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3차원 복합 열해석 기반 적외선 영상 생성 알고리즘 설계 및 구현
장현성(Hyun-Sung Jang),김동건(Dong-Geon Kim),권구용(Ku-Yong Kwon),하남구(Nam-Koo Ha) 융복합지식학회 2021 융복합지식학회논문지 Vol.9 No.4
적외선 영상은 일반적인 가시광 영상에 비해 사용 가능한 데이터셋이 상대적으로 적을 뿐만 아니라 영상획득 비용도 높다. 따라서, 머신러닝이나 시뮬레이션 분야에서는 적외선 영상을 생성하여 활용하려는 연구가 활발하다. 본 논문에서는 정밀한 표면온도 계산을 바탕으로 실제와 유사한 적외선 영상을 생성하는 방안과 그 구현 결과를 제시하였다. 실제 물리적 수식을 기반으로 한 3차원 복합 열해석을 바탕으로 복잡한 형상의 차량에 대한 열해석을 수행하였고, 제시한 방안의 오차가 약 1% 정도로 매우 정밀함을 확인하였다. 이러한 정확한 표면온도와 BRDF 값을 이용한 표면의 방향별 반사율을 이용하여 적외선 영상을 생성하면, 실제 적외선 카메라로 촬영된 영상과 유사한 적외선 영상의 생성이 가능함을 구현 결과로 확인할 수 있었다. Compared to general visible light images, infrared images have relatively few available data sets and also have high image acquisition costs. Therefore, in the field of machine learning or simulation, research to generate and utilize infrared images is active. In this paper, a method for generating infrared images based on precise surface temperature calculation and its implementation result are presented. Thermal analysis was performed on a vehicle with a complex shape based on a three-dimensional conjugate heat transfer analysis based on actual physical formulas, and it was confirmed that the error of the proposed method was about 1%. As a result of the implementation, it was confirmed that an infrared image similar to an image captured by an actual infrared camera can be generated when an infrared image is generated using the accurate surface temperature and BRDF (Bi-Directional Reflectance Distribution Function).
적외선 영상 생성 및 분석을 위한 종합 소프트웨어 개발
한국일(Kuk-Il Han),김도휘(Do-Hwi Kim),최준혁(Jun-Hyuk Choi),하남구(Nam-Koo Ha),장현성(Hyun-Sung Jang),김태국(Tae-Kuk Kim) 한국정보과학회 2017 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.23 No.3
국내에서 개발 중인 장비의 기술 유출 방지와 국내 환경에 맞는 적외선 신호 분석 S/W 개발에 대한 요구가 있어 왔다. 본 논문에서는 적외선 영상을 생성하기 위한 적외선 신호 분석 S/W에 대한 구성과 특정 파장대역의 적외선 영상 생성 방법 및 분석 방법에 대해 나타내었다. 개발된 적외선 신호 분석 S/W는 표면온도 해석 결과와 물체의 자체방사 성분 및 반사성분 그리고 대기경로 복사성분을 통해 적외선 영상을 생성하도록 구성되어 있다. 대부분의 상용 S/W에는 복사 대비값 및 탐지거리 또는 탐지율 분석 기능이 포함되어 있지 않지만 개발된 S/W에는 생성된 적외선 영상을 이용하여 위협도 분석할 수 있는 기술을 포함하고 있다. Recently there has been an increasing demand for developing a domestic software (S/W) for infrared signature generation to prevent technology leakage and match the domestic operating environment. In this study, we developed a S/W for infrared signature generation and presented its structures and functions for creating and analyzing the IR images of designated spectral bands. The proposed S/W generates IR images of an object through calculations of surface temperatures and IR signals including the self-emitted, surface reflected and path dependent radiances. Moreover, the proposed S/W includes the features of infrared threat analyses from the generated IR images including the infrared contrast radiant intensity (CRI), detection ranges or detection probability analyses, unlike the imported, commercial infrared signature generation S/W.
적외선 신호 분석을 위한 고속 항공기의 공력가열에 관한 효율적 예측
이지현(Ji-Hyun Lee),채준혁(Jun-Hyeok Chae),하남구(Nam-Koo Ha),김동건(Dong-Geon Kim),장현성(Hyun-Sung Jang),명노신(Rho-Shin Myong) 한국항공우주학회 2019 韓國航空宇宙學會誌 Vol.47 No.11
고속으로 비행하는 항공기의 구성품에 관한 적절한 설계를 위해서는 공기역학적 가열과 표면 온도를 계산하는 능력이 필수적이다. 본 연구에서는 항공기의 공력가열을 효율적으로 계산하기 위한 다양한 경험식들을 분석한 다음, 경험식에 기초한 전산코드를 개발하였다. 계산된 결과는 Navier-Stokes-Fourier 방정식 기반의 ANSYS FLUENT와 경험식에 기초한 ThermoAnalytics사의 MUSES코드의 결과와 비교하였다. FLUENT의 계산결과와는 벽면 및 정체점 온도에 대해 매우 일치하였다. MUSES 코드와도 온도와 열유속에서 각각 1%, 5%의 차이를 보여주어 매우 근접한 결과를 보여 주었다. The ability to calculate aerodynamic heating and surface temperature is essential to ensure proper design of aircraft components in high speed flight. In this study, various empirical formulas for efficiently calculating aerodynamic heating of aircraft were first analyzed. A simple computational code based on empirical formulas was developed and then compared with commercial codes; ANSYS FLUENT based on the Navier-Stokes-Fourier equation, and ThermoAnalytics MUSES based on an empirical formula. The code was found to agree well with the results of FLUENT in the wall and stagnation point temperatures. It also showed excellent agreement with MUSES, within 1% and 5% in temperature and heat flux, respectively.