FLIR 광학 가스 화상 (OGI) 카메라를 이용한 환경 보호

어떤 산업, 제약, 석유화학 플랜트들은 환경에 해로울 수 있고 회사 종업원들과 주변 지역 거주자들의 건강을 해칠 수 있는 가스들을 방출하기도 합니다. 환경 보호 기관은 이러한 배출이 정부 정책 및 국제 정책 가이드라인에 벗어나지 않게 해야 할 책임이 있습니다. 환경 보호 기관은 작업에 도움이 되도록 광학 가스 화상 (OGI) 카메라를 이용할 수 있습니다.
이 기술을 받아들인 최초의 유럽 환경 보호 기관 중 하나가 네덜란드 DCMR 환경보호청 레인몬트 입니다. "이 기술은 우리 관할 내의 기업들의 일시적 배출량을 실제로 선명하게 볼 수 있도록 해준다.”고 DCMR의 , 롭 밴 도른은 설명했습니다. "이것은 정말로 DMCR 같은 기관에게는 배출 관리 정책을 적극적, 효율적으로 집행하게 해주는 훌륭한 도구입니다.”

아마도 틀림 없이 DCMR의 가장 중요한 작업은 일시적 가스 배출 관련 규정을 뒷받침하는 것일지도 모릅니다. 그 규정은 주변 지역 거주민들의 건강과 삶의 질에 직접 영향을 미치기 때문입니다. 그렇지만 밴 도른에 따르면, FLIR GF-시리즈 광학 가스 화상 (OGI) 카메라를 구입하기 전까지는 일시적 배출을 모니터링 하기 매우 어려웠다고 합니다. "저장 탱크와 파이프라인 등에서 일시적 배출의 이론 값을 구하는데 사용할 수 있는 계산들과 모델들이 있긴 하지만, 최근의 해외 연구들 다수는 실제상의 배출 수치는 공식을 통해 예측한 이론 값보다 훨씬 더 큰 경우가 많은 것으로 나타났습니다. 이러한 공식들은 제대로 닫히지 않은 깨진 맨홀이 저장 시설에 있는데도 회사 인력 누구도 이를 알아채지 못했거나 그 외 눈에 띄지 않은 유지관리상의 문제로 추가 일시적 배출이 일어날 수 있을 가능성들을 고려하고 있지 않습니다.."

처음에 밴 도른은 외부 컨설턴트를 고용해 실제 일시적 배출을 조사하게 했습니다. "그러나 이것이 장기적으로는 효율적인 해결책이 아님을 금방 알아챘습니다. 컨설턴트는 점검을 할 때마다 많은 수수료를 청구했고, 원하는 횟수의 점검을 받으려면 그 수수료 총액이 우리 예산을 초과하곤 했습니다. 그래서 일시적 가스 모니터링 도구를 구매하는 방법을 모색하기로 했습니다."

훈련이 거의 필요 없는 FLIR GF-시리즈 입니다.

몇몇 기법들과 비교해 본 후, 밴 도른과 그의 동료들은 FLIR GF320 광학 가스 화상 (OGI) 카메라를 선택했습니다. "과거 우리가 고용했던 외부 컨설턴트들은 SOF (solar occultation flux)와 DIAL (differential absorption light detection and ranging) 같은 기술들을 이용 했습니다. 이러한 기술들도 탄탄하고 배출을 정량화 할 수 있긴 하지만, 매우 값비싸고 다루기 불편해 이 장비를 나르려면 대형 트럭이 필요하고, 사용이 복잡해 이를 제대로 활용하려면 많은 훈련도 필요합니다. 이에 비해 GF-시리즈 카메라는 훨씬 더 경제적인 솔루션입이다. 또한 작고, 가볍고, 휴대성이 뛰어나며, 매우 사용이 쉬워 훈련이 거의 필요 없습니다.

광학 가스 화상 (OGI) 카메라는 고속 비접촉식 측정 도구로 카메라 조작자에게 전체 상황을 바로 총람할 수 있게 해줍니다. 또한 수 미터 떨어진 곳의 소량 누출과 수 백 미터 떨어진 곳의 대량 누출을 감지해낼 수 있기 때문에 이것을 접근이 어려운 장소들에 사용할 수도 있습니다. 또한 탱크 트럭은 물론 바지선과 레일 웨건 같은 움직이는 수송 차량의 누출도 보여줄 수 있습니다.

사용자 친화적

FLIR GF320 광학 가스 화상 (OGI) 카메라를 구입하자, 적외선 교육 센터 (ITC)에서 그 카메라를 사용하게 될 조사관들을 대상으로 3일 과정의 훈련이 이루어졌습니다. 밴 도른에 따르면, FLIR GF320 광학 가스 화상 (OGI) 카메라는 매우 사용자 친화적입니다. "3일 훈련 과정을 마치고 바로, 그 카메라로 작업을 신속하고 효율적으로 해낼 수 있게 되었고 높은 정확도를 이루어 낼 수 있게 된 것에 놀랐습니다. 아주 솔직하게 말하자면, 그 3일 과정조차 필요 없었는지도 모릅니다. 이 카메라는 사용이 매우 쉬워 어떤 훈련을 받지 않고도 이것으로 누출 유무를 확인할 수 있습니다. 따로 설명이 필요 없다고 해도 좋을 것입니다.”

적외선 흡수

FLIR GF320 광학 가스 화상 (OGI) 카메라에는 냉각 안티몬화 인듐 (InSb) 적외선 디텍터가 들어 있어 열 감도25 mK (0,025 °C)에서320 x 240 픽셀 열화상 보여줍니다. FLIR GF-시리즈 광학 가스 화상 (OGI) 카메라의 가스 시각화 기능은 가스에 의한 적외선 파장에서의 전자기 방사선 흡수에 기반하고 있습니다. 대부분의 가스들은 특정 파장들에서 적외선을 흡수합니다. 다시 말해, 해당 가스를 본질적으로 통과시키지 않는 적외선 파장들이 있다는 말입니다. 모든 FLIR GF-시리즈 광학 가스 화상 (OGI) 카메라에는 스펙트럼 필터, 초점면 배열(focal plane array), 광학 시스템이 들어 있습니다. 이 모두는 매우 협소한 스펙트럼 범위에 맞춰지는데, 그 범위에서 특정 가스들이 적외선을 흡수합니다. 해당 가스를 이용해 적외선을 흡수하고 누출 너머 물체에서 나오는 방사선을 효과적으로 차단하면, 사용자가 ‘백색 고온(white hot)’ 설정을 선택했는지, ‘흑색 고온(black hot)’ 설정을 선택했는지에 따라, 가스 누출이 열화상에서 검은 기둥이나 하얀 기둥으로 나타나게 됩니다.

FLIR GF320 광학 가스 화상 (OGI) 카메라는3.2 μm 와 3.4 μm 사이의 전자기 파장들에 맞춰지는데, 이 전자기 스펙트럼 구간은 탄화수소 대다수가 적외선을 흡수하는 구간입니다.

FLIR GF320 광학 가스 화상 (OGI) 카메라는 많은 가스들을 검출해낼 수 있을 것으로 보이지만, 석유화학 산업에서 공통적으로 발견되는 19 개 가스에 대해서만 실험실 검사를 마쳤습니다.

• 벤젠
• 부탄
• 에탄
• 에틸벤젠
• 에틸렌
• 헵탄
• 헥산
• 이소프렌
• 메틸에틸케톤 (MEK)
• 메탄
• 메탄올
• 메틸이소부틴케톤(MIBK)
• 옥탄
• 펜탄
• 1-펜탄
• 프로판
• 프로필렌
• 톨루엔
• 크실렌

이러한 화합물들과 가스들은 대개 육안으로도 보이지만, 이러한 가스들의 적외선 흡수 성질 덕분에 FLIR GF320 광학 가스 화상 (OGI) 카메라는 조사관이 카메라의 접안렌즈나 LCD 화면에 비치는 실시간 열 비디오 영상에서 가스 누출을 움직이는 연기 같은 기둥으로 볼 수 있게 해줍니다.

인체공학적 디자인

실시간 시각화 외에도 FLIR GF320 광학 가스 화상 (OGI) 카메라는 가시 광선 동영상과 열화상 동영상을 모두 다 기록할 수 있습니다. "이것이 매우 중요한 이유는, 움직이는 연기 같은 기둥은 스틸 사진보다 비디오에서 훨씬 더 선명하게 보이기 때문 입니다"라고 밴 도른은 설명했습니다. "따라서 누출 보고를 위해서는 비디오 녹화 능력이 필수적입니다."

점검 과정에서 조작자는 비디오 녹화를 많이 합니다. 녹화된 비디오의 방대한 양 때문에, 비디오 아카이브를 깔끔하게 정리하는 것이 어려울 수 있습니다. 이 작업을 좀더 쉽게 하기 위해 FLIR GF320 광학 가스 화상 (OGI) 카메라는 자동으로 GPS 위치 데이터를 비디오 녹화에 삽입하고 있습니다. 일자, 시간, GPS 데이터가 비디오의 메타데이터에 삽입돼 있으면, 비디오 아카이브를 깔끔하게 정리하기가 훨씬 쉬워집니다.

모든FLIR GF-시리즈 광학 가스 화상 (OGI) 카메라들은 회전 핸들과 다이렉트 액세스 버튼들, 틸터블 뷰파인더(tiltable viewfinder), LCD화면 등과 함께 인체공학적으로 설계되어 있습니다. 또한 2.4 kg 무게의 FLIR GF320 광학 가스 화상 (OGI) 카메라는 다른 가스 탐지 도구들에 비해 가볍고 작습니다. 최종사용자 관점에서 설계된 FLIR GF320 광학 가스 화상 (OGI)카메라는 첨단 인체공학으로 노동자의 안전과 개별 성과를 개선하고, 등과 팔의 부담도 줄여줍니다.

FLIR GF320 광학 가스 화상 (OGI) 카메라를 몇 달 사용해본 후 밴 도른은 그 카메라를 이용한 누출 탐지 정확도에 깜짝 놀랐습니다. "이 카메라는 예상보다 훨씬 더 민감하며, 특히 고감도 모드로 사용했을 때 더욱 그렇다.”라고 밴 도른은 말합니다. "매우 적은 누출도 이 카메라를 이용하면 선명하게 보이고, 심지어 먼 거리에서 검사해도 보인다는 점을 알고 놀랐습니다."
고감도 모드 (High Sensitivity Mode)

고감도 모드 (HSM)는 모든 GF-시리즈 광학 가스 화상 (OGI) 카메라에 추가로 들어 있는 특별 기능입니다. 이것은 카메라의 열 감도를 효과적으로 향상시키는 이미지 추출 비디오 처리 기술입니다. HSM 기능은 비디오 스트림 프레임의 개별 픽셀 신호 비율을 이후 프레임들에서 추출하여 프레임들간 차이를 개선함으로써 결과물로 나온 이미지에 누출이 보다 선명하게 드러나도록 합니다.

앞으로의 배출을 방지

"이 카메라로 작업을 한지 좀 됐는데, 이것으로 누출을 탐지할 수 있었고 이것이 없었다면 탐지하지 못했을 규정 위반까지 확인할 수 있었습니다. 항상 양호한 상태로 유지관리 해야 하는 저장 탱크에 꽤 심각한 누출이 있는 것으로 드러났습니다. 이것은 더 이상의 배출이 일어나지 않게 조치를 취할 수 있게 해주었습니다. 단언컨대 이것은 가치가 충분함을 이미 증명했다고 말할 수 있습니다."

DCMR 환경보호국 레인몬트

DCMR 은 네덜란드의 ‘로테르담 항구’ 지역 중 비교적 큰 지역을 차지하고 있는 레인몬트 에서 활동하는 지역 환경보호국입니다. 유럽에서 가장 큰 항구 도시라는 점 때문에, 이 지역은 정제공장, 쓰레기 소각장, 몇몇 쓰레기 폐기장, 다수의 대형 화학공장, 금속공장 등이 자리잡고 있습니다. 이 공장들은 모두 오염 위험을 안고 있습니다. 그래서 DCMR이 1972년 환경 보호를 강화하기 위해 로테르담-레인몬트 지역에 설립 되었습니다. 이곳은 토양 오염, 폐기물 처리, 소음이 주는 영향을 최소화하기 위한 정화 프로그램을 감독, 감시합니다.