Subsurface imaging technology to reveal the unseen

서브서피스 이미징 기술로 물체 내부를 투시하다​

Core Technology

Subsurface Imaging Technology

서브서피스 이미징 기술​

서브서피스는「물체의 표면 아래」 를 나타내는 말입니다. IGS의 핵심 기술인 「서브서피스 이미징 기술」이란 물체 내부에서 산란, 표면에 전파된 파동을 관측, 해석하는 것으로, 내부의 구조나 상태를 투시하는 기술입니다. 이 기술은 우리가 도출한 세계 최초의 이론(산란장 이론)과 고도의 엔지니어링에 의해 구현되고 있습니다.​

1이론​

산란장이론​

Wave Scattering field theory

응용 수학 미해결 문제「파동 산란의 역문제」해결에서 도출한 세계 최초의 영상화 이론​

IGS는 물체 내부의 구조를 해석하는 이론과 방법을 연구하고 있습니다. 방법론의 기축은 물체 내부에서 나오는 파동을 물체 표면에서 관측하고 이를 사용하여 내부의 구조를 영상화하는 것입니다. 이것은 어떤 영역의 표면에서 얻은 정보를 바탕으로 영역 내부의 정보를 계산에 의해 도출하는 것을 의미합니다. 여기서 큰 과제는 표면에서의 관측 결과로부터 내부 구조를 「어떤 방정식을 기초로, 어떠한 해법을 이용해 재구성하는가」라는 점입니다.​

물체가 「매질」 과 「매질과는 물리적 성질이 다른 영역」으로 구성되어 그 모든 물리적 성질을 이해할 수 있다면 물리학 교과서에 적혀 있는 기초 방정식에 의해 관측 신호를 계산할 수 있습니다. 그러나 관측에 있어서는 사전에 그 대상에 대해 거의 알려져 있지 않습니다. 즉, 관측이란「물리학의 인과관계를 역방향으로 돌리는 것」 이라고 할 수 있습니다.​

물리학의 인과 관계를 역방향으로 거스르기 위한 중요한 조건들​

물리학의 인과관계를 역방향으로 가기 위해서 중요한 것은 이하의 3가지입니다.​

  1. 앞에서 설명한 순방향 문제와 같이 수학적 기반이 확실하다는 것
  2. 측정 조건이 바뀔 때마다 관측 시스템의 전기적, 기계적 구성이 변하지 않는 범용성이 높은 것이라는 것
  3. 시판되는 컴퓨터를 이용해 현실적인 시간으로 계산할 수 있는 알고리즘이라는 것​

이러한 조건 속에서 우리는 응용수학에서 역사상 중요한 미해결 문제인 「파동산란의 역문제」 를 해석적으로 푸는 데 세계 최초로 성공했습니다. 그것이 「산란장 이론/파동 산란의 역해석 이론」입니다. 물체에 파동을 조사하고 산란한 파동의 관측 결과로부터 물체 내부의 구조를 얼마나 이론적으로 결정하는가 하는 문제에 대해 산란장이 충족해야 할 다차원 공간에서의 편미분방정식을 이끌고, 또 이 관측 결과를 경계값으로 하여 시간과 공간의 극한 조작에 의해 물체 내부의 구조를 밝히는 것입니다.​

IGS의 솔루션은 수많은 역문제의 해석적 이론에 의해 뒷받침되고 있습니다​

IGS의 테크놀로지를 지지하는 이론은 「산란장 이론/파동 산란의 역해석 이론」에 그치지 않습니다. 새로운 솔루션의 제공에는 혁신적인 기초 이론이 불가결하기 때문에 기초 이론의 연구에 날마다 임하고 있습니다.​

우리가 도출한 수식은 모든 파도의 산란 현상을 지배하고 있는 것입니다.​
이 수식을 이용하면 흩어진 파도의 파문으로부터 물체의 입체 구조를 순식간에 재구성할 수 있어, 그 응용 분야는 무한하다고 해도 과언이 아닙니다.​

CSO Kenjiro Kimura
2구현

초고감도의 센싱 기술​

Ultra-sensitive sensing technology

물체로부터의 전자기장을 측정하기 위한 초고감도 초고응답 검출기 기술​

IGS에는 초고정밀 레이더 기술, 센싱 기술 등 고감도 고분해능 계측을 실현하는 기술이 있습니다. 초고정밀 레이더는 다수의 UWB 액티브 안테나 소자로 구성된 멀티 스태틱 어레이 안테나의 구성입니다. 안테나는 DC에서 수십 GHz대까지의 초광역 계측이 가능하며 생체 계측에 충분한 분해능을 가지고 있습니다. 또, 내노이즈성도 매우 높고, 미약한 전파에서도 생체 계측이 가능합니다. 2차전지의 품질 관리 고장 해석이나 보안 시스템 등, IGS가 다루는 다양한 솔루션에 활용되고 있습니다.​

마이크로파 맘모그래피 측정 장치​

이차전지 비파괴 영상 진단 시스템의 디바이스​

핵심 기술의 활용​

Leveraging visualization technology
to address a wide range of social issues.

투시기술을 활용하여 다양한 사회과제를 해결하고 있습니다​

IGS의 목적은「인류의 과제」를 해결하는 것이며 핵심 기술인「수리 가시화 기술」은 다양한 사회적 과제​
해결을 위해 활용됩니다. IGS가 제공하는 솔루션은 항상 사회적 과제로 연결되어 있으며, 앞으로도 그 해결을 목표로​
하여 새로운 솔루션을 만들어 가겠습니다.​

IGS의 핵심 기술은 발전성이 높아 모든 분야에 적용 가능합니다.​
향후도 새로운 솔루션을 개발, 연구해 갈 것입니다.​

Movie

Technologies of IGS

【대담】키무라 켄지로 교수 × 젠바 타카코 씨​