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적외선 개념

적외선은 가시광선인 적색의 빛보다 파장이 긴 전자파로, 통상 0.75㎛에서 1000㎛의 파장 범위의 전자파를 적외선으로 분류함. 적외선의 구분은 보통 1.4㎛ 이하 범위의 빛을 근적외선(Near Infrared, NIR), 1.4~3㎛ 범위의 빛을 단파장 적외선(Short-Wavelength Infrared, SWIR), 3~5㎛ 범위의 빛을 중파장 적외선(Mid-Wavelength Infrared, MWIR), 8~14㎛ 범위의 빛을 장파장 적외선(Long-Wavelength Infrared, LWIR)으로 분류하며, 그 이상 범위의 빛이 원적외선(Far Infrared, FIR)으로 구분됨. 이러한 분류는 적외선의 대기 투과도에 따른 것이며, 적외선을 이용하여 효과적으로 관측을 수행하기 위해서는 대기 투과도가 높은 부분의 적외선을 이용하고, 관측 대상에 따라 원하는 대역의 적외선을 선택하여 사용함.

적외선 적용분야

구분 내용
군수용 1) 유도무기 영상탐색기용
2) 전차/장갑차 포수 조준경
3) 개인 및 공용화기 조준경
4) 국경, 해안감시, 밀입국감시용 열상장비
의료용 1) 진단,진료용 영상시스템
일반 산업용 1) 건축물의 냉. 난방 단열, 보온상태 파악
2) 전기전자 제품의 과열, 냉각상태 파악
3) 송.배전 선로 및 변전설비의 과열상태 파악
4) 반도체 및 PCB의 실험 및 개발
5) 제조공정 시 제품 이상 검출
6) 제조공정 열 분포 관리
7) 금속 피로 진단
8) 비파괴 검사(NDT)
우주항공용 1) 인공위성의 지상 및 기상 관측
2) 천체 관측 / 생성 규명
보안 시스템, 소방구조 1) 침입감시
2) 화재감시
3) 화재 인명구조
4) 발ㆍ변전소 침입감시
5) 열차ㆍ자동차 야간 안전운행
6) 항공기 야간 이ㆍ착륙 감시
7) 생태계 및 환경 감시, 개체 조사 등
운전자 보조용 1) 승용차 야간 운전 보조
2) 버스, 화물차 야간 운전 보조

열화상의 중요성/ 온도 측정 이유

<민수, 군수분야>

민간에서는 크게 지구탐사 목적과 재해방지 목적, 천문 관측 등 여러 방면에서 적용되고 있음. 지구탐사 목적으로 적외선 영상을 사용하면 다양한 적외선 파장대역에서 나온 영상을 합성하여 컬러 지도를 제작하거나 수증기의 증발 과정 및 토양 수분의 함량 등을 분석하여 기상의 변이 등을 연구할 수 있으며, 또한 산림을 포함한 생물자원의 상태평가나 광물매장량탐사, 해양자원 및 해류조사, 방사능 오염 측정등과 같은 다양한 연구에 활용이 가능함. 재해방지의 목적으로 적외선영상을 활용할 수도 있는데, 열상 화상을 획득할 수 있는 적외선의 특성 상 산불과 화산 폭발 탐지에 매우 유용함. 또한 파장에 따른 정보를 취합하면 적조 현상 탐지나 기름유출 감시에도 활용이 가능함. 이밖에도 산업 현장이나 일상생활에서 여러 목적들로 적용되고 있으며, 건물 보수 및 보안 시스템 등에도 적용되고 있음.

열을 감지하는 적외선 파장대역의 영상은 군사 분야에서 활용성이 매우 중요하고 높은 부분이다. 적외선 영상과 가시광선 영상을 함께 사용하면 영상의 판독성능을 향상시킬 수 있으면 판독의 신뢰성을 극대화 할 수 있음. 또한 적외선관측은 관측대상물 자체의 열을 감지할 수 있으므로 야간과 같은 조명이 열악한 무월광 조건 경우에도 영상촬영이 가능하여 주야간에 걸친 지속적인 감시에 매우 효과적임.

InSb, QWIP 기술 개요

Measure InSb QWIP
Wavelength range Fixed 5.5um (@77K) Tunable by bandgap engineering
8 to 15um
QE(Quantum Efficiency) > 85% < 20%
Cooling Required
(typical)
70 to 90K 30 to 75K
Array size 2040x2048 astronomy
512 x 512 tactical
512X512
1024 x 1024 in development
Uncorrected Response uniformity 2 to 5% 0.5 to 2%
Operability Typically > 99.5% even for large array High > 99% reflects mature GaAs processing
Production yield High yields even for large arrays High yields per GaAs MBE processing
Comment Very mature technology
Cooling is drawback
HOT detectors are being developed
Useful in high background, short range applications
Peaked QE
Moderate to low QE (< 10%)
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