OGI 카메라를 이용한 가스상 화학물질 누출 감지기술
2021-10-11
org.kosen.entty.User@239be218
강태구(hactor)
1. 개요
2012년 구미 불산사고 화학물질 누출 사고는 산업현장에서 발생되는 각종 유해화학물질의 누출, 비단 유해화학물질 뿐 아니라 휘발성유기화합물, 악취는 물론이고 메탄, 프로판, 부탄과 같은 탄화수소화합물, 이산화탄소, 육불화황과 같은 온실가스와 자동차 배기가스 등 각종 가스상 화학물질의 누출 위험성과 사전 감지 기술의 중요성을 일깨워 준 사건이었다. 그러나 아직 대부분의 산업현장에서 가스상 화학물질의 누출감지와 모니터링 기술은 휴대용 가스 누출 검지기를 사용하거나 측정자가 누출 현장에서 직접 시료를 채취, 실험실까지 가져와 분석하는 원시적 방식에 의존한다. 이러한 직접 접촉방식의 감지 방법은 특정 영역에서만 유효할 뿐 접촉이 어려운 지점이나 비안전 시설에 대해서는 감지가 어렵고 육안으로 확인되지 않는 조업자의 안전·보건 상의 노출 위험성이 존재하며 누출 지점 모든 구역에 가스 검지기를 설치해야 하는 비용적 문제도 발생한다. 이러한 문제 해결을 위한 방안으로 신속하고 효율적이면서 직접 접촉에 의한 위험성을 배제하고 안전성 확보와 경제성까지 고려한 적외선 가스화상 방식의 OGI (Optical Gas Image) 영상 기술이 차세대 환경 안전분야 모니터링 기술로 주목받고 있다[1]. OGI 기술은 물체에서 방출되는 적외선 복사에너지를 전자적으로 측정하여 이를 이미지로 시각화 하는 원리이다. 적외선 흡수 특성을 갖는 물질이라면 그 어느 것이든 그것이 무색, 무미, 무취의 가스상 물질이라 하더라도 시각화가 가능하다. 특히 공간의 제약을 받지 않는 광범위한 측정 범위에서의 가스 누출에 대한 모니터링이 가능한 것이 장점이다. 모든 물체는 저마다 적외선을 흡수, 반사, 투과하는 특성을 갖고 있다. 가스상의 화학물질 역시 마찬가지다. 다만 가스의 성상에 따라 특정 파장 대역의 적외선 에너지만을 흡수한다. 일반적으로 탄화수소화합물 (벤젠, 부탄, 메탄 등)은 3.3μm, 육플루오르화황 (SF6)은 10.6μm의 적외선 에너지를 흡수한다[2]. 이렇게 특정 영역의 적외선 흡수밴드 특성을 갖는 흡수 필터를 가스상 화학물질의 광학 가스 이미징 카메라에 적용하면 특정 가스상 화학물질의 누출에 대해서도 손쉽게 시각화가 가능하다. 한마디로 광학가스 이미징 카메라는 열화상 카메라 기술에 적외선 흡수 분광기술을 적용하여 무색, 무미, 무취의 가스상 화학물질 누출을 시각화 한 광학영상장비라 말할 수 있다. OGI 광학가스 이미징 카메라에는 몇가지 핵심 구성요소와 기술이 존재한다. 본 보고에서는 광학가스 이미징 카메라에 적용되는 핵심 기술 및 핵심 구성 부품의 특성과 작용에 대해 간략하게 소개하고자 한다.
2012년 구미 불산사고 화학물질 누출 사고는 산업현장에서 발생되는 각종 유해화학물질의 누출, 비단 유해화학물질 뿐 아니라 휘발성유기화합물, 악취는 물론이고 메탄, 프로판, 부탄과 같은 탄화수소화합물, 이산화탄소, 육불화황과 같은 온실가스와 자동차 배기가스 등 각종 가스상 화학물질의 누출 위험성과 사전 감지 기술의 중요성을 일깨워 준 사건이었다. 그러나 아직 대부분의 산업현장에서 가스상 화학물질의 누출감지와 모니터링 기술은 휴대용 가스 누출 검지기를 사용하거나 측정자가 누출 현장에서 직접 시료를 채취, 실험실까지 가져와 분석하는 원시적 방식에 의존한다. 이러한 직접 접촉방식의 감지 방법은 특정 영역에서만 유효할 뿐 접촉이 어려운 지점이나 비안전 시설에 대해서는 감지가 어렵고 육안으로 확인되지 않는 조업자의 안전·보건 상의 노출 위험성이 존재하며 누출 지점 모든 구역에 가스 검지기를 설치해야 하는 비용적 문제도 발생한다. 이러한 문제 해결을 위한 방안으로 신속하고 효율적이면서 직접 접촉에 의한 위험성을 배제하고 안전성 확보와 경제성까지 고려한 적외선 가스화상 방식의 OGI (Optical Gas Image) 영상 기술이 차세대 환경 안전분야 모니터링 기술로 주목받고 있다[1]. OGI 기술은 물체에서 방출되는 적외선 복사에너지를 전자적으로 측정하여 이를 이미지로 시각화 하는 원리이다. 적외선 흡수 특성을 갖는 물질이라면 그 어느 것이든 그것이 무색, 무미, 무취의 가스상 물질이라 하더라도 시각화가 가능하다. 특히 공간의 제약을 받지 않는 광범위한 측정 범위에서의 가스 누출에 대한 모니터링이 가능한 것이 장점이다. 모든 물체는 저마다 적외선을 흡수, 반사, 투과하는 특성을 갖고 있다. 가스상의 화학물질 역시 마찬가지다. 다만 가스의 성상에 따라 특정 파장 대역의 적외선 에너지만을 흡수한다. 일반적으로 탄화수소화합물 (벤젠, 부탄, 메탄 등)은 3.3μm, 육플루오르화황 (SF6)은 10.6μm의 적외선 에너지를 흡수한다[2]. 이렇게 특정 영역의 적외선 흡수밴드 특성을 갖는 흡수 필터를 가스상 화학물질의 광학 가스 이미징 카메라에 적용하면 특정 가스상 화학물질의 누출에 대해서도 손쉽게 시각화가 가능하다. 한마디로 광학가스 이미징 카메라는 열화상 카메라 기술에 적외선 흡수 분광기술을 적용하여 무색, 무미, 무취의 가스상 화학물질 누출을 시각화 한 광학영상장비라 말할 수 있다. OGI 광학가스 이미징 카메라에는 몇가지 핵심 구성요소와 기술이 존재한다. 본 보고에서는 광학가스 이미징 카메라에 적용되는 핵심 기술 및 핵심 구성 부품의 특성과 작용에 대해 간략하게 소개하고자 한다.