논문

본 논문에서는 가시광 통신 시스템의 발생하는 Dimming level 감소 및 Flicker 발생 문제를 해결하기 위한 연구를 진행하였다. 가시광 통신은 통신과 조명을 함께 제공하는 융합기술로, 통신 성능뿐만 아니라 조명의 성능을 함께 만족 해야한다. 그러나 기존의 데이터 전송 방식은 전송 Data sequence를 고려하지 않고 전송하기 때문에, Dimming level을 감소시키고 Flicker 현상을 발생시킨다. 이를 해결하기 위해, 본 논문에서는 Dimming improvement and Flicker Reduction Mapping 기법을 연구하였다. 기존의 시스템은 단순하게 '0'과 '1'의 데이터만 전송하였지만, 본 시스템에서는 RGB 채널에 Original data 전송채널과 DIFR(Dimming Improvement and Flicker Reduction) 전송채널을 할당한다. R채널에는 Original data를, DIFR-G채널에는 Original data or Inverse Original data를 할당하고, DIFR-B채널은 R채널과 G채널의 논리연산을 통해 전송함으로써, 최대 Dimming level을 유지하면서 동시에 'OFF' 패턴이 연속적으로 발생하지 않도록 하여 Flicker 현상을 방지하고 통신 기능뿐만 아니라 조명으로써의 역할을 충실히 할 수 있는 적응형 데이터 할당 알고리즘을 제안했다.

After the revision of “Fire Safety Standards for Automatic Fire Alarm System and Visual Alarm Equipment (NFSC 203)” in 2015 made it mandatory to install smoke detectors in apartments and medical facilities, their number has increased significantly. The detector used in the experiment was a photoelectric spot-type analog smoke detector. The experiment was conducted by configuring a real-time smoke monitoring system. In addition, the sensitivity characteristics of the smoke detector according to the decrease in intensity of light were analyzed. This was achieved by controlling the intensity of light related to the lifespan of the LED, a vital component of the smoke detector. When a intensity of LED light decreased by 10%, the sensitivity of the smoke detector decreased by 12.5%. When a intensity of light decreased by 30%, it decreased to 61% of the smoke detector sensitivity value. From these results, An equation for the change in sensitivity of a smoke detector according to the decrease in intensity of light was derived. It was confirmed that when the light intensity of the LED decreases, the sensitivity of the smoke detector decreases by about 37% more than the decrease in light intensity. Therefore, when developing a photoelectric spot-type smoke detector, establishing the LED current-radiation light characteristic curve and the correlation between the current of the light source and the ambient temperature will significantly improve the product's function and post-management.

There are trace evidence generated by contact between the victim and the criminal at the crime scene, and in particular, latent fingerprints are commonly found evidence and a strong evidence of personal identification. The latent fingerprints found at the crime scene remain on the surface of living tools such as glass bottles, plastic containers, and cups. The taking the latent fingerprints is usually performed by applying a single or combined method classified into gas, solid, and liquid methods according to the surface properties of which the fingerprints are released, and fingerprint transfer plates or fingerprint imaging methods are used to record them. However, in the case of fingerprint transfer plates, there are limitations that are difficult to apply depending on the shape of the evidence surface, and the fingerprinting method also had problems such as diffuse reflection depending on the shape of the evidence surface. In this study, we developed an improved fingerprinting technique that can effectively record latent fingerprints appearing on non-porous surfaces with amorphous curved bodies through back-light fingerprinting using a Luminescent liquid. Evidence such as glass bottles, plastic containers, and cups are mainly transparent in the form of curved surfaces, and there are many restrictions on fingerprint image taking due to diffuse reflection and background reflection in photography, such as imprinting manufacturer's trademark or pattern on the evidence surface. Using the luminescent liquid, the light-emitting liquid was filled in the evidence to remove the disturbance from the background, and using the light of the luminescent liquid, the ridge of the light-transmitting fingerprint appeared dark, and the furrow between the light-transmitting ridge and the ridge appeared bright. In particular, the luminescent liquid prepared in this study was able to secure advantages such as low cost and easy and fast manufacturing by using a detergent commonly used in daily life. This study is not a technique for developing latent fingerprints, but an improved fingerprint image under certain conditions, and further research should be conducted to develop a dedicated light source that can irradiate light on various bottle-type evidence.

In this paper, we designed and implemented a high-speed DAQ(Data Acquisition) multi-interface system for in-vehicle network communication in UDP network environment based on 10 Gbps optical network. The system solved the bandwidth problem caused by increasing various sensors and large-capacity image data for the convenience and safety of smart vehicles by configuring a 10 Gbps optical communication network and integrated various types of serial communication methods used in each domain inside the vehicle into a 10 Gbps optical communication gateway through FPGA. As a result, transmission speed is improved with the 10 Gbps optical communication gateway, and the complex harness structure in the vehicle is simplified, reducing vehicle weight to improve fuel efficiency. In addition, it is expected to bring the effect of reducing costs by simplifying the production process.

유도 브릴루앙 산란(stimulated Brillouin scattering, SBS) 기반 광섬유 센서는 매질의 온도와 변형률의 변화에 따라 그 산란된 빛의 파장이 변화하는 특성을 갖고 있어 이를 통해 두 물리량의 공간 분포를 측정하는 센서로 다양하게 활용되고 있다. 측정을 위해 사용되는 광섬유는 통상적으로 단일 모드 광섬유(single mode fiber, SMF)로, 산란의 특성 상 매질의 온도 변화와 변형률이 동시에 인가되는 경우 이를 구분할 수 없다는 문제가 있다. 다중 모드 광섬유(few mode fiber, FMF)의 고차 모드를 이용하여 온도 변화와 변형률을 구분하려는 연구가 시도된 바 있으며, FMF는 센서뿐 아니라 통신 용량 증대를 위한 모드 분할 다중화(mode division multiplexing, MDM)의 플랫폼으로도 활발한 연구가 진행된 바 있다.
 본 논문에서는 PANDA 이중모드 광섬유(PANDA-type two-mode fiber, PANDA-TMF)의 여러 도파 모드에서 발생하는 브릴루앙 이득 스펙트럼(Brillouin gain spectrum, BGS)을 측정하고 각 모드 간 산란의 브릴루앙 주파수가 갖는 온도와 변형률 의존성을 분석하였다. 광섬유 내에 각 모드를 선택적으로 입사하기 위해 편광유지 모드 분할 방향성 결합기(polarization-maintaining mode selective coupler, PM-MSC)를 사용하였고, PANDA-TMF를 기반으로 한 브릴루앙 광 시간 영역 분석법(Brillouin optical time-domain analysis, BOTDA)을 구성하여 각 모드 간 SBS의 상대적인 이득 크기와 브릴루앙 주파수를 측정하였다. 고차 모드 간 BGS에서 나타나는 다중 피크 신호의 분석을 위해 브릴루앙 광 상관 영역 분석법(Brillouin optical correlation-domain analysis, BOCDA)에 위상 변조를 통한 차동 측정 방법(differential measurement, DM)을 적용하여 고차 모드 간 SBS를 분석하였다. BOCDA 기반 BGS의 분포 측정 시 발생하는 신호 왜곡 현상을 확인하였고, 그 해결 방안으로 광원의 변조 진폭을 주기적으로 변화시키는 방식을 제안하고 그 효과를 실험적으로 검증하였다.
 실험을 통해 각 모드의 브릴루앙 주파수가 온도 및 변형률과 선형적인 관계임을 확인하였고, 브릴루앙 주파수의 온도 의존성은 펌프-프로브의 모드 조합에 따라 1.02 – 1.08 MHz/oC로 측정되었다. 변형률 의존성은 모든 조합에서 4.4 - 4.5 MHz/100με로 측정되었는데, 동일 LP11(e) 모드 간의 산란에서는 세 피크가 차례대로 4.5, 4.4, 4.5 MHz/100με로 LP11(o) 모드 간에는 모든 피크가 4.5 MHz로 측정되었다.

플렉서블 OLED 디스플레이 기술 발전으로 인해 인체친화적 발광 소자에 대한 응용 기술의 필요성이 대두되었고, 웨어러블 디스플레이의 심화된 기술 연구가 활발히 진행되고 있다. 관련 연구 분야로 해외 연구소 및 산업체를 중심으로 하여 섬유를 기반으로 하는 OLED 소자의 기술 개발이 이뤄지고 있다. 안정적인 효율의 섬유 기반의 디스플레이 소자를 제작하기 위해서는 평평한 표면 상태를 유지하여 일정한 엑시톤의 형성을 유도하여 발광 강도를 높여야 할 필요성이 있다. 그러나, 일반 섬유 직물 조직의 표면 거칠기는 상당히 좋지 않아 열등한 발광 능력을 갖게 된다. 따라서, 평평한 표면 상태를 유지하면서 투명한 특성을 갖고 우수한 물리 광학적 특성을 갖는 Urethane 기반의 광 경화성 고분자 수지를 응용한 연구를 진행하였다. 
 본 논문에서는 광 경화성 고분자 수지와 함께 페로브스카이트 양자점을 번갈아 삼중층으로 구성하여 광학적으로 우수한 복합 색변환층을 제작하였다. 광 경화성 고분자 수지를 기반으로 한 복합 색변환층은 세 가지의 이점이 있다. 우선, 광 경화성 고분자 수지는 투명한 고상의 물질로써 섬유 직물에 Dip-coating 방식을 통해 증착 하여 균일한 표면 상태를 갖게 하는 효과를 지닌다. 두 번째 이점은, 광 경화성 고분자 수지에 일정 수준의 열처리를 가하여 그물망 구조(Micro-structure)를 형성하여 구조 내에 페로브스카이트 양자점을 흡수시켜 OLED 소자의 발광원이 입사하였을 때, 빛을 더 오랜 기간 머물게 하여 발광 강도를 높이는 효과를 지닌다. 세 번째 이점은, 유기물 증착 전 광 경화성 고분자 수지를 한 번 더 코팅하여 페로브스카이트 양자점을 외부의 먼지 및 열로부터 보호하여 내구성을 증진시키는 효과를 갖는다. 이와 같이 구성된 복합 색변환층은 빛의 산란 효과를 높여 외부양자효율(EQE)의 향상을 유도하였다. 
 별도의 복잡한 공정과정 없이 복합 색변환층을 구성함으로써 유기물 시료의 안정적인 표면 흡착 상태를 보장하였고, 광 경화성 고분자 수지의 경화 과정에서 다른 경화공정에 비해 부대비용이 현저히 낮고 기판에 손상을 가하지 않아 신뢰성과 경제성이 보장된 섬유 기반의 플렉서블한 OLED 소자를 제작하였다.
 본 연구를 통해, 두꺼운 Plastic 재질의 복합 평탄화층보다 안정적인 빛의 산란 및 플렉서블한 특성, 스트레처블한 특성에서 우월한 광학적, 기계적 성질을 갖는 섬유 기반의 발광 소자를 제작하는 소기의 성과를 달성하였다. 이와 같은 연구 결과는 향후 섬유 기반의 Flexible OLED 소자 응용 기술 연구에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 예상한다.

배열형 도파로 격자 (Arrayed waveguide grating : AWG)는 데이터 전송 용량을 증가시키기 위한 대용량 고밀도 파장분할 다중화기 (Dense wavelength division multiplexer : DWDM) 시스템의 핵심 소자이며 고밀도 통신망의 제어관리와 분배 등에 사용된다.
 고분자 광도파로 소재는 편광무의존성 (polarization independent)를 가지며 WDM 광소자 및 열광학 소자에 사용할 수 있다.
 실리카를 이용한 광도파로 소자는 0.01 dB/cm 이하의 낮은 광도파로 손실과 높은 안정성을 가지고 있으나 고가 제조 장비가 필요하며, 고분자에 비해 1/10 정도의 낮은 열광학 효과를 가지며 높은 소비전력이 필요하다. 고분자 광도파로 소재는 실리카를 이용한 광도파로 소재보다 제작이 쉬우며, 열 및 환경 안정성, 광통신 파장영역에서 낮은 광 손실, 미세한 굴절률 조절, 낮은 복굴절률, 다양한 기판에 대한 접착성 등 많은 장점을 가지고 있다.
 본 연구에서는 광통신용 실리카 평면 도파로 기반의 광학 소자를 제작하고 실리카 광도파로에 고분자 상부클래드를 적용하여 온도무의존 0.75 %Δ, 100 GHz 16채녈 배열형 도파로 격자를 연구하였다. 상부클래드용 고분자 소재 연구와 더불어 포토리소그래피, RIE (Reactive Ion Etching), ICP (Inductively Coupled Plasma), 화염 가수 분해 증착 (Flame Hydrolysis Deposition : FHD)와 같은 반도체 공정 기술을 사용하였다. 배열형 도파로 격자는 배열된 도파로의 회절 현상에 의해 작동하며 광도파로 해석은 유효굴절률 법을 적용하였고 프로메테우스 프로그램을 사용하여 전산 시물레이션하고 설계하였다.
 상부클래드로 사용된 고분자는 높은 열적 안정성과 저 손실, 낮은 음의 열광학 계수를 가지는 불소 치환계 단량체와 가교 결합을 형성하는 에폭사이드 작용기를 갖는 3종의 단량체를 일정 비율로 혼합하여 합성하였다. 공중합체의 Tg를 조절하기 위해 메타크릴계 pentafluorostyrene을 사용하였으며 fluoroethyl methacrylate는 낮은 음의 열광학계수를 가지는 공중합체를 제조하기 위하여 사용하였다. 실리카 코어 박막에 용액으로 스핀 코팅 후 공중합체의 가교결합을 형성하기 위하여 glycidyl methacrylate를 사용하였다.
 합성된 공중합체의 열광학 계수 (dn/dT)는 –1.11×10-4/K, 실리카 유리는 1×10-5/K 이었다. 고분자로 상부클래딩하여 제작된 100 GHz 16채널 배열형 도파로 격자의 비근접 채널 누화 31.67 dB, 평균 삽입손실 5.33 dB, 손실 균일도 0.86 dB, PDL 0.162 dB를 보였다. 온도변화에 따른 파장 이동은 20~90 ℃에서 약 0.15 nm ( 0.002 nm/℃)의 차이를 보였다.

Riboflavin (Rb) and its biotransformed metabolites including flavin mononucleotide (FMN) and flavin adenine dinucleotide (FAD) have an isoalloxazine ring as a common photoactive moiety. In this study, photostability and photosensitizing properties of Rb, FMN, and FAD were evaluated under a regular fluorescent light and different LEDs (blue, red, green, and white), and the characteristics of their photochemical reaction were also investigated during the photooxidation processes. The photostability of the isoalloxazine derivatives showed a significant difference depending on the type of light source and its illuminance, as well as the alkyl group structure of each derivative bound to the isoalloxazine ring and their concentrations. Among the derivatives, FAD was most stable under irradiation of all types of light. Among the lights irradiated, Blue LED induced the most rapid photodegradation of the derivatives; their half-lives of Rb, FMN, and FAD at 50 μM under 50 lx Blue LED were 0.88, 0.38, and 5.04 h, respectively. HPLC analyses for the degradation products from the derivatives under Blue LED irradiation indicated that lumichrome (LC) was a common photooxidation product from each derivative. Rb and FMN showed more potent photosensitizing activities than FAD under irradiation of all types of light. Blue LED also induced the strongest photosensitizing activities of all Rb derivatives. Enhancement of DCF fluorescence by Rb was most pronounced under light, indicating that ROS generation due to its photosensitizing activity was most prominent. Rb and FMN significantly enhanced lipid peroxidation up to 4 μM, whereas the extent of lipid oxidation rather decreased at higher concentrations. FAD promoted lipid oxidation more potently under light with a concentration-dependent manner up to 32 μM. Photo-degraded Rb and FMN showed a potent Fe (II) chelating activity, whereas the activity of FAD was not observed. All the derivatives displayed an antioxidant potential, showing ABTS radical scavenging activity and reducing activity of Fe (III) to Fe (II) only when irradiated with light. Rb and FMN induced the most potent phototoxicity in both keratinocyte (HaCaT) and human lens epithelial cells (HLE B-3). In particular, HLE B-3 were much more sensitive to the phototoxicity induced by the derivatives than HaCaT. 
 The cytotoxicity and H2O2 generation induced by Rb under light showed a big difference in different culture media including PBS, HBSS, and phenol red free DMEM (RPF-D). In particular, Rb induced the greatest response in RPF-D containing basal amino acids. Therefore, a potential for the interactions between Rb derivatives and different amino acids under light was evaluated in the nitro blue tetrazolium (NBT) reduction system, and the consequent effects through these interactions on the Rb-induced photosensitizing reactions including ROS generation and phototoxicity were also analyzed. NBT-reducing properties of Rb, LC, lumiflavin (LF), and FMN under blue LED irradiation were investigated in the presence of different 21 amino acids. The NBT reduction occurred effectively in the combined reaction system of Rb derivatives with 6 amino acids including His, Met, Cys, Arg, Hyp, and Asn. Among the Rb derivatives, Rb and FNM displayed the most potent NBT reduction activity in the presence of the amino acids. The NBT reduction was induced by Cys even without Rb, regardless of the light irradiation. SOD strongly inhibited the NBT reduction induced Rb combined with the 5 amino acids except Cys. Rb-induced ROS generation decreased in the combined reaction with Met, His, and Cys during light irradiation. However, the amount of H2O2 produced in each combined reaction increased as the concentrations of Rb and each amino acid increased. The phototoxicity of Rb in skin cells was enhanced amino acid concentration-dependently in the presence of Rb under light. In addition, the interaction of Rb derivatives with iron ions in the O/W system was also analyzed. Lipid peroxidation induced by the derivatives was more pronounced in the presence of metal ions under light. However, all three derivatives significantly inhibited the Fenton reaction-induced lipid peroxidation in a concentration-dependent manner.
 The present study indicates that the Rb and its derivatives could play dual roles as pro- and anti-oxidant and cause photo-damages on the living system in light-stimulated conditions. These results also suggest that Rb and its isoalloxazine derivatives may cause deterioration of food quality or biological changes in vivo through interactions with various food ingredients and biomolecules, including amino acids and iron ion under light. Therefore, when Rb and its derivatives are used as ingredients in various foods and cosmetics, it needs to be carefully considered photosensitizing properties of these derivatives and their consequent effects on quality degradation of the products as well as physiological actions in body.
Riboflavin (Rb) and its biotransformed metabolites including flavin mononucleotide (FMN) and flavin adenine dinucleotide (FAD) have an isoalloxazine ring as a common photoactive moiety. In this study, photostability and photosensitizing properties of Rb, FMN, and FAD were evaluated under a regular fluorescent light and different LEDs (blue, red, green, and white), and the characteristics of their photochemical reaction were also investigated during the photooxidation processes. The photostability of the isoalloxazine derivatives showed a significant difference depending on the type of light source and its illuminance, as well as the alkyl group structure of each derivative bound to the isoalloxazine ring and their concentrations. Among the derivatives, FAD was most stable under irradiation of all types of light. Among the lights irradiated, Blue LED induced the most rapid photodegradation of the derivatives; their half-lives of Rb, FMN, and FAD at 50 μM under 50 lx Blue LED were 0.88, 0.38, and 5.04 h, respectively. HPLC analyses for the degradation products from the derivatives under Blue LED irradiation indicated that lumichrome (LC) was a common photooxidation product from each derivative. Rb and FMN showed more potent photosensitizing activities than FAD under irradiation of all types of light. Blue LED also induced the strongest photosensitizing activities of all Rb derivatives. Enhancement of DCF fluorescence by Rb was most pronounced under light, indicating that ROS generation due to its photosensitizing activity was most prominent. Rb and FMN significantly enhanced lipid peroxidation up to 4 μM, whereas the extent of lipid oxidation rather decreased at higher concentrations. FAD promoted lipid oxidation more potently under light with a concentration-dependent manner up to 32 μM. Photo-degraded Rb and FMN showed a potent Fe (II) chelating activity, whereas the activity of FAD was not observed. All the derivatives displayed an antioxidant potential, showing ABTS radical scavenging activity and reducing activity of Fe (III) to Fe (II) only when irradiated with light. Rb and FMN induced the most potent phototoxicity in both keratinocyte (HaCaT) and human lens epithelial cells (HLE B-3). In particular, HLE B-3 were much more sensitive to the phototoxicity induced by the derivatives than HaCaT. 
 The cytotoxicity and H2O2 generation induced by Rb under light showed a big difference in different culture media including PBS, HBSS, and phenol red free DMEM (RPF-D). In particular, Rb induced the greatest response in RPF-D containing basal amino acids. Therefore, a potential for the interactions between Rb derivatives and different amino acids under light was evaluated in the nitro blue tetrazolium (NBT) reduction system, and the consequent effects through these interactions on the Rb-induced photosensitizing reactions including ROS generation and phototoxicity were also analyzed. NBT-reducing properties of Rb, LC, lumiflavin (LF), and FMN under blue LED irradiation were investigated in the presence of different 21 amino acids. The NBT reduction occurred effectively in the combined reaction system of Rb derivatives with 6 amino acids including His, Met, Cys, Arg, Hyp, and Asn. Among the Rb derivatives, Rb and FNM displayed the most potent NBT reduction activity in the presence of the amino acids. The NBT reduction was induced by Cys even without Rb, regardless of the light irradiation. SOD strongly inhibited the NBT reduction induced Rb combined with the 5 amino acids except Cys. Rb-induced ROS generation decreased in the combined reaction with Met, His, and Cys during light irradiation. However, the amount of H2O2 produced in each combined reaction increased as the concentrations of Rb and each amino acid increased. The phototoxicity of Rb in skin cells was enhanced amino acid concentration-dependently in the presence of Rb under light. In addition, the interaction of Rb derivatives with iron ions in the O/W system was also analyzed. Lipid peroxidation induced by the derivatives was more pronounced in the presence of metal ions under light. However, all three derivatives significantly inhibited the Fenton reaction-induced lipid peroxidation in a concentration-dependent manner.
 The present study indicates that the Rb and its derivatives could play dual roles as pro- and anti-oxidant and cause photo-damages on the living system in light-stimulated conditions. These results also suggest that Rb and its isoalloxazine derivatives may cause deterioration of food quality or biological changes in vivo through interactions with various food ingredients and biomolecules, including amino acids and iron ion under light. Therefore, when Rb and its derivatives are used as ingredients in various foods and cosmetics, it needs to be carefully considered photosensitizing properties of these derivatives and their consequent effects on quality degradation of the products as well as physiological actions in body.

1972년 20 %의 효율의 AlGaAs/GaAs 태양 전지가 개발된 이후 다중접합 태양 전지의 개발이 이어졌고, 2017년 미국 국립재생에너지연구소에서 발표한 태양 전지 효율 차트에 의하면 III-V 다중접합 태양 전지는 이론상 약 46 %의 효율을 달성하였다. 이와 같은 배경을 바탕으로 본 연구에서는 집광형 태양광 발전 장치에 적용 가능한 복합형 포물선형 집광 렌즈 형상 파라미터 변화에 따라 태양 전지의 광전 변환 효율 양상을 분석하였다.
 먼저 태양 전지 표면에서의 조도 분포 균일도가 광전 변환 효율에 미치는 영향을 확인하기 위한 기초실험을 진행하였고, 광속이 태양 전지 면상의 가장 높게 집광 되었을 때와 태양 전지 전 영역에 분포하도록 입사될 때의 발전량 측정을 통해 광속이 태양 전지 면상의 가장 높게 집광 되었을 때 대비, 태양 전지 전 영역에 분포하도록 입사될 때 광원 세기가 증가함에 따라 발전량이 급격하게 증가하는 것을 확인하였다.
 기초실험 결과를 바탕으로, 조도 분포 균일도를 높일 수 있는 CPC 렌즈 형상 설계와 태양 전지에 도달하는 광량을 높이기 위한 광 전달 효율 개선 CPC 렌즈 형상 설계를 진행하였고, 기준 CPC 렌즈 대비 설계 렌즈 2종의 광 전달 효율이 각각 약 38 %, 10 % 개선된 결과를 얻었다. 기준 CPC 렌즈 대비 설계된 렌즈의 광전 변환 효율의 양상 변화를 확인하기 위한 실험을 위해 기준 CPC 렌즈와 설계된 렌즈 등 3종의 CPC 렌즈를 제작하였다. 
 제작된 3종의 CPC 렌즈를 이용하여 태양 전지 발전량 측정 실험을 진행하였고, 기준 CPC 렌즈 대비 조도 균일도와 광 전달 효율이 개선된 렌즈에서 측정된 발전량이 각각 9 %, 15 % 개선된 결과를 확인하였다. 이를 통해 형상 파라미터 변화를 통한 광전 변환 효율 개선의 가능성을 확인할 수 있었다.