열화상 기술은 벽을 투과하여 목표물을 측정할 수 있을까요? 기타 자주 묻는 질문

그 동안 각종 언론 매체나 관련사이트에는 열화상 또는 적외선 기술에 대한 잘못된 정보가 노출되곤 했습니다. 열화상 카메라는 어떤 사물을 “투시”할 수 있을까? 열화상 카메라와 관련하여, 가장 자주 묻는 질문에 대한 답을 모아 보았으며, 열화상 카메라가 투과하여 측정할 수 있는 것과 투과할 수 없는 것에 대한 정보도 정리되어 있습니다.

(이에 대한 사전 지식이 있는 경우, 열화상 카메라는 센서를 통해 열을 감지해서 온도에 따라 각기 다른 색상을 부여하는 방식으로 구현하기 때문에 사물은 아무것이나 보이지 않는다는 점이 맞는 지적이지만, 여기서는 편의상 "투시"등의 표현을 사용하였습니다).   

열화상 기술은 벽을 투과해 목표물을 측정할 수 있나요?

아니오. 열화상 카메라는 영화에서 나오는 것과 같이 벽을 투과해서 측정하지는 못합니다. 일반적으로 벽은 두껍고 단열재가 적용되어 있기 때문에 반대편에서 방사되는 적외선을 모두 차단합니다. 열화상 카메라로 벽을 측정하면, 해당 벽 표면에서 발산되고 있는 열만 감지하고, 벽 뒤의 열은 감지할 수 없습니다. 단, 벽 속에 큰 온도 차를 유발하는 원인이 존재하고 온도 차가 벽의 표면에 영향을 미치는 경우에는 열화상 카메라로 이를 측정하는 것이 가능해집니다. 건물 정비를 담당하는 전문가들은 열화상 카메라를 이용해 누수 현상이나 단열재 부족 등을 점검하며, 특히, 벽을 뜯어내지 않고도 문제를 진단할 수 있다는 장점을 제공하기 때문에 유용하게 활용됩니다.

벽 속에 있는 스터드(세로 줄)는 단열재에 비해 온도가 낮기 때문에 벽 표면에까지 그 온도 차이가 영향을 미칩니다.

열화상 기술은 연기를 투과할 수 있나요?

가능합니다. 열화상 카메라는 연기 속에서도 온도를 감지할 수 있기 때문에 소방대원들이 자주 사용합니다. 화재가 발생하면 재나 연기가 가시광선을 차단하지만, 적외선은 재나 연기 등에 영향을 받지 않기 때문에 적외선 카메라를 활용하는 소방대원이나 구조대원은 연기가 자욱한 공간에서도 길을 찾아 갈 수 있습니다.

연기가 자욱한 경우에도, 열화상 카메라는 주변 조건에 따라 실화상 카메라에 비해 더욱 선명한 이미지를 제공합니다.

열화상 기술은 안개를 투과할 수 있나요?

안개와 비의 경우, 열에너지가 물방울에 산개될 가능성이 있기때문에, 열화상카메라의 측정에 큰 제한이 있을 수 있습니다. 하지만 많은 환경조건에서도, 열화상카메라는 가시광선이나 사람의 시력보다 안개가 더 훨씬 성공적으로 투과할 수 있습니다. 이러한 이유로 자동차 제조업체들이 열화상카메라를 자율주행차의 센서세트로 포함시키는 이유입니다.

안개가 낀 경우, 열화상 카메라는 주변 조건에 따라 실화상 카메라에 비해 더욱 선명한 이미지를 제공합니다.

열화상 기술은 유리를 투과할 수 있나요?

흥미로운 사실: 유리의 경우 적외선을 만나면 거울 같은 효과를 냅니다. 열화상 카메라를 이용해 창문을 측정하면, 카메라는 유리 이면의 열이 아닌 유리에 반사된 측정자의 열을 감지합니다. 이는 유리가 반사가 심한 소재로 이루어져 있기 때문입니다. 즉, 적외선을 통과시키기 보다, 반사하는 경우가 많다는 의미입니다. 이러한 특성은 유광 처리된 금속 등 반사도가 높은 소재에서도 나타납니다.

디지털 카메라의 경우, 유리를 투과하여 창문 너머에 있는 나무를 측정합니다. 반면, 열화상 카메라는 유리에 반사된
측정자의 열을 감지합니다.

열화상 기술은 콘크리트를 투과할 수 있나요?

열화상 카메라로 콘크리트를 측정하면, 벽과 유사한 결과를 얻을 수 있습니다. 투과를 할 수는 없지만, 콘크리트에 매설되어 있는 파이프나 기타 열원으로 인해 콘크리트 표면의 온도가 영향을 받을 경우에는 온도 차를 감지할 수 있습니다.

콘크리트 바닥 속에 매설되어 있는 온열 난방 설비의 모습이 정확하게 보입니다.

열화상 기술은 금속을 투과할 수 있나요?

금속은 구체적인 소재에 따라 열화상 관련 특성이 다르게 나타납니다. 유광 처리가 된 금속(연마 등 처리가 된 금속)은 적외선을 반사하기 때문에 유리와 유사한 특성을 보여주기 때문에, 파이프나 기계설비에 발생한 과열 문제를 잡아내야 하는 전문가들에게는 큰 어려움으로 작용할 수 있습니다. 산화된 금속이나 무광 소재가 표면에 적용된 금속은 열화상으로 온도 측정이 상대적으로 용이합니다(목표물의 방사율을 제고해 주는 저렴한 소재 관련 문서 참조). 종합적으로 보았을 때, 열화상 카메라는 금속을 “투과”하여 사물을 측정할 수 있는 능력은 없지만, 열전도율이 높은 금속은 핫 스팟이나 콜드 스팟, 금속 용기 속에 담겨 있는 내용물의 양 등을 측정해 낼 수는 있습니다.

이 탱크의 경우, 액체 상태의 내용물에 따라 금속으로 이루어진 탱크 표면의 온도가 달라지기 때문에 적외선을 이용하면, 탱크의 수위를 쉽게 가늠할 수 있습니다.

열화상 기술은 나무를 투과할 수 있나요?

열화상 카메라의 경우, 나무 둥치 부분은 투과할 수 없지만, 숲 속에서 사람이나 동물을 감지하는 데에는 큰 도움을 줄 수 있습니다. 수색구조대원들은 숲 등 야외에서 사람을 수색할 때, 열화상 카메라를 자주 사용하여 신체에서 발산되는 열을 추적합니다. 

열화상 카메라의 경우, 나무(또는 목재)를 투과해서 측정할 수 없습니다. 그러나 숲 등에서 열 신호를 추적해 사람을 찾아 내는데 큰 도움을 주기 때문에 경우에 따라서는 실화상 카메라에 비해 더욱 유용하게 활용되기도 합니다.

열화상 기술은 플라스틱을 투과할 수 있나요?

따뜻한 물체나 사람을 불투명한 플라스틱(쓰레기 봉투 등)으로 가린 뒤, 열화상 카메라로 측정해 보면 매우 흥미로운 결과를 만들어 낼 수 있습니다. 적외선은 플라스틱을 통과하기 때문에 열화상 카메라는 빛이 없는 상황에서도 플라스틱 뒤에 숨은 목표물을 찾아낼 수 있습니다. 단, 얇은 플라스틱만 가능하며, 플라스틱이 두꺼운 경우에는 적외선이 투과할 수 없습니다.

가시광선은 대부분 플라스틱 봉투에 위해 차단되지만, 적외선은 투과가 됩니다.

열화상 기술은 암흑 속에서도 볼 수 있나요?

답: 가능합니다! 열화상 기술은 가시광선을 이용하지 않고 열을 감지하기 때문에 어두운 환경에서도 측정이 가능합니다. (열화상과 나이트 비전 기술 비교 문서 참조.)

CCTV

영상과 열화상 영상을 비교해 보면, 열화상 카메라는 가시광선이 전혀 필요로 하지 않는다는 사실을 알 수 있습니다.