김형민(뉴욕주 공인 홈 인스팩터)

적외선 열상카메라(Infrared Thermal Imaging Camera)는 물체에서 방출하는 전자기파를 직접 물체가 흡수하여 열로 변했을 때의 에너지인 복사열(Radiant Heat)을 감지하여 표면온도와의 상관관계를 측정하는 전자광학기계다. 모든 물체는 그 온도에 맞는 적외선을 방출하고 있으며 온도가 변화하면 복사되는 적외선 에너지도 변화한다는 플랑크 법칙을 이용, 이를 측정하기 위
한 기술을 카메라에 적용하여 건물 진단 등을 포함한 여러 분야에 응용하고 있다. 하나의 예로 어두운 밤에 뱀이 쥐를 잡을 때 쥐에서 방출하는 복사열을 감지하여 먹이를 잡아먹는 것처럼 이 열상 카메라도 같은 원리로 어떤 물체와의 직접적 접촉 없이 적외선 파장 스펙트럼((Spectrum)을 이용, 해당 물체가 내뿜는 복사열의 패턴을 감지하여 인간이 이를 볼 수 있도록 영상으로 나타내 주는 역할을 한다. 스펙트럼은 흔히 빛을 프리즘 등의 도구로 색깔에 따라 분
해해서 살펴보는 것으로 파장에 따라 전자기파를 순서대로 늘어놓은 띠이며 빛을 다른 파장의 광선으로 분리하는 삼각 프리즘, 혹은 다른 기구를 빛이 통과할 때 얻어지는 색깔 띠의 연속을 말한다. 이렇게 얻어진 색깔을 통해 열의 높고 낮음을 육안으로 간파할 수 있도록 해 주기 때문에 이들 색깔들의 형태를 응용하여 어떠한 문제의 진단을 가능하게 해준다.

1800년대에 적외선이 최초로 발견된 이후 1970년대에 휴대용 열상카메라를 개발, 생산하기 시작하여 주로 군사적 목적으로 사용되던 열상카메라는 1980년대에 들어 발전과 응용을 거듭한 끝에 육안으로 확인하기가 불가능한 누수(Water Leaks)등 건물의 내부에 내포하고 있는 결함을 파괴 없이 외부에서 검사할 수 있는 진단방법(Non-destructive Diagnostics)으로 널리 활용
되기 시작하였다. 열상카메라의 유익한 특징 중의 하나는 테스트를 통해 고장난 기기의 수리(Troubleshooting)에 많이 사용되고 있는데 기기에서 발생하는 열의 정상적 상태와 비정상적 상태를 구분하는데 뛰어난 효과를 나타낸다. 먼저 고장난 기기를 해체하기 전 열상카메라를 통해 문제의 원인을 간파할 수 있는 기능을 가지고 있기 때문이다. 예를 들어 건물내 보일러의 모터(Motor)가 문제를 일으켰을 때 예전에는 원인 확인과 수리를 위해 먼저 모터를 뜯어낸 다음 전부 해체했어야 했다. 열상카메라를 사용할 경우 해체 전 열상카메라 화면에 나타난 열의 차이를 통해 모터의 어느 부분이 과열의 문제를 안고 있는지를 먼저 확인할 수 있도록 해줌으로서 그 문제를 쉽게 수
리할 수 있도록 해준다.

특히 우리 생활과 가장 밀접한 관계를 가지고 있는 전기를 살펴보자. 일반적으로 우리가 흔히 퓨즈라고 부르는 Circuit Breaker의 경우 어디선가 합선이 되었다든지 누전이 일어나고 있을 때 Circuit Breaker가 과열현상을 보이게 되는데 열상카메라를 이용, 정상적으로 작동하고 있는 Breaker와 비정상적 상태에 있는 Breaker를 쉽게 구분할 수가 있다.
열상카메라의 압권은 바로 누수 등에 의해 건물자재에 습기가 배어 있는 경우다. 열의 질량(Thermal Mass)이 높은 물의 특성상 물에 젖어 있는 건물자재는 다른 자재보다 더 많은 열량을 내포하고 있다. 따라서 주변의 온도(예, 여름 혹은 겨울, 아침과 낮 등의 온도차이)에 따라 벽이나 천정등 물이 배어 있는 곳은 주변의 물에 젖지 않은 곳에 비해 더 높거나 더 낮은 온도의 분포를 보여준다.

미국의 집들은 거의 나무구조로 되어 있는데 물에 젖어 있는 나무는 건조한 나무보다 열의 양이 높다. 따라서 물에 젖어 있는 나무는 건조목보다 좀 더 서서히 식거나 올라가기 때문에 이로 인한 온도의 변화 또한 천천히 일어나게 된다. 이러한 물에 의한 온도의 변화는 나무 구조물은 물론 콘크리트, 벽돌, 인조벽판(Wallboard)에 같은 원리로 적용되고 이러한 현상은 적외선 열상카메라를 통해 색깔을 통해 고스란히 드러나게 된다. 이렇게 나타난 색깔이미지를 통해 누수가 심한 곳과 덜한 곳을 파악할 수 있도록 해준다. 이를 이해하기 쉽게 설명하면 이른 아침에 누수부분(Water Leaking Area)을 적외선 열상 카메라로 검사하는 경우 밤새 식은 차가운 물이 태양열을 서서히 흡수함으로 주변의 현재 대기온도에 비해 온도가 낮은 관계로 카메라 영상은 더 차갑게 나타나기 때문에 일반적으로 차가운 이미지(검정색 혹은 자주색 등 진한 색의 이미지)로 보이게 되고 역으로 어둑어둑 땅거미 질 때 누수부분을 검사하는 경우 낮 동안 물이 흡수한 열이 천천히 식기 때문에 더 빨리 떨어지는 주변의 온도와는 달리 따뜻한 이미지(노란색이나 흰색 등 밝은 색의 이미지)로 나타난다. 이러한 이미지의 색깔비교를 통해 누수부분과 정도를 구체적으로 구분할 수 있도록 해주는 것이다.