사람의 눈은 전자기파 스펙트럼 중 가시광선 영역만 볼 수 있도록 설계된 센서라고 할 수 있다. 따라서 가시광선 이외의 파장대역인 적외선은 볼 수 없다. 그러나 열화상 카메라는 물체에서 방출되는 적외선 에너지를 광학장치로 디텍터 위에 모으고, 디텍터에서 검출된 정보는 전자회로로 보내 온도가 구별되는 이미지를 구현한다. 여기서는 열화상 카메라 구입 시 고려해야 할 사항에 대해 알아본다.
열화상 카메라는 전자기파 스펙트럼 중 적외선 대역의 복사에너지를 감지해, 이것을 육안으로 볼 수 있도록 해 주는 장비다. 이러한 적외선은 1800년, 천문학자인 윌리엄 허셀 경에 의해 처음 발견됐는데, 절대영도(－273.15℃) 이상의 온도를 가진 이 세상 모든 물체는 적외선 영역의 광선을 복사한다. 얼음도, 건물도, 사람들도 모두 적외선 에너지를 복사한다.
따라서 그 열의 정도와 관계없이, 열을 가진 모든 물체는 그 열을 적외선 형태로 내뿜는다고 할 수 있고, 열화상 카메라는 그 적외선을 감지해 사람들이 알아 보기 쉽도록 다채로운 이미지로 만들어 보여 주는 장비라고 할 수 있다.
우리는 언제 어디서나 적외선을 받고 있고, 내뿜고 있다. 햇볕이나 불이 따뜻하게 느껴지는 것은 모두 이러한 적외선 때문이다. 비록 우리 눈으로는 적외선을 볼 수 없지만 피부의 신경은 적외선을 느낄 수 있으며, 물체의 온도가 높을수록 더 많은 적외선이 방출되므로, 열화상 카메라를 통해 모든 물체들의 열 분포를 쉽게 구분해서 볼 수 있는 것이다.
모든 열화상 카메라는 디텍터에 의해 해상도를 갖고 있고, 해상도의 픽셀 수만큼 온도값을 읽어 낼 수 있다. 그러므로 열화상 이미지에 있는 모든 픽셀들은 하나의 온도 측정값을 나타내는 정교한 알고리즘에 의해, 열 특성을 가진 각종 질병들을 모니터링할 수 있고, 전기/기계 설비 진단과 검사에 있어서 유용한 장비로 활용할 수 있는 것이다.
열화상 카메라는 여러 가지 전기, 기계 설비 상태를 모니터링할 수 있으며, 비접촉 방식으로 진단 및 검사할 수 있는 유용한 도구다. 적외선 카메라는 전기 기계 설비의 에너지 관련 문제점을 쉽고 빠르게 파악함으로써, 수리에 큰 비용이 들어가기 전에 즉시 시정 조치할 수 있도록 해 준다. 하지만 시장에서 판매되고 있는 많은 열화상 카메라들은 기능에 차이가 있는 것은 물론, 가격도 수백 만원에서 수 억원에 이르기까지 다양하다 보니, 일반 소비자들이 열화상 카메라를 구매하고자 할 때 어떤 모델을 선택해야 할지 망설일 수밖에 없다.
물론 고가의 열화상 카메라가 좋은 것은 사실이지만, 그렇다고 무조건 고가의 열화상 카메라를 구매할 필요는 없다. 예산 범위 내에서 가장 적절한 모델을 선택하는 것이 중요하다.
용도에 대한 적합성
열화상 카메라를 구매할 때 첫 번째로 고려해야 할 기준은 사용 용도에 대한 적합성이다. 모든 열화상 카메라 모델에는 데이터시트가 있는데, 여기에는 디텍터의 해상도, 온도 측정범위, 온도 민감도 등과 같은 주요 사양들이 기입돼 있다. 그 중에서 열화상 카메라의 가격을 결정하는 가장 큰 요인은 디텍터의 해상도이므로, 구매 예산에 따라 대략적인 디텍터의 해상도를 선택해야 한다. 그 다음에는 사용할 용도에 적합한 측정 온도 범위를 검토해야 하는데, 이때 함께 고려해야 하는 것이 적절한 온도 민감도를 갖고 있는가 하는 부분이다.
열화상 카메라는 온도 차이가 크면 클수록 선명한 이미지로 나타난다. 따라서 온도 차이가 적으면 적을수록 열화상 이미지가 선명하지 않은데, 이때 열화상 이미지의 선명도를 보완해 줄 수 있는 것이 온도 민감도이다. 일반적으로 건물 진단이나 R&D 분야에서는 미세한 온도차이를 확인해야 하므로, 온도 민감도가 좋은 열화상 카메라를 선택할 필요가 있다.
플리어시스템의 R&D용 열화상 카메라는 우수한 이미징 성능과 정밀한 온도 측정 기능, 그리고 측정 결과를 분석하고 보고서를 작성할 수 있는 강력한 툴과 소프트웨어를 제공하고 있어 다양한 분야의 연구, 열 시험 및 제품 검증 등에 적합하다.
사용 환경 조건
두 번째로 고려해야 하는 것은 열화상 카메라를 사용하는 환경 조건이다. 모든 열화상 카메라에는 시야각(FOV)이 있다. 시야각이란 렌즈에 따라 보이는 각도를 의미하는데, 거리가 멀어지면 보이는 면적은 넓어지지만 대상체가 작아지기 때문에 측정 온도값이 부정확해질 수 있다. 그리고 실내에서 측정할 경우, 공간적인 제약 때문에 넓게 촬영할 수 없을 때가 있는데, 이때 고려해야 할 부분이 시야각(FOV)에 따른 렌즈 선택이다. 플리어시스템의 100㎛, 50㎛, 25㎛, 5㎛ 등과 같은 다양한 접사 렌즈는 PCB나 전자부품과 같이 마이크로 패턴의 열 분포를 확인할 때 유용하다.
사용 편리성
그 다음으로 생각해야 하는 부분은 열화상 카메라를 사용할 때의 사용 편리성이다. 열화상 카메라는 일반적으로 진단 업무에 많이 활용되는데, 이 경우 하루 종일 열화상 카메라를 들고 다녀야 할 때도 있다.
따라서 가능하면 조금이라도 가벼운 제품이 휴대하기 좋으며, 머리 위쪽이나 아래쪽을 쉽게 촬영할 수 있도록 렌즈가 회전하는 제품일 경우 사용 편리성이 더 크다고 할 수 있다. 또한 오랜 시간 사용하는 데 대비해 배터리 사용 시간도 검토해야 하며, 수시로 초점을 맞춰 열화상 이미지를 촬영해야 하므로 자동적으로 초점이 조정되는 제품이라면 더욱 더 편리할 것이다. 열화상의 포커스는 거리가 달라질 때마다 조정해야 하므로, 연속적으로 초점이 조정되는 연속자동포커싱 기능이 있는 제품도 카메라 사용 빈도가 높은 사용자들에게 추천할 만하다.
그리고 촬영 지역이 넓을 경우 나침반 기능이나 GPS 기능이 필요할 때도 있다. 열화상 이미지의 선명도를 높이거나 글씨를 함께 보여줄 수 있는 MSX(Multi Spectral Dynamic Imaging ; 플리어시스템에서 특허 받은 기술)는 대상을 확실하고 효과적으로 표현하는 데 유용한 기능이라고 할 수 있다. 플리어시스템의 T6xx 시리즈 이상의 모델에는 이와 같은 기능들이 거의 탑재돼 있어 사용 편리성이 높다.
열화상 분석 소프트웨어 기능
마지막으로, 열화상 이미지를 분석하고 그 결과를 바탕으로 최적의 보고서를 작성할 수 있도록 해 주는 열화상 분석 소프트웨어의 기능을 살펴봐야 한다. 해당 업무가 유지, 보수 업무라면, 열화상 분석 보고서를 쉽고 빠르게 작성할 수 있는 소프트웨어가 필요할 것이고, R&D 업무라면 동영상 분석이나 온도 프로파일링 또는 다양한 필터링 기능에 의한 분석이 필요할 것이다.
대체적으로 열화상 이미지는 수많은 열 정보를 포함하고 있어 용량이 커질 수 있고 관계자와 신속한 공유가 필요할 수도 있으므로, 저장 및 전송 용이성도 필요한 기능이라고 할 수 있다.
계측기 전문 업체인 제일엠아이는 플리어시스템 코리아의 한국 총판으로, 열화상 카메라, 전기전자계측기, 초음파 진단 장비, 3차원 형상 검사기 등의 품목을 취급한다.
유영창 _ 제일엠아이
