일상 속으로 들어간 열화상카메라
가정에서도 쉽게 쓸 수 있어 … 활동반경 대폭 확장
본지 4월호와 5월호 그리고 6월호에서 살펴본 바와 같이 열화상카메라는 공장자동화는 물론 다양한 산업분야에서 쓰이고 있다. 식품·의약·용기 검사는 물론 보안·감시·안전 등 수많은 곳에서 활약하고 있는 것. 최근에는 열 측정 기술이 증가하고 휴대하기 편해지는 등 편의성이 증가함에 따라 생산현장 뿐 아닌 일상 곳곳에서도 각광받고 있다.
열화상카메라가 본격적으로 우리에게 이름을 알리기 시작한 것은 산업현장이 아닌 군사시설에서다. 당시 전쟁을 치르던 국가들은 여러 문제들에 봉착해있었다. 대표적으로 야간에 적이 습격하는 것을 방지해야 하는 상황에 놓였으며, 또한 숨어있는 적을 찾는 것도 전투에서 승리를 가져가기 위한 선결조건이었다. 어두운 곳, 잘 보이지 않는 곳에서도 대상을 잘 찾기 위해서는 육안으로 볼 수 없는 것들도 감지하는 특수한 기술이 필요했다. 이러한 배경 아래에서 개발한 것이 InGaAs센서와 열화상센서이다(관련 내용은 본지 10월호 참조).
이 중 열화상카메라는 적외선과 에너지의 상관관계를 이용해 영상을 촬영하는 카메라이다. 적외선 및 에너지를 촬영하는 카메라다보니 온도와 열에 민감하게 반응한다. 이 카메라는 적외선의 강도, 즉 파장 및 에너지의 세기를 촬영하여 그 세기를 온도에 따라 색으로 분류하여 표시한다. 일정 지역의 에너지들을 촬영해 그 에너지의 세기에 따라 각기 다른 색으로 표현하는 식이다.
군사용으로 출발한 열화상카메라는 시간이 지나면서 민간업체에서도 관심을 갖게 되었다. 열을 시각화하는 기술은 군사용뿐 아니라 일상생활 속 많은 분야에서 필요한 것이었다.
다양한 분야로 ‘진출’
열화상카메라는 다방면에서 작업 효율과 편의를 높여주어 인기를 끌고 있다. 이러한 인기 덕에 최근에는 산업현장 외에도 여러 곳에서 열화상카메라를 찾고 있다. 대표적인 예가 에너지 진단과 건축물 진단을 필두로 한 다양한 진단 시장이다. “이는 열화상카메라를 에너지 절감을 위한 도구로 인식하기 시작한 것”이라고 플리어시스템코리아는 분석했다.
플리어시스템코리아 설명에 따르면, 열화상카메라는 직접적으로 에너지 절감에 도움이 되는 제품군은 아니지만, 에너지의 누수나 부적절한 노출 같은 오작동을 감지할 수 있어 진단 분야에서 각광받고 있다.
또한 열화상 카메라는 군사목적으로 만들어진 기술인만큼 보안 분야에서도 뛰어난 성능을 자랑한다. 물론 현재 있는 CCTV를 대체할 만큼 범용적인 기술은 아니지만, 사용하기에 따라 CCTV에 뒤지지 않는 성능을 자랑한다는 것이 플리어시스템코리아의 설명이다. 일반 카메라로나 육안으로는 감지하기 어려운 환경에서도 어려움 없이 작동 및 판독할 수 있다는 것이 열화상카메라가 가진 가장 큰 장점이다. 최근 크게 성장한 소프트웨어 덕에 특정 온도만 감지한다든지 경보음을 내보낸다든지 하는 다양한 설정을 가미할 수 있다는 점도 열화상카메라가 가진 큰 매력이다.
생활 속 깊숙이 들어오다
열화상카메라는 최근 몇 년 사이에 일상 깊숙이까지 들어왔다. 가격이 낮아지고 제품 크기 또한 줄어들어 일반인들이 쉽게 접할 수 있게 된 것. 조금만 관심을 기울이면 곳곳에 있는 열화상카메라를 볼 수 있다.
가장 대표적인 예로 슈퍼마켓이나 대형 마트에 있는 열화상카메라를 들 수 있다. 냉장식품 혹은 냉동식품 코너 등에서 온도를 측정하거나 상한 음식을 검사할 때 주로 사용한다. 비접촉식이므로 밀폐용기 안에 있는 음식 또한 쉽게 검사할 수 있어 새로운 제품 검사수단으로 떠오르고 있다. 길을 걷는 도중에도 열화상카메라를 접할 수 있다. 건축이나 건물 보수 등 각종 공사현장에서도 열화상카메라가 활용되는 것이다.
건물을 짓고 보수하는 과정에서 열이 과다하게 발생하거나 누출되는 곳은 없는지, 건물을 철거할 때 자칫 건드리면 위험한 부분이 있지는 않은지 등 다양한 위험요소 여부를 확인할 수 있다. 사람의 눈으로는 볼 수 없는 벽 안쪽을 자세히 관찰할 수 있어 작업자는 물론 주변 환경의 안전에도 큰 도움이 된다. 인테리어업체 역시 열화상카메라를 활용하는 추세이다. 건물 유지나 보수 혹은 개선을 위해서는 공사를 해야 한다. 이때 말썽을 일으키는 부분이나 개선을 원하는 지점 등을 열화상카메라로 스캔하면 미리 벽을 뚫는다거나 바닥을 들어낸다거나 하는 불필요한 작업을 줄일 수 있다.
열화상카메라가 가장 가까이 들어온 예는 아파트 관리실 및 경비사무실이다. 플리어시스템코리아는 최근 아파트 관리실에서도 수요가 생긴다고 귀띔했다. 아파트를 관리하다보면 주민들의 다양한 요구에 응해야 하는데, 보일러 배관 오류부터 전기나 전화선 등 다양한 오작동 및 사고에 대처할 수 있는 수단이 열화상카메라라는 것. 바닥을 부수거나 하지 않아도 원인을 명확하게 규명할 수 있다는 것이 장점이다.
사용자 배려한 발전
플리어시스템코리아는 “기존에는 스팟미터를 많이 이용해왔지만, 이제는 덜 번거롭고 가격 면에서도 큰 차이가 나지 않는 열화상카메라로 수요가 움직이고 있다”고 말했다. 열화상카메라는 저렴한 가격과 작은 크기 그리고 일반 카메라와 유사한 사용법으로 사람들의 관심을 모았다. 여기에 윈도 OS와 호환할 수 있으며 사용이 쉬운 소프트웨어도 도입했다.
최근 플리어시스템코리아에서는 PoE, GigE기술과 GenICam프로토콜을 기반으로 한 열화상카메라를 출시했다. 즉 윈도에서 카메라를 연결하고 프로그램 설치만 마치면 열화상카메라를 일반 카메라와 흡사하게 사용할 수 있게 된 것이다. 이러한 환경은 전문적인 지식을 갖추지 않고서도 열화상카메라에 비교적 쉽게 접근할 수 있도록 돕는다.
플리어시스템코리아는 “가격이 저렴해지고 사용이 간편해지면 일반 가정에서도 열화상카메라를 볼 수 있는 날이 머지 않았을 것”이라며 긍정적인 평가를 내렸다.
열화상카메라 활용분야 모음
진단 시장
열화상카메라가 각광받는 가장 큰 이유는 진단 시장이 확대되고 있기 때문이다. 진단 시장은 특정한 에너지나 건축물의 노후화 여부, 건축 현장 등 다양한 곳을 촬영하고 진단하는 시장을 총체적으로 일컫는다. 육안으로 볼 수 없는 열에너지를 시각화하는 것은 물론, 벽에 가로막혀 보지 못하는 부분까지 열을 감지할 수 있어 건물 안쪽에 있는 열선이나 발전소 등의 설비를 관찰하기에 적합하다.
최근 노후화된 건물 설비를 유지 및 보수하거나 새로운 건물을 지을 때 설계결함을 확인해야 하는 경우가 늘고 있다. 이러한 건물 진단 시장에서 열화상카메라는 기존의 스팟미터를 대체할 수 있는 수단으로 떠오르고 있다. 특정 지점의 열을 측정해 측정 지역의 온도를 수치화하는 스팟미터와 달리 열화상카메라는 넓은 지점을 한 번에 촬영해 열이 과다하게 발생하는 부분이 있는지 여부를 시각적으로 쉽게 판별할 수 있다.
이러한 장점은 에너지 진단 분야에서도 이용할 수 있다. 발전소 등 에너지를 만들어내는 시설이 전체적으로 안전한지, 기계적 결함은 없는지, 에너지가 누출되는 곳은 없는지 등 다양한 여부를 동시에 검사한다.
최근 에너지 관리진단이 주요한 화두로 떠오르고 있다. 에너지를 절약하고 효율적으로 사용하기 위해 정부 차원에서 에너지를 진단하고 관리하는 사업을 장려하게 된 것. 이 과정에서 에너지를 가장 쉽고 간편하게 관리할 수 있는 열화상카메라가 다시 한 번 대두되었다. 각종 에너지를 시각화할 수 있다는 점만으로도 열화상카메라는 진단 시장에서 단연 독자적인 위치를 확보하게 되었다.
연구 및 개발
열화상카메라는 각종 연구 및 개발단계에서도 효자 노릇을 한다. 특히 전자부품을 만들고 실험할 때 필요하다. 제품을 생산하기 전에 이상 발열이나 설계상 이상점을 바로잡을 수 있는 수단이기 때문이다.
TV 개발을 예로 들어보자. TV에는 전파를 받아들이는 장치나 리모컨 등 신호를 수신하는 부분, 그리고 화면을 출력하는 부분 등 다양한 구조로 나뉘어있다. 이러한 부분들 중 한 군데에서라도 이상이 발생하면 기계가 오작동하는 것은 물론이고 화재나 전기 누출로 인한 감전과 같이 다양한 위험을 초래한다.
개발자들은 자신이 계획한 설계대로 시제품을 만들어 이상점을 판별할 수 있다. 설계도대로 제작했을 때 과다 발열 등 비정상적인 부분이 발생하지는 않았는지, 설계도대로 만들어지지 않아 이상반응을 보이지는 않았는지 등 다양한 오작동과 그 원인을 찾는 데 이용된다. 시제품을 작동시킨 뒤 열화상카메라로 촬영하여 이상발열이 있는지 검사하면 생산이 아닌 개발단계에서 오류를 검출하고 수정할 수 있다. 이는 비용은 물론이고 오류 수정까지 걸리는 시간이나 인적 노력 등을 크게 줄일 수 있는 방안이다. 이러한 검사는 각종 전기회로, PCB 등의 기판, 가전제품 등 종류를 막론하고 열을 발생하는 모든 제품에 적용할 수 있어 최근에는 많은 연구 및 개발시설에서 열화상카메라를 구비하는 추세이다.
생산시설의 발열 감시
열화상카메라는 다양한 분야에서 측정을 진행해야 하는 만큼 소형화되는 것이 추세이다. 하지만 그 ‘대세’에 역행하며 대형화는 물론 특정 지점에 설치할 수 있는 제품들도 속속 등장하고 있다. 이러한 대형 및 설치형 열화상카메라가 필요한 곳이 바로 공장자동화 시설을 비롯한 생산현장이다.
다른 곳과 달리 생산현장에서는 높은 열이 발생하기 쉽다. 그 대표적인 이유는 생산을 담당하는 기기들이 계속 돌아가므로 쉽게 과열되기 때문이다. 또한 현재 대부분의 생산현장은 기기들이 집적되어있어 연쇄적인 발열이나 화재가 일어나기 쉬운 구조이다. 이러한 탓에 각종 공장에서는 작은 발열도 대형사고로 이어지기 쉽다.
사람과 시설 그리고 생산되는 제품 모두를 안전하게 유지하기 위해 최근 생산현장에는 설치형 열화상카메라이 속속 도입되고 있다. 여러 대의 열화상카메라를 설치해 공장내의 모든 지역에서 비정상적으로 높은 열을 감지할 수 있다. 열화상카메라가 이상 반응을 감지하면 경고음을 내보내고, 작업자들은 몸을 피함과 동시에 신속하게 원인을 파악하여 화재를 비롯한 대형사고를 예방할 수 있다. 이렇듯 열화상카메라는 생산시설에서 자칫 일어날 수 있는 사고를 막는 역할도 수행한다.
보안 및 감시
열화상카메라는 원래 군사용으로 만들어진 기술이다. 앞서 설명하였듯 침입자를 비롯한 야간 움직임이나 숨어있는 적 등을 감시하기 위해 개발되었다. 이러한 기술을 가장 반긴 민간분야가 있다면 바로 CCTV를 비롯한 각종 보안 및 감시업체들이다. 열화상카메라를 활용하면 밤에 사람이 통행하는 것도 쉽게 파악할 수 있다. 육안으로 보이는 것이 아니라 온도만을 감지하기 때문이다. 체온 혹은 그 이상의 온도를 내는 사물을 감지하여 경보음을 내면 감시카메라로 손색이 없다.
이런 기술은 감시분야 뿐 아닌 다양한 분야에서 이용된다. 대표적으로 공항 검색대가 있다. 전신을 열화상카메라로 스캔해 체온과는 다른 이질적인 물건을 소지했는지 감시할 수 있다. 닫힌 가방 안쪽도 감지해 낼 수 있다. 최근 공항에 설치된 전신 스캔 카메라가 인권 논란에 휩싸인 바 있으나, 열화상카메라를 이용하면 일반 카메라에 비해 인권 침해의 논란이 적어 열화상카메라를 공항 검색대 등에 설치하는 사례가 늘고 있다.
머신비전
머신비전 분야에서도 열화상카메라는 팔방미인으로 통한다. 본지에서 여러 번 소개된 것과 같이, 열화상카메라는 ▲식품 산업에서 적정 조리온도나 상하지 않을 정도의 온도 유지 ▲자동차 산업에서 에어컨디셔너나 히터 등 각종 시설검사, 실내온도 관리 등 다양한 품질관리 ▲PCB 기판의 발열요소 검사 ▲의약품 및 제약 산업에서 적정 온도 유지 ▲각종 용기 안의 내용물이 담겨있는지 여부 검사 ▲기타 일정 온도를 유지해야 하는 생산 공정 등 다양한 분야에서 활용할 수 있다. 활용하기에 따라 다양한 분야에 적용할 수 있다는 것이 플리어시스템코리아의 설명이었다(자세한 내용은 본지 4월호와 5월호 그리고 6월호 참조).
글 | 윤진근 기자(pen@automotivemnt.com)
