[논문]MgF2 나노구조 반사방지막을 통한 함정용 전자광학추적장비 영상추적간섭 최소화

심보현; 조희진

doi:10.5573/ieie.2015.52.5.206

MgF2 나노구조 반사방지막을 통한 함정용 전자광학추적장비 영상추적간섭 최소화
Image Tracking Interference Minimize of Electro Optical Tracking System by MgF2 Nano Structure Antireflective Coating Films 원문보기

Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers = 전자공학회논문지, v.52 no.5, 2015년, pp.206 - 213

심보현 (국방기술품질원 대구센터 3팀) , 조희진 (국방기술품질원 분석평가부 기술분석팀)

초록
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함정용 전자광학추적장비의 센서부에서 해수면반사파에 의해 발생하게 되는 영상추적간섭 현상을 최소화하고자 전방향성, 점진적인 굴절률 및 표면 요철구조를 갖는 산화아연에 플루오르화마그네슘을 코팅한 반사방지막을 전자빔 증착 장비를 통해 제작하였다. 최적화된 산화아연에 플루오르화마그네슘을 코팅한 반사방지막은 기존의 산화아연 반사방지막과 비교하여 점진적인 굴절률 변화에 따라 표면 프레넬 반사를 최소화하고 이를 통해 전자광학추적장비의 영상추적간섭 현상을 제거하는 장점이 있다. 본 실험을 통해, 산화아연에 플루오르화마그네슘을 코팅한 반사방지막이 다양한 전자광학장비의 반사방지막으로써 적용이 가능함을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

An omni-directional, graded-index and textured ZnO nanorods with $MgF_2$ anti-reflective(AR) coating films for the electro optical tracking system(EOTS) by e-beam evaporation method are presented. we achieved that the graded index structure can minimize image tracking interference of EOTS which is comparable to a general AR coating films. Optimized ZnO nanorods with $MgF_2$ AR coating films lead to decreasing Fresnel reflection by gradient refractive index. According to our experiment results, ZnO nanorods with $MgF_2$ AR coating films can be used for various electro optical system to improve the optical performance.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

복굴절 중에서도 인위적으로 만든 일차원 구조물에 대한 복굴절을 구조 복굴절이라 하며 표면부 조격자, 반사방지막, 프레넬 렌즈, 프리즘 등에 적용된다. 본 논문에서는 일차원 주기구조가 반영된 나노구조 반사방지막을 제작하여 특성을 분석하고 나아가 전자광학추적장비의 성능 개선에 미치는 영향성을 분석하고자 한다.
본 논문에서는 함정에 탑재되는 전자광학추적장비의 열영상센서부에서 해수면반사파에 의해 발생하는 영상 추적간섭 현상 개선 방안에 대해 논의하였다. 산화아연 나노구조에 플루오르화마그네슘 박막을 코팅한 반사방지막을 전면창에 적용할 경우, 해수면반사파에 의해 표적 식별이 불가한 문제를 해결할 수 있으며 이는 점진적인 굴절률 변화 및 프레넬 반사 줄임에 의해 센서부 광학계의 빛에너지 입사양이 증가하였기 때문임을 알 수 있다.
본 논문에서는 해수면반사파에 의해 센서부의 광학계에서 발생하는 빛(열)에너지 손실이 전자광학추적장비 영상추적 기능에 미치는 영향성을 파악하고 이에 대한 대안으로 산화아연(ZnO) 나노구조에 플루오르화마그네슘(MgF₂) 박막을 코팅한 반사방지막을 제작하여 구조적, 광학적 특성을 분석하였다. 또한 전자광학추적 장비의 전면창에 적용하여 영상추적 성능이 효과적으로 개선됨을 확인하였다.

제안 방법

가시광(400∼800nm) 전 영역에서 빛에너지의 투과율을 최적화하기 위해, 산화아연 및 플루오르화마그네슘의 굴절률을 확인한 후 나노구조 반사방지막을 약 200nm로 설계하였다.
8은 전자광학추적장비의 영상추적 특성을 확인하기 위해 전면창에 반사방지막을 적용한 후 실제 함정에서 표적 추적을 수행하기 전, 시험장에서 수행한 자료이다. 각각의 반사방지막을 증착한 전면창을 장착한 상태에서 해상 환경과 동일한 진동을 주어 실제로 표적을 놓치지 않으며 간섭 또한 줄일 수 있는지 확인 하였다.
산화아연 반사방지막과 비교하여 구조적, 광학적으로 우수한 특성을 갖는 산화아연 나노구조에 플루오르화마 그네슘 박막을 코팅한 반사방지막을 전자광학추적장비의 전면창에 적용하여 영상추적을 실시하였다. Fig.
산화아연 반사방지막과 산화아연 나노구조에 플루오르화마그네슘 박막을 코팅한 반사방지막의 굴절률을 바탕으로 각각의 반사방지막이 갖는 투과율을 Fig. 2와같이 시뮬레이션을 통해 확인하였다. 산화아연 반사방지막은 비교적 높은 반사율에 의해 가시광 영역 평균 투과율이 약 82 % 확보되었다.
전자광학추적장비에 영상추적 특성을 확인하기 위해 앞서 확인하였던 산화아연 반사방지막과 산화아연 나노구조에 플루오르화마그네슘 박막을 코팅한 반사방지막을 전면창에 각각 증착하였다. 수용액 방법을 통해 산화아연 나노구조를 성장시킨 후, 플루오르화마그네슘 박막을 산화아연 박막 두께와 동일하게 증착시켰다. Fig.
전자광학추적장비에 영상추적 특성을 확인하기 위해 앞서 확인하였던 산화아연 반사방지막과 산화아연 나노구조에 플루오르화마그네슘 박막을 코팅한 반사방지막을 전면창에 각각 증착하였다. 수용액 방법을 통해 산화아연 나노구조를 성장시킨 후, 플루오르화마그네슘 박막을 산화아연 박막 두께와 동일하게 증착시켰다.

대상 데이터

영상추적간섭 현상을 개선하기 위해 전자광학추적장비 열영상센서부의 전면창 소재로 산화아연 나노구조에 플루오르화마그네슘 박막을 코팅한 반사방지막을 제작 하였다. 산화아연 나노구조는 유리기판 위에 수용액 방법(Hydrothermal method)을 통해 약 80 ㎚ 높이로 성장시켰다.

성능/효과

따라서 공기와 계면이 형성되는 반사방지막 상단으로 갈수록 굴절률이 점차 감소됨을 알 수 있다. 또한 산화아연 나노구조에 굴절률(1.37)이 낮은 플루오르화마그네슘을 코팅함으로써 반사방지막의 굴절률(2 ⟶ 1.08)이 산화아연 반사방지막과 비교하여 급격 하게 감소시킬 수 있음을 알 수 있다.
) 박막을 코팅한 반사방지막을 제작하여 구조적, 광학적 특성을 분석하였다. 또한 전자광학추적 장비의 전면창에 적용하여 영상추적 성능이 효과적으로 개선됨을 확인하였다.
반면, 조정 후의 추적 영향성 분석 결과에서는 해수면반사파에 의한 간섭 문제를 줄임으로써 탐지 식별력이 향상되었음을 확인할 수 있다. 또한 중심 추적과 상관 추적 기능 또한 원활하게 이루어지며 식별된 표적에 대해 일정시간 동안 추적을 유지할 수 있음을 확인할 수 있다.
파장이하의 구조를 재현함으로써 주기 이상의 모든 빛에너지를 투과할 수 있으며, 나노 반사방지막 표면에서의 이차반사를 통해 입사되는 빛에너지의 양을 증가시킬 수 있다. 또한 플루오르화마그네슘을 상단에 코팅하여 보다 효율적인 저굴절률 구조를 형성함으로써 산화아연 박막에 비해 높은 투과율을 확보할 수 있다.
산화아연 반사방지막은 비교적 높은 반사율에 의해 가시광 영역 평균 투과율이 약 82 % 확보되었다. 반면 산화아연 나노구조에 플루오르화마그네슘 박막을 코팅한 반사방지막은 상당히 낮은 반사율을 유지하며 박막에 대한 투과율이약 92 % 이상 확보됨을 확인하였다.
조정 전의 열영상화면에서는 해수면반사파가 발생할 경우 영상포화 현상에 의해 표적 식별이 어려우며 탐지거리 또한 명확하지 않아 지속적인 표적 추적이 불가능함을 알 수 있다. 반면, 조정 후의 추적 영향성 분석 결과에서는 해수면반사파에 의한 간섭 문제를 줄임으로써 탐지 식별력이 향상되었음을 확인할 수 있다. 또한 중심 추적과 상관 추적 기능 또한 원활하게 이루어지며 식별된 표적에 대해 일정시간 동안 추적을 유지할 수 있음을 확인할 수 있다.
54 %로 상당히 감소되었고, 30도와 60도로 입사하는 빛에너지에 대해서도 상당히 낮은 반사율이 확보됨을 알 수 있다. 산화아연 나노구조에 플루오르화마그네슘 박막을 코팅한 반사방지막은 구조적 개선을 통해 점진적으로 굴절률 변화가 이루어졌으며 공기와 반사방지막 계면에서 발생하게 되는 프레넬 반사 손실을 줄임으로써 표면 반사율을 줄였음을 알 수 있다.
6은 산화아연 반사방지막과 산화아연 나노구조에 플루오르화마그네슘 박막을 코팅한 반사방지막의 높이에 따른 굴절률 변화를 측정한 결과이다. 산화아연 나노구조에 플루오르화마그네슘 박막을 코팅한 반사방지막은 상대적으로 높은 투과율(평균 90 % 이상)이 확인되었다. 이는 Fig.
2와같이 시뮬레이션을 통해 확인하였다. 산화아연 반사방지막은 비교적 높은 반사율에 의해 가시광 영역 평균 투과율이 약 82 % 확보되었다. 반면 산화아연 나노구조에 플루오르화마그네슘 박막을 코팅한 반사방지막은 상당히 낮은 반사율을 유지하며 박막에 대한 투과율이약 92 % 이상 확보됨을 확인하였다.
3은 산화아연 나노구조에 플루오르화마그네슘 박막을 코팅한 반사방지막을 제작하여 투과전자현미경(Tramsmittion Electron Microscope, TEM)을 통해 표면을 측정한 결과이다. 수용액 방법을 통해 성장시킨 산화아연 나노구조 상단에 플루오르화마그네슘이 균일하게 코팅되었음을 확인할 수 있다. 플루오르화마그네슘은 1.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	전자광학추적장비의 전자광학센서부는 무엇으로 구성되어 있는가?	전자광학센서부는 함정의 마스트위에 위치하여 센서 구동장치에 표적의 열상 정보를 획득할 수 있는 열영상 센서, 표적의 거리 측정을 위한 레이저거리측정기, 주간 표적 영상 정보를 획득할 수 있는 주간영상카메라 및 각종 센서로 구성되어 있다. 또한 각각의 센서 구성품을 보호하기 위해 전면에는 특수 코팅 처리된 전면창이 부착되어 있으며 표적 추적을 최적화하기 위해 표면반사에 대한 연구가 필요한 실정이다.
	함상에 탑재되는 전자광학추적장비는 무엇으로 구성되어 있는가?	함정에 탑재되는 전자광학추적장비는 대공 및 대함 표적에 대한 신속한 표적 획득 임무를 수행하며 추적을 통해 표적에 대한 3차원 정보 및 대공/대함 사격을 위한 정보를 산출하여 획득된 표적정보를 실시간으로 지휘무장통제체계(Command and Fire Control System, CFCS)에 제공하는 센서 장비이다[1∼3]. 표적 식별의 용이함을 위해 함상에 탑재되는 전자광학추적장비는 대공/대함 표적에 대한 표적 획득 및 추적, 표적에 대한 3차원 표적정보(방위, 거리, 고도) 산출 및 제공, 대공/대함 사격을 위한 표적 정보 산출 및 제공, 열영상센서 및 주간카메라 비디오 제공 등의 기능을 수행하고 있으며 전자광학센서부, 전자광학추적제어부, 온도조절기, 안전스위치로 구성된다.
	함정에 탑재되는 전자광학추적장비란?	함정에 탑재되는 전자광학추적장비는 대공 및 대함 표적에 대한 신속한 표적 획득 임무를 수행하며 추적을 통해 표적에 대한 3차원 정보 및 대공/대함 사격을 위한 정보를 산출하여 획득된 표적정보를 실시간으로 지휘무장통제체계(Command and Fire Control System, CFCS)에 제공하는 센서 장비이다[1∼3]. 표적 식별의 용이함을 위해 함상에 탑재되는 전자광학추적장비는 대공/대함 표적에 대한 표적 획득 및 추적, 표적에 대한 3차원 표적정보(방위, 거리, 고도) 산출 및 제공, 대공/대함 사격을 위한 표적 정보 산출 및 제공, 열영상센서 및 주간카메라 비디오 제공 등의 기능을 수행하고 있으며 전자광학센서부, 전자광학추적제어부, 온도조절기, 안전스위치로 구성된다.

참고문헌 (9)

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상세보기
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L.Ae, D. Kieven, J. Chen, R. Klenk, Th. Risson, Y. Tang, and M. Ch. Lux-Steiner, ZnO nanorod arrays as an antireflective coating for Cu(In,Ga)Se2 thin film solar cells, Prog. Photovolt: Res. Appl. Vol. 18, pp 209-213, 2010.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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