고온 영역까지 측정할 수 있는 열화상 카메라가 필요하십니까?

화재 진압 시, 소방 대원들은 극한의 온도와 시야를 방해하는 연기 등으로 인해 어려움을 겪는 경우가 많습니다. 열화상 카메라(TIC)는 이런 연기를 투과하여 대피로를 찾아 내거나, 피해자를 수색할 때, 주변 상황을 인식할 수 있게 도와주는 등 매우 유용하게 활용될 수 있습니다. 전술용 열화상 카메라가 필요할 때, 소위 3차 게인 모드에서 최대 1,100°C에 달하는 매우 높은 온도 범위까지 측정, 표시할 수 있는 카메라를 사용하는 소방 대원들을 종종 찾아볼 수 있는데, 이건 그리 좋은 생각은 아닙니다. 열화상 카메라 중에 3차 게인 모드가 없고 최고 650°C까지만 측정할 수 있는 카메라가 많은 것에는 사실 매우 중요한 이유가 있습니다

해상도, 카메라 감도, 온도 범위 같은 사양을 비교한 뒤, 용도에 맞는 열화상 카메라 모델을 선택하는 것도 복잡한 문제일 때가 많습니다. 간단히 말해, 온도 범위란 카메라가 측정할 수 있는 최저온도와 최고 온도를 말합니다. 예를 들어, FLIR K-시리즈 카메라는 -20°C ~ +650°C 사이의 온도를 정확하게 측정하는 카메라입니다. 일부 열화상 카메라 제조사들 가운데에는 최대 1,100°C까지 온도를 측정할 수 있다는 점을 내세워, “다다익선”의 개념으로 소비자를 유혹하는 제조사도 있습니다. 물론, 제품을 구매하는 입장에서는 이런 “다다익선”의 사양이 굉장히 좋아 보일 수도 있지만, 고온 영역 측정을 위해서는 화질 저하를 감수해야 한다는 점도 반드시 염두에 두는 것이 중요합니다. 그리고 소방 대원들에게는 이러한 이미지 화질의 차이가 생명을 구하느냐 마느냐의 차이로 이어질 수 있습니다.

열화상 카메라(TIC)의 고온 온도 범위 측정에 대해 알아야 할 점

1. 위험을 초래할 수 있는 이미지 화질 저하

‘온도 범위’라는 용어의 경우, 오해를 불러 일으킬 소지가 있습니다. 소방관에게 더 중요한 것은 열화상 카메라가 측정하여 사용자에게 유용한 정보까지 줄 수 있는 온도 범위인 ‘유효 온도 범위(ETR)’입니다. 특히, 시야 범위 내에 있는 사물이나 영역의 온도가 지나치게 높으면, 열화상 카메라가 표면 온도가 높지 않은 사물이나 영역의 세부 정보를 파악할 때 장애를 일으킬 수 있습니다. 이처럼 이미지 화질이 저하되고 대비도가 감소하면, 화재에 갇힌 피해자나 탈출로 등 온도 영역이 낮은 목표물을 놓칠 수도 있어, 소방 대원에게는 심각한 결과로 이어질 수 있습니다.

소방용 카메라는 대체로 고감도 모드와 저감도 모드를 갖추고 있습니다. 화재가 없는 상황에는 열화상 카메라가 고감도 모드에서 작동하면서 주변의 온도 환경을 매우 상세한 수준까지 보여주게 됩니다. FLIR K-시리즈 카메라의 경우, 고감도 모드는 최대 150°C의 온도를 측정할 수 있게 설정되어 있습니다. 반대로 화재 시에는 카메라가 저감도 모드로 전환되어, 저감도(디테일을 적게 표시)와 표면 온도 모니터 기능 사이의 적정한 균형을 맞춰줍니다. FLIR의 K-시리즈 카메라는 저감도 모드에서 최고 650°C까지 온도를 측정할 수 있습니다. 650°C 이상의 온도를 측정하려는 경우, 저감도 모드(3차 게인 모드)로 카메라는 전환되고 이미지의 세밀도와 대비도를 희생하는 대신 더 높은 온도를 측정하게 됩니다. 하지만, 이는 허용 불가 수준으로 이미지 화질을 떨어뜨릴 위험이 있습니다. 3차 게인 모드는 소방 대원은 화재에 갇힌 피해자, 동료 소방 대원, 탈출로를 볼 수 없게 하여, 안전과 구조 활동에 심각한 문제를 일으킬 수 있습니다.

2. 플래시오버 예측에 대한 잘못된 통념

경우에 따라서는 열화상 카메라로 플래시오버까지 예측할 수 있다고 믿는 사람도 있습니다. 하지만, 실제로 예측은 불가능합니다. 기본적으로 플래시오버는 500°C를 훨씬 초과하는 온도에서 발생합니다. 반면, 열화상 카메라는 대기의 온도가 아니라 표면 온도 차를 탐지하기 때문에 제아무리 +500°C가 넘는 고온을 측정하는 열화상 카메라를 사용하더라도 플래시오버를 예측할 수는 없습니다. 아울러, 플래시오버가 발생하는 이유도 항상 분명한 것은 아니기 때문에 거의 예측할 수 없거나, 전형적인 플래시오버 발생 조건이 형성되더라도 플래시오버가 발생하지 않을 수도 있습니다. 단, 열화상 카메라를 통해 측정한 이미지를 근거에 비추어 해석할 경우, 플래시오버 발생 이전의 상황을 파악하는 데에는 유용할 수 있습니다. 그러나 아직까지 플래시오버 발생이 임박한 상황에 대비할 수 있는 유일한 방법은 철저한 소방 훈련과 주변을 주의 깊게 관찰하는 것 밖에 없습니다.

3. 용융 가능성이 있는 철골 구조를 예측?

일설에 따르면, 철이 녹아 구부러지기 시작하는 용융 현상을 열화상 카메라가 예측할 수 있다는 말도 있습니다. 이 말이 사실이라면, 철골을 많이 사용하는 산업용 건물에 화재가 발생했을 때, 열화상 카메라가 특히 유용하게 사용될 수도 있습니다. 그러나 1,100°C까지 측정할 수 있는 열화상 카메라가 있다 해도, 철의 용융점은 실제로 이보다 훨씬 높기 때문에(약 1,400°C), 이러한 기능은 아직 구현이 불가능합니다.

보유 중인 FLIR 열화상 카메라(TIC)가 고온에 견딜 수 있을지 궁금하십니까?

FLIR K- 시리즈 카메라가 최대로 표시할 수 있는 온도 차이는 650°C입니다. 단, 위험이 감지되는 경우에는 소방 대원들에게 이를 빨간색으로 경고해 주는 기능은 있습니다. 이 경우, FLIR 열화상 카메라는 디스플레이에는 650°C라는 수치가 표시되면서 저감도 모드를 통해 이미지 디테일 손실이 발생하지 않도록 균형 잡힌 상태를 유지합니다. K-시리즈 열화상 카메라는 혹독한 화재 진압 환경을 견디도록 설계되어 있습니다. 2미터 높이에서 콘크리트 바닥에 떨어뜨려도 이상이 없을 만큼 내구성도 강할 뿐만 아니라, 방수(IP67) 기능도 지원하고 260°C에서 최대 5분까지 사용이 가능합니다. 특히, K65는 소방용 열화상 카메라에 적용되는 NFPA 1801:2013 표준을 모두 준수합니다.

고온 온도 영역은 언제 사용해야 합니까?

고온 감지 기능은 화재 진압 현장 이외에서 다양하게 활용이 가능합니다. 산업이나 제조 시설에서는 화염을 투과해 시야를 확보하고 보일러와 화로 설비의 내화 품질을 모니터하는 용도로 FLIR 열화상 카메라를 자주 사용합니다. 예를 들어, FLIR T640과 같은 카메라는 ±2%의 정확도로 -40°C ~ +2,000°C의 온도를 읽어낼 수 있습니다. 미세전자공학이나 자동차, 플라스틱과 기계 시험처럼 연구 개발 환경에 따라서는 고온 성능이 중요한 곳도 많습니다. FLIR는 -80°C ~ +3,000°C의 온도 범위에서 0.02°C의 미묘한 온도 변화를 구분할 수 있는 다양한 R&D용 카메라도 판매하고 있습니다.