초소형 해양 다분광 원격탐사 관측기기 개발 기획연구사업

초소형 해양 다분광 원격탐사 관측장비 개발 예정 초소형 해양 다분광 원격탐사 관측(감시) 시스템 개발

[그림 3-3-1] Double Gauss Lens 설계안 ················································································· 11 [그림 3-3-2] Offner type 분광계 설계안 ··················································································· 12

기획 연구의 개요

기획 연구의 내용 및 범위

원내·외 관련 정책과의 연계성 검토

콤팩트하고 고성능의 멀티스펙트럼 영상처리를 위해서는 비구면을 적극 활용해 렌즈 수를 줄여 광학계의 부피를 최소화하는 설계가 필수적이다. 따라서 소형 비구면 렌즈의 생산은 요구되는 성능과 적용 환경에 따라 다르지만 주로 플라스틱 소재의 압축/사출 성형 또는 유리/세라믹 소재의 연마에 의해 생산됩니다. 소형 비구면 렌즈의 대량 생산을 위해서는 비구면 광학면의 형상을 빠르고 재현 가능하게 측정할 수 있는 장비가 기본적으로 필요하며, UA3P나 Talysurf와 같은 접촉 장치나 ASI(Q)와 같은 스티칭 간섭계가 세계적으로 필요합니다. 그것은 최고 수준의 정확도와 측정 범위를 가지고 있습니다.

일반적으로 비구면연마공정은 원하는 비구면 형상을 CNC연마기로 1차 가공한 후 비구면연마기를 이용하여 간섭측정이 가능한 광학표면을 제작하고 반복적인 측정과 연마를 통해 형상오차와 표면조도를 감소시키는 공정이다. . SPDTM을 사용하는 소재에 공정을 적용하면 연마면과 동등한 고품질 가공면을 직접 얻을 수 있어 측정에 의해 비구면 형상을 쉽게 얻을 수 있다. 최근 장비의 발달로 비구면에 가장 가까운 최적의 구로 가공된 모재에 CNC 연삭기를 이용한 형상교정 작업도 가능하다.

개발 방안 수립

국내 기술개발 역량 분석

국내 대학(공주대/한국과학기술연구원), 연구기관(한국항공우주연구원/국방연구원), 기업체(한화)는 다중분광 및 초분광 이미징 카메라 개발을 경험했다. 비구면을 정밀하게 측정할 수 있는 일반 측정장비의 경우 높은 장비가격으로 인해 국내 수급이 원활하지 않아 고성능 광학계 양산에 걸림돌이 되고 있다. 최근 광학형상 측정기인 접촉식 측정기인 UA3P의 공급이 점차 늘고 있지만, 간섭계에 의한 비구면 측정기의 경우 한국기초과학연구원과 한국천문연구원만 가지고 있지 않다.

한국천문연구원의 소형 차세대 과학 탑재체인 NISS 개발에 LVF를 활용해 영상과 분광을 동시에 할 수 있었다. 성능 테스트 결과 NISS의 분광 성능은 기존 LVF 기반 관측 장비인 WISE와 AKARI보다 우수했다. 벤치마크 수준 이상인 것으로 확인됐다. 다른 나라와 비교했을 때 우수한 개발비 경쟁력과 그에 상응하는 기술은 한국이 NASA의 SPHEREx 개발에 적극 참여하고 있다는 사실이다. 데이터 처리 S/W의 제어 가능 The SPHEREx Satellite는 NISS에 비해 관측 성능이 대폭 향상된 차세대 LVF 기반 분광기입니다. 미국과의 국제공동개발을 통해 한국이 LVF 기반 감시장치 개발기술을 단기간에 국제적 수준으로 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

국내주도 개발방안 도출

구조 상황에서 유일한 해결책으로 간주됩니다. 드론용 광센서는 기본적으로 무게와 전력 측면에서 가장 큰 한계를 결정하므로 초소형 및 초경량 광센서 구성과 초절전 광센서 기술이 필요하다. 특히 바다와 해상에서 운용되는 드론은 육상보다 운용시간이 길고 상대적으로 열악한 기상조건을 고려해야 한다.

해양 탐사용 멀티스펙트럼 센서의 경우 높은 SNR이 요구되고 열악한 환경 조건에서 임무를 수행하기 때문에 투과율이 좋고 환경 변화에 둔감한 유리 소재를 연마 가공해 개발한 것으로 보인다. 매우 높은 형상 정밀도를 요구하는 CNC 비구면밀이나 자기유체 가공 공정을 도입하여 성능을 향상시킬 수 있으나 이러한 방식은 상대적으로 가공 시간이 오래 걸리므로 설계 단계에서는 이를 최소화하기 위한 공정이 필요하다. 에서 LVF를 사용할 경우 무인항공기의 허용 중량 요건을 충족하는 분광 탑재체 개발에 크게 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

초소형 해양 다분광 관측기기 초기 광학계 설계안 제시

국내 해상감시에 적합한 대역 및 채널수, 공간해상도, SNR 등은 국내외 전문가들의 의견을 종합적으로 수렴하여 결정하여야 하며, 이를 바탕으로 LVF 제작을 위한 주요 사양은 개발비 범위 내에서 결정됩니다. . 오프너형 분광기는 격자를 사용하는 분광기로 많은 분광기에 사용되고 있다. 분광계의 입구 동공에 슬릿을 만들고 초점면에 2D 검출기를 사용하여 Sweep 방식으로 해양/해안 측량이 가능합니다.

초소형 해양 다분광 관측기기 설문조사 및 결과

아래 표는 천리안해양 2호 위성의 해색 관측 채널을 나타낸 것으로, 포함되어야 한다고 생각하는 채널을 선택해 주십시오. 원하는 채널이 없을 경우 표 하단의 빈칸을 채워주세요.

고도 500m에서 작동한다고 가정할 때 어느 수준의 공간 해상도(GSD, Ground Sampling Distance)가 적절하다고 생각하십니까? 해양 색상의 올바른 신호 대 잡음비(SNR)는 얼마라고 생각하십니까? 위에서 선택하신 초소형 멀티스펙트럼 원격탐사 관측기기의 적정가격은 얼마라고 생각하십니까?

연구자의 관점에서 어느 정도의 가격에 구매할 의향이 있습니까?

경제성 평가