열화상 카메라가 어둠 속에서 대상을 잘 식별할 수 있는 원리는 무엇인가요?

Question

밤에 적외선 열화상 카메라를 이용하여 건축물이나 인체를 촬영하면 조명이 전혀 없는 캄캄한 어둠 속에서도 물체의 형태와 온도를 명확히 식별할 수 있습니다. 열화상 카메라가 어둠 속에서 대상을 잘 식별할 수 있는 원리는 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

적외선 열화상 카메라는 외부의 빛이 반사되는 것을 보는 것이 아니라, 물체 자체가 스스로 내뿜는 적외선을 직접 감지하기 때문에 조명이 전혀 없는 완전한 암흑 속에서도 대상을 명확히 식별할 수 있습니다.

절대온도 0K 이상인 지구상의 모든 물체, 즉 인체나 건물, 자동차, 나무 등은 내부 온도에 비례하여 적외선 형태의 전자기파를 낮이든 밤이든 관계없이 24시간 내내 대기 중으로 방출합니다. 태양이나 전등에서 나온 가시광선이 물체에 맞아 튕겨 나오는 반사광을 포착하기 때문에 빛이 없는 밤에는 반사될 빛이 없어 아무것도 보이지 않습니다. 열화상 카메라는 빛의 반사가 아닌, 물체가 직접 방출하는 원적외선 파장을 전용 렌즈를 통해 수집합니다. 열화상 카메라 내부에는 마이크로볼로미터라는 수십만 개의 미세 센서 입자가 들어 있어, 물체에서 날아온 적외선 에너지가 이 센서에 도달하면, 센서의 온도가 미세하게 상승하면서 전기 저항값이 변합니다. 카메라는 이 저항 변화를 즉각 측정하여 물체 표면의 정확한 온도를 정밀하게 계산해 냅니다.

온도가 높은 부분은 적외선을 많이 내뿜고, 온도가 낮은 부분은 적외선을 적게 내뿜는데, 컴퓨터는 이 적외선 방출량의 차이를 전자 신호로 처리하여 화면에 색상으로 바꿔 내보냅니다.