이곳저곳 넘나드는 열화상카메라

공장자동화 및 공정제어부터 과학·연구개발용까지
열화상카메라는 전자기파 스펙트럼 중에서도 적외선 대역의 복사를 감지하여 기록하고, 이것을 실제 눈으로 볼 수 있는 이미지로 만드는 장비다. 일반 가시광선 카메라가 볼 수 없는 것을 감지하기 때문에 다방면으로 쓸 수 있다. 최근에는 공장자동화부터 학술 및 연구분야에까지 그 영역을 넓히고 있다. 이에 본지에서는 플리어시스템에서 제공한 자료를 토대로 열화상카메라가 실생활 속 어느 분야에 쓰이고 있는지 총 3회에 걸쳐 알아본다.
자료 | 플리어시스템(www.flir.com/cs/apac/kr)

자동화 및 공정제어용 열화상카메라 적용사례

제강용 레이들(ladle) 내화물을 모니터링한다

제강용 레이들은 그 수명이 한정되어 있다. 내부의 내화물 라이닝이 마모되거나 충격에 의하여 균열이 발생하면 레이들의 외부가 고온에 직접 노출된다. 이런 문제를 조기에 발견하지 못하면 레이들이 파손되어 용선이 터져 나온다. 이는 작업자의 안전과 시설 모두에 큰 피해를 입히게 된다.

창고 물품을 안전하게 관리한다

열화상카메라는 온도가 높아지는 부분을 초기에 감지할 수 있다. 이런 기능을 통해 다양한 종류의 창고를 감시할 수 있다. 구체적으로 보면 창고에 적재된 물품의 안전에 중요한 역할을 하는데, 창고에 있는 물품의 온도를 감시해 화재를 예방할 수 있는 것.

플레어 모니터링용 열화상카메라

정유공장 등 많은 화학 플랜트에서는 불필요한 가스를 태워 없애기 위해 플래어 스택(연소 굴뚝)을 사용하고 있다. 날씨나 기후변화에 관계없이 24시간 내내 원격 감시와 제어가 가능한 열화상카메라는 플레어의 정상 연소 여부를 모니터링하는 데 가장 적합하다.

터키 공항에서 아동 안전을 보호하다

공항, 특히 체크인을 하는 곳은 위험물이 오갈 수 있는 만큼 더욱 주의를 필요로 한다. 공항에서는 특히 어린이의 사고가 많은 편인데, 어린이의 행동은 어른이 예측하기 어렵기 때문이다.
실제로 많은 어린이들이 부모가 보지 못하는 사이 화물 컨베이어의 고무 플랩 안으로 숨어 들어갔다가 사고를 당한다.
터키 이스탄불에 있는 사비하 괵첸 공항에서는 아동의 안전을 보호하기 위해 열화상 경보 시스템을 채용하고 있다. 시설 책임자인 카안 투르크멘은 “우리는 사고를 방지하기 위해 열화상카메라와 경보 기능을 활용한 시스템을 도입했으며, 이에 만족하고 있다.”고 말했다.

화력발전소의 화재를 예방한다

한국에 위치한 동부발전은 열화상카메라를 발전소에 도입한 것으로도 유명하다. 당진 석탄화력발전소에 열화상카메라를 설치한 것. 이를 통해 효율을 도모하고 있다.
석탄을 운반하는 컨베이어는 언제나 석탄이 발화해 화재가 발생할 위험을 안고 있다. 유연탄에서 화재가 발생하면 석탄 운반설비는 물론이고 공장 작업자의 안전을 해칠 수도 있다. 나아가 발전소 전체의 가동이 멈출 수도 있다. 이는 발전소 가동 측면에서 일어나서는 안 되는 일이다.
이를 방지하기 위해 발전소 측에서는 열화상카메라를 중심으로 화재경보장치를 설치했고, 그것을 통해 실시간으로 화재를 예방하는 시스템을 가동하고 있다. 안전에 만전을 기한 것으로 풀이된다.

운수회사 안전은 내게 맡겨라

최근 천연가스가 새로운 자원으로 각광받고 있지만 이 가스는 위험한 요소로 분류되기도 한다. 저장소에 화재가 발생하면 거대한 폭발로 이어지기에 각별한 주의가 필요하다. 열화상카메라에 사용하는 조기경보 시스템이 해결책을 제시하고 있다.
열화상카메라의 초기 투자비용은 일반 CCTV나 연기감지기에 비해 다소 높다. 하지만 카메라가 기능을 발휘하는 데 광선이 필요하지 않으므로 정비 및 유지비용과 가동에 드는 에너지 비용이 적다.
뿐만 아니라 열화상카메라는 화재가 일어난 뒤 이를 감지하는 것이 아닌, 화재를 미리 예방할 수 있는 유일한 시스템이다. 화재가 일어나서는 안 되는 가스 업체들이 열화상카메라를 선호하는 이유다.

합판공장의 생산성·안전 동시에 잡는다

합판공장에서는 나무를 가공하기 전에 부드럽게 처리하는 과정을 거친다. 나무가 완전히 부드러워져야만 가공 과정에서도 제 형태를 유지할 수 있기 때문이다. 만약 나무가 부드러워지지 않았다면 가공하는 도중 쪼개지거나 부러질 수 있어 생산성과 수출율이 크게 떨어진다.
열화상카메라는 안개나 수증기 그리고 연기 등 장해물이 있을 때에도 이를 무시하고 전방을 탐지할 수 있다. 이런 특성을 활용해 북미 지역의 합판공장에서는 열화상카메라를 사용하고 있다. 이를 통해 크레인을 비롯해 나무를 가공하고 다루는 각종 중장비 운전자들이 쉽고 안전하게 작업을 할 수 있도록 지원한다.

자동차 품질관리에 쓰이는 열화상카메라

자동차 회사들의 주요 과제는 가벼우면서도 강한 자동차를 만드는 것이다. 이를 실현하기 위해 자동차 업체의 경우 외부 소재는 금속으로, 내부 구조는 접착층으로 이루어진 패널을 사용하고 있다.
이 패널을 자동차 차체와 제대로 접착시키기 위해서는 온도 유지가 생명이다. 여러 재질을 순간적으로 접합해야 하므로 일정 온도를 벗어나면 접합이 안 되거나 소재들이 상하기 십상이기 때문이다.
피아트 자동차는 FLIR의 열화상카메라를 기반으로 하는 자동 피드백 시스템을 구축했다. 피아트 자동차를 생산하는 인프로텍(Inprotec)의 열화상기기 사업부 책임자 로베르토 리카는 “열화상카메라는 차체 접착 등에 쓰이는 온도 측정에서 최고의 성능을 제공한다”고 말했다.

전자부품 전수검사 실현하는 열화상카메라

전자부품은 설계나 제작 과정이 어려운 만큼 고장이 나기도 쉽다. 따라서 고장률을 조금이라도 낮추는 것이 전자부품 설계 및 생산자들의 과제라고 할 수 있다. 이를 위해서는 부품을 100% 전수검사하는 것이 필수적이다. 최근 전자부품 생산업체들이 전수검사를 지향하는 이유다.
이자벨렌휘테- 호이슐러 역시 이런 고민으로부터 자유롭지 않다. 이 회사는 전수검사 과정에 열화상카메라를 도입해 문제를 해결했다. 생산 매니저인 아이히만은 “적외선 서모그래피, 구체적으로 FLIR Systems의 열화상카메라를 사용함으로써 품질관리 표준을 이전보다 훨씬 높였다”고 말했다.

가축 건강 진단을 자동으로 해결하다

젖소를 사육하는 사육장은 최근 근심을 가지고 있다. 바로 유선염 때문이다. 유선염은 암소의 유선에 염증이 생기는 병으로, 유선염이 발병한 동안에는 우유를 얻지 못한다. 치료가 없으면 장기간 지속되어 심하면 사망에 이르기도 한다.
유선염은 금전적 손실도 초래한다. 현재 유럽 곳곳의 젖소 사육 농가에서는 유선염 때문에 연평균 2만~6만 유로의 손실을 입고 있다. 한화로 약 8500만 원이라는 금액은 절대 무시할 수 없다.
이를 방지하기 위해 FLIR Systems에서는 열화상카메라를 이용해 조기에 질병을 진단할 수 있는 시스템을 구축했다.

맥주의 신선도 지키는 열화상카메라

에르딩거사는 맥주를 제조하는 회사로, 엄격한 품질관리 방침으로 특히 유명하다.
이 회사에서는 원재료를 선택하고 구매하는 작업부터 완제품을 포장하고 숙성시키는 과정에 이르기까지 모든 공정을 정확하고 정밀하게 관리하고 있다.
이 회사는 관리를 위해 열화상카메라를 도입했다. 구체적으로 포장설비의 컨베이어벨트 위에서 맥주가 담긴 모든 통의 온도를 측정한다. 만약 어떤 통의 온도가 기준과 어긋나거나 다르다면 경보가 울리게 되고, 컨베이어는 자동적으로 멈춘다.
이후 작업자가 통을 들어내 품질이 떨어지는 맥주 생산을 방지한다.

식품산업에 쓰이는 열화상카메라

식품가공 산업에서는 변질되기 쉬운 식품까지도 가공·운반·저장 판매한다. 문제는 이런 공정을 거치는 동안 식품의 온도를 세심하게 제어해야 한다는 점이다.
식품가공업체에서는 중요한 공정을 자동화하여 사람에 의한 실수를 방지하고 원가를 절감할 수 있는 방안을 모색했다. 그 결과 열화상카메라를 도입해 제품을 관리하고 있는 것다.
열화상카메라는 가장 기본적이며 가장 첨단적인 품질관리 도구다. 조리를 마친 육류의 품질과 안전을 관리하는 데 첨단 열화상 기술이 사용되고 있는 것. 열화상카메라를 이용하면 컨베이어 오븐에서 나오는 치킨의 온도를 측정할 수 있다.

자동차의 완벽한 품질에 도전한다

자동차 제조회사 포드의 젱크 자동차공장에서는 자동화 설비를 대대적으로 도입했다.
이 시설에는 총 세 대의 열화상카메라를 설치하여 검사에 쓰고 있다. 구체적으로 앞유리와 뒷유리의 히팅 시스템, 그리고 에어컨의 냉기 배출구 등을 시험하고 있다.
공장에 열화상카메라를 비롯한 자동화 설비를 설치하기 전에는 자동차를 수작업으로 검사해야 했다. 반면 자동화 설비는 사람에 비해 속도가 빠를 뿐 아니라 신뢰성도 높다.
열화상카메라는 정확하고 신뢰성이 우수하며 정비가 거의 필요하지 않다. 따라서 자동화 설비 및 자동시험 시설에 적합하다.

석탄 저장소 화재는 내가 막는다

저탄장(貯炭場)은 석탄을 저장해두는 일종의 창고다. 이곳에는 당연히 대량의 석탄이 모여있다.
문제는 석탄이 자연발화할 가능성이 높다는 것이다. 화재는 진화보다 예방이 최선인 만큼, 이를 예방할 수 있는 기술은 중요하다.
체코공화국의 투시미체에 있는 나스투프 광산에는 FLIR의 열화상카메라가 설치되어있다. 이 열화상카메라가 화재를 예방하는 역할을 한다. 저탄장에 FLIR의 열화상카메라를 설치한 이유는 FLIR가 연속 온도 모니터링 분야에 풍부한 경험을 보유하고 있기 때문이다.
설명에 따르면 열화상카메라를 설치하는 것으로 체코공화국의 투시미체에 있는 나스투프 광산에서는 많은 효과를 거둔 것으로 알려졌다.

고체 폐기물 저장소의 안전을 지키다

폐기물 저장소는 기본적으로 화재의 위험을 안고 있다. 폐기물을 장기적으로 저장하게 되면 발화해 불길이 일어날 위험이 있는 것.
자체 발화부터 압력에 의한 발열, 그리고 다른 물질들끼리 자연반응하며 일어나는 불길과 메탄가스 발생 및 축적까지, 폐기물 저장소에는 다양한 화재 요인이 산재해있다.
이런 화재 예방에는 열화상카메라가 중요한 역할을 할 수 있다. 열화상카메라는 이미 폐기물 저장소의 화재 예방 및 감시에 널리 쓰이고 있다.

변전소 모니터링용 열화상카메라

변전소는 발전소에서 생산한 전력을 보내는 과정에서 전압이나 전류의 성질을 바꾸기 위하여 설치하는 시설이다. 변전소에서 발열에 이상이 발생하게 되면 전력 공급은 중단된다. 이는 단순히 불편을 야기하는 문제에서 그치지 않는다. 병원이나 긴급 서비스 공급시설 등에 전력이 끊긴다면 많은 사람들의 목숨이 위험에 처한다.
이를 방지하기 위해 노르웨이 정부와 전력회사에서는 변전소를 열화상카메라로 모니터링하고 있다. 전력회사의 슈텔은 “경보 시스템과 연결되어있는 4대의 열화상카메라는 변전소의 주요 설비를 계속적으로 모니터하고 있다”며, “감시대상 설비에서 어떤 부분의 온도가 설정치 이상으로 올라가면 경보를 발령한다”고 설명했다.

전력회사에서 활약하는 열화상카메라

적외선 열화상카메라와 자동화 소프트웨어를 활용하면 설비에 고장이 발생하기 전에 이상을 감지해 문제를 방지할 수 있다.
뿐만 아니라 체온을 감지할 수도 있어 보안 문제도 해결한다. 시간과 장소에 관계없이 주야간 무인 원격 모니터링을 실현해 설비의 신뢰성은 높이고 원가는 낮출 수 있는 것이다.
고압 전력설비는 고장이 나기 전에 먼저 온도가 올라간다. 열화상카메라로 고압설비를 모니터링하면 고장 발생과 그에 따른 사고를 예방할 수 있다.
한 예로, 미국의 한 전력회사에서는 적외선카메라 모니터링 시스템을 사용한 결과 변전소에 설치된 변압기에서 과열된 부싱 로드를 발견하고 12,000 유로의 비용으로 수리할 수 있었다.
반면, 이 회사에서 적외선카메라를 설치하기 전에 발생했던 동일한 고장은 225만 유로 이상의 피해액을 초래했다.

도로 관리에 쓰이는 열화상카메라

핀란드의 도로는 총 길이 78141km를 자랑한다. 주로 고속도로와 포장도로 및 자갈도로 등으로 구성되어 있다. 핀란드의 동절기는 기온이 영하 40°C까지 내려가며 낮이 아주 짧다. 따라서 도로를 모니터링하고 관리하는 작업이 극히 어렵다.
이를 극복하기 위해 열화상카메라를 이용하는 추세다. 열화상카메라를 이용하면 육안으로는 볼 수 없는 수분을 확인할 수 있어 수분이 노면으로 침투하는 것을 방지할 수 있다.