D:S 비율 완벽 가이드: 비접촉 온도 측정의 핵심 지표

비접촉 온도계나 열화상카메라를 구매할 때 사양표에서 "D:S = 12:1" 또는 "Distance to Spot Ratio: 30:1" 같은 표기를 본 적이 있나요? 이 숫자가 무엇을 의미하는지, 왜 중요한지 제대로 이해하고 계신가요? 이 글에서는 D:S 비율의 모든 것을 명확하게 설명해드리겠습니다.

 

1. D:S 비율이란 무엇인가?

기본 정의

**D:S (Distance to Spot Ratio)**는 거리 대 측정 영역 비율을 의미합니다.

D:S = Distance(거리) : Spot(측정 영역 크기)

쉬운 설명: "얼마나 멀리서(Distance) 얼마나 작은 면적(Spot)을 정확히 측정할 수 있는가?"

실제 의미

예를 들어 D:S = 12:1 이라면:

12m 거리에서 → 지름 1m 크기의 영역을 측정
6m 거리에서 → 지름 0.5m 크기의 영역을 측정
24m 거리에서 → 지름 2m 크기의 영역을 측정

 

핵심 공식:

측정 영역 크기(Spot 지름) = 거리(D) / D:S 비율

 

2. 왜 D:S 비율이 중요한가?

문제 상황: 거리가 멀어지면 정확도 떨어짐

비접촉 온도계는 적외선을 감지하여 온도를 측정합니다. 하지만 거리가 멀어질수록 측정 영역(Spot)이 원뿔 형태로 커집니다.

[측정 영역 확대 현상]

카메라
  ↓
  │ ← 거리 가까움: 작은 Spot
  │╲
  │ ╲
  │  ○  ← 측정 대상
  │   ╲
  │    ╲
  │     ● ← 거리 멈: 큰 Spot
  │      ╲
  │       ╲
  └────────◎ ← 더 멈: 매우 큰 Spot

 

스폿이 커지면 생기는 문제

문제 1: 주변 온도 혼입

[작은 부품 측정 시]

목표: 차단기 단자 (5cm) - 실제 80°C
배경: 주변 공기 - 25°C

× 나쁜 경우 (D:S = 8:1, 3m 거리):
  측정 Spot 크기 = 3m / 8 = 37.5cm
  → 단자(5cm) + 주변 공기(32.5cm) 혼합
  → 표시 온도: 약 30°C (부정확!)

✓ 좋은 경우 (D:S = 30:1, 3m 거리):
  측정 Spot 크기 = 3m / 30 = 10cm
  → 단자(5cm) + 약간의 주변(5cm)
  → 표시 온도: 약 70°C (훨씬 정확)

 

 

문제 2: 작은 부품 측정 불가

전기 단자, 베어링, 작은 밸브 등은 크기가 몇 cm에 불과합니다. D:S 비율이 낮으면 이런 작은 부품을 정확히 측정할 수 없습니다.

측정 대상 크기D:S = 8:1D:S = 30:1권장

5cm 단자	0.4m 이내	1.5m 이내	30:1 ✅
10cm 배관	0.8m 이내	3m 이내	30:1 ✅
50cm 패널	4m 이내	15m 이내	둘 다 OK

 

핵심 원칙

"D:S 비율이 높을수록 멀리서도 작은 물체를 정확히 측정 가능"

 

 

3. D:S 비율 계산 방법

기본 공식

Spot 지름(m) = Distance(m) / D:S 비율

또는 역으로:

필요한 최소 거리(m) = Spot 지름(m) × D:S 비율

 

실전 계산 예시

예시 1: IR 온도계 D:S = 12:1

상황: 3m 거리에서 측정

Spot 크기 = 3m / 12 = 0.25m = 25cm

판단:

• 25cm 이상 크기 대상 → 정확 측정 가능 
• 10cm 크기 대상 → 주변 온도 혼입, 부정확 

 

예시 2: 고급 IR 온도계 D:S = 50:1

상황: 10m 거리에서 측정

Spot 크기 = 10m / 50 = 0.2m = 20cm

판단:

• 20cm 이상 크기 대상 → 정확 
• 5cm 전기 단자 → 부정확 

예시 3: 작은 부품 측정 필요

목표: 5cm 크기 베어링 측정 조건: 안전 거리 2m 확보 필요

필요한 D:S 비율:

D:S ≥ 2m / 0.05m = 40:1

결론: 최소 D:S = 40:1 이상 제품 필요

 

4. D:S 비율별 성능 비교

일반적인 D:S 비율 범위

D:S 비율등급측정 거리 예시용도가격대

1:1 ~ 5:1	매우 낮음	거의 붙여서 측정	비권장	저가
8:1 ~ 12:1	낮음	1~2m	간단한 점검	3~10만원
20:1 ~ 30:1	보통	3~5m	일반 산업용	10~30만원
50:1 ~ 80:1	높음	5~10m	전문 산업용	30~100만원
100:1 이상	매우 높음	10m 이상	특수 목적	100만원 이상

 

실제 거리별 Spot 크기 비교표

비교 조건: 5m 거리에서 측정

D:S 비율Spot 크기5cm 부품 측정20cm 부품 측정적합성

8:1	62.5cm	부정확	혼입 큼	비권장
12:1	41.7cm	부정확	오차 큼	제한적
30:1	16.7cm	어려움	가능	보통
50:1	10cm	주의	양호	권장
80:1	6.25cm	가능	우수	매우 좋음

---

5. IR 온도계 vs 열화상카메라: D:S의 차이

5.1 IR 온도계 (적외선 온도계)

특징

• 단일 센서: 1개의 픽셀로 1개 Spot만 측정
• 출력: 숫자 하나 (예: 45.3°C)
• 레이저 포인터: 측정 위치 참고용 (실제 측정 영역과 다름!)

 

[IR 온도계 측정 원리]

       장비
        ↓
     [●]  ← 단일 센서
        ↓
       ╱│╲
      ╱ │ ╲
     ╱  │  ╲
    ╱   ●   ╲  ← 레이저 포인트
   ╱    │    ╲
  ╱─────┼─────╲
 ◎──────────────◎ ← 실제 측정 영역 (Spot)

주의: 레이저 점이 측정 영역이 아닙니다! 실제 측정 영역은 D:S 비율로 결정됩니다.

장점

• 저렴한 가격 (3~30만원)
• 빠른 측정
• 휴대 간편

단점

• 한 점만 측정
• 주변 온도 영향 큼
• 문제 위치 파악 어려움
• 기록 기능 제한적

5.2 열화상카메라

특징

• 다중 픽셀 센서: 수천~수십만 픽셀
• 출력: 온도 분포 이미지 (색상 맵)
• 추가 기능: Spot 측정 기능 포함

 

[열화상카메라 측정 원리]

       카메라
          ↓
   [■■■■■■■]  ← 픽셀 어레이
   [■■■■■■■]     (예: 256×192)
   [■■■■■■■]
          ↓
     ┌─────────┐
     │▓▓ ██ ░░│  ← 온도 분포 이미지
     │██ ▓▓ ██│     색상으로 표현
     │░░ ░░ ▓▓│
     └─────────┘

성능 지표

1) IFOV (Instantaneous Field of View)

• 단위: mrad (milliradian)
• 의미: 1픽셀이 커버하는 각도
• 예: 3.00 mrad = 1m 거리에서 3mm

2) FOV (Field of View)

• 단위: 도(°)
• 의미: 전체 시야각
• 예: 25° × 19°

3) 해상도

• 예: 256 × 192 픽셀
• 픽셀 수가 많을수록 세밀함

4) D:S 비율

• Spot 측정 기능의 정확도
• 중앙점 온도 측정용

장점

• 전체 온도 분포 확인
• 문제 위치 즉시 파악
• 정밀한 측정
• 사진/동영상 기록
• 분석 소프트웨어

단점

• 높은 가격 (수십~수백만원)
• 무거움
• 사용법 익힘 필요

5.3 왜 열화상카메라에도 D:S가 표기되나?

이유: 열화상카메라도 Spot Measurement 기능(중앙점 온도 측정)을 제공하기 때문입니다.

[열화상카메라 이중 기능]

1) 열화상 이미지 모드
   → IFOV로 성능 결정
   → 전체 화면 온도 분포

2) Spot 측정 모드
   → D:S로 성능 결정
   → IR 온도계처럼 중앙점 온도 표시

 

사양표 예시:

열화상 해상도: 256 × 192
FOV: 25° × 19°
IFOV: 3.00 mrad
D:S Ratio: 30:1  ← 이게 왜 있나?
NETD: 50 mK

답: Spot 측정 기능의 정확도를 알려주기 위함

 

 

6. D:S와 IFOV의 관계

개념 비교

항목D:SIFOV

사용 장비	IR 온도계, 열화상(Spot 기능)	열화상카메라
단위	비율 (예: 30:1)	각도 (mrad)
의미	거리 대비 Spot 크기	1픽셀당 시야각
계산	Spot 지름 = D / 비율	픽셀 크기 = D × IFOV

변환 관계

사실 D:S와 IFOV는 같은 개념을 다른 방식으로 표현한 것입니다.

변환 공식 (근사):

IFOV (mrad) ≈ 1000 / D:S 비율

예시:

D:S = 30:1
→ IFOV ≈ 1000 / 30 = 33.3 mrad (매우 넓은 빔)

D:S = 100:1
→ IFOV ≈ 1000 / 100 = 10 mrad (좁은 빔)

실무 비교표

D:S 비율근사 IFOV1m 거리 Spot 크기

10:1	100 mrad	10cm
30:1	33 mrad	3.3cm
50:1	20 mrad	2cm
100:1	10 mrad	1cm

열화상카메라 IFOV 예시:

• 일반 열화상: IFOV = 3 mrad → 1m에서 3mm
• D:S 환산: 약 333:1 (매우 높은 성능!)

결론: 열화상카메라의 픽셀 기반 측정이 IR 온도계보다 훨씬 정밀합니다.

7. 실무 활용 가이드

7.1 측정 대상별 권장 D:S

측정 대상일반 크기권장 D:S권장 장비

전기 단자	3~5cm	50:1 이상	열화상카메라
차단기	10~20cm	30:1 이상	IR 온도계 가능
베어링	5~10cm	50:1 이상	열화상카메라
배관	20~50cm	20:1 이상	IR 온도계 OK
전기 패널	50cm 이상	12:1 이상	둘 다 OK
대형 설비	1m 이상	8:1 이상	둘 다 OK

 

7.2 측정 거리별 최적 선택

 

근거리 측정 (1~2m)

상황: 설비에 가까이 접근 가능 권장: D:S = 12:1 이상

1m 거리 측정 예시:
- D:S 12:1 → Spot 8.3cm
- D:S 30:1 → Spot 3.3cm

선택: 일반 IR 온도계로도 충분

 

중거리 측정 (3~5m)

상황: 안전거리 확보 필요 권장: D:S = 30:1 이상

5m 거리 측정 예시:
- D:S 12:1 → Spot 41.7cm (부정확)
- D:S 30:1 → Spot 16.7cm (적정)
- D:S 50:1 → Spot 10cm (우수)

선택: 중급 IR 온도계 또는 열화상카메라

 

원거리 측정 (5~10m)

상황: 고압 설비, 높은 위치 권장: D:S = 50:1 이상 또는 열화상카메라

10m 거리 측정 예시:
- D:S 30:1 → Spot 33.3cm (부족)
- D:S 80:1 → Spot 12.5cm (적정)
- 열화상 IFOV 3mrad → 픽셀당 3cm (매우 우수)

선택: 고급 IR 온도계 또는 열화상카메라 (권장)

 

7.3 상황별 장비 선택 가이드

Case 1: 단순 온도 확인

목적: 대략적인 온도만 알면 됨 예시: 난방 배관, 실내 온도, 조리 온도

권장:

• IR 온도계 (D:S = 8:1 ~ 12:1)
• 가격: 3~10만원
• 충분한 성능

Case 2: 전기 설비 점검

목적: 과열 부위 정확히 찾기 예시: 분전반, 차단기, 단자대

권장:

• 열화상카메라
• 또는 고급 IR 온도계 (D:S = 50:1 이상)
• 가격: 30만원 이상
• 정밀 측정 필수

Case 3: 기계 설비 진단

목적: 베어링, 모터 온도 분포 확인 예시: 펌프, 컴프레셔, 컨베이어

권장:

• 열화상카메라 (필수)
• 온도 분포 확인으로 문제 조기 발견
• 가격: 50만원 이상

Case 4: 건물 단열/누수 진단

목적: 넓은 면적 온도 분포 예시: 외벽, 지붕, 창호

권장:

• 열화상카메라 (필수)
• 넓은 FOV 제품
• D:S는 중요하지 않음 (넓은 면적)

 

8. 측정 정확도 향상 팁

Tip 1: 최적 거리 유지

권장 거리 = (대상 크기) × (D:S 비율) × 0.7

예시: D:S = 30:1, 대상 10cm

권장 거리 = 0.1m × 30 × 0.7 = 2.1m

0.7 계수는 안전 여유율

 

Tip 2: 방사율(Emissivity) 설정

대부분 IR 온도계/열화상카메라는 방사율을 설정할 수 있습니다.

재질방사율비고

광택 금속	0.1~0.3	매우 낮음, 측정 어려움
산화 금속	0.7~0.9	측정 용이
플라스틱	0.9~0.95	측정 용이
페인트	0.9~0.95	측정 용이
검은색	0.95~0.98	최적

팁: 광택 금속은 검은 테이프를 붙이고 측정

 

Tip 3: 각도 영향 최소화

수직에 가깝게 측정할수록 정확합니다.

최적: 90° (수직)
허용: 60° 이상
비권장: 45° 이하 (반사 오차 큼)

 

Tip 4: 주변 환경 고려

방해 요인:

• 강한 햇빛: 오전/오후 측정
• 바람: 실내 또는 차폐
• 먼지/연기: 제거 후 측정
• 습기: 건조한 날 측정

 

9. 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q1. D:S 비율은 클수록 무조건 좋은가요?

답변: 대부분 그렇지만, 용도에 따라 다릅니다.

• 작은 부품 측정: D:S 50:1 이상 필수
• 큰 면적 측정: D:S 12:1로도 충분
• 원거리 측정: D:S 높을수록 좋음

단점: D:S가 높을수록 가격도 높아집니다.

 

Q2. 레이저 포인터와 측정 영역이 다른가요?

답변: 네, 완전히 다릅니다.

레이저 점: 조준 보조용 (작은 점)
실제 측정 영역 (Spot): D:S로 결정 (훨씬 큼!)

레이저는 단지 "이 방향을 보고 있다"는 표시일 뿐입니다.

 

Q3. 열화상카메라의 D:S와 IFOV 중 무엇이 더 중요한가요?

답변: IFOV가 더 중요합니다.

• IFOV: 열화상 이미지 전체의 성능
• D:S: Spot 측정 기능의 성능 (부가 기능)

열화상카메라는 이미지 기반이므로 IFOV를 우선 확인하세요.

 

Q4. D:S = 30:1이면 30m에서 1m를 측정하는 건가요?

답변: 맞습니다. 하지만 실제로는:

30m 거리 → 1m Spot
15m 거리 → 0.5m Spot
3m 거리 → 0.1m Spot

모두 동일한 D:S = 30:1입니다.

 

Q5. D:S가 낮은 제품으로 작은 부품을 측정하려면?

답변: 매우 가까이 접근해야 합니다.

예시: D:S = 12:1로 5cm 부품 측정

필요 거리 = 0.05m × 12 = 0.6m

0.6m 이내로 접근해야 정확한 측정 가능

 

 

10. 결론

핵심 요약

D:S 비율 (Distance to Spot Ratio):

1. 정의: 거리 대비 측정 영역 크기 비율
2. 의미: 멀리서 작은 물체를 정확히 측정하는 능력
3. 중요성: 비율이 높을수록 정밀한 측정 가능
4. 용도: IR 온도계와 열화상카메라(Spot 기능)

장비 선택 가이드

용도권장 D:S권장 장비예산

간단한 확인	8:1 ~ 12:1	보급형 IR 온도계	3~10만원
일반 산업 점검	20:1 ~ 30:1	중급 IR 온도계	10~30만원
정밀 전기 진단	50:1 이상	고급 IR 온도계	30~100만원
전문 설비 진단	IFOV 기준	열화상카메라	50만원 이상

최종 조언

IR 온도계 구매 시:

• 주 측정 대상 크기 확인
• 일반 측정 거리 확인
• 필요한 D:S 계산
• 예산 내 최고 D:S 선택

열화상카메라 구매 시:

• IFOV를 우선 확인 (더 중요!)
• D:S는 Spot 기능 참고용
• 해상도와 NETD도 함께 고려

비접촉 온도 측정에서 D:S 비율은 정확도를 결정하는 핵심 지표입니다. 용도에 맞는 적절한 D:S 비율의 장비를 선택하면, 정확한 온도 측정과 효과적인 설비 진단이 가능합니다.

 

 

 

참고 자료:

• ASTM E1933: Standard Practice for Measuring and Compensating for Emissivity Using Infrared Imaging Radiometers
• IEC 80601-2-59: Medical Electrical Equipment - Particular Requirements for Thermographic Equipment