IR 투과창으로, 열화상 검사 시 안전성 확보

위험한 환경에서의 열화상 검사 시스템 사용은 어려울 수 있지만, 적외선(IR) 투과창과 같은 특수 장비를 사용하면 그 위험을 크게 완화할 수 있습니다. 열화상 검사 시 IR 투과창이 작동하는 방법 및 투과창을 선택하고 적용하는 방법을 알아보겠습니다.

먼저, 몇몇 용어에 대한 정의를 살펴보겠습니다. IR 스펙트럼은 전자기 스펙트럼의 마이크로파 영역과 가시광선 영역 사이에 위치합니다. IR 방사는 시각적으로 감지할 수 없는 열 에너지의 한 형태로, 일반적으로 '열'이라고 알려진 것입니다. IR 써모그래피(열화상이라고도 함)는 온도 차이를 감지하고 측정하는 비접촉식 방법으로, IR 방사 수준을 분석하여 그 결과를 그래픽으로 표시합니다.

흔히 써모그램이라고 하는 그래픽 디스플레이는 색상을 사용하여 온도를 표시하며, 각 색상은 특정 온도 범위를 나타냅니다. 예를 들어, 작동 중인 전기 모터의 써모그램(그림 1)은 모터 각 영역의 온도를 보여주고 있습니다. 써모그램 측면의 눈금은 색상 대 온도 매핑을 나타냅니다.

그림 1 : 그림은 작동 중인 전기 모터의 써모그램이며, 색상들은 모터 각 부분의 온도를 나타냅니다(이미지 출처: Fluke Electronics).

IR 열화상 카메라(열화상 장비라고도 함)는 써모그램을 생성합니다. 기존 카메라와 달리 열화상 카메라는 장파장 IR 방사에 반응하여 측정된 장치의 열 신호를 생성합니다. 결과물인 IR 이미지는 가시광선 스펙트럼 이미지와 상당히 다른 경우가 많습니다. 또한 많은 IR 카메라에는 가시광선 카메라가 포함되어 있어, IR 이미지와 함께 표준 가시광선 영역 이미지를 픽셀 단위로 동시에 캡처할 수 있습니다. 이 두 가지 유형의 디스플레이 이미지를 함께 사용하는 경우, 구조적 디테일이 추가되고 온도 데이터에 대한 물리적 맥락이 제공되므로 해석이 더 쉬워집니다.

열화상이 사용되는 응용 분야

열화상 기술은 많은 응용 분야에서 활용되고 있습니다. 예를 들어, 전기 배전 패널의 과열을 감지하여 저항이 높은 연결 또는 과부하된 도체를 표시하기 위해 사용될 수 있습니다. 기계 시스템에서는 열화상 기술을 통해 모터 권선 및 베어링 결함을 감지할 수 있습니다. 건축 분야에서는 구조물의 열 손실 위치를 파악하기 위해, 또한 보안 응용 분야에서는 동물과 사람 모두의 침입을 감지하는 데 사용됩니다.

열화상 기술은 다른 모니터링 기술과 비교했을 때 측정 대상 장치와의 물리적인 접촉이 필요 없다는 장점을 제공합니다. 이는 측정 장치가 고온에서 작동하거나, 고전압을 전달하거나, 작동 중에 측정해야 하는 등의 특정한 응용 제품들에서 특히 중요합니다.

IR 및 다중 스펙트럼 투과창

일부 열화상 응용 제품은 측정하는 동안 기술자에게 위험을 초래할 수도 있습니다. 예를 들어 전력 분배 패널에 전기적 고장이 발생하면, 매우 높은 온도와 광량을 발생시키는 아크 플래시가 발생할 수 있습니다. 또한 이러한 고장은 귀가 들리지 않을 정도의 소음과 과열된 파편을 생성하는 초음속 충격파, 아크 폭발을 발생시켜 심각한 부상을 초래할 수 있습니다. 아크 이벤트는 120볼트의 낮은 전압에서도 발생할 수 있지만, 전압이 높아질수록 발생 가능성이 높아집니다.

개인 보호 장비(PPE)를 사용하여 아크 발생을 방어할 수는 있지만, 더 안전하고 비용 효율적인 대안은 검사 투과창을 사용하여 사용자를 안전하게 분리하고 보호하는 것입니다.

IR 또는 다중 스펙트럼 투과창을 사용하면 전기 패널과 인클로저를 열지 않고도 내부를 볼 수 있어 보다 효율적인 열화상 이미지를 얻을 수 있으므로, 아크 플래시와 폭발 노출을 방지하고 작업자의 안전을 강화할 수 있습니다(그림 2).

그림 2: 열화상 카메라에 접근할 수 있도록 제어 패널에 장착된 IR 투과창의 예입니다(이미지 출처: Fluke Electronics).

Fluke Electronics는 Fluke의 IR 카메라 및 열화상 시스템과 호환되는 IR 투과창을 제공합니다.

ClirVu CLKT 및 ClirVu CV 투과창은 기술자와 엔지니어에게 중요한 보호 기능을 제공하여, 패널이나 인클로저를 열지 않고도 검사 영역에 접근할 수 있도록 합니다. IR 투과창은 고강도 합금 다이캐스트 프레임에 고압 개스킷이 장착된 내아크성 수정 광학으로 제작된 영구 고정 장치로, 아크 폭발로부터 탁월한 보호 기능을 제공합니다. 광학 투과창은 IR 투과율을 높이고 습기로 인한 성능 저하를 방지하기 위해 Fluke의 광대역 ClirVu 코팅으로 코팅된 불화칼슘(CaF₂)으로 제작됩니다. 커버는 먼지와 우발적인 손상으로부터 광학 장치를 보호하며, 연속 작동 온도 범위는 -40°C ~ 232°C(-40°C ~ 450°F)입니다.

두 계열 모두 직경이 2인치, 3인치, 4인치(50mm, 75mm, 100mm)인 투과창을 제공하며 세 가지 도어 래치 유형 중에서 선택할 수 있습니다(그림 3).

그림 3 : CLKT 및 CV 투과창의 이 예시에는 사용 가능한 도어 래치 선택지가 표시됩니다(이미지 출처: Fluke Electronics).

Fluke CV301(그림 3, 가운데)은 3인치(75mm) IR 투과창으로, 보안 키 래칭 메커니즘을 사용합니다. 4인치(100mm) 투과창 버전은 Fluke CV400입니다(그림 3, 오른쪽). 이 투과창은 보안 키가 필요 없이, 손으로 돌리는 래칭 메커니즘을 사용합니다. Fluke FLK-050-CLKT(그림 3, 왼쪽)는 2인치(50mm) 투과창으로, 트위스트 잠금 래치가 있습니다. CLKT 계열은 Fluke의 QUADRABAND 광학 기술을 활용하는 다중 스펙트럼 투과창을 제공합니다. 광학 렌즈는 단파장, 중파장, 장파장 IR뿐만 아니라 자외선 및 가시광선도 처리합니다. 호환되는 IR 이미저에서 디스플레이 융합을 지원하므로, IR과 가시광선 보기를 결합하여 보다 직관적으로 표현할 수 있습니다.

CV 계열은 30주기 테스트를 거쳤으며 최대 63kA의 아크 이벤트를 견딜 수 있는 등급을 획득했습니다. CLKT 계열은 50kA 아크 이벤트의 30주기에 정격되었습니다.

이러한 투과창은 여러 안전, 아크 테스트 및 환경 호환성 표준을 준수합니다.

IR 투과창 선택하기

IR 투과창 선택은 어떤 검사가 필요한지, 그리고 사용하려는 IR 투과창과 IR 카메라 조합으로 해당 검사를 수행할 수 있는지 여부를 결정하는 것으로 시작됩니다. 카메라의 시야 및 카메라와 투과창과의 정렬이 그 역할을 하지만, 투과창의 크기 및 투과창에서 대상까지의 거리에 따라 투과창을 통한 시야가 결정됩니다(그림 4).

그림 4: 투과창을 통한 시야는 투과창의 크기 및 투과창에서 대상까지의 거리에 따라 달라집니다(이미지 출처: Fluke Electronics).

그림 4의 표는 세 가지 크기(50mm, 75mm, 100mm)의 투과창에 대한 시야와 투과창에서 대상까지의 거리를 보여줍니다. 대상까지 12인치(30.48cm)의 거리를 기준으로 하는 세 가지 투과창 크기에 대한 시야가 강조 표시되어 있습니다. 시야는 투과창 크기 및 대상과의 거리가 늘어날수록 더 커집니다.

결론

IR 및 다중 스펙트럼 투과창은 안전한 진단용 열화상 촬영에서 핵심적인 역할을 담당합니다. 잠재적으로 유해한 아크 이벤트, 고온, 움직이는 기계로부터 테스트 인력을 격리하는 동시에, 열화상 장치에 대한 접근은 허용합니다.