초록 ▼

□ 최종목표
Hot Press 공법을 통하여 중적외선 광학계 최외각 창으로 사용할 수 있는 고내구성, 저가보급형 윈도우 제조기술 개발

□ 개발내용 및 결과
본 과제에 의해 개발된 중적외선 투과용 윈도우는 적외선 카메라에 적용될수 있으며, 차량의 나이트비젼등 시스템에 적용되는 소재로, 핫프레스 공법으로 제작된 소결형 윈도우의 표면에 DLC 코팅을 통해 내구성을 향상시키며, AR 코팅하여 광학적 투과율을 향상시킴.
개발내용은 하기 항목에 대해 연구를 진행함.
1. HP-MgF₂ 소결

□ 최종목표
Hot Press 공법을 통하여 중적외선 광학계 최외각 창으로 사용할 수 있는 고내구성, 저가보급형 윈도우 제조기술 개발

□ 개발내용 및 결과
본 과제에 의해 개발된 중적외선 투과용 윈도우는 적외선 카메라에 적용될수 있으며, 차량의 나이트비젼등 시스템에 적용되는 소재로, 핫프레스 공법으로 제작된 소결형 윈도우의 표면에 DLC 코팅을 통해 내구성을 향상시키며, AR 코팅하여 광학적 투과율을 향상시킴.
개발내용은 하기 항목에 대해 연구를 진행함.
1. HP-MgF₂ 소결체 제조기술 개발 및 최적화
2. 연마 공정 개발
3. MgF₂ 윈도우용 무반사 및 내구성 광학코팅 개발
그 결과 직경 30mm 소결체로 중적외선 투과용 윈도우 제조기술을 개발하였고, 최고투과율 92%, 밀도 3.17g/cm³, 경도 519 kg/mm², 파괴강도 129MPa,반사율 0.80%이하, DLC 코팅 투과율 저하 4.49%이하, DLC 경도 15.39GPa이상의 소재를 개발 함.

□ 기술개발배경
○ 대륙별 지역적 특색에 따라 원적외선 광학계 뿐만 아니라 저가 보급형 비냉각식 중적외선 광학계에 대한 수요가 점점 요구되고 있는 실정임. 이는 수분이 많은 국내환경의 경우 일년중 4개월 정도는 원적외선 광학계로는 고화질을 가진 영상 획득이 쉽지 않아 중적외선 광학계의 적용이 가능하며 특히 2016년 이후 640x480 보급형 중적외선 비냉각식 센서가(Bird 640 wideband) 양산됨에 따라 다양한 수송기기에 적용분야가 확대되고 있음.
○ 그 가운데 차량의 헤드 적용 방식이나 특수 용도 차량의 경우, 카메라의 손상에 따른 성능저하가 발생할 수 있으므로 적외선 카메라를 위한 고경도,고투과율(파장대역 3~5μm)의 윈도우가 필요함. 표 1에서 볼 수 있듯이 MgF₂, ZnS, Ge, Si 등 각 윈도우용 소재에 따라 각각 다른 특성을 나타냄.
○ 위의 소재 중 MgF₂는 고투과율(파장대역 0.12~7μm)의 특성을 가지고 있으며, 반사 손실이 낮고 경도가 높아 적외선 카메라용 윈도우에 쓰일 수 있는 소재로서 화학적 물리적 충격에 강하고 열충격에도 강한 소재로서 제조방법에 따라 특성과 가격의 차이가 크게 달라지는 소재임.

□ 핵심기술개발의 의의
본 소재는 현재 국산화 사례가 없으며 중국, 러시아 등의 일부 국가에서만 생산하고 있는 특수 세라믹 소재로서 본 소재개발기술을 통해 국산화를 실현하고 역수출이 가능한 제품을 개발하는데 의의가 있음.

□ 적용분야
○ 산업체에서는 중적외선 열상카메라가 가장 적합하게 적용 가능한 부분은 온도가 높은 환경의 공장 등에서 공정관리를 위하여 적용되고 있으며 재난현장에서 긴급출동 차량이나 경찰차, 소방차를 포함한 특수 용도의 차량에 설치할 경우, 심한 연기나 어둠속에서도 조난자나 피해자를 식별하며, 화재현장에서는 또한 현장에서의 구조물등의 안정성을 파악할 수 있음.
○ 또한 해양 선박충돌등으로 매우 안전을 신경써야하는 해양분야에서도 해안 감시선이나 대형 수송선등의 정박을 안전하게 인도하는 예인선 등에는 원적외선 열상카메라보다 수분이 많은 대기 지역에서 투과도가 높은 중적외선 광학계의 성능이 우수한 것으로 나타남.
○ 중적외선 LED광원등과 같이 보급화가 이루어지고 및 중적외선 검출기의 저가화가 실현되어 화학 및 생물학적 감지, 통신, 보안 분야를 시작으로 스마트폰 카메라 등 일상생활용 응용제품으로도 시장 확대가 가능할 것으로 기대됨.
○ 중적외선 광학부품 (렌즈, 윈도우)등의 경우 열상카메라이외에도 다양한 응용분야에 필요로 하는데 특히 중적외선 LED가 개발됨에 따라 기존의 CVD-ZnS 렌즈 특히 중적외선 Detector 앞 윈도우 수요도 증가하는 경향을 보여줌 이는 다양한 센서 및 계측기 분야에도 중적외선 광학시스템의 응용이 확대되어짐으로 해석됨.
○ 군수분야에서도 최근 저가형 적외선 윈도우 적용이 실현되고 있는데, 예로 국산미사일 신궁임. 이 미사일의 경우 최외각 반구형 윈도우로 HP-MgF₂소재를 활용한 돔 윈도우를 적용하고 있음.

(출처 : 요약서(초록) - 3. 기술개발 결과요약 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약(초록) ... 3
• 연구개발사업 주요 연구 성과 ... 11
• 목차 ... 14
• 제 1 장 서론 ... 15
• 제 1 절 개발기술의 중요성 및 필요성 ... 15
• 제 2 절 국내·외 관련 기술의 현황 ... 19
• 제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적·경제적 파급 효과 ... 19
• 제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 22
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 22
• 제 2 절 개발 내용 및 개발 범위 ... 23
• 제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 24
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 24
• 1. 연구개발 추진 일정 ... 24
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 25
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 150
• - 각 기관/기업별 역할 및 추진 내역 ... 150
• 제 3 절 시장 현황 및 사업화 계획 ... 151
• - 기술개발 관련 시장 현황 ... 151
• - 사업화 계획 및 마케팅 전략 ... 151
• - 사업화에 따른 수익성 자체분석 결과 ... 151
• 별첨1. 성과활용현황 및 계획 ... 153
• 별첨2. 성실이행 서약서 ... 156
• 별첨3. 자체보안관리진단표 ... 157
• 끝페이지 ... 157