열화상카메라(Thermal Imager) 설명/개요

열화상카메라(Thermal Imager) 설명/개요

열화상카메라 Thermal Imager 란?

열화상카메라는 비접촉 온도 측정 장비입니다. 열화상카메라는 절대0도(0°Kelvin) 이상의 온도에서 모든 물질에 의하여 방사, 전송 또는 반사되는 적외선 에너지를 감지하고 이러한 에너지 요인을 온도측정치 또는 온도기록으로 전환합니다. 온도기록은 카메라가 표시하는 적외선 에너지를 방사, 전송 또는 반사하는 물체의 열 이미지로 출력 됩니다.

 

 

열화상카메라의 장점

일반 적외선 온도계가 단일 스팟에서의 단일 온도만을 표시할 수 있는 반면에 이 열화상카메라는 최대 19,600 스팟까지 전체적인 열 이미지를 볼 수 있게 해줍니다. 열화상카메라는 여러 분야에 걸친 다양한 적용분야에서 현재의 또는 잠재적인 문제를 발견하기 위한 가장 효과적인 방법입니다.

열화상카메라 적용분야

열화상카메라는 전통적인 센서를 사용할 수 없는 적용분야에서 온도를 측정할 수 있게 해줍니다. 특히 움직이는 물체 측정(생명체, 롤러, 움직이는 기계 또는 컨베이어 벨트) 또는 위험 환경의 온도 측정(오염 또는 고압), 접촉식 온도센서를 사용하기에는 측정 거리가 너무 멀거나 센서를 녹일 정도로 온도가 높을 경우에 열화상카메라를 사용할 수 있습니다. 열화상카메라는 측정 대상 물체의 온도 차이를 보여주는 이미지를 제공합니다. 뜨거운 부분은 측정 영역의 평균을 보여주는 전통적인 적외선 건에 비해서 즉시 알아 볼 수 있습니다.

해상도resolution 가 중요한 이유

높은 해상도의 카메라는 아주 멀리에서도 작은 문제를 발견할 수 있습니니다. 해상도가 낮은 카메라에서는 놓쳤을 수도 있는 심각한 문제를 발견할 수도 있습니다. 예를 들어 PC의 기판에 과열된 부품이 있을 수 있습니다. 열화상카메라는 이러한 부분을 즉시 찾아줄 것입니다.

열화상카메라를 선택 시 고려하여야 할 사항

열화상카메라 선택 시 고려해야 할 사항은 시계 (대상의 크기와 거리), 방사율 (측정 대상 표면의 재질 및 유형), 스펙트럼 반응 (대기효과 또는 표면을 통한 전송), 온도 범위, 장착 방식 (소형, 휴대용 또는 고정장착) 입니다. 기타 고려사항에는 반응 시간, 환경, 공간 제약, 관측 포트 또는 응용 프로그램과 원하는 신호 처리 방식과 같은 부분이 포함됩니다.

시계Field of View 의 의미와 중요성

시계는 장비가 작동하는 시야각이며 해당 장비의 광학에 의하여 결정됩니다. 정확한 온도 수치를 얻으려면 측정 대상이 장비의 시계를 완전히 채워야 합니다.

방사율emissivity 의 정의와 적외선 온도 측정과의 관계

방사율은 주어진 온도에서 물체가 동일한 온도에서 완전 복사체 또는 흑체(blackbody)로부터 방사된 에너지에 복사하는 에너지의 비율로 규정됩니다. 흑체의 방사율은 1.0이고, 모든 물체의 방사율 수치는 0.0에서 1.0 사이입니다. 대부분의 적외선 써모미터는 다양한 방사율 수치를 보상하는 기능을 가지고 있습니다. 일반적으로 물체의 방사율이 높을수록 적외선을 사용하여 정확한 온도 측정값을 얻는 것이 더 쉬워집니다. 매우 낮은 방사율(0.2 미만)을 가진 물체는 측정이 까다로울 수 있습니다. 알루미늄과 같이 광이 나거나 빛이 나는 금속성 표면은 적외선에 있어 상당히 반사적이므로 정확한 온도 측정이 항상 가능하지는 않습니다.

방사율 결정을 위한 5가지 방법

정확한 온도 측정을 보장하기 위하여 물질의 방사율을 결정하는 다섯 가지 방법이 있습니다:

정밀 센서를 사용하여 물질의 표본을 알려진 온도까지 가열하고 적외선 장비를 사용하여 온도를 측정합니다. 그 후에 표시기가 올바른 온도를 표시하도록 방사율 수치를 조정합니다.

상대적으로 낮은 온도(최대 500°F)의 경우, 0.95의 방사율을 가지는 보호 테이프 조각을 측정할 수 있습니다. 그 후에 표시기가 올바른 온도를 표시하도록 방사율 수치를 조정합니다.

높은 온도를 측정하는 경우 물체에 구멍(직경의 최소 6배 깊이)을 뚫을 수도 있습니다. 이 구멍은 1.0의 방사율을 가지는 블랙바디의 역할을 합니다. 구멍의 온도를 측정한 후에 표시기가 해당 물질의 올바른 온도를 표시하도록 방사율 수치를 조정합니다.

해당 물질이나 그 물질의 일부가 코팅 가능한 경우 무광 검은색 페인트는 약 1.0의 방사율을 가질 것입니다. 그 후에 표시기가 올바른 온도를 표시하도록 방사율 수치를 조정합니다.

방사율 표준수치를 참조할 수 있습니다. 또한 이러한 수치는 물질의 방사율 수치를 추정하기 위하여 장비에 입력할 수 있습니다.

 

열화상카메라 선택 기준

- 예산이 허락하는 한 가장 높은 감지 해상도/이미지 품질을 가진 적외선 카메라를 구입할 것

대부분의 적외선 카메라는 가시광선 카메라보다 픽셀 수가 적기 때문에 감지 해상도에 주의를 기울여야 합니다. 적외선 카메라의 해상도가 높아지면 멀리에서도 작은 대상을 측정하여 더 선명한 열 화상을 얻을 수 있습니다. 이는 더 정밀하고 신뢰할 수 있는 측정결과를 얻게 해줍니다.

또한 감지기와 디스플레이 해상도 간의 차이를 인식하여야 합니다. 일부 제조사는 높은 해상도의 LCD를 자랑하면서 감지기의 해상도가 가장 중요해지는 순간이 오면 낮은 해상도의 감지기는 숨깁니다.

- 발견사항을 타인에게 보여줘야 하는 경우라면, 조명램프와 레이저 포인터를 갖춘 가시광선 카메라가 내장된 제품을 찾을 것

적외선 화상에 상응하는 디지털 사진은 문제를 더 자세히 기록하고 정확한 위치를 결정권자에게 알리는데 도움이 됩니다. 레이저 마커는 가시광선 사진 상에서 명확하게 보여줄 수 있습니다.

- 정확하고 반복적인 결과를 보여주는 열화상카메라를 선택할 것

적외선 카메라는 열 화상의 차이를 그냥 보여주지 않습니다. 그 차이를 측정하여야 합니다. 최선의 결과를 위해서는 ±2% (or 3.6°F)의 정확도를 충족하거나 이를 넘어서는 열화상카메라를 선택하시는 것이 좋습니다. 열화상카메라는 카메라 내부에 “방사율”과 “반사 온도” 수치 모두를 입력할 수 있는 도구를 갖추어야 합니다. 그러한 파라미터 모두를 손쉽게 입력하고 조정할 수 있게 해주는 적외선 카메라는 최선의 판단을 하여야 하는 분야에서 필요한 정확한 온도 측정치를 제공할 것입니다.

- 데이터를 일반적인 파일 형식으로 저장 및 출력하는 적외선 카메라를 찾을 것

많은 적외선 카메라들이 특수한 소프트웨어에서만 이미지를 읽고 분석할 수 있도록 자사 고유의 형식으로 이미지를 저장합니다. 온전한 온도 분석이 내장된 표준 JPEG는 중요한 정보의 손실 없이 적외선 이미지를 고객이나 동료에게 이메일로 보낼 수 있게 해줍니다. 또한 USB를 통하여 컴퓨터나 모니터로 MPEG 4 동영상을 스트리밍 할 수 있게 해주는 적외선 카메라를 선택하시는 것도 좋은 방법입니다.

- 블루투스와 Wi-Fi를 고려할 것

새로운 시험 및 측정 도구는 습도, 암페어, 전압 그리고 저항과 같은 중요한 진단 데이터를 무선으로 카메라에 직접 전송합니다. 데이터에는 자동으로 열 화상에 대한 정보가 추가되고 적외선 발견사항을 뒷받침하기 위하여 방사측정 JPEG 파일에 포함됩니다. Wi-Fi 및 휴대전화 응용 프로그램을 사용하면 설비가 매우 넓고 시간에 쫓길 때 열 화상과 적외선 검사 보고서를 설비 한 쪽에서 다른 쪽으로 이메일을 통하여 보낼 수 있게 해줍니다.

- 인체공학적 설계

더 가벼운 열화상카메라는 장시간의 검사 동안 어깨와 등의 부담을 줄여줍니다. 일부 제품은 120도까지 축이 기울어지는 렌즈를 갖추고 있어 앞에서 화면을 편안한 자세로 볼 수 있게 해줍니다. 한두 개의 추가 버튼이 하나의 버튼으로 메뉴 옵션을 이용하여야 하는 제품에 반하여 실재로 카메라를 편하게 사용할 수 있도록 해줍니다. 버튼은 직관적으로 위치하여야 하고 사용이 편해야 합니다. 일부 카메라는 통합 터치스크린을 제공합니다.

- 이미지 내 이미지 기능(P-i-P: Picture In Picture) 과 이미지 융합 기능

이중 이미지를 확인하는 기능이나, 쉽게 이해할 수 있는 보고서를 작성할 수 있도록 열 화상과 가시광선 이미지를 합칠 수 있는 기능을 필요에 따라 고려할 수 있습니다.

- 데이터 관리용 소프트웨어

카메라 또는 Wi-Fi 기능이 있는 카메라를 사용하여 휴대전화로부터 즉시 보고서를 만드는 기능은 유용합니다. 적외선 카메라가 단순한 스팟 측정으로부터 맞춤형 방사측정 교정까지 폭넓은 업무를 수행하거나 MatLabTM 또는 Excel같은 제 3자 소프트웨어를 사용하여 특별한 데이터 분석을 수행할 수 있는지 확인하시기 바랍니다.

- 온도 범위

카메라의 온도 범위와 감도 역시 중요한 고려사항입니다. 범위는 카메라가 측정할 수 있는 최소 및 최대 온도를 알려줍니다. (일반적으로 -20℃ ~ 1,200℃ 범위 내에서 사양이 제공되며, 보통 온도 범위가 높고 넓어질수록 가격대가 올라갑니다.)

- 전체적인 비용 고려

단순히 제품 가격을 고려하기 보다는, 제품의 성능과 기능, 유지보수와 사용 기간, 범위를 고려한 전체적인 비용 고려하시기 바랍니다. 추가 기능이 필요하거나 작동 성능 관련으로 제품 구매 가격 외의 비용이 더 들어갈 수도 있습니다. 측정 환경에 맞는 사양을 갖추고 사후 관리가 가능한 열화상카메라를 선택하시기 바랍니다.

- 기술지원 및 교육

고객서비스의 질과 가용한 기술 지원의 수준은 적외선 카메라 구입을 위한 결정에 포함되어야 합니다.

 

설치형태에 따른 열화상카메라 종류

 

휴대용 열화상카메라

소형 또는 휴대용 열화상카메라는 가장 인기 있는 유형의 적외선 온도계입니다. 공조, 자동차, 건물검사, 에너지 심사, 플랜트 유지관리, 전기 설치업, 보온 전문가 등의 많은 산업분야와 적용분야에서 주로 사용합니다.

고정 장착식 열화상카메라

고정 장착식 적외선 써모미터는 보통 써모미터가 고정 위치에 장착될 수 있는 산업 프로세스에서 사용됩니다. 해당 제품은 초소형 사이즈이며 설치와 사용이 매우 간편해 공정 라인에서 많이 이용됩니다.