열화상 카메라의 중요한 요소인 파장 대역에 대해 자세히 살펴봅시다. 파장 대역에 대한 이해는 열화상 카메라의 성능과 활용을 결정지은 중요한 요소입니다. 열화상 카메라의 중요한 요소인 파장 대역에 대해 자세히 살펴봅시다. 파장 대역에 대한 이해는 열화상 카메라의 성능과 활용을 결정지은 중요한 요소입니다.
전자기파 스펙트럼 전자기파 스펙트럼
인기글
전자파를 파장의 길이에 따라 나열한 띠를 말하며 파장의 길이에 따라 다른 성질을 가지고 있는데, 비슷한 성질을 가진 파동의 구간을 정하여 파장이 긴 영역에서 라디오파, 마이크로파, 적외선, 가시광선, 자외선, X선, 감마선이라고 합니다. 왼쪽에는 파장이 긴 영역의 전자파가 위치하고, 오른쪽에는 파장이 짧은 영역의 전자파가 위치합니다. 전자파를 파장의 길이에 따라 나열한 띠를 말하며 파장의 길이에 따라 다른 성질을 가지고 있는데, 비슷한 성질을 가진 파동의 구간을 정하여 파장이 긴 영역에서 라디오파, 마이크로파, 적외선, 가시광선, 자외선, X선, 감마선이라고 합니다. 왼쪽에는 파장이 긴 영역의 전자파가 위치하고, 오른쪽에는 파장이 짧은 영역의 전자파가 위치합니다.
파장 왼쪽으로 갈수록 파장이 길어짐에 따라 파동의 주기가 길어지고 낮은 에너지를 가집니다. 주파수 초당 파동이 몇 번 진동하는지를 의미하며, 주파수가 높아질수록 더 많은 파동이 짧은 시간 내에 발생하므로 더 높은 에너지를 가집니다. 파장 왼쪽으로 갈수록 파장이 길어짐에 따라 파동의 주기가 길어지고 낮은 에너지를 가집니다. 주파수 초당 파동이 몇 번 진동하는지를 의미하며, 주파수가 높아질수록 더 많은 파동이 짧은 시간 내에 발생하므로 더 높은 에너지를 가집니다.
즉, 파장과 주파수는 반비례 관계에 있습니다. 즉, 파장과 주파수는 반비례 관계에 있습니다.
2 적외선 파장 대역 2 적외선 파장 대역
열화상 카메라의 파장 대역 적외선은 가시광선 스펙트럼을 넘어 적외선 영역에서 작동합니다. 적외선 파장 내의 모든 것은 열화상 장치를 통해 시각적으로 포착할 수 있는 에너지를 방출하며, 각 파장은 해당 파장대에서 작동하는 열화상 장치를 통해 감지되고 분석됩니다. 열화상 카메라에 사용되는 적외선 파장 대역은 주로 3가지로 나눌 수 있습니다. 주요 스펙트럼 범위인 단파장 적외선(SWIR), 중파장 적외선(MWIR), 장파장 적외선(LWIR)에 대해 알아보겠습니다. 열화상 카메라의 파장 대역 적외선은 가시광선 스펙트럼을 넘어 적외선 영역에서 작동합니다. 적외선 파장 내의 모든 것은 열화상 장치를 통해 시각적으로 포착할 수 있는 에너지를 방출하며, 각 파장은 해당 파장대에서 작동하는 열화상 장치를 통해 감지되고 분석됩니다. 열화상 카메라에 사용되는 적외선 파장 대역은 주로 3가지로 나눌 수 있습니다. 주요 스펙트럼 범위인 단파장 적외선(SWIR), 중파장 적외선(MWIR), 장파장 적외선(LWIR)에 대해 알아보겠습니다.
적외선 파장 대역에 대해 설명하기 위해 파장이 길어지는 순서대로 배치되어 있습니다. 적외선 파장 대역에 대해 설명하기 위해 파장이 길어지는 순서대로 배치되어 있습니다.
단파장 적외선(SWIR: Short-Wave Infrared) 스펙트럼 범위 1.4 µm~3 µm의 파장이 짧기 때문에 높은 해상도와 더 강한 대비 이미지를 제공하며 MWIR 및 LWIR에 비해 대기 간섭이 적습니다. 열 방출이 적은 저온 물체(주로 장파장 적외선 방출)의 적외선 에너지를 감지하기에 적합하지 않으며, 주로 반사된 빛을 감지합니다. 단파장 적외선(SWIR: Short-Wave Infrared) 스펙트럼 범위 1.4 µm~3 µm의 파장이 짧기 때문에 높은 해상도와 더 강한 대비 이미지를 제공하며 MWIR 및 LWIR에 비해 대기 간섭이 적습니다. 열 방출이 적은 저온 물체(주로 장파장 적외선 방출)의 적외선 에너지를 감지하기에 적합하지 않으며, 주로 반사된 빛을 감지합니다.
중파장 적외선(MWIR: Medium-Wave Infrared) 스펙트럼 범위 3 µm ~ 5 µm (3 µm ~ 8 µm로 표기하기도 함) 물체에서 방출되는 열(복사열)을 감지하여 고온 물체의 열 방출을 감지하는데 적합하며 정확한 온도 측정이 가능합니다. 비교적 짧은 파장에서 높은 해상도의 이미지를 얻을 수 있습니다. 대기의 창 영역(3-5 µm)에 위치하여 높은 대기 투과율을 보입니다. 중파장 적외선(MWIR: Medium-Wave Infrared) 스펙트럼 범위 3 µm ~ 5 µm (3 µm ~ 8 µm로 표기하기도 함) 물체에서 방출되는 열(복사열)을 감지하여 고온 물체의 열 방출을 감지하는데 적합하며 정확한 온도 측정이 가능합니다. 비교적 짧은 파장에서 높은 해상도의 이미지를 얻을 수 있습니다. 대기의 창 영역(3-5 µm)에 위치하여 높은 대기 투과율을 보입니다.
장파장 적외선(LWIR: Long-Wave Infrared) 스펙트럼 범위 8 µm~15 µm 파장이 길고 해상도가 다소 낮아질 수 있습니다. MWIR에 비해 대기 중 수증기와 같은 기체에 의한 흡수의 영향을 더 많이 받지만, 대기의 창 영역(8-14 µm)에서 흡수의 영향으로 최소화되어 높은 투과율을 유지합니다. 저온 및 실온 환경의 측정에 적합하며 저온 물체의 열복사를 감지할 때 높은 감도를 가집니다. 건물진단, 전기검사, 인체온도 등 다양한 응용분야에서 사용됩니다. 장파장 적외선(LWIR: Long-Wave Infrared) 스펙트럼 범위 8 µm~15 µm 파장이 길고 해상도가 다소 낮아질 수 있습니다. MWIR에 비해 대기 중 수증기와 같은 기체에 의한 흡수의 영향을 더 많이 받지만, 대기의 창 영역(8-14 µm)에서 흡수의 영향으로 최소화되어 높은 투과율을 유지합니다. 저온 및 실온 환경의 측정에 적합하며 저온 물체의 열복사를 감지할 때 높은 감도를 가집니다. 건물진단, 전기검사, 인체온도 등 다양한 응용분야에서 사용됩니다.
기타 파장 대역 기타 파장 대역
근적외선(NIR: Near Infrared) 스펙트럼 범위 0.8 µm~1.4 µm 가시광선 바로 다음에 위치한 파장 범위에서 주로 반사된 빛을 감지합니다. 물체 표면 상태의 반사율에 크게 영향을 받아 고해상도의 화상을 얻을 수 있습니다. 근적외선(NIR: Near Infrared) 스펙트럼 범위 0.8 µm~1.4 µm 가시광선 바로 다음에 위치한 파장 범위에서 주로 반사된 빛을 감지합니다. 물체 표면 상태의 반사율에 크게 영향을 받아 고해상도의 화상을 얻을 수 있습니다.
원적외선(FIR: Far Infrared) 스펙트럼 범위 15 µm~1mm 매우 긴 피복을 가지고 있으며 주로 저온의 물체에서 방출됩니다. (절대영도 이상의 온도를 가진 물체) 일반적인 열화상 카메라에는 사용되지 않으며 천문학 관측이나 과학적 연구에 사용됩니다. 원적외선(FIR: Far Infrared) 스펙트럼 범위 15 µm~1mm 매우 긴 피복을 가지고 있으며 주로 저온의 물체에서 방출됩니다. (절대영도 이상의 온도를 가진 물체) 일반적인 열화상 카메라에는 사용되지 않으며 천문학 관측이나 과학적 연구에 사용됩니다.
같은 물체를 일반적인 카메라로 찍었을 때와 SWIR, MWIR 파장 대역의 카메라로 촬영했을 때의 비교 사진입니다. SWIR 카메라는 주로 반사된 빛을 감지하여 렌즈 부위에 밝게 빛납니다. 이는 SWIR 파장이 주로 반사된 빛을 이용해 이미지를 형성하기 때문입니다. MWIR 카메라는 물체에서 발생하는 복사열을 주로 감지합니다. 화상 왼쪽 위의 물체(열을 가지고 있다)가 밝게 빛나고 있는 것을 알 수 있습니다. 물체 자체의 열 방출을 감지하여 열원 탐지 및 온도 측정에 유리합니다. 이처럼 관찰하고자 하는 대상과 감지하는 파장 대역의 범위를 고려하는 것은 보다 효과적인 열화상 카메라의 이용을 위한 필수적인 고려 사항입니다. 같은 물체를 일반적인 카메라로 찍었을 때와 SWIR, MWIR 파장 대역의 카메라로 촬영했을 때의 비교 사진입니다. SWIR 카메라는 주로 반사된 빛을 감지하여 렌즈 부위에 밝게 빛납니다. 이는 SWIR 파장이 주로 반사된 빛을 이용해 이미지를 형성하기 때문입니다. MWIR 카메라는 물체에서 발생하는 복사열을 주로 감지합니다. 화상 왼쪽 위의 물체(열을 가지고 있다)가 밝게 빛나고 있는 것을 알 수 있습니다. 물체 자체의 열 방출을 감지하여 열원 탐지 및 온도 측정에 유리합니다. 이처럼 관찰하고자 하는 대상과 감지하는 파장 대역의 범위를 고려하는 것은 보다 효과적인 열화상 카메라의 이용을 위한 필수적인 고려 사항입니다.
3 SWIR, MWIR, LWIR 대역의 대기투과율 3 SWIR, MWIR, LWIR 대역의 대기투과율
적외선 카메라의 파장 대역과 대기 투과율 적외선 카메라의 파장 대역과 대기 투과율
이 그래프는 적외선 파장 대역에서 대기 투과율을 나타낸 것입니다. X축은 파장축을 나타내고 Y축은 투과율을 나타냅니다. 대기에서 특정 파장대의 빛이 상대적으로 적게 흡수돼 높은 투과율을 보이는 부분을 ‘대기의 창’이라 부르며 해당 파장대에서 효과적으로 작동할 수 있는 영역입니다. 적외선 카메라는 SWIR, MWIR, LWIR의 파장 대역에서 작동하지만 대기에서의 흡수 영향을 적게 받아 정확한 열 이미지를 얻을 수 있습니다. 이처럼 열화상 카메라는 대기에서의 투과율을 고려해 설계됨으로써 높은 성능과 정확도를 유지할 수 있습니다. 이번에는 열화상 카메라의 성능과 활용에 중요한 요소인 파장 대역에 대해 자세히 알아봤습니다. SWIR, MWIR, LWIR 각각의 파장이 가진 특성과 장단점을 이해함으로써 다양한 환경에서 최적의 열화상 이미지를 얻을 수 있습니다. 이전의 투고에서는 방사율의 이해를 다루었습니다. 방사율은 물체가 가진 열에너지 효율성을 나타내며 정확한 온도 측정을 위해 매우 중요한 요소입니다. 방사율에 대해 궁금하신 분은 아래 링크를 통해 확인해 주시기 바랍니다. 이 그래프는 적외선 파장 대역에서 대기 투과율을 나타낸 것입니다. X축은 파장축을 나타내고 Y축은 투과율을 나타냅니다. 대기에서 특정 파장대의 빛이 상대적으로 적게 흡수돼 높은 투과율을 보이는 부분을 ‘대기의 창’이라 부르며 해당 파장대에서 효과적으로 작동할 수 있는 영역입니다. 적외선 카메라는 SWIR, MWIR, LWIR의 파장 대역에서 작동하지만 대기에서의 흡수 영향을 적게 받아 정확한 열 이미지를 얻을 수 있습니다. 이처럼 열화상 카메라는 대기에서의 투과율을 고려해 설계됨으로써 높은 성능과 정확도를 유지할 수 있습니다. 이번에는 열화상 카메라의 성능과 활용에 중요한 요소인 파장 대역에 대해 자세히 알아봤습니다. SWIR, MWIR, LWIR 각각의 파장이 가진 특성과 장단점을 이해함으로써 다양한 환경에서 최적의 열화상 이미지를 얻을 수 있습니다. 이전의 투고에서는 방사율의 이해를 다루었습니다. 방사율은 물체가 가진 열에너지 효율성을 나타내며 정확한 온도 측정을 위해 매우 중요한 요소입니다. 방사율에 대해 궁금하신 분은 아래 링크를 통해 확인해 주시기 바랍니다.
열화상 카메라의 정확한 온도 측정을 위한 방사율 이해 열화상 카메라는 다양한 산업현장에서 온도모니터링, 품질관리, 안전성 검사 등 다양한 용도로 사용되고 있습니다…blog.naver.com 열화상 카메라의 정확한 온도 측정을 위한 방사율 이해 열화상 카메라는 다양한 산업현장에서 온도모니터링, 품질관리, 안전성 검사 등 다양한 용도로 사용되고 있습니다…blog.naver.com