열화상 카메라
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1. 개요
열화상 카메라는 물체에서 방출되는 적외선을 감지하여 열 분포를 시각화하는 장치이다. 양자형과 비냉각형으로 구분되며, 양자형은 좁은 밴드갭을 가진 화합물 반도체 센서를 사용하고 극저온 냉각이 필요하며, 비냉각형은 냉각 없이 미세 가공된 볼로미터, 열전쌍, 초전소자를 사용한다. 원래 군사용으로 개발되었으나, 의료, 비파괴 검사, 안전 보장 등 다양한 분야로 확산되었다. 의료 분야에서는 체표면 온도 측정을 통한 진단에 활용되며, 비파괴 검사에서는 건물 외벽 결함, 누수 경로 조사 등에 사용된다. 또한 경비 및 군사 목적으로 사용되며, 특히 한국군은 북한의 비대칭 전력 대응을 위해 열화상 카메라를 활용한 감시 및 정찰 능력을 강화하고 있다.
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| 열화상 카메라 | |
|---|---|
| 지도 정보 | |
| 기본 정보 | |
| 종류 | 적외선 카메라 |
| 사용 목적 | 열을 감지 및 이미지화 |
| 감지 대상 | 열 에너지 |
| 작동 원리 | 적외선을 감지하여 열을 시각적으로 표현 |
| 감도 | 열 에너지의 미세한 변화 감지 가능 |
| 기술적 특징 | |
| 파장 범위 | 적외선 파장 |
| 센서 유형 | 마이크로볼로미터, 광자 검출기 등 |
| 해상도 | 센서의 픽셀 수에 따라 다름 |
| 프레임 속도 | 초당 이미지 갱신 속도 |
| 온도 측정 범위 | 카메라가 측정할 수 있는 온도 범위 |
| 온도 정확도 | 측정된 온도의 정확성 |
| 응용 분야 | |
| 의료 분야 | 체열진단 혈액순환 검사 질병 진단 |
| 산업 분야 | 전기 설비 점검 기계 장비 진단 건축물 단열 검사 소방 및 구조 활동 비파괴 검사 |
| 군사 분야 | 야간 투시 목표물 탐지 정찰 |
| 환경 분야 | 야생 동물 관찰 오염 모니터링 화재 감시 |
| 연구 분야 | 열 전달 연구 재료 특성 분석 |
| 추가 정보 | |
| 이미지 형식 | 열화상 이미지 |
| 데이터 처리 | 온도 데이터 분석 |
| 휴대성 | 휴대용 또는 고정형 |
| 촬영 각도 | 다양한 촬영 각도 제공 |
| 측정 단위 | 섭씨, 화씨, 켈빈 등 |
| 보정 기능 | 주변 환경 온도 보정 |
| 저장 방식 | 이미지, 비디오 저장 가능 |
| 디스플레이 | 실시간 열화상 표시 |
| 연결 기능 | USB, Wi-Fi, Bluetooth 등 |
| 역사 | |
| 개발 시기 | 1929년 |
| 초기 형태 | 적외선 렌즈를 이용한 검출기 개발 |
2. 구조
적외선 카메라는 절대영도(-273.15℃) 이상의 모든 물질에서 방출되는 적외선을 이용하여 대상의 온도를 시각화한다. 적외선 방출량은 절대온도의 4제곱에 비례하여 증가하며, 어둠 속에서도 감광이 가능하다. 적외선 카메라로 촬영된 영상은 열화상이다. 적외선 카메라는 크게 양자형과 비냉각형으로 나뉜다.
2. 1. 양자형
인듐 안티몬화물, 수은 카드뮴 텔루라이드, 납 셀레늄화물 등과 같이 밴드갭이 좁은 화합물 반도체의 적외선 영상 센서를 사용한다. 이들은 샷 잡음의 영향을 제거하기 위해 극저온으로 냉각한다.2. 2. 비냉각형
미세 가공 기술에 의해 제작된 볼로미터, 열전쌍, 초전소자 등이 사용되며, 화질은 양자형에 못 미치지만 냉각이 필요 없기 때문에 최근 증가하고 있다.[1]3. 응용
6.25 전쟁 중 군사용으로 개발된 열화상 카메라는[1] 의학, 고고학 등 다양한 분야로 확산되었다. 최근 가격 인하로 적외선 관찰 기술이 채택되는 데 도움이 되었고, 고급 광학 기술과 정교한 소프트웨어 인터페이스는 IR 카메라의 다양성을 향상시킨다. 적외선은 절대영도(-273.15℃) 이상의 모든 물질에서 방출되며, 절대온도의 4제곱에 비례하여 방출량이 증가한다. 따라서 대상의 온도 변화를 적외선량의 변화로 시각화할 수 있으며, 어둠 속에서도 감광이 가능하다. 적외선 카메라로 촬영된 영상이 열화상이다.
3. 1. 의료
6.25 전쟁 중 군사용으로 개발된 열화상 카메라[1]는 의학 등 다양한 분야로 확산되었다. 최근 가격 인하로 적외선 관찰 기술이 널리 채택되고 있으며, 고급 광학 기술과 정교한 소프트웨어 인터페이스는 IR 카메라의 활용도를 높이고 있다.열화상 카메라는 의료 분야에서 체표면의 피부 온도 분포를 측정하여 유방암, 수족 등의 혈류 저하 등을 진단하는 데 사용된다. 또한 국제공항이나 공공시설 등에서 신종 인플루엔자와 같은 전염성 질환의 간이 검사에도 활용된다.
3. 2. 비파괴 검사
6.25 전쟁 중 군사용으로 개발된 열화상 카메라는[1] 의학, 고고학 등 다양한 분야로 천천히 확산되었다. 최근에는 가격 인하로 인해 적외선 관찰 기술이 채택되는 데 도움이 되었다. 고급 광학 기술과 정교한 소프트웨어 인터페이스는 IR 카메라의 다양성을 지속적으로 향상시킨다.열화상 카메라는 외벽 타일의 들뜸 등을 조사하는 데 사용된다. 타일과 모르타르의 접착 강도 저하로 인해 공기층이 발생하는데, 이 공기층이 태양광이나 외기 온도에 의해 온도가 상승하는 것을 이용하여 타일의 들뜸을 판단한다. 그 외에도 온도차를 이용하여 외벽 내부의 누수 경로 조사, 단열 불량 부분 조사, 더 나아가 목조 건축물 벽 내부에 설치된 가새의 유무 조사에도 응용 범위가 확대되고 있다. 또한 접촉 불량에 의한 불량 부분은 온도가 상승하므로 전기 설비의 열화 조사에도 사용된다.
3. 3. 안전 보장
열화상 카메라는 경비 및 군사 목적으로 활용된다. 수동적으로 영상을 촬영하여 탐지되기 어렵다는 장점이 있다. 야간투시경, IRST, FLIR 등으로 사용되며, 군용 차량 및 개인용 야간 투시 장비에도 활용된다.3. 3. 1. 군사적 활용
6.25 전쟁 중 군사용으로 개발된 열화상 카메라는[1] 의학, 고고학 등 다양한 분야로 천천히 확산되었다. 최근에는 가격 인하로 인해 적외선 관찰 기술이 채택되는 데 도움이 되었다. 고급 광학 기술과 정교한 소프트웨어 인터페이스는 열화상 카메라(IR 카메라)의 다양성을 지속적으로 향상시킨다.경비 및 군사 목적으로 사용되는 열화상 카메라는 수동적으로 영상을 촬영하기 때문에 탐지되기 어렵다. 항공기에 IRST 및 FLIR로 탑재되는 것 외에도 군용 차량 및 개인용 야간투시 장비로도 활용되고 있다.
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