In this paper, the possibility of detection of stand-off gas with Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy using Michelson interferometer is theoretically predicted. There are three steps to predict the possibility. First moderate resolution atmospheric transmission (MODTRAN) modeling atmospheric propagation of electromagnetic radiation for $100-50000cm^{-1}$ spectral range at $2cm^{-1}$ resolution is used to predict the spectral radiance. Second a theoretical model of FTIR spectroscopy is established by several experiments with Michelson interferometer considering design variables of the FTIR spectroscopy system and used to simulate the transformation of the spectral radiance by FTIR spectroscopy. Third spectral angle mapper (SAM) algorithm is used as deciding correlation coefficients between gas library and the transformed spectral radiance. Finally, the possibility of detection of stand-off gas with the correlation coefficients is theoretically predicted as per the variation of the concentration of the gas.
본 논문은 FTIR 분광기 전산모사 시스템을 이용하여 원거리에 존재하는 화학 오염운의 검출 가능성 여부를 확인하는데 그 목적이 있다. 검출 가능성을 확인하기 위하여 3가지 과정을 거치게 된다. 처음으로 대기 중에 가스의 존재 여부에 따른 Spectral Radiance의 변화는 복사전달모델인 MODTRAN에 의해 전산모사가 가능하다. MODTRAN은 $2cm^{-1}$의 해상도를 가지며 $100-5000cm^{-1}$ 영역을 시뮬레이션 할 수 있는 대기모델이다. MODTRAN에서 얻어진 데이터는 FTIR 분광기 전산모사 시스템을 거쳐 변형 된다. FTIR 분광기 전산모사 시스템 구성을 위하여 Michelson 간섭계를 구성하여 여러 변수들에 의한 효과를 실험적으로 얻고 이를 수학적 모델링 하였다. 실험에서 도출 된 설계 변수들을 수학적 모델링 하여 전사모사 시스템에 구현함으로 FTIR 분광기에 의한 신호변화를 얻을수 있다. 마지막으로 SAM 알고리즘을 적용하여 가스라이브러리와 얻어진 복사분광휘도의 상관계수를 구함으로써 원거리에 존재하는 화학 오염운의 검출 가능성을 확인하였다.
