[알아봅시다] 열화상 카메라

사물 자체에서 나오는 적외선
'빛' 아닌 '열' 로 검출해 영상화

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최근 신종플루 공포가 확산되고 있습니다. 감염 위험지역에서 귀국하는 사람뿐 아니라 대기업, 공장, 백화점, 전시장, 공연장 등 인구밀집지역에서 신종플루 감염 검사가 확대되고 있습니다. 이 때 자주 볼 수 있는 것이 열화상 카메라입니다.

열화상 카메라는 일반 카메라와 달리 사람의 눈으로는 식별할 수 없는 적외선을 열로 검출해 영상을 만듭니다. 사물에서 방사되는 열 에너지를 전자파의 일종인 적외선 파장의 형태로 검출해 열의 강도에 따라 각각 다른 색상으로 표현하는 것입니다. 비디오 카메라처럼 작동하지만, 영상은 일반적인 `빛'이 아닌 `열(infrared energy)'로 검출해 만드는 것이 차이점입니다.

적외선은 에너지 전달형태의 일종으로 가시광선(Visible Wave)보다 파장이 길고 마이크로 광선(Micro Wave)보다 짧은 0.75~1000㎛ 파장 대역의 전자파를 말하는데, 실화상과 유사한 형태의 특성을 지니고 빛의 속도로 공간을 이동하며 반사, 굴절, 흡수 및 방사 등의 현상을 나타냅니다.

뜨거운 물을 담은 컵 근처로 손을 가져가면 컵에서 방출되는 열을 느낄 수 있는데, 이때 물이 뜨거울수록 물 주위에서 방출되는 더 많은 양의 에너지를 느낄 수 있습니다. 이게 바로 복사(적외선) 에너지에 의한 열전이입니다.

모든 물체는 온도의 함수로서 적외선파를 방출합니다. 이러한 적외선 에너지는 원자와 분자의 진동과 회전으로 발생하며, 물체의 온도가 높다는 것은 더 많은 진동과 회전이 이뤄지고 있다는 것으로, 더 많은 적외선 에너지가 방출된다는 말이기도 합니다. 이러한 에너지가 열화상 카메라에 감지됩니다. 즉, 열화상 카메라는 온도를 보는 것이 아니라 열 방출을 감지하는 것입니다.

좀 더 복잡한 카메라의 경우 물체나 그 표면의 온도를 실제로 측정해 가상의 컬러 이미지를 만들어 열 분포 상태를 더 쉽게 파악할 수 있도록 해 줍니다. 이 때 열화상 카메라에 통해 만들어진 이미지를 열화상이라 부릅니다.

열화상 카메라의 가장 큰 장점은 위험성이 없고, 대상물을 파괴하지 않으면서 인체에 무해한 방식으로 측정할 수 있다는 것입니다. 이같은 장점을 살려 다양한 분야에 활용되고 있습니다.

우선 최근 큰 문제가 되고 있는 신종플루 검사에 사용됩니다. 국내 신종플루 감염자 수가 3000명을 넘어 사회 전반으로 위기감이 확산됨에 따라 열화상 카메라에 대한 관심 역시 커지고 있습니다. 실제로 플리어시스템즈의 열화상 카메라 제품을 국내에 공급하고 있는 MDS테크놀로지는 최근 대기업, 백화점, 대형마트, 학교 등 집단 감염이 우려되는 기관에서 고열환자를 감지할 수 있는 열화상 카메라에 대한 문의가 잇따르고 있다고 합니다.

신종플루로 인해 널리 알려지게 됐지만 열화상 카메라는 온도 차이를 이용해 물체의 문제점이나 상태를 드러낼 수 있는 경우라면 어디에도 사용할 수 있습니다.

전기 배전장비의 상태 점검에도 열화상 카메라가 사용됩니다. 전류가 저항체를 통해 흐를 경우 열이 발생하게 되는데 목표물의 방사율이 충분히 높다면, 그 열을 적외선 카메라로 볼 수 있습니다. 미끄럼 구조나 볼트로 고정된 연결부위는 느슨해지거나 부식돼 저항체가 될 수 있는데, 열화상 카메라를 이용한 정기적인 적외선 점검을 통해 배전선의 결함을 사전에 감지하고, 변전소에서 높은 전기저항을 나타내는 연결부위를 찾아낼 수 있습니다.

같은 원리로 건축물의 외장 및 골조, 지붕, 바닥의 누수나 누출을 쉽게 검사할 수 있고, 산업현장의 제품 검수에도 이용됩니다.

또 긴급한 화재현장에서 사람을 식별하거나 화재 경보를 위해서도 열화상 카메라가 이용되고 있습니다.

오일, 가스 생산, 발전소나 배전, 철강 제조, 배터리, 폐기물, 석탄 등의 산업은 위험지역을 탐지해 화재나 고장이 심화되지 않도록 방지하는 것이 매우 중요합니다. 이런 곳에 열화상 카메라를 설치하면 24시간 온도 차이를 측정해 고비용의 결함으로 심화되기 전에 문제를 파악함으로써 가동이 멈추는 것을 방지하고 작업자의 안전을 강화할 수 있습니다.

연구개발 및 제품ㆍ공정 실험분야는 정밀성과 신뢰성이 매우 중요합니다. 이런 곳에 열화상 카메라를 사용하면 실시간으로 열 분포와 편차를 포착, 기록해 열 패턴, 누출, 장비, 제품 및 공정 상의 온도 계수 등을 정확하게 측정할 수 있습니다.

강동식기자 dskang@

도움자료=MDS테크놀로지, 사진제공=MDS테크놀로지ㆍ플리어코리아

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