열화상 카메라의 탁월한 성능을 입증한 3가지 사례
Teledynedalsa
열화상 및 적외선 이미지는 모두 열을 ‘볼’ 수 있다. 그렇다면 열과 적외선의 차이점은 무엇일까. 우리가 적외선이라고 부르는 것은 일반적으로 근적외선(NIR) 범위에 있다. NIR은 650~1050nm의 전자기 파장을 방출하는 가시범위에 가장 가깝다. 장파 적외선(LWIR) 범위는 8000~12000nm이다. 두 빛 대역 모두 열을 감지할 수 있지만, LWIR 감지 센서는 열 뿐만 아니라 서로 다른 물체 사이의 대조되는 열 수준을 감지할 수 있다. 이를 ‘열화상’ 이라고 한다.
이 스펙트럼 대역 사이에는 단파 적외선(SWIR)이 있다. SWIR은 파장이 1050~2500nm인 NIR을 넘어서며 습기 감지에 사용된다. 두 개의 동일한 머그잔에 하나는 따뜻한 물을 담고 다른 하나는 찬물을 담는다. 만져보지 않고는 둘의 차이를 구분할 수 없다. 그러나 적외선 카메라를 사용하면 머그 안에 있는 것과 주변 환경의 대비를 볼 수 있다. 카메라 내부의 적외선 센서는 물속 열의 수준과 머그의 세라믹을 통한 분포를 감지하여 다양한 온도의 모자이크 이미지를 생성한다.
군대에서 최초로 사용했던 열화상 기술이 이제 다양한 응용 분야에 적용되고 있다. 집에서 우주 공간에 이르기까지 적외선 및 열화상은 주변 환경을 보다 잘 관리하고 이해하기 위해 다양한 빛과 열을 분석하는 데 사용되고 있다.
건물의 에너지 피드백 제공한다
에너지 소비는 온실 가스 배출과 직접적인 관계가 있다. 에너지 소비를 관리하면 가스 배출을 줄일 수 있다. 가정집이나 건물의 난방 시스템은 비용이 많이 든다. HVAC(공조) 시스템 검사는 주택과 기업 건물의 에너지 효율의 피드백을 제공할 수 있다.
보일러에서 발생하는 열의 약 70%는 균열이나 단열 부족으로 인해 지붕, 벽, 창문 및 문을 통해 빠져나간다. 이러한 열을 방지하기 위해 균열 부분을 식별해야 한다. HVAC는 열화상을 사용하여 결함이 있는 창문이나 채워야 하는 균열 공간 등을 분석하여 시간, 비용 및 에너지를 절약할 수 있다. 겨울철 열화상 검사는 열 손실 영역을 정확히 파악할 수 있고, 여름철에는 열 증가 영역을 찾을 수 있다.
또한 기업은 건물의 에너지 효율성을 보장함으로써 많은 비용을 절약할 수 있다. 미국의 소규모 기업도 에너지 비용에 연간 600억 달러 이상을 지출한다.
화재 현장의 연기 속도 보여준다
화재가 발생하면 열이 전체 지역을 둘러싸고 있다. 열화상 카메라는 열의 차이를 감지할 수 있다. 열화상 카메라는 설계 방식에 따라 0.01°C 정도의 작은 차이도 감지할 수 있다. 소방관은 종종 연기가 가득한 건물을 통과하는 데 어려움을 겪는다. 그러나 열화상 카메라는 소방관이 시야를 방해하는 두꺼운 연기 벽의 안을 볼 수 있도록 도와준다. 또한 불타는 표면을 감지하고 무거운 연기와 화염 속에서 사람을 구별하는 데 도움이 된다.
또한 적외선 이미징은 최초 대응자가 화재를 파악하고 탐색을 돕는 데 도움을 준다. 드론에는 열화상 카메라와 공중 센서를 장착하여 대응자가 접근할 수 없는 위험한 지역을 비행 할 수 있다. 이 기술을 통해 응급 요원은 화재의 규모와 확산 속도를 파악하고 구조가 필요한 민간인을 식별할 수 있을 뿐만 아니라 화재 진압 중에 존재하는 다른 위험을 감지할 수 있다. 열화상은 또한 모든 불꽃이 꺼졌음을 확인할 수 있다. 경우에 따라 작은 불꽃도 찾아 끄지 못하면 큰 위험 상황에 놓일 수 있다.
적외선 이미징, 달의 모습도 관찰하다
적외선 이미징은 과학자들이 태양계 안팎에서 천체를 발견하고 관찰할 수 있게 해준다. 행성, 별, 은하 및 기타 천체는 적외선 스펙트럼에서 에너지를 방출하므로 과학자들은 천문학의 한 분야인 먼지 입자에 의해 가려지는 이미지를 캡처할 수 있다. 또한 지구 대기에는 적외선을 흡수하는 수증기 때문에 적외선이 망원경에 도달할 수 있는 한계가 있다. 이러한 대기 장애를 극복하기 위해 우주 기반 망원경이 개발되었다.
우주 기반 망원경은 1960년대에 등장했으며 이후 천문학자들은 태양계 밖의 새로운 행성과 별을 발견할 수 있게 되었다. 그들은 또한 지구로 되돌아 올 때 날씨 분석을 할 수 있었다. 1990년대에 출시된 Teledyne Imaging의 고감도 근적외선 센서가 장착된 허블 우주 망원경은 새로운 행성에서 암흑 물질에 이르기까지 볼 수 있었다. 또한 허블은 연구원들이 달의 근적외선 노출의 변화를 관찰한 최초의 엑소문(Exomoon)의 발견한 순간에도 사용되었다.
새로운 은하에서 새로운 분자에 이르기까지 이미징 기술의 발전으로 인류는 지구와 우주의 새로운 측면을 발견할 수 있었다. 열화상으로 우리는 과거에 보이지 않았던 것을 볼 수 있게 됐다. 이를 통해 환경 변화에 어떻게 대응해야 하는 지도 연구할 수 있었다. 가시 스펙트럼 너머를 볼 수 있게 됨으로 인해 검사 시스템의 정확성이 향상됐고 천체를 발견할 수 있었으며 자연 재해를 관리하는 데 필요한 통찰력을 얻을 수 있었다.
자료 제공: Teledynedalsa(www.teledynedalsa.com)
