열화상카메라로 문제점 발견하는 실전 방법

열화상카메라로 촬영한 이미지에서 문제점을 정확하게 발견하려면 체계적인 분석 방법이 필요합니다. 단순히 온도가 높다고 모두 문제가 있는 것은 아니며, 정상과 비정상을 구분하는 안목이 중요합니다.

 

1. 비교 분석법 (Comparison Method)

동일 부품 간 비교

가장 기본적이면서도 효과적인 방법은 동일한 조건에서 작동하는 유사 부품끼리 온도를 비교하는 것입니다. 3상 전동기의 경우 U-V-W 각 상의 온도를 비교하고, 배전반의 경우 같은 용량의 차단기들을 비교합니다.

발견 방법:

• 정상: 모든 부품의 온도가 ±3도 이내로 균일
• 주의: 특정 부품이 5~10도 높음
• 경고: 특정 부품이 10~20도 높음
• 위험: 특정 부품이 20도 이상 높음

예를 들어 세 개의 퓨즈 중 하나만 유독 붉은색(고온)으로 나타난다면 해당 퓨즈의 접촉 불량이나 과부하를 의심해야 합니다.

좌우 대칭 비교

모터, 펌프, 베어링 등 좌우 대칭 구조를 가진 설비는 양쪽의 온도가 비슷해야 정상입니다. 한쪽 베어링만 온도가 높다면 윤활 불량, 축정렬 불량, 과부하 등의 문제를 나타냅니다.

판단 기준:

• 정상: 좌우 온도차 5도 이내
• 이상: 좌우 온도차 5도 이상

시간대별 비교

같은 장소를 정기적으로 촬영하여 이전 데이터와 비교합니다. 온도가 점진적으로 상승하는 추세를 보인다면 성능 저하나 고장의 전조 증상일 수 있습니다.

 

 

2. 핫스팟 검출법 (Hot Spot Detection)

국부 과열 지점 찾기

열화상 이미지에서 주변보다 뚜렷하게 온도가 높은 국부적인 지점을 핫스팟이라고 합니다. 이는 대부분 문제의 징후입니다.

주요 핫스팟 원인:

• 전기 접속부: 볼트 풀림, 접촉 불량, 산화 피막
• 회전 기기: 베어링 마모, 윤활유 부족
• 배관: 밸브 누수, 스팀 트랩 고장
• 건물: 단열재 탈락, 외벽 균열

핫스팟을 발견했다면 카메라의 스팟 측정 기능을 사용하여 정확한 온도를 확인하고, 주변 온도와의 차이(ΔT)를 계산합니다.

콜드스팟 검출

반대로 주변보다 온도가 낮은 지점도 문제일 수 있습니다. 난방 배관의 콜드스팟은 막힘을 의미하고, 전기 히터의 콜드스팟은 단선을 나타냅니다.

 

 

3. 패턴 분석법 (Pattern Analysis)

정상 패턴 이해

각 설비나 구조물은 고유의 정상 열 분포 패턴을 가지고 있습니다. 이를 이해하면 비정상 패턴을 쉽게 발견할 수 있습니다.

정상 패턴 예시:

• 배전반: 상부가 하부보다 약간 높음 (열기 상승)
• 모터: 중앙부가 가장 높고 외곽으로 갈수록 낮음
• 건물 외벽: 균일한 온도 분포
• 배관: 진행 방향으로 점진적 온도 하강

비정상 패턴 식별

정상 패턴과 다른 불규칙한 온도 분포가 나타나면 문제를 의심해야 합니다.

비정상 패턴 예시:

• 줄무늬 패턴: 건물 단열재의 누락 또는 스터드 위치
• 물방울 패턴: 결로 또는 수분 침투
• 불규칙한 반점: 외벽 타일 들뜸, 단열 불량
• 급격한 온도 변화: 배관 누수, 막힘

 

4. 온도 구배 분석법 (Temperature Gradient)

온도 변화율 확인

일정 거리에 걸쳐 온도가 어떻게 변하는지 분석합니다. 급격한 온도 변화는 이상 징후입니다.

배관의 경우:

• 정상: 시작점에서 끝점까지 완만한 온도 하강
• 이상: 특정 구간에서 급격한 온도 강하 → 누수 또는 막힘

전선의 경우:

• 정상: 전체 구간 균일한 온도
• 이상: 특정 지점에서 온도 급상승 → 접속 불량

라인 프로파일 기능 활용

대부분의 열화상카메라는 선을 그어 그 선을 따라 온도 변화를 그래프로 보여주는 기능이 있습니다. 이를 활용하면 미세한 온도 변화도 쉽게 파악할 수 있습니다.

 

 

5. 부하 조건 분석법

무부하 vs 부하 상태 비교

설비를 무부하 상태와 부하 상태에서 각각 촬영하여 비교합니다. 부하를 걸었을 때 과도하게 온도가 상승하는 부분은 용량 부족이나 성능 저하를 의미합니다.

전기 설비:

• 정상: 정격 부하에서 허용 온도 이내
• 이상: 정격 부하에서 허용 온도 초과

가동 시간별 분석

설비 가동 직후, 30분 후, 1시간 후 등 시간대별로 촬영합니다. 초기에는 정상이지만 시간이 지나면서 과열되는 경우 냉각 불량이나 열 축적 문제를 나타냅니다.

 

 

6. 절대 온도 기준법

허용 온도 기준 확인

일부 설비는 제조사가 제시한 최대 허용 온도가 있습니다. 이를 초과하면 안전 문제가 발생할 수 있습니다.

일반적인 기준:

• 전선 피복: 60~90°C 이하 (재질별 상이)
• 베어링: 80°C 이하
• 모터 권선: 105°C 이하 (절연 등급별 상이)
• 변압기 오일: 95°C 이하
• 차단기 접점: 90°C 이하

주변 온도 보정

실제 온도가 높아도 주변 환경 온도가 높으면 정상일 수 있습니다. 온도 상승값(Temperature Rise)을 계산해야 합니다.

온도 상승값 = 측정 온도 - 주변 온도

예: 측정 온도 60°C, 주변 온도 30°C → 온도 상승 30°C

 

7. 영역별 분석법 (Area Analysis)

영역 설정 및 통계값 활용

열화상카메라의 영역(박스) 기능을 사용하여 특정 구역의 최고 온도, 최저 온도, 평균 온도를 확인합니다.

분석 방법:

• 여러 동일 부품에 각각 박스를 설정
• 최고 온도, 평균 온도를 비교
• 표준편차가 큰 영역은 온도 불균일을 의미

온도 히스토그램 분석

일부 고급 카메라는 선택 영역의 온도 분포를 히스토그램으로 보여줍니다. 정상적인 경우 좁은 범위에 분포하지만, 문제가 있으면 넓게 분산되거나 이중 피크를 보입니다.

 

 

8. 색상 팔레트 활용법

적절한 팔레트 선택

• Iron(철): 가장 일반적, 전체 온도 범위 파악에 유용
• Rainbow(무지개): 온도 단계 구분이 명확
• Gray(회색): 미세한 온도 차이 감지에 유용

온도 범위 조정

자동 범위보다 수동으로 범위를 좁혀 설정하면 미세한 온도 차이가 더 뚜렷하게 나타납니다.

예시:

• 자동 범위: 15~85°C → 전체적으로 비슷한 색
• 수동 범위: 40~60°C → 작은 차이도 색상으로 뚜렷이 구분

9. 복합 분석법

여러 방법 동시 적용

하나의 방법만으로는 확신하기 어려운 경우 여러 분석법을 복합적으로 적용합니다.

전기 차단기 진단 예시:

1. 동일 용량 차단기들과 비교 (비교 분석)
2. 핫스팟 검출 및 온도 측정 (핫스팟 검출)
3. 허용 온도 기준 확인 (절대 온도 기준)
4. 이전 점검 데이터와 비교 (시간대별 비교)
5. 부하 전후 온도 변화 확인 (부하 조건 분석)

가시광 이미지와 비교

열화상카메라의 실화상(가시광) 이미지와 열화상 이미지를 함께 분석하면 문제 위치를 정확히 파악할 수 있습니다. 블렌딩 기능을 사용하면 두 이미지를 겹쳐서 볼 수 있어 더욱 효과적입니다.

10. 현장별 특화 체크리스트

전기설비 점검 시

• 같은 상(Phase)끼리 온도 비교
• 접속부 볼트 주변 온도 확인
• 케이블 접속점 온도 측정
• 부하 불평형 확인 (3상 온도 비교)
• 절연체 표면 온도 이상 여부

건물 진단 시

• 실내외 온도차 10도 이상 시간대 선택
• 창호 주변 열손실 확인
• 외벽 모서리부 확인
• 지붕과 벽 접합부 확인
• 균열 의심 부위 집중 촬영

회전기기 점검 시

• 좌우 베어링 온도 비교
• 베어링 하우징 온도 측정
• 모터 권선부 온도 확인
• 커플링 온도 측정
• 가동 시간별 온도 변화 확인

실전 팁

1. 다양한 각도에서 촬영: 한 방향에서만 보면 놓칠 수 있는 문제가 있습니다. 최소 2~3개 각도에서 촬영하세요.
2. 기준값 설정: 신품이나 정상 상태일 때의 열화상 이미지를 기준으로 저장해두면 비교가 쉽습니다.
3. 메모 기능 활용: 카메라의 음성 메모나 텍스트 메모 기능으로 촬영 조건과 관찰 사항을 기록하세요.
4. 반사열 주의: 광택 있는 금속 표면은 주변 열을 반사하므로 흑체 테이프를 붙이거나 각도를 조정하세요.
5. 날씨 조건 고려: 비 온 직후, 강한 바람, 직사광선은 측정값을 왜곡시킬 수 있습니다.
6. 정기적 점검: 1회 촬영보다 월 1회 또는 분기 1회 정기 촬영으로 변화 추세를 파악하는 것이 더 효과적입니다.

열화상 진단의 핵심은 '비교'와 '패턴 인식'입니다. 경험이 쌓일수록 정상과 비정상을 구분하는 능력이 향상되며, 체계적인 분석 방법을 적용하면 초보자도 효과적으로 문제점을 발견할 수 있습니다.