계장기술(PROCON)

기획특집 열화상 진단의 기본 원리 학습 및 진단 응용

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작성자 최고관리자 댓글 0건 조회 156회 작성일 19-09-16 12:28

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FLIR Systems, Inc.는 사용자의 주변 환경 인식 및 파악 능력을 향상시켜주는 기술과 제품을 설계, 개발, 제작, 홍보, 공급하는 기업이다. FLIR는 열화상 시스템, 실화상 시스템, 위치 추적 시스템, 측정 및 진단 시스템, 첨단 위협 감시 시스템 등을 이용해 혁신적인 각종 목표물 감시 솔루션을 일상생활에 도입하고 있다. FLIR 제품은 사용자가 주변 환경과 소통하는 역량을 향상시켜줄 뿐만 아니라, 공공 안전, 웰빙, 에너지 효율성을 높이고 건강한 지역사회를 조성하는데 도움을 준다.
본고에서는 적외선 카메라의 작동 원리와 온도 측정 및 적외선을 활용하는 이유, 또 사용 목적에 가장 적합한 카메라를 집중적으로 소개하고자 한다.


적외선이란?
 
(1) 온열 측정과 적외선
일반적으로 우리의 시각은 전체 전자기 스펙트럼의 극히 일부만 받아들이고 활용한다. 열에너지의 경우, 가시 광선에 비해 그 파장의 길이가 훨씬 더 길게 형성된다. 실제, 이 파장의 길이는 너무 길어서 육안으로는 확인할 수가 없다. 이는 우리가 전파를 눈으로 볼 수 없는 것과 같은 개념이다. 열화상 기술을 활용하면, 우리가 감지하는 전체 스펙트럼 중 일부분이 크게 확장되기 때문에 사용자는 목표 대상에서 방출되는 열 에너지를 ‘보고’ 그 값을 ‘측정’할 수 있다. 가시광선이 아닌, 적외선의 기준으로 보았을 때, 온도 절대값 0도 이상의 온도를 가진 물체는 모두 열을 발산한다. 얼음처럼 매우 차가운 물체도 적외선 에너지를 발산한다. 아울러, 가시광선은 열화상에 영향을 미치지 않기 때문에 조도가 밝거나 낮은 환경 속에서도 열화상 정보는 명확하게 전달된다.

(2) 전자기 스펙트럼
목표물의 온도가 높을수록 적외선 발산이 커지게 된다. 적외선은 우리가 육안으로는 확인할 수 없는 정보를 볼 수 있게 해준다. 적외선 온열 측정 카메라는 보이지 않는 적외선 또는 ‘열’ 발산 이미지를 생성하고, 정밀한 비접촉식 온도 측정 기능을 제공한다. 우리 주변의 거의 모든 설비나 기기는 결함이 발생하기 전에 열을 발생시키기 때문에 적외선 카메라는 비용 효율이 상당히 높고, 다양한 분야에 활용할 수 있는 진단 도구로 유용하게 사용된다. 또한, 다양한 산업 분야에서는 제조 효율 향상, 에너지 관리 지원, 품질 개선, 작업자 안전 확보 등을 위해 노력을 기울이고 있다. 따라서, 적외선 카메라의 활용 분야는 시시각각 새롭게 등장하고 있다.


적외선 카메라는 어떻게 작동할까?

(1)적외선 에너지 감지
적외선 카메라는 적외선 에너지(열)을 비접촉식으로 감지하여 전기 신호로 변환해 주는 기기다. 이 전기 신호는 다시 열화상 이미지나 동영상으로 변환되어 비디오 모니터를 통해 출력되고, 온도 관련 정보를 산출하는데 활용된다. 적외선 카메라를 통해 감지된 열은 매우 정확하게 계량 또는 측정되기 때문에 열화상 정보를 파악하는데 뿐만 아니라, 열 관련 문제의 경중을 판단하는 데에도 활용된다. 투사된 표적이 최소 하나의 픽셀을 가리는 것이 가장 이상적이다. 정확한 검침을 보장하려면 투사의 광학적 분산을 고려하기 위해 더 넓은 영역을 가려야 한다.

물체에서 나오는 적외선 에너지(A)는 적외선 탐지기(c)의 광학 렌즈(B)로 초점을 맞춘다. 감지기는 이미지 처리를 위해 이 정보를 센서 전자장치(D)로 전송한다. 전자장치는 감지기에서 나오는 데이터를 뷰파인더나, 표준 비디오 모니터 또는 LCD 화면에서 확인할 수 있는 이미지(E)로 변환한다.

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온도를 측정하는 이유는?

(1) 적외선 및 온도 정보 측정
경우에 따라, 적외선 카메라만으로 문제를 찾아내는 것이 불충분할 수 있다. 실제, 정확한 온도 측정값을 나타내지 않은 적외선 카메라 이미지 단독으로는 배선부의 상태나 오래된 기계 구성품의 상태를 파악하기가 어렵다. 전기 검사의 대상이 되는 목표물의 상당수는 주변 온도에 비해 월등히 높은 온도에서 정상 작동을 한다. 구체적인 측정을 동반하지 않은 적외선 이미지의 경우, 시각적으로는 문제가 존재하지 않는다는 결과를 가져다 줄 수 있기 때문에 사용자가 검사 대상의 상태를 오인할 소지가 있다.

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(2) 예방 정비
온도 측정값을 통합한 적외선 카메라는 예방 정비 전문가가 전기 및 기계적 검사 대상의 작동 상태에 대한 정보를 잘 판단할 수 있게 도와준다. 또한, 온도 측정 자료는 과거의 작동 온도 또는 유사 장비의 적외선 결과를 판독과 동시에 비교하여, 온도 급상승이 구성 부품의 신뢰성 또는 플랜트 안전을 손상시키는지 여부를 결정할 수 있도록 판단 기반을 제공한다.

(3) 적외선 온도계 vs 열화상 카메라
적외선 온도계는 그 신뢰성이 높으며, 단일 지점 온도 판독에 매우 유용하다. 그러나 넓은 영역을 스캔할 경우, 공기 누출, 절연 불량 또는 누수와 같은 중요한 문제를 놓치기 쉽다. FLIR 열화상 카메라는 건물 전체, 난방 및 HVAC 설비 등을 스캔할 수 있다. 문제 지점의 크기가 아무리 작다 하더라도, 잠재적으로 문제가 발생할 수 있는 영역을 놓치지 않고 잡아낸다.
 
(4) 최고의 정밀도를 바탕으로 문제를 더욱 빠르고 손쉽게 감지
스팟 적외선 온도계를 활용하면, 중대한 건물 결함을 모르고 지나치기 쉽다. FLIR 열화상 카메라는 상황에 대한 전반적인 상황을 파악할 수 있게 이미지를 제공하고, 즉각적으로 진단 관련 내용을 제공한다. 건물 속 건축 상 문제를 찾아낼 뿐만 아니라, 문제의 전체적인 상황을 보여준다.

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적외선을 활용하는 이유는?

한 장의 사진이 천 마디 말의 가치를 한다. 적외선 서모그래피 측정 기술은 사용자가 열화상 정보를 즉시 시각화하고 확인할 수 있도록 도와주는 유일한 진단 기술이다. FLIR 적외선 카메라는 열 관련 문제를 보여주고 정밀한 비접촉식 온도 측정법으로 데이터를 정량화하여, 이를 작성하기 쉬우면서도 전문적인 적외선 보고서를 단 몇 초 내에 자동으로 생성한다.

(1) 예측 정비를 위한 적외선 기술
전력을 사용하거나 전송하는 거의 대부분의 사물은 장애/결함이 발생하기 전에 그 온도가 상승한다. 비용 효율적인 전력 관리는 전기 및 기계 시스템의 신뢰성을 유지하는데 매우 중요하다. 오늘날, 적외선 써모그래피 측정은 장애/결함이 발생하기 전에 문제를 신속, 정확, 안전하게 찾을 수 있는 가장 효과적인 예방 정비 기술 중 하나로 여겨지고 있다. 부품이 고장나기 전에 취약한 전기 연결부를 찾아서 고치면 생산 중단 사태, 생산 손실, 정전, 화재 및 치명적인 고장 등과 관련된 비용을 절감할 수 있다.

(2) 함께 활용할 수 있는 적외선 카메라 및 소프트웨어
하지만, 적외선 이미지를 사용하여 문제를 찾는 것만으로는 부족할 수도 있다. 실제, 정확한 온도 측정값을 나타내지 않은 적외선 카메라 이미지로는 배선부의 상태나 오래된 기계 구성품의 상태를 파악하기가 어렵다. 또한, 검사 결과를 간단/신속하게 보고하고 분석하는 방법이 없는 I적외선 조사는 적시에 수리 결정을 내리거나, 정상적으로 작동하는 장비와 관련된 문제로 인해 발생할 수 있는 ‘핫 스팟’을 찾아서 분리할 수 없다. FLIR의 적외선 카메라 및 소프트웨어는 신속하게 문제를 파악할 뿐만 아니라, 정밀한 비접촉식 온도 측정 및 분석 기능을 통해 복구 조치와 시기를 즉시 알아볼 수 있다.

(3) 오직 여러분을 위한 적외선 카메라
건물이나 하이브리드 회로 등을 검사하고자 한다면, 해당 분야에 적합한 FLIR 적외선 카메라가 있다. 적외선 카메라, 소프트웨어, 액세서리, 세계적인 수준의 서모그래피(Thermography) 측정 교육 및 응용프로그램을 완벽하게 지원하는 FLIR은 사용자가 적외선 기술 관련하여 요구사항을 충족시킬 준비가 되어 있다. FLIR는 당사 적외선 카메라 제품군에 대해 다양한 임대, 리스 및 구매 옵션을 제공하고 있다. FLIR는 여러분이 확신을 갖고 활용할 수 있는 적외선 기술 제공 기업이다. 그 신뢰성이 고객에게 전달될 수 있도록 제품을 활용해 보시기 바란다.


사용 목적에 가장 적합한 카메라 선택해야

열화상 카메라를 처음 사용하는 분은 물론 III급 열화상 분석전문가(Thermographer) 자격증을 보유한 전문가도 가장 적합한 열화상 카메라를 선택할 때에는 카메라 사용 빈도, 검사 대상 시설, 열화상 측정 각도, 시설 규모, 최고 온도, 거리 등 다양한 사용 조건과 환경을 반드시 고려할 필요가 있다.

(1) 다양한 기능을 갖춘 FLIR ONE
다중 온도 측정계, 레벨/스팬 제어 기능 등 다양한 기능을 갖춘 FLIR ONE Pro, FLIR ONE Pro LT FLIR ONE을 스마트폰에 연결하면, 완전히 새로운 눈으로 세상을 바라볼 수 있다. 아웃도어 모험을 즐기는 캠핑 매니아, 스스로 집을 수리하는 DIY 핸디맨, 작업 현장이 어디든 휴대하고 다닐 수 있는 편한 열화상 카메라를 찾는 전문가 모두를 위한 FLIR ONE이 준비되어 있다.

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 (2) 와이파이 기능을 탑재한 FLIR Ex 시리즈(E4, E5, E6, E8)
와이파이 기능을 탑재한 FLIR Ex 시리즈(E4, E5, E6, E8)는 강력한 온도 측정 도구로 전기, 기계 및 빌딩 문제를 진단하기 위한 완벽한 제품이다. 10,800(120×90) 픽셀 적외선 디텍터 덕분에 숨겨진 문제점을 쉽고 빠르게 찾아낼 수 있으며, 목표물의 정확한 온도 측정 결과를 기록할 수 있다. 와이파이 기능이 내장되어 있어 FLIR Tools 모바일 앱을 통해 이미지 및 데이터를 업로드하고 공유함으로써 업무 효율을 향상시킬 수 있다.

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(3) FLIR Exx 시리즈(E53, E75, E85, E95)
FLIR Exx 시리즈(E53, E75, E85, E95)는 전기 장애를 진단하고, 숨겨진 결함을 찾아내어 작업장 운영을 원활하게 유지하기 위해 필요한 감도와 해상도를 제공한다. 이 열화상 카메라는 레이저 오토포커스와 화면 상의 면적 측정을 비롯해 161,472(E95)개의 온도 측정점과 최대 1500℃의 넓은 온도 범위와 같은 고성능 기능을 제공한다. 우수한 스팟 크기 비율(SSR)을 지니며, 미세한 도차를 감지할 정도로 민감하다. 

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(4) FLIR T-시리즈 열화상 카메라
FLIR T-시리즈 열화상 카메라는 뛰어난 정밀도, 해상도 및 이미지 선명도뿐만 아니라, 하루 종일 검사 작업을 수행하는 온도 계측 전문가에게 필요한 인체 공학적인 디자인도 갖추고 있다.
전문가급 카메라인 T-시리즈 열화상 카메라는 선명한 640×480 열화상(T620/T640/T660) 또는 180° 회전형 옵티컬 블록(T530/T540)과 같은 기능을 제공한다. 모두 우수한 감도와 최첨단 연결성을 제공하기 때문에 T-시리즈 제품을 활용하면 핫스팟 또는 잠재적 결함을 찾아 신속히 보고하고, 수리 작업을 즉시 수행할 수 있다.

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(5) FLIR DM285 산업용 열화상 이미징 멀티미터(데이터 기록 기능, 무선 연결 기능, IGM™ 기술 탑재)
FLIR DM285는 산업 현장에서 사용되는 트루 RMS 디지털 멀티미터로 적외선 안내 측정(IGM) 기술을 활용하면, 핫스팟 및 온도 이상이 발생한 지점을 찾아낼 수 있다. 160×120 해상도의 열화상 카메라가 내장되어 있는 DM285을 활용하면 문제를 더욱 빨리 찾아낼 수 있으며, 안전하고 효율적으로 수리 작업을 수행할 수 있다. 또한, DM285는 데이터 공유 및 보고를 위한 데이터 저장 장치와 FLIR ToolsⓇ Mobile 앱 연계를 위한 블루투스Ⓡ 연결 기능을 제공한다.

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(6) FLIR CM275 클램프 미터
FLIR CM275 클램프 미터는 하나의 강력한 검사, 문제 해결 및 진단 도구에 열화상과 전기 측정을 결합한다. 적외선 안내 측정을 통해 CM275는 안전한 거리에서 핫스팟과 과부하 회로를 확인할 수 있는 안정적인 방법을 제공한다. 클램프 미터의 다양한 기능과 온도 검침을 통해 결과물을 확인할 수 있다. FLIR CM275는 FLIR Tools 앱과 FLIR InSite™ 전문 워크플로우 관리 앱에 직접 연결을 위한 무선 연결 기능을 제공한다.

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hyunlee@flirkorea.com