귀하의 사용 용도는 무엇입니까?

귀하의 사용 목적에 가장 적합한 적외선 열화상 카메라는 어느 기종입니까?

건축산업의 적외선 열화상 기술 적용 설명서

건물관리를 위한 적외선열화상 카메라 사용설명서

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건축산업의 적외선 열화상 기술 적용 설명서

건물관리를 위한 적외선열화상 카메라 사용설명서

목차 page

1. 적외선 카메라 및 그 작동 원리 5

2. 건물관리 분야의 적외선 열화상 응용 6

3. 건물의 물리적 특성 17

4. 최적의 솔루션 21

5. 열화상 검사 방법 27

6. 표준 30

7. 현장 적용 사례 31

8. 건물관리용 FLIR 적외선 카메라 34

본 문서는 Infrared Training Centre (ITC)의 협조를 받아 작성되었습니다.

세부 사항은 통지 없이 변경될 수 있습니다ⓒ Copyright 2009, FLIR Systems AB. 기타 브랜드 및 제품 명칭은 해당 업체의 상표입니다.

3

1970년 대 이후 에너지 자원의 중요성이 크게 인식되고 있습니다.

유럽 지역의 경우 전체 에너지 소비량 중에서 건물의 에너지 소비가 차지하는

비중이 약 40%이며 또한 에너지를 절약할 수 있는 가능성이 가장 큰 분야가 건

물입니다. 이와 같은 중요성을 감안하여 유럽위원회(European Commission)는

건물의 에너지 성능 규제를 위한 지침을 제정하였으며 각 국에서는 이 지침에

따라 관계 법령을 입법화하였습니다. 현재 여러 EU 국가에서는 신축 건물과

대형 건물의 개수에 에너지 성능인증(EPC, Energy Performance Certificates)

제도가 의무적으로 적용됨에 따라서 관련 산업분야가 큰 영향을 받고 있습니다.

이러한 동향은 최근 여러 국가에서 추진되고 있는 경제적인 지원 정책과 함께

에너지 효율 검사를 위한 기밀시험 및 기타 방법에 대한 필요성을 크게 증가시킬

것으로 예상되고 있습니다.

장기적으로 볼 때, 패시브 하우스(Passive House) 기술에 대한 현재의 논의가

보여주고 있는 것과 같이, EU의 에너지 절약 지침은 더욱 강화될 것입니다.

그리고 이러한 추세는 건축분야에 종사하고 있는 많은 전문가들에게 커다란

영향을 미치게 될 것입니다.

서두

예를 들어 블로어 도어(Blower Door)와 같은 다른 방법과 함께, 또는 단독적으로

적외선 카메라를 사용하면 작업의 속도를 대폭 향상시킬 수 있습니다. 적외선

열화상은 비파괴적인 방법으로 에너지가 유출되고 있는 부위를 정확하게 보여줄

수 있습니다.

열영상 기술을 이용하는 열화상은 건물의 에너지 손실을 가시화할 수 있는 방법으

로서, 적외선 카메라로 측정하고 즉시 작성할 수 있는 적외선 열화상 및 보고서를

통하여 정확하고 신뢰성 있는 에너지 진단과 보고가 가능하게 됩니다.

본 문서에서는 열화상을 사용한 건물의 열진단을 자세하게 설명하고 있습니다.

적외선 열화상을 이용하여 건물을 진단할 때에는 여러 가지 주의할 점이 있습니다.

적외선 카메라의 작동원리와 열화상 측정 방법 이외에도 건물과 관련한 각종

물리적 특성, 그리고 건축시공에 관한 지식도 필요합니다. 열화상을 정확하게

이해하고 해석 및 판단하려면 이상과 같은 사항을 고려하여야 합니다. 그러나 본

문서에서 모든 건물의 에너지 진단에 사용되는 시스템의 이론과 원리, 개념과 그

이용법을 다 수록할 수는 없으므로, 더 세부적인 지식과 정보가 필요할 경우 ITC

(Infrared Training Centre)에서 제공하고 있는 건물진단 전용과정을 이용하시기

바랍니다.

본 문서에서 주로 기술하고 있는 내용은 아래와 같습니다.

•건물 및 건축 관리 분야의 적외선 열화상 이용법

•적외선 카메라의 작동원리와 구매 시 검토할 사항

•열화상을 측정할 때 고려할 사항

•전문 보고서 작성을 위한 소프트웨어

•현장 적용 사례

1

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1. 적외선 카메라와 그 작동원리1

5

적외선 카메라는 온도를 직접 측정하는 것이 아니라 대상 영역에서 복사되는 적외

선의 강도를 측정 기록하는 것입니다. 적외선은 사람의 눈에는 보이지 않습니다.

적외선 카메라는 적외선 열화상을 눈으로 볼 수 있는 실화상으로 변환시키며, 이

열화상은 그래픽 또는 색상 팔레트를 이용하여 눈으로 이해하기 쉽게 만들어집니

다. 사람의 눈으로 볼 수 있는 가시광선의 파장대역은 0.4-0.7㎛이며 적외선의

파장대역은 0.9-14㎛입니다. 그리고 건물의 열진단에 사용되는 적외선 카메라의

파장대역은 8-14㎛입니다.

전자기파의 복사와 온도 사이에는 아래와 같은 스테판-볼츠만 법칙이 적용됩니다.

이 공식을 이용하여 적외선 카메라는 대상 물체의 표면에서 복사되는 전자기파의

강도를 측정할 수 있을 뿐 아니라 표면의 온도를 계산할 수 있습니다.

물체 표면에 대하여 측정한 열화상을 쉽게 판독할 수 있도록 적외선 열화상과 함께

디지털 실화상을 함께 표시하여 측정 위치 및 측정 대상을 보다 정확하게 볼 수 있

습니다. 적외선 열화상은 건물 진단에 있어서 거의 완벽한 도구라 할 수 있습니다.

W = σ·T4

W = 복사 강도

σ = 스테판 - 볼츠만 상수 = 5,67•10-8 W / (m²•K4)

T = 절대온도(Kelvin) 단위의 온도

2. 건물관리 분야의 적외선 열화상 응용2

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적외선 (IR) 검사는 건물의 상태를 비파괴적으로 모니터링하고 진단할 수 있는

강력한 도구입니다. 적외선 카메라를 사용하여 문제점을 조기에 발견하고 이를

문서화 하여 문제가 더 악화되기 전에 적은 비용으로 부수할 수 있습니다.

적외선 카메라를 사용한 건물 진단에는 아래와 같은 장점이 있습니다.

•에너지 손실을 가시화할 수 있습니다.

•단열재가 누락되거나 손상된 부위를 찾을 수 있습니다.

•공기 유출 부위를 찾을 수 있습니다.

•단열재 내부, 지붕 과 벽 내외부의 습기를 검출할 수 있습니다.

•곰팡이와 단열이 불량한 부분을 찾을 수 있습니다.

•열교현상이 발생하는 부위를 찾을 수 있습니다.

•수평 지붕의 유출 부위를 찾을 수 있습니다.

•온수관의 누출 부위를 찾을 수 있습니다.

•건물의 하자나 불량 시공 부위를 찾을 수 있습니다.

•복사난방 계통에서 불량 부위를 찾을 수 있습니다.

•건물의 건조 진행 상태를 파악할 수 있습니다.

•전기적인 문제를 발견할 수 있습니다.

•공급관 및 지역난방의 문제 부위를 찾을 수 있습니다.

•이외에도 적외선 카메라의 응용 범위는 매우 광범위합니다.

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불량 단열 시공 부위 및 공기 유출 부위의 검출

적외선 열화상은 단열 시공이 누락된 부분, 초벌칠 벗겨짐, 결로 현상 등 건물의

각종 문제점을 찾아내는데 최적의 도구로서, 에너지 손실을 직접 가시화 해줍니다.

또한 열화상으로 수평 지붕의 단열재 손상 부위 또는 습기가 찬 부분을 발견할

수도 있습니다.

대형 오피스 건물에는 아트리움(중정)이 있는 경우가 많으며, 아트리움 일층에는

카페테리어가 있고 지붕은 유리를 사용하여 일광을 받아들일 수 있도록 하는 설

계가 많습니다.

이 건물은 내부의 온도가 높습니다. 이 건물은 콘크리트-단열재-콘크리트로 구성된 샌드위치 구조로서, 고온

부위의 단열재가 시공되지 않은 것입니다. 이것은 건물의 내부에서도 외부에서도 눈에 보이지 않습니다. 그러나

적외선 열화상으로는 볼 수 있는 것입니다.

골조 건물. 이미지에서 밝게 보이는 부분은 모두 단열재가 시공되지 않은 곳이다.

아트리움 상부의 유리 지붕. 방수는 되어 있으나 기밀을 유지하지 못하여 내부의 따뜻한 공기가 유출되고 있으며,

아트리움 바닥에는 차가운 외기가 유입되고 있다. 지붕의 기밀을 확보하도록 보수할 필요가 있다.

건물 진단용 적외선 열화상의 해석

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창고 벽과 지붕 사이에서 대량의 내부 공기가 유출되고 있다. 누출 부위를 밀봉하여 에너지 손실을 막아야 한다.

벽체 일부분의 단열재 누락 시공

외부에서 측정한 열화상. 적색 부분은 단열재가 누락

되었거나 불량한 부분이다.

단열 처리가 양호한 대형 창고의 조립식 벽체와 지붕 사이에서 에너지가 손실될

수 있다.

단열 시공 불량

단열재의 두께는 국가별 지역별로 상이하며 대개 추운 지방에서는 두껍습니다.

더운 지방에서는 단열재가 얇거나 시공하지 않는 경우도 있습니다. 반대로 더운

지방에서 건물 내부의 냉방을 위하여 두터운 단열재를 시공하는 경우가 있습니다.

건물의 적외선 열화상을 측정할 때에는 보통 벽체 내외부의 온도 차이가 10℃

이상이 되어야 양호한 열화상이 얻어집니다. 해상도나 열분해능이 높은 카메라를

사용할 경우 이 온도 차이가 더 작아도 됩니다.

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이 열화상에는 창문 위쪽 부분의 단열재 시공이 불량한 것을 확실하게 볼 수 있다.

지붕과 천창 사이 틈새로 공기가 침입하고 있다. 실내의 압력이 더 낮은 경우이다.

공기 유출 검출

건물의 내부 공기 유출을 조사하는 것은 흔히 있는 작업입니다. 실내 공기의 유출

은 큰 에너지 손실을 초래할 뿐만 아니라 환기 시스템에도 문제가 따르게 되며,

또한 구조물에 결로가 발생하게 되어 실내 공기의 질이 악화될 수도 있습니다.

공기 유출의 90% 이상은 climate shelf의 결함이 그 원인입니다.

적외선 카메라를 사용하여 공기의 유출을 조사하려면 일정 수준의 온도차이와

압력 차이가 있어야 합니다. 공기 자체는 눈에 보이지 않지만, 적외선 카메라로

보면 찬 공기가 건물의 누출 부위를 따라 침입하면서 주위의 구조물을 냉각시키는

패턴을 관측할 수 있습니다. 이때 측정은 반드시 건물 내외부 중에서 압력이 더

낮은 쪽에서 실시하여야 공기가 유입되는 흔적으로 관측할 수 있습니다.

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바닥을 통한 습기의 침입, 눈에는 보이지 않으나 적외선 카메라에는 뚜렷이 나타난다.

동일한 지붕을 측정한 적외선 열화상. 좌측 열화상은 온도를 변호시킨 후에 측정한 것으로서 단열재 내부의

습기가 있는 부분을 명확하게 볼 수 있다.

습기는 검출하기가 쉽지 않으므로 찾아내려면 구조물의 온도를 변화시키는 것이 좋은

방법입니다. 습기를 가지고 있는 물체는 건조한 물체에 비하여 온도가 느리게 변화하

므로 적외선 카메라로 쉽게 검출할 수 있는 것입니다. 다른 방법에서는 한 지점의 온도

만 측정할 수 있지만, 적외선 카메라는 광범위한 영역의 온도를 측정할 수 있습니다.

습기 검출

일반 주거건물에 가장 흔히 발생하는 손상은 습기에 의한 것입니다. 외기가 침투하면

벽, 지붕, 바닥 등의 내부에 결로가 발생할 수 있으며, 해당 부분의 단열재가 응축수에

젖으면 건조되는데 오랜 시간이 걸리므로 곰팡이가 쉽게 번식할 수 있습니다. 적외선

카메라를 사용하면 눈으로는 볼 수 없는 습기가 발생하는 부위를 정확하게 찾아낼 수

있습니다. 가령 곰팡이 냄새를 맡을 수 있다 하더라도 그 정확한 위치를 찾는 것은 쉽지

않습니다. 적외선 카메라는 곰팡이의 증식 환경을 만드는 습기가 차는 부분을 쉽고

정확하게 찾을 수 있습니다.

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이 열화상은 한 층에서 열교현상이 있음을 보여주고 있다.

열교현상(Thermal Bridges)

열교는 건물에서 구조적으로 단열이 미흡한 부분을 말합니다. 예를 들면 금속제

패스너(fastener), 콘크리트 보나 슬래브 또는 기둥 등입니다. 열은 온도가 높은

곳에서 낮은 곳으로 가장 흐르기 쉬운 경로를 통하여 흐르게 됩니다. 주위의

물질에 비하여 열전도율이 훨씬 더 높은 물질로 된 구조 부분이 있을 경우 열의

흐름이 그 부분에 집중됩니다. 이 것을 열교현상이라 부릅니다.

열교현상의 영향은 아래와 같습니다.

•내부 표면의 온도 저하. 심할 경우 결로가 발생할 수도 있습니다.

특히 모서리 부분이 문제가 됩니다.

•큰 열손실 발생.

•건물 내부의 저온 부분 발생.

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지붕의 보와 주변 벽 사이에 열교현상이 있다.

가열되고 있는 노면. 그러나 일부분에만 열이 공급되고 있다.

공급 라인과 지역 난방

추운 지방에서는 도로와 통로 등에도 난방을 하는 곳이 있습니다. 또한 중앙 공급

방식으로 주택과 사무용 건물 등에 열을 공급하는 지역난방 시스템에서도 도로나

통로의 온도가 높아지게 됩니다.

적외선 카메라를 사용하면 지하에서 발생하는 열과 관련된 문제를 쉽고 정확하게

찾아낼 수 있습니다. 심지어 지면에 눈이 쌓여 있더라도 적외선 열화상에는 난방

배관이 뚜렷하게 나타납니다.

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지역난방 시스템에서 누출 또는 단열재 시공이 불량한 부위를 항공사진으로 찾을 수 있다.

노란색으로 보이는 지붕은 단열재에 습기가 차 있는 것이다.

지붕의 누출 부위 탐색

지붕에서 문제 부위를 찾아 보수하는 것은 지붕 전체를 재시공하는 것에 비하면 큰

이득이 있습니다. 태양을 열원으로 이용하고 적외선 카메라로 열화상을 측정하면

단열재에 습기가 찬 부분을 찾을 수 있습니다. 지붕은 주간에는 태양열에 의하여

가열되고 야간에는 다시 식게 됩니다. 그러나 이렇게 온도가 변화하는 속도는 습기가

있는 부분에서 상당히 느려집니다. 이에 따라 온도차이가 생기에 되며 이 온도차이를

적외선 카메라로 측정할 수 있는 것입니다.

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퓨즈 하나가 과열되어 있다. 화재의 위험이 있음.

바닥 난방 배관에서 온수가 유출되고 있다.

전기적인 문제는 대부분 육안으로는 관측할 수 없습니다. 그러나 열화상에는

과열된 부분이나 온도차이가 뚜렷하게 나타납니다. 따라서 적외선 카메라를

사용하여 배전반, 전기 부품과 장치, 전선, 연결부 등을 측정하여 문제의 소지가

있는 부분을 조기에 발견할 수 있으며 사고가 발생하기 전에 수리할 수 있습니다.

건물내의 전기계통에서 자주 문제가 발생하는 부분은 퓨즈, 배전반, 조명장치

등입니다.

바닥 난방의 누출 탐지

적외선 카메라를 사용하면 바닥이나 벽체에 매설되어 있는 배관의 누출도 쉽고

정확하게 탐지할 수 있습니다. 관에서 누출된 유체가 복사하는 열 패턴이 적외선

열화상에 뚜렷하게 나타나게 됩니다.

전기적인 문제

건물에서 가장 흔히 발생하는 문제 중 한 가지는 전기적인 문제입니다.

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온수의 분배 상태.

옆집에서 더운 공기가 바닥 틈새를 통하여 침입하고 있다.

냄새

아파트 등에서 인접한 주택 사이의 누출도 적외선 카메라로 탐지할 수 있습니다.

주택 사이에 누출되는 통로가 있으면 방음이 나빠지고 담배연기 또는 다른 냄새가

전달될 수 있습니다. 이런 경우 두 주택 사이에 기압의 차이를 주고 적외선

카메라로 열화상을 측정하면 누출 부위를 검출 할 수 있습니다.

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좌측의 열화상은 벽체와 지붕 사이에 공기가 누출되고 있으며 그에 따라서 큰 온도 차이가 생기고 있음을

보여준다. 우측의 열화상에서는 벽과 지붕 사이의 냉교현상(cold bridge)을 볼 수 있다.

저온창고

저온창고 시설과 냉동실은 높은 수준의 단열성능과 기밀유지가 요구됩니다.

일반적인 냉동창고의 온도는 -23℃ to -25℃ 정도입니다. 단열 불량이나 외기

유입이 있으면 내부에 결로에 의하여 얼음이 얼게 되므로 에너지가 소비됩니다.

그리고 얼음은 장기적으로 건물을 손상시킵니다.

개보수 계획수립 및 품질보증

적외선 카메라는 개보수 계획수립뿐 아니라 신축 건물의 품질보증과 검사에도

사용됩니다.

구조물을 건조시키는 기간 동안 열화상으로 건조 진행상태를 관찰할 수 있으므로

필요한 조치를 취하여 건조를 촉진시킬 수 있습니다.

건축물의 건조를 촉진시킬 수 있으며 건조 완료 상태를 적외선 카메라로 입증해

보일 수 있으면 건축물을 조기에 건물주에게 인도할 수 있게 됩니다.

건물 개축

건물의 개축 과정에서도 적외선 열화상은 중요한 정보를 제공해 줍니다. 몰타르

등으로 가려져 있는 골조 구조물도 열화상으로 선명하게 볼 수 있습니다. 따라서

해당 부분을 노출시켜 보수할 필요가 있는지 결정할 수 있습니다. 몰타르나 회칠

이 벽면에서 탈락되는 것도 조기에 감지하여 필요한 조치를 취할 수 있습니다.

3

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내부에서 측정한 열화상. 골고를 볼 수 있으며 골조를 덮고 있는 시트를 공정시키는 나사도 볼 수 있다. 모서리

부분은 온도가 낮으며 이런 현상을 모서리 효과(cornereffect)라고 부른다. 별다른 문제가 있는 것은 아니다.

적외선 열화상을 정확하게 해석하려면 물질과 구조에 따라서 표면의 온도가

관측되는 특성을 이해하고 있어야 합니다. 물체 표면의 온도와 그 패턴에 영향을

미치는 주요 원인은 아래와 같습니다.

1. 건자재의 재질

콘크리트 등 일부 건축재료는 온도의 변화 속도가 매우 느립니다. 그에 비하여

대부분의 금속 등 다른 재료는 온도의 변화속도가 빠릅니다. 열화상을 정확하게

해석하려면 열화상을 측정하기 직전에 대상 부위의 내부나 외부에서 큰 온도의

변화가 있었는지 여부를 확인할 필요가 있습니다. 그와 같은 온도 변화가 있으면

열화상의 해석에 영향을 미칠 수 있기 때문입니다.

2. 건축 시공 방법

건물의 외벽은 외부 표면과 내부의 구조체 사이에 공기층을 두고 시공하는 경우가

있습니다. 이런 구조는 외부에서 제어하기에는 적합하지 않습니다. 벽체 내부의

골조는 내부에서 볼 때 온도가 더 낮게 보입니다(건물 내부의 온도가 더 높을

경우). 그리고 온도가 더 낮은 측에서 보면 그와 반대로 측정됩니다. 이것은 당연한

현상으로서 문제가 있는 것은 아닙니다.

3. 건물의 물리적 특성

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베이스 보드의 외기 침입을 보여주는 열화상.

3. 실내 및 실외의 온도

벽체 내외부 양쪽의 온도가 일정 시간 동안 10℃ 이상 차이가 있을 경우 손상 또는

불량한 단열재를 열화상으로 뚜렷하게 볼 수 있습니다. 건축 자재의 종류에

따라서는 이 온도 차이가 더 작아도 관찰 할 수 있습니다. 검사는 대개 건물

내외부에서 모두 실시하지만 내부에서 검사할 때가 외부 요인의 영향을 적게

받으므로 더 정확한 결과를 얻을 수 있습니다. 그러나 건물에 대하여 보다 전반적

인 검사가 필요한 경우 외부에서 종합적인 검사를 실시하는 것이 바람직합니다.

이때 사용자는 실 내외의 온도와 지난 24 시간 이내에 큰 온도 변화가 있었는지

여부를 알아야 합니다.

4. 건물 내외부의 압력차이를 통한 공기 유출 탐지

건물에 누출 통로가 있을 경우 내외부의 압력 차이에 의하여 공기가 한쪽에서

반대쪽으로 흐르게 됩니다. 압력 차이가 크면 공기 누출량도 크게 되고, 압력

차이가 없으면 공기의 흐름이 형성되지 않아서 건물이 기밀을 유지하고 있는

것처럼 관측됩니다.

적외선 카메라는 공기의 흐름 자체를 측정하는 것이 아니라 공기 흐름에 의하여

냉각된 부분을 측정합니다. 아래 열화상에서 볼 수 있는 것과 같이 특유의 패턴이

나타나게 되며 이를 바탕으로 판단합니다.

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위의 두 열화상은 동일한 벽면을 측정한 것이다. 외부의 온도가 내부보다 낮다. 우측의 열화상은 벽면에서 액자를

제거할 때 나타나는 영상이다. 액자 뒷부분은 온도가 낮으며 액자 크기가 두 중간 기둥 사이의 간격과 같아서 마치

그 부분에 단열재가 없는 것처럼 보인다. 이런 현상을 방지하려면 적외선 열화상을 측정할 때 최소한 6시간 전에

벽의 액자를 제거하여야 한다.

5. 외벽면에 미치는 영향

태양과 그림자는 건물 표면에 고유한 온도 패턴을 남기게 되며 이러한 온도

패턴은 태양이 진 후 여러 시간이 지난 뒤에도 관찰이 가능합니다. 관찰 가능한

시간은 해당 부위의 건축재에 따라 달라지며, 해당 부위의 열전달에 의하여

나타나는 패턴과 혼동하지 않도록 주의하여야 합니다. 예를 들어 벽돌은 목재보다

온도 변화 속도가 훨씬 더 느립니다. 바람도 큰 영향을 미치며 바람이 있을 경우

온도 차이가 감소합니다.

강우도 표면을 젖게 하여 온도를 저하시킵니다. 또한 건조되는 과정에서도 물기가

증발하면서 표면의 온도를 저하시킵니다. 이런 현상에 의하여 표면의 온도 패턴을

잘못 판독할 수도 있으므로 주의하여야 합니다.

6. 내부 벽면에 미치는 영향

히터는 주위 물체의 온도를 높입니다. 환기되는 공기도 물체 표면에 접촉할 때

물체의 해당 부분을 국부적으로 가열하거나 냉각시킵니다. 책장, 캐비닛, 벽에

걸려 있는 액자는 단열효과를 주므로 이런 물체를 제거하면 그 뒷부분에서 저온

패턴이 나타납니다.

4

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화상의 내부 벽면 (그림 우측 부분)에 좌측의 창문이 반사되고 있다.

7. 주변 물체의 반사광선

반사성 물체를 측정할 때에는 열화상에서 반사광을 제거할 수 있는 방향으로

적외선 카메라의 각도를 조절해주어야 합니다. 반사광선은 사용자의 체온, 부근의

열원, 기계, 전구 또는 변압기 등 다양한 근원에서 복사될 수 있습니다. 반사광선이

있으면 열화상 데이터를 정확하게 판독할 수 없습니다. 판독이 불가능하면 데이

터에 오류가 있는 것입니다.

4

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적외선 카메라, 소프트웨어 및 교육훈련의 최적 조합을 선택하기 위하여 아래와

같이 5 가지의 사항을 검토 평가할 필요가 있습니다.

1) 카메라의 분해능(resolution)

2) 카메라의 감도(sensitivity)

3) 카메라의 추가 기능

4) 소프트웨어의 필요 조건

5) 교육훈련의 요구조건

1. 카메라 분해능(Camera Resolution)

전문가용 카메라의 분해능은 대개 320 x 240 ~ 640 x 480 픽셀입니다. 현재 640 x

480 픽셀이 열화상 전문가가 사용하는 장비의 표준 분해능으로 정착되고 있는

추세입니다. 그 이유는 아래와 같습니다.

A: 분해능이 높을수록 온도를 더 정확하게 측정할 수 있으며 먼거리에서도 세밀한

측정이 가능합니다. 640 x 480 픽셀 카메라는 하나의 열화상 내에 307,200 개의

측정점을 가지며 이것은 320 x 240 픽셀 카메라의 76,800 측정점보다 4배 더 많은

것입니다. 분해능이 높으면 온도를 더 정확하게 측정할 수 있을 뿐만 아니라

화질에도 큰 차이가 있습니다.

분해능, 즉 픽셀 숫자가 높으면 화질이 선명하여 세부적인 부분을 자세하게 볼 수

있으며 또한 온도 측정의 정밀도가 높아집니다. 이것은 열점을 정확하게 감지하고

문제의 심각성을 평가하는데 매우 중요한 요소입니다. 또한 선명한 고화질의

열화상은 측정 결과에 대한 신뢰성도 높여주는 것입니다. 조사 대상 물체를 더

쉽고 정확하게 해석하고 이해할 수 있으며 문제 부위를 탐지할 수 있습니다.

4. 최적의 솔루션

640 x 480 픽셀의 열화상 140 x 140 픽셀의 열화상

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2. 온도 분해능(Thermal Sensitivity)

보통 온도 차이가 작은 건물관리 업무 분야에서는 카메라의 분해능이 특히 중요

합니다. 분해능이 높은 카메라는 더 자세한 열화상을 얻을 수 있으며 따라서 더

정밀한 분석과 진단이 가능합니다.

분해능이 높을수록 온도차이가 작더라도 자세한 열화상을 얻을 수 있습니다.

B: 분해능이 높을수록 측정하는 열화상 숫자를 줄일 수 있습니다. 분해능이 높은

카메라는 큰 물체나 면적을 하나의 열화상으로 측정할 수 있으며, 분해능이 낮은

카메라를 사용할 경우 동일한 면적을 동일한 해상도로 측정하려면 더 많은 적외선

열화상을 측정하여야 합니다. 640 x 480 픽셀 카메라에 45도 렌즈를 사용할 경우

4m x 3 넓이의 벽면을 5m 거리에서 한 장의 열화상으로 측정할 수 있습니다.

동일한 면적을 320 x 240 픽셀 카메라에 45도 렌즈를 사용할 경우 2.5m 거리에서 4

장의 열화상을 측정할 필요가 있습니다. 분해능이 높은 적외선 카메라를 사용하면

측정 매수의 감축뿐 아니라 문서화 과정에서도 작업의 효율이 높아지게 되는

것입니다.

640 x 480 픽셀

한 장의 열화상 측정

320 x 240 픽셀

4매의 열화상을 절반 거리에서 측정

65 mK 감도(sensitivity) 45 mK 감도

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위의 두 열화상은 한 주택의 내부에서 감도(sensitivity)가 다른 두 카메라로 측정한

열화상입니다.

중급 카메라의 분해능은 대개 80 x 80 ~ 320 x 240 픽셀입니다. 비교적 정밀성이

요구되지 않는 업무에 적합하며, 소형이므로 휴대 및 사용이 편리하고, 열화상의

화질도 비교적 양호하며, 대개 온도를 측정하고 저장할 수 있는 기능을 갖추고

있습니다.

3. 카메라의 추가 기능

대체적으로 고급 카메라일수록 다양한 부가 기능을 구비하고 있습니다. 중급

이하의 카메라는 사용 목적에 필요할 것으로 인정되는 한정된 기능만 부여되어

있는 경우가 많습니다.

거의 대부분의 전문가용 카메라와 일부의 중급 이하의 카메라에는 디지털

카메라가 내장되어 있습니다. 전문가용 카메라에는 열화상 합성() 및 실화상 내

열화상 삽입 기능이 내장되어 실화상과 열화상을 함께 결합하여 분석과 보고서

작성을 지원하고 있습니다.

실화상 내 열화상 삽입 기능으로 고압 송전설비의

전체를 파악할 수 있다.

실화상

열화상 실-열화상 합성 이미지

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최신 고급 기종은 GPS 기능을 구비하여 열화상에 실제 측정한 지리적 위치

정보를 첨부할 수 있습니다. 또한 회전식 뷰파인더를 갖추어 옥외 현장 측정 시

주변의 광선과 반사광의 영향을 피할 수 있는 각도에서 측정함으로써 선명한

이미지를 얻을 수 있도록 하고 있습니다.

옥외 현장 측정의 빈도가 높을 경우 다기능을 지원하는 카메라를 선택하여 휴대

장비를 줄이고 작업을 보다 효율적으로 수행할 수 있습니다.

상대습도 알람 및 단열 불량 알람

전문가용 적외선 카메라에는 건물관리, 검사 및 진단 용으로 특히 유용한

상대습도 알람 및 단열 불량 알람 등의 기능이 구현되어 있습니다. 상대습도

알람 기능은 결로가 발생할 우려가 있는 부분이 감지될 경우 알람을 울립니다.

아래 열화상에서 청색 부분에 결로가 발생할 위험이 있습니다.

이 열화상에는 좌측에 위치한 창문이 내벽 위에(이미지의 우측 부분) 비치고 있다.

단열 불량 알람은 설정된 온도 이상 또는 이하가 되는 부분을 다른 색상으로

표시해줍니다. 아래 이미지에서 설정된 기준 온도는 17.5℃입니다. 설정 온도

이하의 부분이 녹색으로 표시되어 있습니다.

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교환 장착할 수 있는 광학장치

고급 기종에는 시야각을 넓힐 수 있는 교환가능한 광학 장치가 있습니다.

보고서 작성

적외선 카메라를 사용하여 열 진단, 분석 작업을 수행한 후 정확하고 보기

좋은 형태의 보고서를 신속하게 작성하여 제출하는 것은 중요한 일입니다.

FLIR의 모든 적외선 카메라에는 보고서 작성용 소프트웨어인 FLIR Quick-

Report가 함께 제공됩니다. 이 소프트웨어는 이미지를 처리하고 정리하여 기

작성되어 있는 보고서 양식에 쉽게 삽입할 수 있도록 해줍니다.

고급 기종일수록 현장에서 직접 보고서를 완성할 수 있도록 다양한 기능을

가지고 있습니다. 텍스트 및 음성 주석을 이미지에 직접 첨부하거나 또는

PDA를 통하여 이미지의 일부로서 삽입할 수도 있습니다.

효율적인 보고서 작성 기능은 매우 중요한 사항이며, 높은 화질의 이미지와

온도 분해능을 얻기 위해서는 높은 분해능과 디텍터 감도를 가진 다기능의

고급 적외선 카메라를 사용하는 것이 필요합니다.

5

26

4. 소프트웨어의 요구조건

열화상 전문가에게는 적외선 열화상을 분석하고 검사 결과를 보고하는 것이 가장

중요한 일상적인 업무입니다. 열화상 분석과 보고서 작성에 대한 요구 수준에 따라서

적합한 소프트웨어를 선택하여 사용하실 수 있습니다.

FLIR BuildIR

FLIR BuildIR 소프트웨어는 적외선 카메라와 함께 사용하여 건물의 외기 침입, 단열

불량, 열교현상 및 결로 문제 등을 전문가 수준으로 가시화하고 정량화할 수 있습니다.

또한 손실되는 에너지를 비용으로 환산하여 보고할 수 있는 새로운 기능도 구현하고

있습니다.

이 소프트웨어에는 열화상을 고급 수준으로 분석해주는 Image Editor, 조사 과정의

조건과 상태를 그래프로 작성해주는 파노라마(Panorama) 툴과 센서(Sensor) 툴이

포함되어 있습니다. 파노라마 기능은 여러 장의 이미지를 결합하여 하나의 대형

이미지로 합성해 주는 기능이며, 중첩 부분을 삭제하고 시각의 차이를 수정해줍니다.

그 외에 Grid/Area Quantifying 기능, Energy Cost Estimation Calculator 및 건물 관련

보고서 작성에 사용할 수 있도록 사용자가 수정할 수 있는 각종 템플릿 등이 포함되어

있습니다.

FLIR Reporter

FLIR Reporter는 열화상을 고급 수준으로 분석하고 전문가 수준의 보고서를 작성할 수

있도록 지원해주는 소프트웨어입니다. 간격 및 혼합 합성(interval and blending

fusion), 실화상 내 열화상 삽입(Picture-in-Picture), 파노라마 및 추세분석(Panorama

and Trending), 그리고 데이터 조사의 열 정보를 추적하여 예측 및 예방정비 계획

수립을 지원하는 기능 등을 가지고 있습니다.

Reporter 소프트웨어는 GPS 기능이 내장되어 있는 적외선 카메라를 지원합니다. 이

소프트웨어는 지도, 방향, 경도와 위도 등의 위치 지리정보를 쉽게 삽입할 수 있습니다.

FLIR Reporter 소프트웨어는 Microsoft Word 프로그램을 기반으로 하고 있으며,

사용자는 FLIR 보고서 작성용 프로그램에 있는 스펠링 체크, 포맷, 템플릿 등을 그대로

이용할 수 있습니다.

이 이외에 디지털 줌, 색상 팔레트 변경, 현장에서 녹음 첨부한 음성주석 재생, 그리고

작성한 보고서를 자동으로 PDF 파일로 변환할 수 있는 기능을 가지고 있습니다.

5. 교육훈련 필요조건

FLIR 사는 전세계적인 교육훈련 전문기관인 ITC(Infrared Training Center)와 업무

제휴관계를 유지하고 있습니다. ITC는 독립 조직으로서 ISO 인증을 받은 기구이며,

초보자용 단기 과정부터 자격인증 과정까지 다양한 과정을 폭넓게 제공하고 있습니다.

ITC에 관한 자세한 정보는 아래 인터넷 웹사이트를 참고하시기 바랍니다.

www.infraredtraining.com

5

27

열화상 검사 작업은 옥내 또는 옥외에서 수행하게 됩니다. 검사자는 기상 조건을

고려하여 최상의 결과를 얻을 수 있는 방법을 선택합니다. 건물 내부에서 외부로

유출되는 공기는 곧바로 벽을 통하여 외부로 나가지 않는 것이 보통이므로 주로

옥내에서 검사를 실시하는 경우가 많습니다. 외벽에서 감지된 열손실은 건물

내부의 다른 부분에 그 원인이 있는 것일 수도 있습니다. 또한 바람이 강할

경우에는 외벽 표면의 온도 차이를 측정하기 어렵습니다. 이런 문제로 인하여

공기의 유동이 적은 실내에서 검사를 실시하는 것이 더 좋은 결과를 얻을 수 있는

것입니다.

열화상 검사의 실시 원리는 일반 가정주택이나 공장건물에서 모두 동일합니다.

1. 과업 정의

먼저 건물의 사용자를 면담하여 건물의 상태를 조사합니다. 여기에서는 에너지

소비량이 과다한 것으로 보고된 시내의 가정 주택을 예로 들어 설명합니다. 건물

사용자의 말에 의하면 건물 내부가 전반적으로 온도가 낮으며, 바람이 불 때에는

더욱 낮아지고, 특히 방 하나는 외부 바람에 관계 없이 항상 춥다고 말합니다.

2. 건물 외부에서 조사 시작

열화상 검사를 먼저 건물 외부에서부터 시작합니다. 외부에서는 단열이 불량한

부위와 냉교현상이 있는 부위를 신속하게 탐지할 수 있습니다. 상태가 양호해

보이는 부분도 필요에 따라서 열화상을 측정해두는 것이 좋습니다. 다른 문제가

발견되는 경우 이 정상 부위의 열화상을 결함이 있는 부분의 열화상과 비교하여

그 문제의 범위를 확인할 수 있게 됩니다.

3. 블로워 도어 시험(Blower Door Test) 준비

서모그래픽 스캔 조사는 대개 블로워 도어 시험과 함께 실시합니다. 블로워 도어

시험은 건물 외각의 결함 부위를 통하여 공기가 유출되는 현상을 확대시켜 주는

것입니다. 유출되는 공기는 적외선 카메라의 뷰파인더 상에 흑색 줄 모양으로

나타납니다.

5. 열화상 검사 방법

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블로워 도어 시험에는 교정된 팬(fan), 도어 패널 시스템, 그리고 팬의 풍량과

건물 압력 측정장치가 사용됩니다. 블로워 도어 팬은 도어 패널 시스템을

사용하여 임시로 도어 외부 통로에 밀봉시킵니다. 이 팬은 공기를 건물로 불어

넣거나 빨아내어 건물 내외부 사이에 약간의 압력 차이를 부여하는 것입니다.

이 압력 차이에 의하여 공기는 건물의 구조체에 있는 모든 결함부위를 통하여

흐르게 됩니다. 건물의 틈새가 작을수록 작은 풍량으로 높은 압력 차이를 얻을

수 있습니다.

열화상 조사는 항상 부압(마이너스 압력) 상태에서 실시하여야 합니다.

여기에서는 위의 블로워 도어 시험장치로 건물 내부에 50 Pa의 부압을 형성한

것으로 가정합니다. 이 시험에 의하여 이 건물은 관계 법령의 규제 기준치보다

약 50% 더 많은 공기 유출이 있는 것으로 확인되었습니다. 다음 단계에서는

누출 부위 및 다른 문제 부위를 찾습니다.

블로워 도어 시험장치는 주로 출입문에 설치한다.

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4. 내벽의 열 스캔(Thermal Scanning)

정확한 결과를 얻을 수 있도록 내벽의 열 스캔 작업을 준비하는 과정이 필요

합니다. 여기에는 외벽의 가구를 치우거나 포장을 철거하는 일 등이 포함될 수

있습니다. 건물 내외부 기온의 차이가 클수록(최소10℃이상) 정밀한 열화상을

얻을 수 있습니다.

다음 단계에서는 건물의 각 실을 적외선 카메라로 스캔(측정)합니다. 이때 측

정 위치를 정확하게 표시하여야 합니다. 건물 배치도 상에 측정 방향을 화살

표로 표시하는 것도 좋은 방법입니다.

5. 분석 및 보고

각 실별로 조사가 완료되면 사무실로 돌아와서 열화상을 분석하고 결과를

보고서로 작성하여야 합니다. 이 분석과 보고서 작성에는 FLIR BuildIR 소프

트웨어를 사용합니다.

아래 이미지에 이 예의 주택에서 발견된 결함 부위 그리고 주택이 춥고 열손

실이 높은 이유 중 일부를 알 수 있습니다.

좌측 이미지는 문과 문턱 사이로 찬 공기가 유입되고 있는 것을 볼 수 있습니다. 이 패턴은 전형적인 예를

보여줍니다. 우측 이미지는 지붕 처마의 외기 침입과 지붕의 단열 상태가 불량함을 잘 보여줍니다.

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30

현재 유럽 지역의 건물 열화상 측정 표준

: 13187. Thermal performance of buildings. Qualitative detection of thermal

irregularities in building envelopes, infrared method (ISO 6781:1993 modi�ed).

열화상 조사에 함께 이용되는 블로워 도어시험의 표준

: 13829. Thermal performance of buildings. Determination of air permeability

of buildings. Fan pressurization method (ISO 9972:1996 modi�ed).

6. 표준 7

31

7. 현장 적용 사례

FLIR 적외선 카메라를 사용하여 건물의 문제점을 조사 분석하고 에너지 진단

을 실시한 사례를 아래에 제시합니다.

히트시커(HeatSeeker) 차량으로 영국의 단열 상태가 불량한 주택 조사

영국의 적외선 열화상 전문업체인 서머스캔(Thermascan) 사는 주택의 단열

상태를 이동식으로 조사할 수 있는 차량을 개발하고 히트시커라는 명칭을

부여하였다.

이 차량은 야간과 난방을 하는 시간에 운행하면서 각 건물의 주소별로 적외선

열화상을 측정하고 에너지 효율을 판정한다.

이 첨단 시스템에는 차량이 시속 16km~24km 속도로 운행하는 동안 열화상을

측정하고 기록할 수 있는 대구경 FLIR SC620 카메라가 설치되어 있다. 이

시스템을 설계한 데이브 블레인은 이렇게 말했다.“이 작업에는 카메라의

Firewire 디지털 출력으로 건물의 열화상을 실시간 기반으로 분석하는 것이

필수적입니다. 또한 이 카메라는 640x480 분해능의 디텍터를 사용하여 충분히

자세한 이미지를 얻을 수 있습니다. 이 시스템으로 하루 저녁에 약 5천개

이상의 건물을 조사할 수 있습니다. 스캔 작업이 완료되면 시스템이 단열

보수가 필요한 정도에 따라서 자동으로 결과를 분류해 줍니다.”

이 열화상에는 좌측에 위치한 창문이 내벽 위에(이미지의 우측 부분) 비치고 있다.

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에너지 효율이 낮은 주택의 단열 성능을 보여주는 열화상

FLIR B-시리즈 적외선 카메라로 패시브 하우스 최적화

에너지 가격의 인상에 따라 전 유럽에 저 에너지 소비형 주택 건축이 확산되고

있다. AIROPTIMA 사는 적외선 카메라를 사용하여 건축 도중 및 완공 후에

건축재와 공기 순환 상태를 조사하고 있다.

패시브 하우스는 계획과 시공 단계에서 상당한 주의가 필요하다. 주거용 건물

특히 친생태적 건물의 HVAC 분야의 전문업체인 AIROPTIMA 사의 사주인

마르쿠스 메이어는 이렇게 말한다.“건물의 시공 과정을 면밀하게 모니터링

할 필요가 있습니다. 적외선 카메라와 블로워 도어 시험을 사용하여 비접촉,

비파괴적인 방법으로 온도 차이를 정확하게 측정할 수 있습니다.”건물에서

나타나는 온도 차이는 열교현상이나 공기의 유출/유입 등 결함을 알려주는

증거이다.

메이어는 건물진단 전문가용 적외선 카메라인 FLIR B360 카메라를 사용하여

건물의 시공 단계 별로, 그리고 완공 후에 조사를 실시한다. 또한 카메라의

습도 및 단열 불량 알람 기능과 실화상 내 열화상 삽입 기능을 적극 활용하고

있다. 조사 및 분석 결과는 FLIR Reporter 소프트웨어를 사용하여 보고서로

작성하여 건축주, 건축사 및 에너지 컨설턴트에게 제출하며, 보고서에는

건물의 난방과 환기에 적절한 기기를 제안하기도 한다.

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주방과 욕실 사이의 배관 단열 시공 불량

발코니 창 윗부분의 단열 시공 불량

적외선 카메라를 사용한 건물 벽체와 전면

에너지 가격이 급등함에 따라 건물의 단열이 중요한 문제로 대두되고 있다.

전문가들은 적외선 카메라를 사용하여 상당한 에너지 절약 효과를 거두고 있다.

독일의 부흐슈탈러(Buchstaller) 사는 주거용 건물의 습기에 의한 손상과 열화상

조사 평가 전문 업체이다.

조적미장 기능장인 군터 부흐슈탈러는 이렇게 말한다.“우리의 주요 업무는 건물

과 바닥을 통한 누출을 탐지하는 것입니다. 또한 누출 부위를 탐지하거나 습기에

의한 손상을 조사할 때 구멍을 뚫을 필요가 없는 부분을 열화상으로 알 수 있습니

다. 바닥 난방 방식을 주로 사용하는 지역에서는 이것이 중요한 사항입니다.”

부흐슈탈러는 FLIR B360 적외선 카메라를 선택한 이유를 이렇게 설명한다.

“카메라의 화면 크기는 사용자의 편리함 뿐만 아니라 고객에게도 이 기술의 유용

함을 보여줄 수 있는 중요한 부분입니다. 그리고 회전식 렌즈 유닛은 사용이 매우

편리하며 카메라 전체의 무게가 가벼워서 현장 작업이 용이합니다.”

유가의 급등과 저렴한 비용의 신기술이 결합되어 건물 관리 분야의 전문가들에게

전적으로 새로운 시장과 서비스 분야를 제공하고 있다. 부흐슈탈러는 적외선

카메라 구입비용을 2년 이내에 회수할 수 있을 것으로 예상한다고 말했다.

8. 건물관리 분야에 사용되는 FLIR 적외선 카메라8

FLIR i7 FLIR b60모델명 FLIR i5/i7 FLIR b40/b50/b60

분해능 120×120 픽셀 180×180 픽셀

시야각 (Filed of View; FOV) 25°× 25° 25°× 25°

온도분해능 100 mK 80 mK

이미지 주파수 9 Hz 9 Hz

초점 자동(무) 초점 수동

줌

디스플레이 2.8" 칼라 LCD 3.5" 칼라 LCD

온도범위 0 ℃ ~ + 250 ℃ -20 ℃ ~ 120 ℃

정확도 ±2 ℃ 또는 ±2 % ±2 ℃ 또는 ±2 %

스팟미터(Spotmeter) 1 (중심 스팟) 1 (중심 스팟)

측정 면적 최대/최소 사각형1 사각형/최대/최소 풀

이미지

등온선 이상/이하 이상/이하

이미지 저장 방식 미니 SD 카드 미니 SD 카드

이미지저장 주기

인터페이스 USB Mini-B USB Mini, USB-A

카메라 무게 (배터리 포함) 0.34 kg 0.60 kg

카메라 사이즈(LxWx H) 223 × 79 × 83 mm 235 × 81 × 175 mm

디지털 카메라 2.3 메가픽셀

결로점, 습도/단열불량 알람 •

레이저 포인터 • (레이저 정렬 포함)

실화상 내 열화상 삽입 축척 조정 가능

열-실화상 합성

파노라마

GPS

Contrast Optimizer(콘트라스트 최적화)

Radiometric 적외선-비디오 녹화

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FLIR는 건물관리용으로 다양한 기종의

적외선 카메라를 공급하고 있습니다.

FLIR B400 FLIR B660FLIR B200/B250/B360/B400 FLIR B620/B640/B660

320 × 240 픽셀 640 × 480 픽셀

25°× 19° 24°× 18°

50 mK 45 mK

30 Hz 30 Hz

자동 또는 수동 자동 (원 샷 또는 레이저 스팟 추종) 또는 수동

1-8x 연속, 디지털 줌, 패닝 포함 1-8x 연속, 디지털 줌, 패닝 포함

3.5" 칼라 터치 스크린 LCD 대형 5.6" 칼라 LCD

-20 ℃ ~ + 120 ℃ -40 ℃ ~ + 120 ℃

±2 ℃ 또는 ±2 % ±1 ℃ 또는 ±1 %

5 10

5개 박스 영역의 최대/최소/평균 5개 박스 또는 원 영역의 최대/최소/평균

고온/저온 및 온도간격 감지 2개 - 간격/이상/이하

SD 메모리 카드 메모리 카드, 버스트 기록용 내장 RAM 메모리

10초 간격으로 24시간까지 자동 저장 10초 간격으로 24시간까지 자동 저장

USB-mini, USB-A, composite video, 헤드셋 연결

Firewire, USB-mini, USB-A, IrDA, composite video, 헤드셋 연결

0.88 kg 1.80 kg

106 × 201 × 125 mm 324 x 144 x 147 mm

1.3 메가픽셀 3.2 메가픽셀

• •

•(레이저 정렬 및 레이저 모드 포함.

자동초점/레벨/스팟미터)

크기, 위치 조절 가능 크기, 위치 조절 가능

실화상 위 온도 간격 위/아래/내에서 적외선 화상 표시

실화상 위 온도 간격 위/아래/내에서 적외선 화상 표시

• •

•

•

•

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