[논문]열화상 카메라용 반사경 설계

배영철

doi:10.13067/jkiecs.2014.9.1.97

열화상 카메라용 반사경 설계
Design of a Reflector for Infrared Camera 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.9 no.1, 2014년, pp.97 - 104

초록
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최근에 열화상 카메라(적외선 카메라)는 수 변전 설비의 열화 상태를 진단하는데 많이 사용하고 있다. 그러나 자장이 높은 곳에서는 열화상 카메라의 전자부가 높은 자장으로 인하여 제대로 동작하지 못하는 문제점이 발생한다. 본 논문에서는 수 변전 설비 중 열화상 카메라의 동작에 영향을 주는 높은 자장을 발생시키는 정류기를 포함한 설비에서 적외선 카메라의 손상이 없이 열화진단을 수행할 수 있도록 반사경 설계 기법을 제안한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Recently infrared cameras have been widely used to diagnosis degradation status of the power substitution system. At the place of high magnetic field, however, electronic parts of infrared camera take a place problem that is not reasonable working due to high magnetic field. In this paper, technique of design for reflector is proposed to perform degradation diagnosis without damage of infrared camera in a power substation system including the rectifier that is able to impact to the infrared camera by high magnetic field.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

그 반사경 재질로서 알루미늄을 선택한 타당성을 검토한다. 이를 위해서 먼저 반사경의 원리로 수·변전 설비의 온도를 측정할 수 있는지를 알아보고 또한 반사경의 재질로서 알루미늄을 사용할 경우에 오차없이 온도를 측정할 수 있는지를 확인할 필요가 있다.
본 논문에서는 높은 자장으로 인하여 적외선 카메라를 사용할 수 없는 지역에서의 수·변전 설비의 온도 측정을 위한 방법으로 반사경을 사용한 방법을 제안하고 이 반사경 사용의 타당성과 반사경 재료로서 알루미늄을 사용의 타당성을 제안하였다. 제안한 방법대로 실험 한 결과 반사경을 사용하더라도 수·변전 설비의 열화진단에는 큰 문제가 없이 진단할 수 있음을 확인하였다.
본 논문에서는 수·변전 설비 중 열화상 카메라의 동작에 영향을 주는 높은 자장을 발생시키는 정류기를 포함한 설비에서 적외선 카메라의 손상이 없이 열화진단을 수행할 수 있도록 반사경 설계 기법을 제안한다.
실험은 온도를 측정할 대상을 직접 측정한 경우와 장해물이 있어서 반사경을 사용할 경우를 비교하여 실험하였다. 실험은 반사경을 사용했을 경우와 직적 측정했을 경우의 차이를 알아보기 위한 것이다. 반사경을 이용했을 경우 반사경으로부터 나오는 파장을 측정할 수 있는지를 확인하기 위하여 적외선 카메라 렌즈 앞에 파장 차단 장치를 설치하여 이를 제거하거나 설치하여 반사경을 통하여 들어오는 파장이 적외선 카메라에 들어오는지를 확인하였다.
이를 해결하기 위하여 본 논문에서는 잠망경의 원리를 적용한 반사경을 설계하여 적외선 카메라가 자장의 영향을 받지 않은 상태에서 수·변전 설비의 온도를 측정하여 열화 상태를 확인할 수 있는 방법을 제안한다.

제안 방법

실험은 반사경을 사용했을 경우와 직적 측정했을 경우의 차이를 알아보기 위한 것이다. 반사경을 이용했을 경우 반사경으로부터 나오는 파장을 측정할 수 있는지를 확인하기 위하여 적외선 카메라 렌즈 앞에 파장 차단 장치를 설치하여 이를 제거하거나 설치하여 반사경을 통하여 들어오는 파장이 적외선 카메라에 들어오는지를 확인하였다.
일반적으로 열전도도 면에서는 금과 은이 높으며 반사도 면에서는 알루미늄이 높다. 본 논문에서는 가격, 열전도도, 반사도의 3가지 요소에 가중치를 두어 반사경 재질을 선택해야한다.
이를 위해 그림 2와 같은 실험 장치를 구성한 후 실험을 수행하였다. 실험은 온도를 측정할 대상을 직접 측정한 경우와 장해물이 있어서 반사경을 사용할 경우를 비교하여 실험하였다. 실험은 반사경을 사용했을 경우와 직적 측정했을 경우의 차이를 알아보기 위한 것이다.
표 1과 표 2의 재료 선정 분석 결과에 본 논문에서는 가격과 반사도 성능이 높은 알루미늄을 선정하여 반사경을 설계한다.

대상 데이터

이를 위해 그림 2에서 반사경의 재질을 알루미늄 판으로 선정하여 반사판이 없는 경우와 알루미늄 반사판의 두께 0.3mm와 0.55mm를 선정한 후 1m 거리에서 실험을 수행하였으며 측정 결과를 그림 4에 나타내었다. 그림 4(a)는 측정 대상 물체인 전자회로 기판을 직접 측정한 결과를 나타낸 것으로 핵심 부분의 온도는 36.
표 1로부터 반사경 설계를 위해서는 열전도도가 높은 순은, 금, 구리, 알루미늄의 4개의 물질 중에서 하나를 선택하여 구성하는 것이 바람직한 것으로 보아 4개의 물질로 한정하였다.

이론/모형

이를 위해 본 논문에서는 간접 방식의 원리를 적용한다.

성능/효과

마지막으로 반사경을 제작할 재료로서 가격 요소를 적용한 결과 금, 은, 알루미늄의 순서로 가격대가 형성되었다. 이상의 내용을 표 2에 정리하여 나타내었다.
본 논문에서는 높은 자장으로 인하여 적외선 카메라를 사용할 수 없는 지역에서의 수·변전 설비의 온도 측정을 위한 방법으로 반사경을 사용한 방법을 제안하고 이 반사경 사용의 타당성과 반사경 재료로서 알루미늄을 사용의 타당성을 제안하였다. 제안한 방법대로 실험 한 결과 반사경을 사용하더라도 수·변전 설비의 열화진단에는 큰 문제가 없이 진단할 수 있음을 확인하였다. 그러나 측정 대상 물체가 멀어질수록 온도 측정의 감쇄가 발생하므로 이에 대한 보정 회로 개발과 알루미늄 반사판에서 더 높은 반사도를 가질 수 있는 증착 기법 등이 연구되어야 할 것으로 보인다.

후속연구

제안한 방법대로 실험 한 결과 반사경을 사용하더라도 수·변전 설비의 열화진단에는 큰 문제가 없이 진단할 수 있음을 확인하였다. 그러나 측정 대상 물체가 멀어질수록 온도 측정의 감쇄가 발생하므로 이에 대한 보정 회로 개발과 알루미늄 반사판에서 더 높은 반사도를 가질 수 있는 증착 기법 등이 연구되어야 할 것으로 보인다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	열화상 카메라의 단점은?	최근에 열화상 카메라(적외선 카메라)는 수 변전 설비의 열화 상태를 진단하는데 많이 사용하고 있다. 그러나 자장이 높은 곳에서는 열화상 카메라의 전자부가 높은 자장으로 인하여 제대로 동작하지 못하는 문제점이 발생한다. 본 논문에서는 수 변전 설비 중 열화상 카메라의 동작에 영향을 주는 높은 자장을 발생시키는 정류기를 포함한 설비에서 적외선 카메라의 손상이 없이 열화진단을 수행할 수 있도록 반사경 설계 기법을 제안한다.
	최근 열화상 카메라는 어디에 많이 쓰이는가?	최근에 열화상 카메라(적외선 카메라)는 수 변전 설비의 열화 상태를 진단하는데 많이 사용하고 있다. 그러나 자장이 높은 곳에서는 열화상 카메라의 전자부가 높은 자장으로 인하여 제대로 동작하지 못하는 문제점이 발생한다.
	열화상 카메라를 적외선 카메라라고도 부르는 이유는?	이는 발열부에서 발생하는 적외선 파장을 온도로 변환 한 후 온도를 측정한다. 측정할 때 적외선 파장을 이용하므로 이를 적외선 카메라라고도 부른다.

참고문헌 (5)

Y.-C. Bae, "Diagnosis of power supply by analysis of chaotic nonlinear dynamics," J. of The Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 8, no. 1, 2013, pp. 13-19.

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S. Hwang and Y.-C. Bae, "Diagnosis of power supply using time-series of infrared camera," J. of The Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 7, no. 6, 2012, pp. 1443-1447.
J. So and Y.-C. Bae, " Design of Reflect mirror for Infrared Camera," In Proc. of KIECS 2013 fall conference, vol.7, no. 2, 2013, pp. 357-359.
Y.-C. Bae, "The Mirror for Infrared Camera," In Proc. of KIIS Fall Conference 2013 vol. 23, no. 2, 2013, pp. 163-164.
www.pa.msu.edu/-loh/SpartanIRCamera/desig ndoc

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