섬광의 적외선 특성 연구

임상연,박승만,Lim, Sang-Yeon,Park, Seung-Man 한국광학회 2016 한국광학회지 Vol.27 No.1

섬광을 효율적으로 활용하고 그 효과를 예측하기 위해서는 섬광의 광 방출특성을 알아야 하는 것은 필수적이다. 본 논문에서는 섬광의 효과예측과 효율적 활용을 위한 섬광의 적외선 특성을 연구하였다. 세 종류의 섬광원에 대하여 중적외선과 원적외선영역에서 적외선 특성을 측정하고 이로부터 섬광의 복사휘도와 복사온도를 추출하여 섬광의 적외선 특성을 연구하였다. 세 종류의 섬광에 대해 중 원적외선 영역에서 적외선 스펙트럼 복사휘도를 추출한 결과는 섬광 A의 복사휘도가 상대적으로 제일 강하며 섬광 C, 섬광 B 순으로 분석되었다. 동일한 연소형 섬광인 섬광 A와 B의 복사휘도가 약 10배 이상 남을 알 수 있었으며, 이는 단지 화약량의 차이에 의해 나타나는 것이므로 화약량이 증가할수록 방출 적외선의 강도가 강해지는 것으로 해석된다. 또한 폭발형 섬광 C와 연소형 섬광 A, B를 비교해도 화약량에 따라 적외선 방출 강도가 달라지는 것을 알 수 있다. 두 적외선 영역에서 측정한 복사휘도로부터 복사온도를 추출하였다. 섬광 A의 복사온도는 3300 K, 섬광 B는 1120 K, 섬광 C는 1640 K로 추출되었다. 두 적외선 영역에서 측정한 적외선 복사휘도, 복사온도 그리고 섬광의 지속시간을 종합하여 볼 때, 연소형 섬광이 폭발형보다 더 많은 적외선 에너지를 방출하는 것으로 분석되며, 이는 적외선 관측장비에 미치는 영향은 폭발형보다는 연소형이 더 크게 됨을 의미한다. 이러한 측정된 자료를 바탕으로 분석을 통해 확보된 섬광의 스펙트럼 복사휘도와 복사온도는 섬광이 적외선 장비에 미치는 영향을 추정하는데 매우 중요한 역할을 할 수 있으며, 나아가 섬광효과의 M&S에 기반을 제공할 것으로 기대된다. To effectively utilize a flash and predict its effects on an infrared device, it is essential to know the infrared characteristics of the flash source. In this paper, a study of the IR characteristics of flash light sources is carried out. The IR characteristics of three flash sources, of which two are combustive and the other is explosive, are measured with an IR characteristic measurement system over the middle- and long-wavelength infrared ranges. From the measurements, the radiances over the two IR ranges and the radiative temperatures of the flashes are extracted. The IR radiance of flash A is found to be the strongest among the three, followed by those of sources C and B. It is also shown that the IR radiance of flash A is about 10 times stronger than that of flash B, even though these two sources are the same type of flash with the same powder. This means that the IR radiance intensity of a combustive flash source depends only on the amount of powder, not on the characteristics of the powder. From the measured radiance over MWIR and LWIR ranges for each flashes, the radiative temperatures of the flashes are extracted by fitting the measured data to blackbody radiance. The best-fit radiative temperatures (equivalent to black-body temperatures) of the three flash sources A, B, and C are 3300, 1120, and 1640 K respectively. From the radiance measurements and radiative temperatures of the three flash sources, it is shown that a combustive source radiates more IR energy than an explosive one; this mean, in turn, that the effects of a combustive flash on an IR device are more profound than those of an explosive flash source. The measured IR radiances and radiative temperatures of the flash sources in this study can be used to estimate the effects of flashes on various IR devices, and play a critical role for the modeling and simulation of the effects of a flash source on various IR devices.

파장별 BRDF 데이터를 이용한 평판의 적외선 복사휘도 특성 분석

최준혁(Jun-Hyuk Choi),김동건(Dong-Geon Kim),김정호(Jung-Ho Kim),김태국(Tae-Kuk Kim) 한국항공우주학회 2010 韓國航空宇宙學會誌 Vol.38 No.6

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. This paper is a part of developing a software that predicts the infrared signal emitted from a ground object by considering solar irradiation. The radiance emitted from a surface can be calculated by using the temperature and optical characteristics of the surface object. The bidirectional reflectance distribution function (BRDF) is defined as the ratio of reflected radiance to incident irradiance. It is a very important surface reflection property that decides the reflected radiance from the object. In this paper, the spectral radiance received by a remote sensor over the mid-wave infrared(MWIR), and the long-wave infrared(LWIR) regions are computed and compared each other for several different materials. The results show that the optical surface properties such as the BRDF and the emissivity of the object surface can play a major role in generating the infrared signatures of various objects, and the largest infrared signal may reach up to 10 times the smallest one when the infrared signals obtained from a flat plate with different surface conditions under the sun light.

소형 적분구의 공간 복사 휘도 균일도 향상 연구

유용심,신동주,김봉학 한국광학회 2023 한국광학회지 Vol.34 No.5

절대복사온도계의 분광 복사 휘도 감응도를 교정하기 위해 압축된 polytetrafluoroethylene (PTFE)와 반사봉을 사용하여 높은 공간 복사 휘도 분포를 가진 KRISS형 소형 적분구를 제작하였다. 이 적분구의 공간 복사 휘도 균일도는 ±0.009%로 지금까지 국외 표준기관들이 보고한 최고값보다 5배 높았다. 또한, 상용 제품인 소결된 PTFE 적분구의 공간 복사 휘도 균일도를 10배 향상시켰다.

섬광의 복사온도 측정 장치의 설계 및 제작

진정호,한승오,양희원,박승만,Jin, Jung-Ho,Han, Seungoh,Yang, Hee Won,Park, Seung-Man 한국광학회 2015 한국광학회지 Vol.26 No.1

섬광의 복사온도를 측정 할 수 있는 장치를 설계하고 제작하였다. 본 논문에서는 중 원적외선 영역에서 광원의 스펙트럼 복사휘도(spectral radiance)를 측정하여 두 영역의 복사휘도 비로부터 섬광의 복사온도를 구할 수 있는 장치를 설계 및 제작하였다. 중 원적외선 영역에서 파장에 따른 복사휘도를 측정하기 위하여 광학적 대역 투과필터로 입사광을 파장에 따라 분할하고 각각의 파장으로 분할된 광을 동시에 적외선 검출기로 검출하여 입력광의 파장에 따른 복사휘도를 측정하였다. 제작된 장비로 섬광의 온도를 측정한 결과 1393K와 1455K의 온도를 얻었다. 제작된 복사온도 측정 장치는 섬광의 광원 정보를 파악하는데 중요하게 활용될 수 있으며, 섬광의 효과를 위한 M&S에 활용될 수 있다. The design and implementation of a radiative temperature measurement system for a flash light are carried out. Since a massive amount of energy is emitted within a very short time, it is impossible to measure the temperature of a flash with a conventional method. It is also irrelevant to measure one with an optical noncontact method. In this paper, a radiative temperature measurement system using the ratio of spectral radiances over mid- and long-wavelength infrared (IR) is designed and implemented. The implemented system utilizes optical bandpass filters to divide the wavelengths within the mid- and long-wavelength IR ranges, and pyroelectric IR detectors to measure the incident optical power of each wavelength-divided channel. It is shown that the measured radiative temperature of a flash is in the range of 1393 to 1455 K. This temperature-measurement system can be utilized to obtain information about the spectral radiance of a flash as a light source, which is of crucial importance to approaching the modeling and simulation of the various effects of a flash.

LED 조명에 대한 청색광 위험 평가

정명훈,양석준,육주성,오상영,김창진,류정묵,최은정 한국안광학회 2015 한국안광학회지 Vol.20 No.3

Purpose: To evaluate blue light hazards of LED lightings in an optical store with blue light radiance used as the quantitative indicators of photobiological hazard. Methods: The spectral radiance of each LED lightings was measured, and blue-light radiance and the corresponding maximum exposure time were calculated. Then each LED lighting was classified according to the risk group from IEC 62471 standard. Results: The yellow LED lightings used in showcases and white LED lightings used on ceilings and logo were classified into risk group RG0. But the white LED lightings used on showcases were classified into risk group RG1. The blue light radiances of white LED lightings used in showcases are dozens of times larger than that of fluorescent lamp. Conclusions: Using the value of the blue light radiance could quantitatively express the blue light hazard to various lightings. It was confirmed that white LED lightings for the showcases had high blue light hazards because of their high luminance and color temperature. Therefore, when replacing lightings in optical shop it is necessary to select the appropriate brightness and color temperature for eye health in the long term. 목적: 청색광 위험도의 정량적 지표인 청색광 복사휘도를 이용하여 안경원 내 LED 조명에 대한 청색광 위험도를평가하였다. 방법: LED 조명의 분광복사휘도를 측정하고 청색광 복사휘도와 최대노출시간을 산출한 후, IEC 62471 분류기준에 따라 위험군을 분류하였다. 결과: 진열장에 사용된 황색 LED 조명, 천장에 사용된 백색 및 황색 LED 조명, 그리고 로고에 사용된 백색 LED 조명은 위험제외군 RG0로 분류되었지만, 진열장에 사용된 백색 LED 조명은 위험군RG1으로 분류되었다. 진열장에 사용된 백색 LED 조명의 청색광 복사휘도는 형광등에 비하여 수십 배나 높은 것으로나타났다. 결론: 청색광 복사휘도의 값을 이용하여 여러 가지 조명에 대한 청색광 위험을 정량적으로 표현할 수 있었다. 진열장용 백색 LED 조명은 높은 휘도와 색온도로 청색광 위험이 높음을 확인할 수 있었으며, 안경원 내의 조명 교체 시 장기적이 측면에서 시건강을 위해 적절한 밝기와 색온도의 조명을 선택하는 것이 필요하겠다.

VIIRS DNB 야간영상자료 복사 휘도의 시공간적 특성: 남한지역을 사례로

김민호 국토지리학회 2020 국토지리학회지 Vol.54 No.1

VIIRS DNB imagery is known to be superior to DMSP OLS in terms of coarse spatial resolution, pixel saturation and blooming effect etc. However, some literature pointed out the possibility of abnormal quality associated with the nighttime data. In line with it, this study investigated the spatio-temporal aspects of radiance values associated with VIIRS DNB monthly imagery covering South Korea. A large number of negative-radiance pixels were found to exist particularly in some local areas. And some pixels with radiance values higher than Seoul Metropolitan City were identified in some VIIRS DNB images, which could be affected by snow reflection or specific industry location. In addition, this research observed null radiance values in both June and July images. Taking them into consideration, researchers will need to take a caution of employing VIIRS DNB monthly data to estimate socio-economic variables. SNPP VIIRS 센서에 의해 수집된 야간영상은 저해상도, 픽셀포화, 번짐 현상 등의 문제점을 해소하여 DMSP OLS 자료보다 우수한 것으로 알려져 있다. 그러나 VIIRS DNB 영상의 이상 품질에 관한 의문이 선행연구에서 제기된 바 있다. 이에 본 연구는 남한지역을 포괄하는 VIIRS DNB 월평균 영상자료의 복사 휘도(또는 복사도)에 대한 시공간적 특성을 분석하였다. 본 연구는 일부 지역에 음의 값을 가진 화소가 폭넓게 분포하는 것을 확인하였다. 그리고 설지반사(雪地反射)와 특정 산업의 입지에 따라 서울특별시보다 높은 수준의 인공조명 강도가 기록된 화소가 특정 시기와 장소에 나타났다. 이외에도 6월과 7월 DNB 영상에서 복사도가 부재한 즉 널값(null value) 화소도 관찰되었다. 따라서 VIIRS DNB 영상을 이용하여 사회경제적 변수 추정을 수행하는 향후 연구에서는 이 자료의 복사 휘도와 관련한 시공간적 특성을 고려해야 할 필요성이 제기된다.

히마와리 위성자료를 이용한 산불방사열에너지 산출

김대선(Kim, Dae Sun),이양원(Lee, Yang Won) 대한공간정보학회 2016 대한공간정보학회지 Vol.24 No.4

산불방사열에너지(fire radiative power)는 산불로부터 방출되는 에너지로서 산불의 연소과정에서 발생하는 온실가스를 추정하기 위한 기초자료로 이용된다. 유럽, 아프리카, 아메리카 지역의 정지궤도 위성센서들은 준실시간의 산불방사열에너지를 산출 및 제공하고 있지만 아시아권에는 아직까지 정지궤도 위성기반의 공식적인 산불방사열에너지 산출물이 제공되지 않고 있다. 본 연구에서는 중적외 복사휘도법(mid-infrared radiance method)을 이용하여 히마와리(Himawari-8) 위성 기반의 산불방사열에너지를 최초로 산출하였으며, 산출정확도를 검증하기 위해 인도네시아 수마트라 지역에 대해 Aqua/Terra 위성의 MODIS(moderate resolution imaging spectroradiometer) 산불방사열에너지 산출물과의 비교검증을 실시하였다. 이 과정에서 NDVI(normalized difference vegetation index)와 FVC(fraction of vegetation coverage)를 이용하여 중적외 복사휘도법의 중요인자인 지표면 방출률을 지면피복 종류에 따라 계산하였으며, 최적화 실험을 통하여 히마와리 AHI(advanced Himawari imager)의 센서계수 a = 3.11을 도출하였다. 본 연구를 통해 산출된 히마와리 산불방사열에너지는 MODIS를 기준으로 약 20%의 평균절대백분비오차를 나타내었으며 이는 미국과 유럽연합의 정지궤도위성의 산불방사열에너지 검증결과와 유사한 수준의 정확도로 평가된다. 히마와리 산불방사열에너지의 산출정확도는 산불의 크기와 위성관측각에 따라 일부 차이를 보였으나 태양천정각과 토지피복에 따른 영향은 거의 없는 것을 알 수 있었다. 이 연구는 아시아권의 정지궤도위성 산불방사열에너지 산출을 위한 참고자료로서 활용가치가 있으며 산불방출 온실가스 추정에 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대한다. Fire radiative power(FRP), which means the power radiated from wildfire, is used to estimate fire emissions. Currently, the geostationary satellites of East Asia do not provide official FRP products yet, whereas the American and European geostationary satellites are providing near-real-time FRP products for Europe, Africa and America. This paper describes the first retrieval of Himawari-8 FRP using the mid-infrared radiance method and shows the comparisons with MODIS FRP for Sumatra, Indonesia. Land surface emissivity, an essential parameter for mid-infrared radiance method, was calculated using NDVI(normalized difference vegetation index) and FVC(fraction of vegetation coverage) according to land cover types. Also, the sensor coefficient for Himawari-8(a = 3.11) was derived through optimization experiments. The mean absolute percentage difference was about 20%, which can be interpreted as a favourable performance similar to the validation statistics of the American and European satellites. The retrieval accuracies of Himawari FRP were rarely influenced by land cover types or solar zenith angle, but parts of the pixels showed somewhat low accuracies according to the fire size and viewing zenith angle. This study will contribute to estimation of wildfire emissions and can be a reference for the FRP retrieval of current and forthcoming geostationary satellites in East Asia.

고광도 섬광의 안전지표로서 노출제한거리

박승만,김상욱 한국광학회 2017 한국광학회지 Vol.28 No.1

A systematic understanding of the effects of high-intensity flash sources on the human eye is strongly needed, not only forproper use of the sources, but for human eye health. In this study, the exposure-limit distance (ELD), indicating the minimalsafe distance in case of seeing by chance a high-intensity flash, is proposed. The optical procedures to determine the ELD ofa high-intensity flash are clarified, and the dependence of ELD on its parameters such as luminous intensity, duration, and radiusof a flash are thoroughly investigated. From this investigation it is obvious that, while being weakly dependent on duration, theELD is nearly proportional to the luminous intensity and the radius of a flash. The proposed ELD as an intuitive safety-indicatingparameter is more useful and intuitive than the other characteristic parameters of a high-intensity flash. The ELD is expected tobe an essential parameter as a safety indicator, to characterize the performance of a high-intensity flash and to promote the safetyof the human eye.

실제 배경과 표적모델의 적외선 영상 합성

안상호,김영춘,김기홍,Ahn, Sang-Ho,Kim, Young-Choon,Kim, Ki-Hong 한국군사과학기술학회 2013 한국군사과학기술학회지 Vol.16 No.2

An infrared image synthetic method is proposed for infrared system simulation. The synthesis image uses a background IR image captured from real scene and a target IR modeling image. The radiances related with maximum and minimum temperatures of the background and target images are calculated from the Planck's blackbody equation. Based on them, the background and target images are compensated and synthesized. The proposed method is simulated and the IR target images are generated by RadThermIR software.

해상환경에서 함정 적외선 신호 측정 및 예측결과 비교 분석 연구

김정호(Jung-Ho Kim),김윤식(Yoon-Sik Yoon) 대한조선학회 2011 大韓造船學會 論文集 Vol.48 No.4