해 제안되어진다. 시스템은 주파수 변조 레이저, 참조 거울 앞단의 ${\lambda}/4$ 판, 대상 물체 앞단의 ${\lambda}/4$ 판, 편광 광분배기, 이미지 센서 앞단의 편광기, 광섬유 광원 앞단의 편광기, 편광 광분배기와 광원의 편광기 사이에 위치하는 ${\lambda}/2$ 판으로 구성된다. 제안된 시스템을 이용하여, 편광을 기반으로한 간섭이미지의 대조대비를 조절할 수 있다. 2) 신호처리 고속화 방법이 간섭계 시스템을 위해 제안되며, 이는 그래픽 처리 유닛(GPU)과 같은 병렬처리 하드웨어와 계산 통합 기기 구조(CUDA)와 같은 프로그래밍 언어로 구현된다. 제안된 방법을 통해 신호처리 시간은 실시간 처리가 가능한 작업시간을 얻을 수 있었다. 최종적으로 다양한 실험을 통해 제안된 시스템을 정확도와 신호처리 시간의 관점으로 평가하였고, 실험결과를 통해 제안한 시스템이 광학측정기법의 실적용을 위해 효율적임을 보였다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제25권4호
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• pp.383-389
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• 2009

TerraSAR-X자료를 이용하여 고해상 X-밴드 SAR시스템을 이용한 조간대 갯벌 관측에의 적용 가능성을 시험하였다. 연구대상지 역은 강화도 남단과 영종도를 잇는 조간대이며, 단일편파자료와 이중편파자료를 이용하였다. 연구내용은 다음과 같은 세 가지로 분류된다. 첫째, X-밴드 영상에서의 연안의 레이더 반사도 특성 연구 및 waterline 추출 정밀도를 평가하였다. 연안지역의 waterline은 HH 편광자료의 레이더 반사도 특성을 통하여 추출하였을 때 가장 신뢰도가 높았으며, TerraSAR-X 시스템의 짧은 파장과 높은 궤도정밀도로 인하여 정밀한 지리좌표로의 변환이 가능하였다. 연구지역의 조간대 지형 경사도는 평균적으로 수평방향으로 60 m당 20 cm의 고도변화를 가지므로, TerraSAR-X HH 편광자료를 이용한 waterline 추출은 정밀한 조간대 DEM 추출로 응용될 수 있다. 둘째, 이중편파자료의 편파특성을 이용한 조간대 영생식물의 산란특성을 관측하였다. 조간대 수륙경계부에서 잘 관측되는 칠면초와 같은 염생식물은 해수면변화에 따른 조간대의 육지화 모니터링에 좋은 표적이 된다. TerraSAR-X 이중편파자료의 산란특성을 이용한 염생식물 관측결과는 2007년에 현장에서 취득된 실측자료와 비교하여 3 dB 이내의 정밀도로 일치하였다. 셋째, 단일편파자료의 레이더 간섭기법을 이용한 조간대 DEM작성을 시도하였다. 조간대 내에서 육지화가 진행된 지역은 표면에 염생식물이 발달하였음에도 불구하고 높은 간섭긴밀도를 나타내었다. 레이더 간섭기법을 통한 DEM의 제작은 일반적인 조간대에서는 적용이 제한적이며, TanDEM-X의 적용이 필요하다.

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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• 대한원격탐사학회 2008년도 International Symposium on Remote Sensing
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• pp.422-425
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• 2008

TerraSAR-X is new radar satellite operated at X-band, multi polarization, and multi beam mode. Compared with C-band or L-band SAR, the X-band system inherently suffers from more temporal decorrelation, but is more sensitive to surface deformation monitoring due to short wavelength (3.1 cm) and high spatial resolution (1m-3m). It is generally expected that sensitivity to estimate surface movement using TerraSAR-X will be increased by the factor of 10, compared to current C-band system with low spatial resolution such as ERS-2, Envisat. Many urban areas are experiencing land subsidence due to water, oil and natural gas withdrawal, underground excavation, sediment compaction, and so on. Monitoring of surface deformation is valuable for effectively limiting damage areas. In addition high accuracy and spatially dense subsidence map can be achieved by X-band InSAR observation, promoting identification and separation of various subsidence processes and leading to enhanced understanding via mechanical modeling. In this study we will introduce some initial InSAR results using new TerraSAR-X SAR data for surface deformation monitoring.

• 대한원격탐사학회지
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• 제18권4호
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• pp.209-220
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• 2002

굴 양식장 및 주변해역에서 얻어진 SAR 자료의 반사강도 및 레이더 간섭위상에 대한 분석을 실시하였다. 진폭영상에서는 매우 강한 역산란 현상이 관측되었으며, 이는 수평막대에 의한 이차산란(double bounce) 신호에 의한 것으로 해석된다. 굴 양식장 구조물은 IKONOS와 같은 고해상도 광학영상 외에는 관측 할 수 없으며, 이는 레이더 영상의 활용이 매우 유용하다는 것을 잘 보여준다. 연구지역에서 나타나는 SAR 진폭영상 화소값은 조위와는 상관관계가 거의 없으며, 이보다는 파장, 편광, 관측방향에 더 민감한 것으로 나타났다. L-밴드 HH-편광 신호가 수평막대에 수직의 관측방향을 가질 때 가장 큰 반사강도를 나타낸다. 또한 JERS-1 SAR 영상을 이용하여 해수면에서 최초로 매우 높은 긴밀도를 유지하는 21개의 간섭도를 생성하였다. 이들 간섭도의 fringe 변화율은 일차적으로 altitude of ambiguity와 매우 밀접한 관계를 갖는다. 이를 역함수를 이용하여 최적화된 모델로 위상을 제거한 후 얻어진 잔여간섭위상은 조위 변화와 선형의 관계를 보이며, 이는 SAR를 이용한 조위차 관측의 가능성을 제시한다. 그러나 직선 회귀식의 최소제곱근 오차는 11.7 cm로 정밀도가 아직 실제 활용 가능한 정도는 아니며, 정밀도를 높이기 위해 앞으로 다중편광 SAR 자료를 이용한 추가적인 연구가 필요하다.