적외선 온도계란?
적외선 온도계는 물질에서 방출되는 적외선을 감지하여 온도를 측정하는 장치입니다.
모든 물질은 온도의 높낮이에 따라 적외선을 방출하기 때문에 적외선 양을 감지하여 온도를 측정하는 방식입니다. 물질 내부의 온도나 기체의 온도는 측정할 수 없지만, 물체를 건드리지 않고 순간적으로 온도를 측정할 수 있습니다.
측정 가능 범위(스팟 직경)와 측정 거리가 기기에 따라 정해져 있으며, 상황에 따라 선택해야 합니다.
적외선 온도계의 사용 용도
적외선 온도계는 고속으로 온도를 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 직접 접촉하지 않고 비접촉으로 온도를 측정할 수 있습니다. 따라서 이동, 회전하는 물체나 센서의 접촉에 따라 온도가 변하는 작은열량물체의 온도 측정에 적합합니다.
산업 공정 및 연구 분야 등에서 광범위하게 사용되고 있습니다. 다음과 같은 경우 복사 온도 센서를 활용하는 것이 효과적입니다.
- 대상물이 움직이는 경우
- 전자기장에 둘러싸여 있는 경우
- 대상물이 진공 또는 기타 조절된 공기 내에 있는 경우
적외선 온도계의 원리
인간을 포함한 모든 물질은 적외선을 방출합니다. 손바닥을 뺨에 가까이 대면 따뜻함을 느낄 수 있는데, 이는 뺨에서 발산되는 적외선을 손의 피부가 감지하고 있기 때문입니다. 일반적으로 물질의 온도가 높을수록 방출되는 적외선의 양이 많아집니다.
적외선 온도계는 먼저 물질에서 방출된 적외선을 써모파일이라는 감지 소자에 모읍니다. 써모파일은 흡수한 적외선을 통해 전기적 신호를 발산하는 감지소자입니다.
써모파일 내에는 여러 개의 열전대가 온접점이 중심부를 향하도록 직렬로 연결되어 있고, 그 온접점이 향하는 중심부에는 적외선 흡수막이 설치됩니다. 렌즈에 모아진 빛은 온접점 부분에만 닿기 때문에 바깥쪽에 있는 냉접점 측과 온도차가 발생합니다. 이로 인해 제벡 효과에 의해 전압차가 발생하여 온도 측정이 가능한 구조입니다.
적외선은 전자기 스펙트럼의 일부이며, 그 주파수는 가시광선과 전파의 중간 정도입니다. 이 주파수 범위에서 0.7미크론에서 20미크론의 주파수만이 실용적인 온도 측정에 사용됩니다.
적외선 온도계에 대한 기타 정보
1. 적외선 온도계의 정확도
적외선 온도계는 범용 제품으로 ±1℃ 이내의 높은 정확도를 가지고 있습니다. 그러나 실제 측정 시 기기의 측정 조건을 제대로 지키지 않으면 측정 오차가 발생할 수 있으므로 주의가 필요합니다. 측정 정확도를 결정하는 조건은 아래 세 가지입니다.
- 측정 포인트
측정 대상과의 거리에 따라 측정 범위(또는 스폿 직경)가 달라집니다. 일반적으로 측정 거리가 멀어질수록 측정 범위가 커집니다. 방사온도 센서의 종류에 따라 측정 거리와 측정할 수 있는 범위가 달라지므로 이 두 가지 조건을 확인합니다. - 온도 드리프트
적외선 온도계의 환경 온도를 급격하게 변화시키면 온도 변화에 따라 측정값이 변할 수 있습니다. 따라서 환경 온도를 급격하게 변화시키지 않도록 유지해야 합니다. - 측정하는 표면의 방사율
적외선 온도계는 측정 대상 물체 표면에서 방출되는 적외선의 강도를 측정하여 온도를 측정합니다. 이때 측정 대상에서 방출되는 적외선의 강도는 측정 대상의 온도뿐만 아니라 방사율이라는 계수에 의해 결정됩니다. 따라서 온도 측정 시에는 방사율에 의한 보정이 필요합니다.
2. 적외선 온도계를 통한 체온 측정
최근 위생에 대한 인식 개선의 영향으로 체온을 적외선 온도계로 측정하는 경우가 증가하는 추세입니다. 일반적으로 외부 온도가 체온보다 낮은 환경에서 체온을 측정하면 외부 온도의 영향으로 체온이 낮게 표시될 수 있습니다.
반대로 히터 근처와 같이 외부 온도가 높은 경우 높은 온도 표시가 될 수 있으므로 주의가 필요합니다. 체온 측정 시에는 적외선 온도계의 사용설명서를 확인하여 올바른 외부 환경에서 측정합니다.
3. 서모그래피에 대하여
비접촉으로 온도를 측정하는 장치로 서모그래피가 있습니다. 서모그래피는 측정 대상 전체의 표면 온도를 색상으로 구분하여 시각적으로 쉽게 볼 수 있도록 한 장치입니다. 구체적인 사용 사례는 다음과 같습니다.
- 인체 표면 온도 분포
- 팔다리의 혈류에 따른 온도 분포
- 기계장치의 이상 온도부 검출
- 암시 카메라로 동물 행동 추적
열화상 카메라의 내부에는 적외선 온도계가 사용됩니다.