KR20220105864A - 광학 분석 장치 및 광학 분석 방법 - Google Patents

광학 분석 장치 및 광학 분석 방법 Download PDF

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KR20220105864A KR1020210008740A KR20210008740A KR20220105864A KR 20220105864 A KR20220105864 A KR 20220105864A KR 1020210008740 A KR1020210008740 A KR 1020210008740A KR 20210008740 A KR20210008740 A KR 20210008740A KR 20220105864 A KR20220105864 A KR 20220105864A
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조국현
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한국전력공사
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Abstract

본 발명의 광학 분석 장치는, 소정의 파장으로 단색화된 단색화 광을 방출하는 단색광 방출 수단; 상기 단색화 광 중 일부가 기준 시료를 통과하는 기준 시료부; 상기 단색화 광 중 나머지 일부가 측정 시료를 통과하는 측정 시료부; 상기 기준 시료부를 통과한 광의 세기를 검출하는 기준광 검출부; 상기 측정 시료부를 통과한 광의 세기를 검출하는 측정광 검출부; 및 상기 기준광 검출부의 검출값 및 상기 측정광 검출부의 검출값으로부터 상기 측정 시료의 광학 상수를 산출하는 광학 상수 산출부를 포함할 수 있다.

Description

광학 분석 장치 및 광학 분석 방법{OPTICAL ANALYSIS DEVICE AND METHOD}
본 발명은 유리 및 광학 필름 등 광투과 재료의 독립적인 광학 효율 분석하거나 또는 광학 상수를 결정하기 위한 광학 분석 장치 및 광학 분석 방법에 관한 것이다.
광투과성 재료, 특히, 유리의 경우 제조 방법과 불순물의 함량 그리고 두께에 따라 광학적 흡수계수가 매우 다양하여, 광 조사 방식의 측정 및 분석에 어려움이 있다. 그래서, 유리 위에 형성된 필름 형태의 재료에 대해서 흡수, 투과, 반사율을 한번에 측정할 수 있는 방법이 없었다.
일반적으로 유리 위에 형성된 필름 형태의 재료의 분광학적 측정은 빛이 유리와 형성된 재료를 동시에 통과하기 때문에 얻어지는 광학적 정보는 유리와 재료의 종합적인 특성인 바, 오직 재료의 광학적 특성을 얻기 위해 재료의 광 특성은 유리의 정보를 기준으로 하는 상대적인 값으로 표현될 수 밖에 없다.
또한, 종래의 광 감쇠 이론은 공기와 재료의 계면이 오직 하나만 존재하며 재료의 두께가 무한하다고 가정하기 때문에 계면을 통과한 광은 끊임없이 감쇠함을 간주하지만, 실제 측정의 경우 재료의 길이가 유한하므로 빛이 상기 재료를 통과할 때 단 한 번의 계면 반사가 아니라 재료의 특성과 두께에 따라 수 많은 반사를 반복한다. 따라서, 기존의 광 감쇠 이론에 따른 필름의 광 특성 분석은 정확하지 않다.
대한민국 등록공보 10-0574963호
본 발명은 간편하면서도 정확한 광투과 판재로서 다양한 종류와 다른 두께를 갖는 유리 시료의 광학석 특성을 확인할 수 있는 광학 분석 장치 및 방법을 제안하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 광학 분석 장치는, 소정의 파장으로 단색화된 단색화 광을 방출하는 단색광 방출 수단; 상기 단색화 광 중 일부가 기준 시료를 통과하는 기준 시료부; 상기 단색화 광 중 나머지 일부가 측정 시료를 통과하는 측정 시료부; 상기 기준 시료부를 통과한 광의 세기를 검출하는 기준광 검출부; 상기 측정 시료부를 통과한 광의 세기를 검출하는 측정광 검출부; 및 상기 기준광 검출부의 검출값 및 상기 측정광 검출부의 검출값으로부터 상기 측정 시료의 광학 상수를 산출하는 광학 상수 산출부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 단색광 방출 수단은, 여러 파장을 동시에 가지고 있는 백색광을 방출하는 광원; 및 상기 백색광을 소정의 원하는 파장으로 단색화하는 단색화부를 포함할 수 있다.
여기서, 동시에 두 가지 상태의 시료를 측정할 수 있도록, 상기 단색화 광을 두 가지로 쪼개는 광 쪼갬 장치를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 광학 상수 산출부는, 굴절률 및 두께가 알려진 광투과 판재로서 상기 측정 시료에 대하여 투과도를 측정하고, 상기 굴절률, 두께 및 투과도를 이용하여 광학 상수를 산출할 수 있다.
여기서, 상기 투과도는, 상기 측정 시료부에 장착된 측정 시료에 대한 상기 측정광 검출부(106)의 측정값을, 상기 기준광 검출부에서 검출된 기준 시료에 대한 검출값으로 나누어준 값으로 정의될 수 있다.
여기서, 상기 광학 상수 산출부는, 하기 수학식에 따라 반사 계수를 산출할 수 있다.
Figure pat00001
(n은 굴절률)
여기서, 상기 광학 상수 산출부는, 하기 수학식에 따라 흡수 계수를 산출할 수 있다.
Figure pat00002
(α는 흡수계수, d는 재료의 두께)
여기서, 상기 광학 상수 산출부는, 하기 수학식에 따라 반사도를 산출할 수 있다.
Figure pat00003
여기서, 상기 광학 상수 산출부는, 하기 수학식에 따라 흡수도를 산출할 수 있다.
Figure pat00004
여기서, 상기 광학 상수 산출부는, 굴절률 및 두께, 흡수 계수가 알려진 광투과 판재와, 상기 광투과 판재상에 알려진 두께로 코팅된 코팅막을 구비한 복합 판재에 대하여 투과도를 측정하고, 알려진 값들과 투과도를 이용하여 상기 코팅막의 광학 상수를 산출할 수 있다.
여기서, 상기 코팅막은 코팅 매질에 첨가제가 첨가되어 있으며, 상기 광학 상수 산출부는, 하기 수학식에 따라 상기 코팅 매질 및 첨가제의 흡수 계수를 산출할 수 있다.
Figure pat00005
(r은 반사계수, α는 흡수계수, d는 재료의 두께)
여기서, 상기 광학 상수 산출부는, 하기 수학식에 따라 반사도를 산출할 수 있다.
Figure pat00006
여기서, 상기 광학 상수 산출부는, 하기 수학식에 따라 흡수도를 산출할 수 있다.
Figure pat00007
본 발명의 다른 측면에 따른 광학 분석 방법은, 단색화 광을 기준 시료에 통과시킨 광 세기를 검출하는 단계; 단색화 광을 측정 시료에 통화시킨 광 세기를 검출하는 단계; 상기 측정 시료에 대한 검출값을 상기 기준 시료에 대한 검출값으로 나누어준 값으로 투과도를 산출하는 단계; 및 상기 측정 시료의 굴절률, 두께 및 상기 투과도를 이용하여 상기 측정 시료의 광학 상수를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 단색화 광을 생성하는 단계; 상기 단색화 광을 두 개로 분리하는 단계; 분리된 단색화 광 중 하나를 기준 시료에 통과시키는 단계; 및 분리된 단색화 광 중 나머지 하나를 측정 시료에 통과시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 측정 시료는, 굴절률 및 두께, 흡수 계수가 알려진 광투과 판재와, 첨가제를 함유하며 상기 광투과 판재상에 알려진 두께로 코팅된 코팅막을 구비한 복합 판재이며,
상기 측정 시료에 통과시킨 광 세기를 검출하는 단계는, 상기 광투과 판재를 통과시킨 광 세기를 검출하는 단계; 상기 광투과 판재 및 상기 첨가제가 함유되지 않은 코팅막으로 이루어진 무첨가 복합 판재를 통과시킨 광 세기를 검출하는 단계; 및 상기 광투과 판재 및 상기 첨가제가 함유된 코팅막으로 이루어진 상기 복합 판재를 통과시킨 광 세기를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 측정 시료의 광학 상수를 산출하는 단계는, 상기 광투과 판재의 투과도, 굴절률, 두께를 이용하여 상기 광투과 판재의 광학 상수를 산출하는 단계; 상기 광투과 판재의 광학 상수 및 상기 무첨가 복합 판재의 굴절률, 두께를 이용하여 상기 무첨가 복합 판재의 광학 상수를 산출하는 단계; 및 상기 광투과 판재의 광학 상수, 상기 무첨가 복합 판재의 광학 상수 및 상기 복합 판재의 굴절률, 두께를 이용하여 상기 복합 판재의 광학 상수를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 측정 시료는, 굴절률 및 두께, 흡수 계수가 알려진 광투과 판재와, 상기 광투과 판재상에 알려진 두께로 코팅된 코팅막을 구비한 복합 판재이며,
상기 측정 시료에 통과시킨 광 세기를 검출하는 단계는, 상기 광투과 판재를 통과시킨 광 세기를 검출하는 단계; 상기 복합 판재를 통과시킨 광 세기를 검출하는 단계를 포함하고,
상기 측정 시료의 광학 상수를 산출하는 단계는, 상기 광투과 판재의 투과도, 굴절률, 두께를 이용하여 상기 광투과 판재의 광학 상수를 산출하는 단계; 및 상기 광투과 판재의 광학 상수 및 상기 복합 판재의 굴절률, 두께를 이용하여 상기 복합 판재의 광학 상수를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상술한 구성의 본 발명의 사상에 따른 광학 분석 장치 및/또는 방법을 실시하면, 알려진 유리의 굴절률을 사용하여, 광투과 판재로서 다양한 종류와 다른 두께를 갖는 유리 시료의 흡수 계수를 분석 가능한 이점이 있다.
보다 구체적으로, 유리위에 형성된 필름 형태의 시편에 대해, 기존 투과 스펙트럼 측정만으로 필름의 흡수, 반사도를 얻을 수 있으며, 유리와 재료의 정보가 혼합되어 있는 광학적 정보를 유리와 재료의 독립적인 광학 상수로 분석하여 재료가 갖는 광학적 특성을 정확히 분석할 수 있다.
본 발명의 광학 분석 장치 및/또는 방법은, 이상적인 단일 계면 조건의 감쇠 이론이 아니라 실제 필름 상태인 다중계면 조건에서의 광학 이론을 바탕으로 광학 상수를 얻는 이점이 있다.
보다 구체적으로, 이러한 광학 상수를 획득할 수 있는 방법의 개발은 태양전지에 적용되는 기능성 필름의 효율을 정확하게 계산하게 해 줄 뿐 아니라 차세대 태양전지의 모듈 제작에 있어서 모듈 자체의 광 효율을 분석하는데에도 사용될 수 있다.
본 발명의 광학 분석 장치 및/또는 방법은, 태양광 모듈에 적용하면, 기존 태양광 조건 하에서 발생하는 전력을 측정하는 광전 효율에 더해서 모듈의 광 흡수 효율과 모듈부품 각각의 광 효율을 분석함으로 더 구체적인 효율 원인 분석이 가능한 이점이 있다.
보다 구체적으로, 본 발명은 이러한 다기능 필름의 도입이 차세대 페로브스카이트 태양전지의 효율을 얼마나 증가 시킬 수 있는지 단순히 측정을 통한 효율 증대뿐만 아니라 광학적인 원인 분석으로 상용화 제품의 고부가 가치를 원론적이고 구체적으로 제시하여 상품의 완성도에 기여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 사상에 따른 광학 효율 분석 장치의 일 실시예를 도시한 블록도.
도 2는 도 1의 측정 시료부(105)에서 빛이 유리 혹은 광학 재료를 통과할 때 발생하는 과정을 도식화한 개념도.
도 3은 임의의 재료로 코팅된 유리 시료로 빛이 통과할 때 발생하는 과정을 도식화한 개념도.
도 4는 본 발명의 사상에 따른 광학 분석 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도.
도 5는 본 발명의 사상에 따른 광학 분석 방법의 다른 실시예를 도시한 흐름도.
도 6은 본 발명의 사상에 따른 광학 분석 방법의 또 다른 실시예를 도시한 흐름도.
본 발명을 설명함에 있어서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, 포함하다 또는 구비하다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 사상에 따른 광학 효율 분석 장치의 일 실시예를 도시한다.
도시한 광학 효율 분석 장치는, 유리 및 광학 필름의 광학상수 분석을 위해 도 1과 같은 일종의 분광기 장치 구성을 가질 수 있으며, 기준상태를 통과하는 광의 세기를 기준으로 측정 시료를 통과한 광량을 검출할 수 있다.
도시한 광학 효율 분석 장치는, 여러 파장을 동시에 가지고 있는 백색광을 방출하는 광원(100); 백색광은 소정의 원하는 파장으로 단색화하는 단색화부(101); 동시에 두 가지 상태의 시료를 측정할 수 있도록, 단색화 광을 두 가지로 쪼개는 광 쪼갬 장치(102); 쪼개진 단색화 광 중 하나가 기준 시료를 통과하는 기준 시료부(103); 쪼개진 단색화 광 중 나머지 하나가 측정 시료를 통과하는 측정 시료부(105); 상기 기준 시료부를 통과한 광의 세기를 측정하는 기준광 검출부(104); 상기 측정 시료부를 통과한 광의 세기를 측정하는 측정광 검출부(106); 및 상기 기준광 검출부(104)의 검출값 및 상기 측정광 검출부(106)의 검출값으로부터 상기 측정 시료의 광학 상수를 산출하는 광학 상수 산출부(120)를 포함할 수 있다.
구현에 따라, 광학 상수 산출부(120)가 상기 측정 시료의 광학 상수를 산출하는데 필요한 상기 측정 시료에 대한 정보(예: 기판 두께/굴절률, 코팅막 두께/굴절률, 코팅 재질, 코팅 첨가제 정보 등)를 저장하는 저장부(160)를 더 포함할 수 있다. 구현에 따라 상기 광학 상수 산출부(120) 및 저장부(160)는 저장 메모리를 구비한 연산 하드웨어 모듈로서, 예컨대, 마이크로컨트롤러, 라즈베리파이보드, 아두이노 보드 등이 될 수 있다.
상기 기준 시료부(103)는, 기준 시료 상태로 광을 통과시키는 부부으로서, 구현에 따라 이 부분은 주로 공기 상태로 진행될 수 있다. 이 경우, 공기가 기준 시료가 된다.
상기 기준광 검출부(104) 및 측정광 검출부(106)는 일종의 광 검출기로서, 쪼개진 단색화 광이 상기 기준 시료 상태 또는 측정 시료 상태를 통과한 광의 세기를 측정한다.
측정 시료부(105)에 측정 시료 상태로 분석하고자 하는 유리 혹은 광학 필름을 장착할 수 있다.
상기 광 쪼갬 장치(102)의 경우 장치의 종류에 따라 존재 유무가 결정될 수 있지만, 이 장치가 없는 경우에는, 기준 시료에 대한 측정을 따로 해 준 데이터를 입력받아 이용하는 방식으로 본 발명에서 제안하는 분석이 가능하다.
상기 단색화부(101)는 특정 파장 대역의 빛만을 통과시키는 장치로서, 가장 단순하게는 색상 필터로 구현될 수 있다.
상기 광 쪼갬 장치(102)는 광을 거의 동일한 양으로 2등분할 수 있는 광 분기기 형태로 구현될 수 있다.
다음, 상기 광학 상수 산출부가 상시 측정 시료로서, 유리 및 광학 필름에 대한 광학 상수로서 예컨대 투과도를 산출하는 원리에 대하여 살펴보겠다.
측정 시료로서 유리 또는 광학 필름을 상기 측정 시료부(105)에 장착하여, 상기 측정광 검출부(106)로 측정한 후, 상기 기준광 검출부(104)에서 측정된 기준 시료 대한 기준 상태로 나누어준 값을 투과도(기호로 T'라고 한다)로 정의할 수 있다.
도 2는 도 1의 측정 시료부(105)에서 빛이 유리 혹은 광학 재료를 통과할 때 발생하는 과정을 도식화한 것이다.
실제로 측정되는 투과도 T'의 경우 빛이 재료를 한번 통과하는 것이 아니라 무수히 많은 투과, 흡수, 반사의 결과로 측정되는 복합적인 값이다.
상술한 투과, 흡수, 반사 과정을 통해 최종적으로 통과되어 나오는
Figure pat00008
를 무한등비급수에서의 합 공식을 사용하여 하기 수학식 1과 같이 표현할 수 있다.
Figure pat00009
상기 수학식에서 r은 반사계수, α는 흡수계수, d는 재료의 두께이다. 상기 수학식 1에 따라, 일반적으로 반사, 흡수, 두께 정보를 알고 있으면 T'를 계산할 수 있지만, 그 역계산을 수행하는 수식을 얻는 것은 무척 난해한 과제이다.
그럼에도 불구하고, 상기 수학식 1을 구성하는
Figure pat00010
에 대하여, 다음 수학식 2 및 수학식 3과 같이 서술할 수 있다.
Figure pat00011
Figure pat00012
상기 수학식 3을 사용하면 알려진 유리의 굴절률(n)을 통해 반사 계수를 계산할 수 있다.
상기 수학식 2를 사용하면 굴절률이 알려진 일반 유리의 두께를 알면 이 유리의 투과도 측정 한번만으로 분석하려는 유리의 흡수계수를 정확히 계산 할 수 있다.
또한, r, α, d를 모두 알아낼 수 있으므로 측정하지 않은 반사도와 흡수도를 하기 수학식 4 및 수학식 5에 따라 계산할 수 있다.
Figure pat00013
Figure pat00014
다음, 유리면에 코팅된 상태의 경우의 유리 및 광학 필름에 대한 광학 상수로서 예컨대 투과도를 산출하는 원리에 대하여 살펴보겠다.
도 3은 임의의 재료로 코팅된 유리 시료로 빛이 통과할 때 발생하는 과정을 도식화한 것이다.
코팅 물질이 매질과 기능성 첨가제를 포함하는 복합 재료일 때 측정되는 투과도 T'는 다음 수학식 6과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00015
상기 수학식에서, α2와 d2 는 유리의 흡수 계수와 두께이고 α1과 d1은 코팅 매질의 흡수계수와 두께이며 α3는 첨가제의 흡수 계수이다. 이 수학식은 수학식 2처럼 다음 수학식 7과 같이 표현할 수 있다.
Figure pat00016
매질만 코팅했을 경우 α3가 사라지기 때문에 α1를 계산 할 수 있고, 첨가제를 포함한 코팅의 측정에서 α3또한 계산이 가능하다.
이렇게 얻어진 광학 상수들을 바탕으로 측정하지 못하는 코팅 재료의 반사도와 흡수도를 하기 수학식 8과 수학식 9로 계산할 수 있다.
Figure pat00017
Figure pat00018
도 4는 본 발명의 사상에 따른 광학 분석 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.
도시한 광학 분석 방법은, 단색화 광을 기준 시료에 통과시킨 광 세기를 검출하는 단계(S200); 단색화 광을 측정 시료에 통화시킨 광 세기를 검출하는 단계(S400); 상기 측정 시료에 대한 검출값을 상기 기준 시료에 대한 검출값으로 나누어준 값으로 투과도를 산출하는 단계(S600); 및 상기 측정 시료의 굴절률, 두께 및 상기 투과도를 이용하여 상기 측정 시료의 광학 상수를 산출하는 단계(S800)를 포함할 수 있다.
상기 기준 시료에 통과시킨 광 세기를 검출하는 단계(S200) 및 상기 측정 시료에 통화시킨 광 세기를 검출하는 단계(S400)는 순차적으로 도시되어 있지만, 동시에 수행되거나, 서로 순서가 바꿔어 수행되어도 무방하다.
도시하지는 않았지만, 구현에 따라, 상기 S200 단계 및 S400 단계 이전에, 단색화 광을 생성하는 단계; 상기 단색화 광을 두 개로 분리하는 단계; 분리된 단색화 광 중 하나를 기준 시료에 통과시키는 단계; 및 분리된 단색화 광 중 나머지 하나를 측정 시료에 통과시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 기준 시료에 통과시킨 광 세기를 검출하는 단계(S200)는, 도 1의 기준 시료부(103) 및 기준광 검출부(104)에 의해 수행되고, 상기 측정 시료에 통화시킨 광 세기를 검출하는 단계(S400)는 측정 시료부(105) 및 측정광 검출부(106)에 의해 수행될 수 있다.
상기 단색화 광을 생성하는 단계는 도 1의 광원(100) 및 단색화부(101)에 의해 수행되고, 상기 단색화 광을 두 개로 분리하는 단계는 광 쪼갬 장치(102)에 의해 수행될 수 있다.
상기 투과도를 산출하는 단계(S600); 및 상기 측정 시료의 광학 상수를 산출하는 단계(S800)는 도 1의 광학 상수 산출부(120) 및 저장부(160)에 의해 수행될 수 있다.
상기 투과도를 산출하는 단계(S600)에서는, S400 단계에서의 검출(측정)값을 상기 S200 단계에서의 검출(측정)값에 대하여 나누어준 값을 투과도(기호로 T'라고 한다)로 정의할 수 있다.
상기 측정 시료의 광학 상수를 산출하는 단계(S800)에서는 상술한 수학식 1내지 5를 적용하여, 각 광학 상수들(반사 계수, 흡수 계수, 반사도, 흡수도)을 산출할 수 있다.
도시한 흐름도에 따른 광학 분석 방법에 따라, 단일 재질의 광투과 판재에 대해서는 1회의 과정으로 필요한 광학 상수를 산출할 수 있다.
한편, 유리 판재와 첨가제가 함유된 코팅막으로 이루어진 복합 판재의 경우, 도시한 흐름도의 과정을 2회 이상 반복 수행하여, 상기 복합 판재의 각 구성 물질들의 광학 상수들을 산출할 수 있다.
도 5는 유리 판재와 첨가제가 함유된 코팅막으로 이루어진 복합 판재에 대하여 적용하는, 본 발명의 사상에 따른 광학 분석 방법의 다른 실시예를 도시한 흐름도이다. 즉, 도 5의 흐름도의 광학 분석 방법에서의 측정 시료는, 굴절률 및 두께, 흡수 계수가 알려진 광투과 판재와, 첨가제를 함유하며 상기 광투과 판재상에 알려진 두께로 코팅된 코팅막을 구비한 복합 판재이다.
도시한 바와 같이, 도 4의 상기 측정 시료에 통과시킨 광 세기를 검출하는 단계(S400)는, 상기 광투과 판재를 통과시킨 광 세기를 검출하는 단계(S410); 상기 광투과 판재 및 상기 첨가제가 함유되지 않은 코팅막으로 이루어진 무첨가 복합 판재를 통과시킨 광 세기를 검출하는 단계(S420); 및 상기 광투과 판재 및 상기 첨가제가 함유된 코팅막으로 이루어진 상기 복합 판재를 통과시킨 광 세기를 검출하는 단계(S430)로, 3회 반복함을 알 수 있다.
마찬가지로, 상기 투과도를 산출하는 단계(S600)는, 상기 광투과 판재의 투과도를 산출하는 단계(S610); 상기 광투과 판재 및 상기 첨가제가 함유되지 않은 코팅막으로 이루어진 무첨가 복합 판재의 투과도를 산출하는 단계(S620); 및 상기 광투과 판재 및 상기 첨가제가 함유된 코팅막으로 이루어진 상기 복합 판재의 투과도를 산출하는 단계(S630)로, 3회 반복함을 알 수 있다.
상기 S610, S620, S630 단계는, 상술한 바와 같이 S410, S420, S430 단계에서의 검출(측정)값을 상기 S200 단계에서의 검출(측정)값에 대하여 나누어준 값을 투과도(기호로 T'라고 한다)로 각각 정의할 수 있다.
마찬가지로, 도 4의 상기 측정 시료의 광학 상수를 산출하는 단계(S800)는, 상기 광투과 판재의 투과도, 굴절률, 두께를 이용하여 상기 광투과 판재의 광학 상수를 산출하는 단계(S810); 상기 광투과 판재의 광학 상수 및 상기 무첨가 복합 판재의 굴절률, 두께를 이용하여 상기 무첨가 복합 판재의 광학 상수를 산출하는 단계(S820); 및 상기 광투과 판재의 광학 상수, 상기 무첨가 복합 판재의 광학 상수 및 상기 복합 판재의 굴절률, 두께를 이용하여 상기 복합 판재의 광학 상수를 산출하는 단계(S830)로, 3회 반복함을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 사상에 따른 광학 분석 방법의 또 다른 실시예를 도시한 흐름도.
도 6은 유리 판재와 단일 재료 코팅막으로 이루어진 복합 판재에 대하여 적용하는, 본 발명의 사상에 따른 광학 분석 방법의 또 다른 실시예를 도시한 흐름도이다. 즉, 도 5의 흐름도의 광학 분석 방법에서의 측정 시료는, 굴절률 및 두께, 흡수 계수가 알려진 광투과 판재와, 단일 재료 코팅막을 구비한 복합 판재이다.
도시한 바와 같이, 도 4의 상기 측정 시료에 통과시킨 광 세기를 검출하는 단계(S400)는, 상기 광투과 판재를 통과시킨 광 세기를 검출하는 단계(S470); 및 상기 광투과 판재 및 코팅막으로 이루어진 복합 판재를 통과시킨 광 세기를 검출하는 단계(S480)으로 이루어지고, 상기 투과도를 산출하는 단계(S600)는, 상기 광투과 판재의 투과도를 산출하는 단계(S670); 및 상기 광투과 판재 및 코팅막으로 이루어진 복합 판재의 투과도를 산출하는 단계(S680)로 이루어지고, 상기 측정 시료의 광학 상수를 산출하는 단계(S800)는, 상기 광투과 판재의 투과도, 굴절률, 두께를 이용하여 상기 광투과 판재의 광학 상수를 산출하는 단계(S870); 및 상기 광투과 판재의 광학 상수 및 상기 복합 판재의 굴절률, 두께를 이용하여 상기 복합 판재의 광학 상수를 산출하는 단계(S880)로 이루어진다.
본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 광원 101 : 단색화부
102 : 광 쪼갬 장치 103 : 기준 시료부
104 : 기준광 검출부 105 : 측정 시료부
106 : 측정광 검출부 120 : 광학 상수 산출부
160 : 저장부

Claims (18)

  1. 소정의 파장으로 단색화된 단색화 광을 방출하는 단색광 방출 수단;
    상기 단색화 광 중 일부가 기준 시료를 통과하는 기준 시료부;
    상기 단색화 광 중 나머지 일부가 측정 시료를 통과하는 측정 시료부;
    상기 기준 시료부를 통과한 광의 세기를 검출하는 기준광 검출부;
    상기 측정 시료부를 통과한 광의 세기를 검출하는 측정광 검출부; 및
    상기 기준광 검출부의 검출값 및 상기 측정광 검출부의 검출값으로부터 상기 측정 시료의 광학 상수를 산출하는 광학 상수 산출부
    를 포함하는 광학 분석 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단색광 방출 수단은,
    여러 파장을 동시에 가지고 있는 백색광을 방출하는 광원; 및
    상기 백색광을 소정의 원하는 파장으로 단색화하는 단색화부
    를 포함하는 광학 분석 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    동시에 두 가지 상태의 시료를 측정할 수 있도록, 상기 단색화 광을 두 가지로 쪼개는 광 쪼갬 장치
    를 더 포함하는 광학 분석 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광학 상수 산출부는,
    굴절률 및 두께가 알려진 광투과 판재로서 상기 측정 시료에 대하여, 투과도를 측정하고,
    상기 굴절률, 두께 및 투과도를 이용하여 광학 상수를 산출하는 광학 분석 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 투과도는
    상기 측정 시료부에 장착된 측정 시료에 대한 상기 측정광 검출부(106)의 측정값을, 상기 기준광 검출부에서 검출된 기준 시료에 대한 검출값으로 나누어준 값으로 정의되는 광학 분석 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 광학 상수 산출부는,
    하기 수학식에 따라 반사 계수를 산출하는 광학 분석 장치.
    Figure pat00019

    (n은 굴절률)
  7. 제6항에 있어서,
    상기 광학 상수 산출부는,
    하기 수학식에 따라 흡수 계수를 산출하는 광학 분석 장치.
    Figure pat00020

    (α는 흡수계수, d는 재료의 두께)
  8. 제7항에 있어서,
    상기 광학 상수 산출부는,
    하기 수학식에 따라 반사도를 산출하는 광학 분석 장치.
    Figure pat00021

  9. 제7항에 있어서,
    상기 광학 상수 산출부는,
    하기 수학식에 따라 흡수도를 산출하는 광학 분석 장치.
    Figure pat00022

  10. 제1항에 있어서,
    상기 광학 상수 산출부는,
    굴절률 및 두께, 흡수 계수가 알려진 광투과 판재와, 상기 광투과 판재상에 알려진 두께로 코팅된 코팅막을 구비한 복합 판재에 대하여, 투과도를 측정하고,
    알려진 값들과 투과도를 이용하여 상기 코팅막의 광학 상수를 산출하는 광학 분석 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 코팅막은 코팅 매질에 첨가제가 첨가되어 있으며,
    상기 광학 상수 산출부는,
    하기 수학식에 따라 상기 코팅 매질 및 첨가제의 흡수 계수를 산출하는 광학 분석 장치.
    Figure pat00023

    (r은 반사계수, α는 흡수계수, d는 재료의 두께)
  12. 제11항에 있어서,
    상기 광학 상수 산출부는,
    하기 수학식에 따라 반사도를 산출하는 광학 분석 장치.
    Figure pat00024

  13. 제11항에 있어서,
    상기 광학 상수 산출부는,
    하기 수학식에 따라 흡수도를 산출하는 광학 분석 장치.
    Figure pat00025

  14. 단색화 광을 기준 시료에 통과시킨 광 세기를 검출하는 단계;
    단색화 광을 측정 시료에 통화시킨 광 세기를 검출하는 단계;
    상기 측정 시료에 대한 검출값을 상기 기준 시료에 대한 검출값으로 나누어준 값으로 투과도를 산출하는 단계; 및
    상기 측정 시료의 굴절률, 두께 및 상기 투과도를 이용하여 상기 측정 시료의 광학 상수를 산출하는 단계
    를 포함하는 광학 분석 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    단색화 광을 생성하는 단계;
    상기 단색화 광을 두 개로 분리하는 단계;
    분리된 단색화 광 중 하나를 기준 시료에 통과시키는 단계; 및
    분리된 단색화 광 중 나머지 하나를 측정 시료에 통과시키는 단계
    를 더 포함하는 광학 분석 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 측정 시료는, 굴절률 및 두께, 흡수 계수가 알려진 광투과 판재와, 첨가제를 함유하며 상기 광투과 판재상에 알려진 두께로 코팅된 코팅막을 구비한 복합 판재이며,
    상기 측정 시료에 통과시킨 광 세기를 검출하는 단계는,
    상기 광투과 판재를 통과시킨 광 세기를 검출하는 단계;
    상기 광투과 판재 및 상기 첨가제가 함유되지 않은 코팅막으로 이루어진 무첨가 복합 판재를 통과시킨 광 세기를 검출하는 단계; 및
    상기 광투과 판재 및 상기 첨가제가 함유된 코팅막으로 이루어진 상기 복합 판재를 통과시킨 광 세기를 검출하는 단계
    를 포함하는 광학 분석 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 측정 시료의 광학 상수를 산출하는 단계에서는,
    상기 광투과 판재의 투과도, 굴절률, 두께를 이용하여 상기 광투과 판재의 광학 상수를 산출하는 단계;
    상기 광투과 판재의 광학 상수 및 상기 무첨가 복합 판재의 굴절률, 두께를 이용하여 상기 무첨가 복합 판재의 광학 상수를 산출하는 단계; 및
    상기 광투과 판재의 광학 상수, 상기 무첨가 복합 판재의 광학 상수 및 상기 복합 판재의 굴절률, 두께를 이용하여 상기 복합 판재의 광학 상수를 산출하는 단계
    를 포함하는 광학 분석 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 측정 시료는, 굴절률 및 두께, 흡수 계수가 알려진 광투과 판재와, 상기 광투과 판재상에 알려진 두께로 코팅된 코팅막을 구비한 복합 판재이며,
    상기 측정 시료에 통과시킨 광 세기를 검출하는 단계는,
    상기 광투과 판재를 통과시킨 광 세기를 검출하는 단계;
    상기 복합 판재를 통과시킨 광 세기를 검출하는 단계
    를 포함하고,
    상기 측정 시료의 광학 상수를 산출하는 단계에서는,
    상기 광투과 판재의 투과도, 굴절률, 두께를 이용하여 상기 광투과 판재의 광학 상수를 산출하는 단계; 및
    상기 광투과 판재의 광학 상수 및 상기 복합 판재의 굴절률, 두께를 이용하여 상기 복합 판재의 광학 상수를 산출하는 단계
    를 포함하는 광학 분석 방법.



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