열화상 카메라로 유독성 물질이 배출되는 것을 감지할 수 있나요?

우리 주변의 공기에 퍼져 있는 가스를 포함해 대부분의 가스(메탄, 육플루오르화황(SF₆), 일산화탄소 등 수백 가지 가스)는 육안으로 확인이 불가능합니다. 하지만, 열화상 카메라로는 측정이 가능할까요?

답은 “가능하다” 이지만, 예외는 있습니다. 대부분의 열화상 카메라는 가스를 직접적으로 감지하지 않습니다. 광학 가스 이미징(OGI) 카메라는 방출되고 있는 특정 가스를 시각화하기 위해 스펙트럼 필터가 적용된 특수 열화상 카메라입니다.

대부분의 가스는 육안으로 확인이 불가능하지만, 광학 가스 이미징(OGI) 기술로는 확인이 가능합니다. 

광학 가스 이미징 기술의 작동 원리는?

대부분의 가스 화합물은 적외선 에너지를 일부 흡수하지만, 가스에 따라 특정한 파장대역의 에너지만 흡수하는 특성을 가지고 있는데, 일반적으로 탄화수소(벤젠, 부탄, 메탄)는  파장대역이 3.3μm (micrometers)인 적외선을 흡수하는 반면, 육플루오르화황(SF₆ )은 10.6μm. 의 적외선 에너지를 흡수합니다. (일부 탄화수소 중에서는 7.7μm대역의 적외선 에너지를 흡수하는 메탄과 같이 적외선 스펙트럼상 여러 파장 대역에서 에너지를 흡수하는 물질도 있지만, 필터가 적용된 광학 가스 이미징(OGI) 카메라를 활용하면 이러한 가스도 손쉽게 측정이 가능합니다).

광학 가스이미징 카메라에는 감지기에 전달되는 에너지의 파장 대역을 매우 좁게 제한(통과 주파수 대역)시켜 주는 스펙트럼 필터가 적용되어 있습니다.

광학 가스이미징 카메라는 특정 가스 감지를 위해 주파수 대역을 제한시켜, 방사된 에너지가 적외선 감지기에 도달할 수 없게 만들어 주어, 가스가 누출되는 지점(일반적으로는 연기 구름 같은 형상)을 시각화 해줍니다. 이러한 가스 구름은 필터가 목표로 하는 주파수 대역의 에너지가 가스에 의해 흡수되고 있는 지점을 나타내는 것입니다. 

광학 가스이미징 카메라의 작동 원리에 대한 자세한 정보는 FLIR 광학가스이미징의 과학 기사에  제시되어있습니다.

열화상 카메라는 모든 종류의 가스를 감지할 수 있나요?

광학 가스이미징 카메라는 적외선 에너지 수준이 떨어지는 현상을 감지해 가스를 시각화하기 때문에 가스가 적용된 필터의 통과 주파수 대역에 있는 적외선을 흡수하지 않으면 직접적인 감지는 불가능하며, 이러한 예로는 수소, 산소, 질소 등의 비활성 가스가 있습니다. 아울러, 카메라가 특정 가스를 감지한다고 하여, 다른 가스도 무조건 감지할 수 있는 것은 아닙니다. 일례로, 탄화수소 가스를 감지하는 카메라의 경우, 흡수하는 적외선 파장 대역이 완전히 상이한 육플루오르화황(SF₆) 같은 가스는 감지할 수 없습니다. 바로, 이러한 문제에 대응하기 위해 FLIR는 다양한 종류의 가스를 감지해 낼 수 있는 여러 광학 가스이미징 카메라를 판매하고 있습니다.

열화상 카메라는 구체적인 가스의 종류도 판별이 가능한가요?

광학 가스 카메라는 가스 누출 여부를 판단하는데 유용하게 활용할 수 있지만, 구체적인 가스를 감지할 수 있는 역량은 없습니다. 이 기술을 활용하기 위해서는 사전에 감지를 해야 하는 가스의 종류와 적외선 흡수 특성을 파악하고 그에 맞는 스펙트럼 필터를 적용해야만 합니다. 카메라는 가스를 감지했을 때, 감지한 가스군에서 구체적으로 어떤 가스가 누출되었는지는 알려주지 않는데, 예를 들어, 탄화수소 가스의 누출을 감지한 카메라는 구체적으로 어떤 종류의 탄화수소 가스가 누출되었는지 알려주지 않습니다. 

이산화탄소도 가스 감지 카메라를 통해 육안으로 식별이 가능한 가스입니다.

FLIR가 판매하는 가스 감지 카메라에 대한 자세한 정보와 각종 카메라를 이용해 안전하고 빠르게 가스 누출을 감지하는 방법에 대해 알아보시기 바랍니다.