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‘정맥인증’·’열영상 카메라’ 등 IoT 기술의 기본, ‘적외선 센서’적외선 파장에 따라, 정맥인증부터 열감지까지 다양한 용도로 사용 가능
양대규 기자 | 승인 2017.11.27 15:47

[EPNC=양대규 기자] 사물인터넷(Internet of Things, IoT)의 핵심인 센서(Sensor) 기술 중에서 ‘적외선 센서’에 대한 관심이 커지고 있다. 대표적인 예로 손바닥으로만 결제하는 롯데카드의 ‘핸드페이’의 정맥인증 기술이 적외선 센서를 이용했다. 이밖에도 적외선 센서는 생활, 산업, 의료, 소방, 로봇 등 다양한 곳에서 높은 활용성으로 주목받고 있다.

지난 11월 23일에는 ‘고부가가치 신산업을 위한 스마트센서 기술 및 최신동향세미나’에서 유우일렉트로닉스 한용희 대표의 ‘온도·적외선센서 개발과 산업별 응용기술’이라는 적외선 센서에 관한 발표가 있었다. 한용희 대표는 뜨거운 불길을 뚫고 구조할 사람이 있는지 보여주는 소방관의 필수품 ‘열영상 카메라’와 스마트 공장에서 유해가스·용액 등 누출 모니터링 등의 예를 통해, 적외선 센서의 종류와 IoT에서의 활용에 대해 설명했다.

삼성전자에서 소방관을 위해 만든 보급형 열화상 카메라

◇ 적외선 파장에 따라 특징 달라져

적외선은 가시광선과 마이크로파의 사이의 0.7μm~1mm 사이의 전자기파다. 파장의 길이에 따라 ▲근적외선(Near-Infrared, NIR) ▲단파장적외선(Short-Wavelength Infrared, SWIR) ▲중파장적외선(Mid-Wavelength Infrared, MWIR) ▲장파장적외선(Long-Wavelength Infrared, LWIR) ▲테라헤르츠(THz)파 등으로 나눌 수 있다.

NIR은 0.72~1.4μm 파장으로 가시광선보다 길지만 적외선 중 가장 짧은 길의 파장이다. 피부투과율이 높아 NIR센서는 정맥인증에 사용된다. 이밖에도 야간 감시카메라와 3D카메라 등에서 가시광선과 비슷하지만 차별성이 필요한 영역에서 사용되고 있다. 

SWIR은 1.4~3μm 파장이다. 가시광선보다 높은 투과성을 가져 안개를 통과해 촬영할 수 있다. 이러한 특성으로 SWIR 센서는 특별한 감시카메라, 화재현장 등에 주로 쓰이며, 유럽의 의료 스타트업, 국내의 자율주행 차량용 센서로 이용된다.

14μm 이내의 파장이 긴 MWIR과 LWIR은 현재 가장 활발히 연구된 센서 영역이다. 36℃의 사람의 온도에서 나오는 파장과 가장 비슷하기 때문이다. 이 영역의 센서는 인체에서 직접 뿜어나오는 적외선을 직접 감지해, 빛이 전혀 없는 상황에서도 인물을 구별할 수 있다. 

이밖에도 1mm까지의 THz파는 최근에 주목받고 있는 영역이다. 전파의 투과성을 가지는 최단파장 대역과, 광파의 직진성을 가지는 최장파대역의 성질을 지녀 투과성, 공간분해능, 인체안정성 등의 특징이 있다. X-Ray와는 달리 인체에 무해하고, 뼈가 아닌 유기물 촬영도 가능해 의료영역에서 적극적으로 연구되고 있다.

◇ IoT에서 적외선 센서의 역할

파장별 특성 연구를 통해, 적외선 센서는 IoT 다방면에서 중요한 역할을 한다. 스마트홈, 스마트빌딩부터, 스마트팩토리, 헬스케어, 소방, 자율주행차, 로봇·드론 등에서 주로 주목받고 있다.

스마트홈·오피스·빌딩에서 적외선 센서는 에너지 절약, 보안, 화재감지·예방 등의 용도로 사용된다. 적외선 센서로 사람의 행동을 체크해, 에어컨이나 조명, PC, TV등 전원을 자동으로 껐다 켤 수 있다. 미쓰비시 에어컨의 경우 적외선 센서로 40%의 에너지를 절약할 수 있었다고 한다. 

보안의 경우에도 기존의 CCTV와 다른 활용으로 주목받는다. 투과성으로 사각지대에서 침입자의 침입여부와 인원수를 명확히 알 수 있으며, 가시광선이 아닌 열화상으로 관찰대상의 사생활을 보호할 수 있다. 특히 최근 개인정보 보호에 따라 CCTV에 사람의 얼굴을 함부로 노출하면 안 되는데, 열화상 카메라는 특별한 기술이 없어도 얼굴이 노출되지 않는다. 이에 최근에는 평소에는 열화상 카메라로 체크를 하다가, 특이한 행동이 나타나면 CCTV로 전환하는 기술이 주목받고 있다.

적외선 센서는 온도의 변화를 민감하게 감지하기 때문에 화재 감지와 예방에 탁월한 성능을 보인다. 시야에 막힌 곳이라도 적외선 센서를 통해 온도의 변화를 감지할 수 있어, 환풍구나 창고 등 사람이 잘 드나들지 않는 곳에서 화재가 발생하더라도 바로 발견할 수 있다. 또한, 멀티탭이나 컴퓨터 등 기계에서 열이 발생하는 것을 감지해, 화재가 나기 전에 전원을 내려 화재를 예방할 수 있다.

스마트 팩토리에서도 이와 같은 특징으로 과열 진단 모니터링을 할 수 있다. 과거에는 열화상 카메라로 직접 촬영을 했으나, 지금은 공장 곳곳에 센서를 설치해 실시간으로 체크할 수 있다. 또한, 유해가스·용액의 누출 모니터링에서도 유용하다. 가스나 용액의 종류에 상관없이 해당 물질이 가지는 온도를 바탕으로 열영상으로 누출 확인이 가능하다. 고해상도의 카메라가 아니더라도 저렴한 가격의 저해상 센서로 공장의 안전을 체크할 수 있다.

헬스케어에서는 ▲노인전문병원에서 사생활 침해 걱정 없는 모니터링 ▲온도변화를 통한 가축 질병 모니터링 ▲비접촉 체온 영상장치 등으로 활용할 수 있다. 자율주행차에서는 고가의 라이더와 레이더를 일부 대체해서 공조, 탑승 유무, 성인·유아 판별, 차량용 열영상, 사각지대 감지 등의 용도로 사용할 수 있다. 또한, 로봇과 드론의 비전 시스템으로 주야간·연기·안개 등에 구애받지 않고 사용할 수 있으며, 소방관의 웨어러블 글래스(Wearable Glasses)의 열영상 장치로 활용할 수 있다. 

한용희 대표는 “시장조사 결과, IoT의 거의 모든 분야에서 적외선 센서가 사용된다”며, “스마트홈·빌딩, 스마트팩토리, 스마트카는 물론 헬스케어와 축산 등 다양한 부문에서 활용도가 무궁무진하다. 구글이 인수한 네스트의 250달러짜리 스마트 온도센서에는 실제로는 1달러도 안 되는 센서들이 여러 개 들어있다. 온도·적외선 센서는 고부가가치 창출을 위한 기회의 영역이다”고 말했다.

#적외선 센서#열영상 카메라#정맥인증#핸드페이#유우일렉트로닉스

양대규 기자  yangdae@epnc.co.kr

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