열 전달에는 여러 유형이 있지만 열화상 측정과 관련하여 가장 중요한 유형은 방사입니다. 방사는 에너지가 대상 표면에서 적외선 카메라(열화상 장비라고도 함)로 전달되는 모드입니다. 열화상에서 볼 수 있는 내용은 거의 전적으로 표면에서 방출되거나 반사되는 방사선의 양을 기반으로 합니다. 건물부터 항공우주, 의료, 산업 현장에 이르기까지 모든 응용 분야에서 적외선 열화상 방사율 및 반사율 문제가 발생합니다.
이 열화상은 도시 거리 외부에 위치한 스테인리스 스틸 조각품을 두 가지 다른 각도에서 촬영한 것입니다. 육안으로 보면 물체가 모두 같은 온도, 즉 주변 기온과 같거나 비슷해야 한다고 가정할 수 있습니다. 그러나 열화상은 상황이 다릅니다.
반사면은 비효율적인 방사체입니다
반사의 존재는 분명하지만, 우리가 위치를 옮김에 따라 반사되는 물체는 일반적으로 변경됩니다. 그리고 위의 이미지와 같이 조각품에서 보이는 겉보기 온도는 변합니다. 이 이미지들에서 우리는 차가운 영역을 맑은 하늘을 반영하는 것으로 인식하고 따뜻한 영역을 주변 건물 또는 심지어 우리 자신으로 인식할 수 있습니다. 반사면은 비효율적인 방사체이기 때문에 반사는 실제로 "열적 거짓"입니다.
실제 온도에 도달하기
거울과 같이 우리가 표면에 비례하여 이동하는 것처럼, 반사되는 방사선도 움직이기 때문에 대부분의 경우 반사된 방사선과 방출된 방사선을 구별하는 것은 매우 쉽습니다.
방사 분석 온도를 측정할 때 우리는 열화상을 생성하는 방사선만 정량화합니다. 그렇다면 방사선을 정량화하는 것에서 우리가 검사하는 물체의 실제 온도는 어떻게 측정할까요?
열화상 장비는 온도와 특정 수준의 방사선 강도를 연관시키도록 보정됩니다. 표면이 완벽하게 방출되면, 표면에서 방출된 방사량을 기준으로 온도를 쉽게 알 수 있습니다. 표면이 뜨거울수록 더 많이 방사됩니다. 하지만 유감스럽게도, 완벽하게 방출(방사)하는 표면은 없습니다.
표면 방사율 대 반사율
불투과성(불투명) 표면은 방출된 방사선과 반사된 방사선의 조합을 생성합니다. 반사된 방사선은 표면 온도와 관련이 없기 때문에 열화상 장비에게 보이는 부분을 무시하도록 설정해야 합니다. 이를 위해 바로 방사율(E)을 조정합니다. 반사(R)는 1에서 E를 뺀 값과 같습니다. 반사되는 온도도 보정해야 합니다. 이 두 가지 조정을 통해 열화상 장비의 프로세서는 정확한 방사 분석 온도를 제공할 수 있습니다.
다음과 같이 이 교정이 원하는 만큼 정확하지 않은 두 가지 상황이 있습니다.
- 측정되는 표면의 방사율이 0.6 미만입니다.
- 반사 온도가 표면 온도와 매우 다릅니다.
이 제한 사항은 모든 열화상 시스템에 적용됩니다. 이는 대부분의 베어 메탈(bare metals)의 온도를 정확하게 측정할 수 없음을 의미하지만, 해결 방법이 있습니다.
반사면의 열화상 측정 정확도 향상
낮은 방사율(높은 반사율) 표면에서 온도를 측정할 때 높은 수준의 정확도가 필요한 경우 적절한 안전 수칙에 따라 작은 전기 테이프 조각을 표면에 단단히 붙일 수 있습니다. 열화상 장비의 방사율을 0.95로 설정하고 배경 보정을 테이프가 거울임을 가정하여 반사될 온도로 설정합니다. 이 프로세스를 따르면 +/-2°C 또는 측정값의 2% 측정 정확도를 달성할 수 있습니다.
자신감을 높이려면 사무실이나 부엌에서 조정이 편안하게 느껴질 때까지, 몇 가지 간단한 실험을 시도하십시오. 진행 상황을 알려주시거나 의견 섹션에 질문을 보내주십시오.
다양하게 산화된 차가운 창 유리(왼쪽) 또는 따뜻한 강판(오른쪽)에 전기 테이프 조각을 붙이면 열화상 기술자가 방사 분석 온도를 정확하고 일관되게 측정할 수 있습니다. 두 재료 모두 매우 반사적입니다. 두 경우 모두 방사율은 적절한 반사 배경 보정 값과 함께 테이프 값(0.95)에 대해 설정됩니다.