대구경 망원경의 단파 적외선(Short-Wave Infrared, SWIR) 시스템에서 저잡음, 고선형도의 요구를 충족하고 해외의 과학급 단파 적외선 영상 기술 봉쇄를 극복하며 프로젝트 주기를 단축하기 위해 InGaAs 소재의 초점면 어레이(Focal Plane Array, FPA)를 기반으로 한 냉각형 단파 적외선 영상 시스템을 설계하였다. 우선 영상 시스템의 기본 구조를 설계하고, 이를 기반으로 저잡음 하드웨어 회로를 설계하였다. 이후 반도체 냉각(Thermoelectric Cooling, TEC) 기술을 접목하여 극저출력 잡음과 암전류를 보장하면서 현장 프로그래머블 게이트 어레이(Field Programmable Gate Arrays, FPGA) 기반의 센서 구동부를 설계하여 이미지를 효율적으로 읽고 프로그램을 전송하도록 하였다. 마지막으로 시스템 시제품을 완성하였다. 실험 결과, 이 영상 시스템은 영하 10도 조건에서 지속 운용이 가능하며, 최대 116 프레임/s의 풀 프레임 영상 출력을 구현하였으며, 저이득, 중이득, 고이득 모드에서 각각 364.87e^-, 40.66e^-, 15.73e^-의 잡음 수준을 달성하였고, 선형도와 응답 균일도도 우수하게 나타났다. 실내외 모두 안정적으로 작동하며 선명한 영상을 제공하여 과학급 검출기 성능 요구를 만족한다.

단파 적외선; FPGA; 영상 구동 회로; 반도체 냉각