공생하는 곤충들의 비밀을 밝혀주는 FLIR 열화상카메라

열화상은 곤충 연구에서 큰 도움을 줍니다. 연구자들은 숙주 식물에서 여러 곤충 종들이 어떻게 공존하는가를 연구하기 위해 열화상을 사용합니다. 펜실베니아 주립 대학교에서 FLIR T650sc는 밀 공장에서 공존하는 곤충 종들을 대상으로 한 실험에서 유의미한 열 정보를 제공했습니다. 펜실베니아 주립 대학의 곤충학과와 생태학과는 인간의 건강과 삶의 질 그리고 식량과 생태계의 지속가능성을 향상시킬 곤충에 대한 연구를 수행하고 있습니다. 곤충학과는 우리의 삶과 환경 그리고 우리 사회의 복지에 대한 이해를 돕는 다양한 학문이 결합된 생명 과학입니다. 곤충은 인간의 문명에 지대한 영향을 미칩니다. 그러한 영향에는 우리의 식량 식물의 수분과 같은 긍정적인 영향과 식량 공급과의 경쟁이나 주요 질병의 매개체와 같은 부정적인 영향도 있습니다.

곤충과 온도

곤충학과와 생태학과의 연구는 다양한 질문을 다루며 곤충의 삶을 탐구하기 위해 열화상을 포함한 다양한 실험적 접근 및 방법을 사용합니다. 온도는 곤충의 성장과 발달에 영향을 미치는 가장 중요환 환경 요인 중 하나입니다. 곤충이 서식하고 존속하는 숙주 식물에서 미기후 조건은 초식 곤충에게는 특히 중요합니다. 열경사도는 숙주 식물에서 곤충의 분포와 직접적인 관련성이 있습니다. 펜실베니아 주립 대학의 곤충학과 대학원생인 미치 포라스(Mitzy Porras)는 이러한 미기후를 연구하고 있으며 숙주 식물에서 곤충의 공존에 대해 특별한 관심을 가지고 있습니다. “경쟁자 종들은 일반적인 환경에서 어떻게 공존할까? 식물의 열경사도는 그러한 곤충들이 함께 살아가는 방법, 즉 공존 매커니즘과 식물에서 이러한 곤충들의 일반적인 분포에 대한 통찰을 제공할 수 있습니다".

식물 온도 측정

밀의 열 경사도를 확인하기 위한 실험이 진행되었습니다(Triticum aestivum L.) 미치 포라스는 "우리는 식물의 줄기와 꼭대기 부분에서 밀의 온도를 정확하게 측정하기를 원했습니다."라며 “그러나 잎과 줄기가 좁은 밀의 물리적 특성으로 인해 식물의 온도를 정확하고 안정적으로 측정하기가 어려웠습니다."

미치 포라스는 "저는 다른 대학교에 있을 때 열전대를 이용했지만 안타깝게도 이 방법은 식물의 온도를 측정하기에는 효율적이지 않은 기술이었습니다."라고 말했습니다. “무엇보다도 열전대는 넓은 보다 유의미한 표면이 아닌 한 지점의 온도만 측정합니다. 또한 열전대로 식물의 온도를 측정하기 위해서는 식물과 접촉해야 합니다. 접촉할 경우 실제로 온도가 수정될 수도 있습니다. 이로 인해 정확한 온도 측정은 어렵습니다."라고 말을 이었습니다.

열화상

미치 포라스는 "이 실험을 위해 우리는 열화상 카메라를 사용하기로 결정했습니다. 이 기술을 통해 우리는 식물에서의 열 비균일성을 정확하게 파악할 수 있기 때문입니다."라고 말했습니다. “열화상은 줄기와 꼭대기부의 온도를 동시에 측정할 수 있으며 하나의 이미지에서 열경사도 전체를 확인할 수 있습니다. 좁은 입과 줄기로 인해 배경 온도와 식물 온도를 구분하기가 까다로웠습니다. 그러나 우리는 열화상 카메라에 적절한 렌즈를 사용해 이러한 한계를 극복할 수 있었습니다. 이러한 방법으로 우리는 밀 잎의 세 지점에서 온도를 측정할 수 있었습니다."

“열화상이 가진 또 다른 장점 중 하나는 비파괴 방식입니다. 이 방식을 통해 측정 시 식물의 온도에는 영향을 미치지 않게 됩니다.

온열 측정은 15mm 렌즈를 장착하고 0.90의 복사율 값을 가진 FLIR T650sc 열화상 카메라로 촬영되었습니다. 밀은 생장 챔버에 있었으며 습도, 빛, 온도, 풍속이 통제된 상태여서 동일한 공기흐름이 유지되고 변동이 방지된 상태였습니다. FLIR 카메라는 실험 전에 인큐베이터에서 환경 조건에 약 2시간 노출되었으며 식물은 촬영 전 24시간 동안 노출되었습니다. 식물 당 10장의 사진을 촬영했으며 식물과 카메라 간 거리는 1미터입니다. 열 경사도는 현장 밀도의 모의 실험된 조건 하에서 식물과 개별 식물에서 평가되었습니다.

간편한 열화상 기기

실험에 적합한 열화상 카메라를 찾기 위해 미치 포라스는 다른 논문에서 기술된 실험을 위한 기술적 요건들을 검토하기로 결정했습니다. 그 결과 연구 및 학술 분야에서 매우 인기 있는 열화상 카메라인 T650s가 실험에 가장 적합하다는 결론을 내렸습니다.

FLIR T650sc는 640 x 480 픽셀 해상도와 작은 스팟 크기, 정교한 결과물, 신뢰할 수 있는 온열 측정 정확도를 가진 열 연구 카메라입니다. 각도를 변경할 수 있는 적외선 장치를 통해 사용자는 실험을 신속하게 편안한 위치에서 진행할 수 있습니다. 고화질 LCD 터치 스크린은 선명하고 밝은 이미지를 제공하며 간단하게 설정을 변경하고 메뉴를 선택할 수 있습니다. T650sc에는 FLIR 전용 MSX® 및 UltraMax^TM 이미지 보정 기능이 탑재되어 있습니다.

미치 포라스는 "FLIR T650sc를 통해 우리는 밀 줄기와 꼭대기 부분의 온도를 매우 정확하게 측정할 수 있었으며 열 경사도를 세세하게 보여주어 만족스러운 실험 결과를 얻을 수 있었습니다."라고 말했습니다. “또한 카메라는 작동이 매우 쉽습니다. 현장 뿐만 아니라 실험실에서도 FLIR 장치를 사용할 수 있는 매우 유연한 도구입니다. 카메라는 다양한 환경에서 사용될 수 있으며 생장 챔버에서 잘 적응하는 것으로 입증되었습니다.