적외선 열화상 기술을 이용한 반사판 재질에 따른 비가시 영역의 결함 측정 평가

김창오,강성훈,박일철,정현철,김경석,김상채 한국비파괴검사학회 2019 한국비파괴검사학회지 Vol.39 No.2

The objective of this study is to measure defects using reflectors and to evaluate the reflectors as well as defects by precise measurements of defects for various reflectors. In the study, a reflector was used to overcome the measurement limitations caused by invisible areas, such as the backsides of pipes, via infrared thermal imaging. Reflectors were selected according to the temperature change and energy change rate per unit time of the reflector and heat source according to the material, and the defects in the invisible regions were measured and evaluated using each of the selected reflectors. Thus, It was possible to improve the detection rate of defects by selecting an appropriate reflector considering the space limitation and thermal characteristics of the target material. 본 연구는 적외선 열화상(infrared thermography)시스템을 구성하여 반사판에 따른 결함을 측정하고, 이를 이용하여 여러 가지 반사판별로 결함을 정밀 계측하여 반사판과 결함을 평가하는데 목표가 있다. 적외선 열화상을 이용하여 배관의 후면과 같은 보이지 않는 영역의 측정 한계를 극복하기 위하여 반사판을 사용하였다. 재질별 반사판과 열원의 단위시간당 온도변화와 에너지 변화율에 따라 반사판을 선정하였으며 선정된 반사판을 이용하여 비가시 영역의 결함을 측정 평가 하였다. 공간 제한 및 대상 물질의 열적 특성을 고려하여 적절한 반사판을 선택하여 결함의 검출율을 향상 시킬 수 있을 것이다.

절곡된 타원형 도체평판 급전부를 갖는 포물선 반사판 안테나 설계

김병문(Byung Mun Kim),윤리호(Li Ho Yun),홍재표(Jae Pyo Hong) 한국전자통신학회 2017 한국전자통신학회 논문지 Vol.12 No.6

제안된 지향성 펜슬빔 안테나는 절곡된 타원 도체평판을 갖는 도파관 급전부와 포물형 곡면 반사판으로 구성되어 있다. 반사판 뒤에서 삽입된 급전 도파관의 종단 부근 광벽에 위치한 두 개의 사각형 개구는 반사판 초점에 위치하며, 절곡된 타원 평판으로 전자파 에너지를 방출시킨다. 이 평판은 전자파 에너지를 일차 반사시키며, 주 반사판을 향하도록 설계되어 있다. 도파관 종단에 위치한 두 사각형 개구는 안테나 시스템의 임피던스 정합을 위해서 안쪽으로 돌출된 탭을 가지는데, 탭의 형태는 잘려진 타원형이다. 제안된 포물형 반사판 안테나의 반사판의 직경은 400 mm, 촛점은 134.23 mm 이며, 사용 중심주파수 16.5 GHz에서 안테나이득은 33.68 dBi, 3 dB 빔폭은 3.3 °, 반사손실 -15 dB 사용대역폭은 1.0 GHz 이상이 되도록 설계하여, HFSS-IE를 사용하여 검증하였다. The proposed directional pencil beam antenna consists of a waveguide feeder with bended elliptical conductor plate feed and a parabolic curved reflector. Two rectangular apertures located at the broad wall near the end of the feed waveguide inserted from behind the reflector are located at the focus of the reflector and emit electromagnetic energy with bended elliptical conductor plate. This plate is designed to reflect electromagnetic energy primarily and to face the main reflector. The two rectangular apertures located at the waveguide end have inwardly protruding tabs for impedance matching of the antenna system, the shape of the tabs is a truncated oval. The proposed parabolic reflector antenna has a diameter of 400 mm and a focal length of 134.23 mm. The antenna gain is 33.68 dBi at the center frequency of 16.5 GHz, the beam width is 3.3 ° and the reflection loss is -15 dB. Using the HFSS-IE, simulation results are performed to validate the proposed antennas.

선형 프레넬 반사판 시스템의 집광 특성에 대한 수치해석 연구

이현진(Hyun Jin Lee),김종규(Jong Kyu Kim),이상남(Sang Nam Lee) 대한기계학회 2015 大韓機械學會論文集B Vol.39 No.12

고일사 지역인 사우디아라비아에서 태양열로 구동하는 흡수식 냉동 시스템 개발을 염두에 두고, 본 논문에서는 태양을 추적하는 선형 프레넬 반사판 시스템의 집광 특성을 수치해석 하였다. 몬테카를로 광선추적법을 기반으로 하는 광학 프로그램을 통해 집광 열유속, 집광 효율, 집광 에너지를 일년을 대표하는 춘분, 하지, 추분, 동지 날짜에 계산하였다. 동지를 제외하면, 9 시에서 15 시까지는 집광 성능이 일정한 가운데, 집광 효율도 70% 이상으로 높게 나타났다. 이 시간대에서 흡수기 중심 20% 영역에 모이는 최대 열유속은 하지 때 약 13.0 ~ 14.6 kW/m<SUP>2</SUP> 범위에서 변했다. 집광 시스템의 설계 인자 중에서 흡수기 설치 높이, 반사판의 폭, 반사판 사이의 거리가 집광 효율을 조사해 보면, 흡수기 설치 높이는 반사판의 폭에 관계없이 5 m 에서 최적의 성능을 나타냈다. 반사판의 폭이 작을수록 집광 효율이 좋지만, 반사판의 폭은 집광 되는 에너지에 직접적으로 비례하기 때문에 냉동 시스템의 용량에 맞추어 설계가 필요하다. 본 연구는 흡수기의 열전달 해석의 중요한 선행조건이므로 향후에 광학-열전달 연계된 해석을 통해 전체 시스템의 성능을 예측하고 설계하는데 활용할 수 있을 것이다. In this study, we numerically investigated the concentration characteristics of a linear Fresnel reflector system that can drive a solar thermal absorption refrigeration system to be installed in Saudi Arabia. Using an optical modeling program based on the Monte Carlo ray-tracing method, we simulated the concentrated solar flux, concentration efficiency, and concentrated solar energy on four representative days of the year - the vernal equinox, summer solstice, autumnal equinox, and winter solstice. Except the winter solstice, the concentrations were approximately steady from 9 AM to 15 PM, and the concentration efficiencies exceed 70%. Moreover, the maximum solar flux around the solar receiver center changes only within the range of 13.0 ~ 14.6 kW/m<SUP>2</SUP>. When we investigated the effects of the receiver installation height, reflector width, and reflector gap, the optimal receiver installation height was found to be 5 m. A smaller reflector width had a greater concentration efficiency. However, the design of the reflector width should be based on the capacity of the refrigeration system because it dominantly affects the concentrated solar energy. The present study was an essential prerequisite for thermal analyses of the solar receiver. Thus, an optical-thermal integration study in the future will assist with the performance prediction and design of the entire system.

반사판을 갖는 인셋 급전 CSLR 패치 안테나 제작

홍재표(Jae Pyo Hong),김병문(Byung Mun Kim),손혁우(Hyeok Woo Son) 한국전자통신학회 2016 한국전자통신학회 논문지 Vol.11 No.11

본 논문에서는 인셋 급전한 패치의 접지면에 Complementary Single Loop Resonators(: CSLRs)을 배열한 안테나의 복사패턴을 개선하기 위하여 도체 반사판 사용을 제안하였다. 제안된 안테나의 반사판은 패치의 접지면으로부터 약 λ₀/4 아래에 위치하고, 크기는 패치의 약 2배 정도이다. 유전율 2.5, 두께 0.787 mm인 마이크로스트립 기판을 사용하여 안테나를 설계, 제작하여 실험하였고, Finite Element Method(: FEM) 기반의 3D EM Solver인 HFSS를 사용하여 시뮬레이션 하였다. 실험결과, 반사판이 있는 경우의 안테나 공진주파수와 정합특성은 반사판이 없을 때와 거의 동일하게 변화가 없었으나, 복사패턴은 반사판에 의해 상당히 개선되었음을 확인하였다. In this paper, we propose the CSLR(: Complementary Single Loop Resonators)-loaded inset fed patch antenna with a conducting reflector to improve the radiation patterns. Reflector of the proposed antenna is located below about λ₀/4 from the ground plane of the patch, the size is about two times of the patch. The proposed antenna is designed and fabricated on the substrate which has a dielectric constant and thickness with 2.5 and 0.787 mm, respectively. Simulation results are obtained by using the HFSS, 3D EM Solver based Finite Element Method(: FEM). The resonant frequency and matching characteristics of the antenna with reflector are substantially the same as when there is no change in the antenna without reflector, it is confirmed that radiation patterns are significantly improved by the reflector

SAW 온도센서용 음향 반사판 분석 및 무선 온도 측정

김기복(Ki-Bok Kim),김성훈(Seong-Hoon Kim),정재기(Jae-Kee Jeong),신범수(Beom-Soo Shin) 한국비파괴검사학회 2013 한국비파괴검사학회지 Vol.33 No.1

본 연구는 비접촉 무전원 표면탄성파(surface acoustic wave, SAW) 온도센서를 개발하기 위하여 수행 되었다. 단일전극 구조의 IDT(inter-digital transducer)와 434 MHz의 공진주파수를 가지는 SAW 소자를 128˚ rot-X LiNbO₃ 압전기판위에 반도체 공정으로 제작하였다. SAW 온도센서의 음향 반사판에 따른 반사 신호의 특성을 분석하기 위하여 다양한 형태의 음향 반사판을 제작하여 표면탄성파 신호의 반사특성을 분석한 결과 빗살형 전극형태의 반사판이 가장 양호한 반사특성을 나타내었다. SAW 온도센서를 구동하기 위한 신호를 송신하고 온도에 따른 SAW 센서의 출력신호를 수신하기 위하여 다이폴 안테나와 마이크로프로세서에 기반한 무선 송수신 시스템을 제작하였다. 40∼80 ℃의 온도 범위에서 개발된 SAW 온도센서와 무선 송수신 시스템을 평가한 결과 온도증가에 따라 SAW 온도센서의 공진 주파수가 선형적으로 감소하였으며 결정계수가 0.99 이상으로 정확한 무선 온도측정이 가능한 것으로 나타났다. In this study, a wireless and non-power SAW (surface acoustic wave) temperature sensor was developed. The single inter-digital transducer (IDT) of SAW temperature sensor of which resonance frequency is 434 MHz was fabricated on 128˚ rot-X LiNbO₃ piezoelectric substrate by semiconductor processing technology. To find optimal acoustic reflector for SAW temperature sensor, various kinds of acoustic reflectors were fabricated and their reflection characteristics were analyzed. The IDT type acoustic reflector showed better reflection characteristic than other reflectors. The wireless temperature sensing system consisting of SAW temperature sensor with dipole antenna and a microprocessor based control circuit with dipole antenna for transmitting signal to activate the SAW temperature sensor and receiving the signal from SAW temperature sensor was developed. The result with wireless SAW temperature sensing system showed that the frequency of SAW temperature sensor was linearly decreased with the increase of temperature in the range of 40 to 80℃ and the developed wireless SAW temperature sensing system showed the excellent performance with the coefficient of determination of 0.99.

플래셔 패턴을 활용한 종이접기 기반의 전개형 반사판 구조물

장건익,김태현,이대영,한재흥 한국항공우주학회 2023 韓國航空宇宙學會誌 Vol.51 No.7

The development of small satellite payloads in current times requires efficient use of limited space, while achieving high performance. For high-performance missions, reflector antennas with a certain size or larger may be necessary, but spatial constraints can pose a challenge. To overcome these limitations, researchers are designing these structures in deployable configurations. In this research, we propose the origami-based deployable structure, which can be easily and efficiently packed. The structure is able to deploy itself by applying a compliant flexure hinge. In order to evaluate the performance of the proposed deployable reflector structure, the packaging efficiency, surface error, and focus error are analyzed in relation to changing the design parameter. A deployable prototype is constructed using a torsion-based compliant hinge. Finally, the position change of specific points is experimentally measured to analyze a deployment repeatability. 현재 개발 중인 소형 및 초소형 위성의 탑재체들은 높은 성능을 가지기 위해 위성체의 한정적인 공간을 효율적으로 사용하여 배치해야한다. 특히 면적이 성능에 직결되는 반사판 구조의 경우 고성능의 임무를 수행하기 위해선 필연적으로 특정 크기 이상이 되어야 하는데, 소형화되는 위성체의 공간적 제약 문제를 해결하고자 전개형 구조 개념을 적용한 연구가 다수 수행 중이다. 본 논문에서는 간단한 전개 방식과 높은 수납 효율로 주목받고 있는 종이접기 구조에 기반하여, 재료의 탄성을 이용한 유연 힌지(Compliant Flexure Hinge)가 적용된 ‘종이접기 기반의 전개형 반사판 구조물’을 제안한다. 제안한 구조물이 전개형 구조물로써, 전개형 반사판으로써의 성능을 파악하기 위하여 매개변수의 변화에 따른 수납 효율, 표면 오차, 초점 오차에 대해서 분석한다. 제안된 종이접기 반사판 구조물을 전개가 가능한 구조물로 제작하기 위해 비틀림 기반의 유연 힌지(Torsion-based Compliant Hinge)를 이용하여 프로토타입을 제작하고, 구조의 전개 반복성을 확인하기 위하여 제작된 구조의 특정 점들의 위치 변화를 실험적으로 측정하여 분석한다.

반사판을 이용한 집광형 태양광 모듈 실증 연구

정혜정(Jeong, Hye-Jeong),이영우(Lee, Young-Woo),유희수(Ryoo, Hee-Soo),부성재(Boo, Seong-Jae) 한국신재생에너지학회 2008 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2008 No.10

본 연구에서는 알루미늄 반사판을 이용한 저집속 (2.25X) 집광형 태양광 모듈을 설계 및 제작하여 실증 연구를 실시하였다. 반사판을 이용한 집광형PV시스템의 성능향상을 평가하기 위하여, 일사량과 모듈온도 변화에 따른 출력변화와 효율변화를 평판형 모듈과 집광형 모듈에 대해서 각각 측정하고 비교하였다. 결과적으로 반사판을 사용 집속한 모듈이 약 20% 이상의 출력 증가를 보였으며, 모듈의 평균 온도 상승에도 불구하고 1.4 배의 발전효율 증가를 확인하였다.

대면적 flat-type LED조명의 균일도 향상을 위한 반사판 및 도광판의 최적화

박소희,신용진 한국물리학회 2014 New Physics: Sae Mulli Vol.64 No.8

Flat-type light-emitting diode (LED) lighting, the light source located on a side, has the advantages of making the illuminator thin and realizing uniform illumination with a small number of LEDs. However, large-area lighting has the problem of uniformity degradation due to the planar light that is formed through the reflector and the light guide panel (LGP) from the side light source. In this study, we developed large-area flat-type LED lighting by adjusting the inclinations of the reflector and of the LGP. We were able to use a side illumination scheme instead of a direct light illumination method. By adjusting the reflectivity due to indirectly reflected light combined with directly reflected light, we optimized the LGP to achieve maximum efficiency through computer simulations. As a result of the simulations, we found that adjusting the slope of the reflector and the LGP was a more effective way to improve uniformity than adjusting the reflectivity of the LGP. Flat-type LED조명은 광원이 측면에 위치하고 있어서 박형화에 유리하고 비교적 적은 수의 LED를 사용하여 고른 휘도분포의 조명시스템을 구현할 수 있는 장점이 있다. 그러나 대면적 조명에서는 측면 광원으로부터 나오는 빛을 반사판 및 도광판을 통해 평면광의 형태로 형성하기 때문에 휘도 및 균일도의 저하를 가져올 수 있다. 본 연구에서는 반사판 및 도광판의 기울기를 조정하여 직접광 방식이 아닌 측광 방식의 대면적 flat-type LED 조명시스템을 형성하였다. 특히 도광판에서 직접광과 함께 반사되는 간접광을 형성하여 고른 휘도분포를 이룰 수 있도록 전산모사를 통하여 도광판의 효율을 극대화 할 수 있는 반사율을 조정하여 최적화하였다. 따라서 전산모사 결과 균일도를 향상시키는 데에는 도광판의 반사율에 따른 결과보다 반사판과 도광판의 기울기를 조정하는 것이 보다 효과적인 방법이 될 수 있다는 것을 확인하였다.

모노펄스안테나 시스템에 적용되는 2중 반사경 설계

김원섭(Won-sub Kim) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.45 No.1

본 논문에서는 모노펄스 안테나 시스템에 적용되는 2중 반사경에 관하여 연구하였다. 연구 결과 주반사판의 효율이 70% 이상인 경우 반사경의 크기가 설계에 사용되는 최저 주파수(11.7㎓)의 30파장(약77㎝)이면 최저주파수의 이득은 37.9㏈i, 최대주파수(12.7㎓)에서는 38.6㏈i의 이득을 얻을 수 있다. 또한 부반사판의 성능 개선을 위한 방안으로 반지름 D이고 초점거리 Fe인 경우 초점거리 대 지름의 비가 더 클수록 원거리 장에서의 교차편파가 개선되며 반사판의 테두리에서의 구면 확산손실이 감소한다. 또한, 급전 안테나의 측면 변위(xsys평면에서)에 따른 방사패턴의 약화 정도가 더 작아지기 때문에 주빔의 주사성능이 개선됨을 확인하였다. In this paper, we studied on dual reflector adjusted to monopulse antenna system. As a result, when the efficiency of main reflector is more than 70%, The size of reflector is 30 wavelength of maximum frequency and minimum frequency gain is 37.9㏈i, and Maximum frequency gain is 38.6㏈i. Also, when a radius is D and Focus-distance is Fe,, a scheme for efficiency improvement of Sub Reflector is to increase the Focus-distance to Diameter Ratio. In this case, Cross polarization in Far field improved and spherical spreading loss in circumference of reflector reduced. The influence of Radiation pattern followed by the side displacement of feed antenna( at xsys) is decreased, it is confirmed that performance of scanning is improved.

전개형 복합재 반사판 안테나의 유연 다물체 동역학 해석

임윤지(Yoon-Ji Lim),오영은(Young-Eun Oh),노진호(Jin-Ho Roh),이수용(Soo-Yong Lee),정화영(Hwa-Young Jung),이재은(Jae-Eun Lee),강덕수(Deok-Soo Kang),윤지현(Ji-Hyeon Yun) 한국항공우주학회 2019 韓國航空宇宙學會誌 Vol.47 No.10

전개형 반사판 안테나의 전개거동 특성을 해석적 그리고 실험적 방법으로 분석하고자 한다. Kane 방정식을 이용하여 전개형 안테나의 다물체 운동방정식을 공식화하였다. 복합재료 반사판의 구조변형 특성을 살펴보기 위해 FSDT(First-order Shear Deformation Theory)를 이용하여 빔 모델로 유한요소 정식화 하였다. 역진자 모델을 이용하여 안테나 전개시간에 따른 스프링 상수 그리고 댐핑 계수들을 결정하였다. 다물체 동력학 해석을 통하여 설계변수에 따른 안테나 반사판의 동적구조 특성을 확인하였고, 무중력 모사 전개실험을 통하여 해석결과 검증 및 거동특성을 실험적으로 관찰하였다. Dynamic behaviors of the deployable composite reflector antenna are numerically and experimentally investigated. Equations of the motion are formalized using Kane’s equation by considering multibody systems with two degrees of freedom such as folding and twisting angles. To interpret structural deformations of the reflector antenna, the composite reflector is modeled using a beam model with the FSDT(First-order Shear Deformation Theory). To determine design parameters such as a torsional spring stiffness and a damping coefficient depending on deployment duration, an inverted pendulum model is simply applied. Based on the determined parameters, dynamic characteristics of the deployable reflector are investigated. In addition, its results are verified and compared through deployment tests using a gravity compensation device.