우리가 감시카메라를 통해 영상을감시할 수 있는 것은,감시카메라가 피사체로부터 반사되는 빛을 포착하여 전기신호로 바꾸어주고
영상장비에서 전기신호를 영상신호로 재생한 것을 보는 것이다. 피사체가 빛을 반사하려면 피사체를 비추어주는 광원이 있던지
피사체 스스로 빛을 생성해야한다. 광원으로는 태양,백열등,형광등, 스트로브,투광기등이있는 데 가장 대표적인 것이 햇빛이다.
영상감시는 주야 24시간 해야되고 야간이 주간보다도 감시의 필요성이 더욱 높은 반면, 야간에는 주광원인 했빛이 없음으로
감시카메라를 통해 영상을 감시하는 데 어려움이 생긴다. 이를 극복하기위해 발전한 것이 야간 감시기술인데 다음과 같은 것이 있다.
 
야간에도 빛이 전혀없는 것이아니고 가로등, 전등, 달빛 같은 것이 있음으로 감시카메라의 감도(촬영가는한 최소한의 빛의 양,
보통 lux로표시)가 좋다면 피사체가 소량의 빛을 반사하더라도 식별가능한 영상을 포착할 수 있을 것이다.
일반 CCD(Charge-Coupled Device : 이메지센서)카메라보다 감도가 10배정도 좋게 개발된 것이 소위 EXVIEW CCD 카메라이다.
흑백카메라감도는 보통 0.1lux, 칼라카메라 감도는 1lux정도인 데, 흑백 EXVIEW 카메라 감도는 0.01lux,
칼라EXVIEW 카메라 감도는 0.1lux 가된다.
카메라감도향상을 위해 개발된 또 다른 기술이 빛을 축적하는 방법이다.
감시카메라는 초당 30장의 이미지를 촬영하는데(이미지당 30분의 1초 촬영), 빛이 아주 약할 경우 초당 30장을 촬영하지 않고
0.5초나 1초동안 빛을 축적하여 초당 이미지를 한두개만 촬영하는 기술이다.
이기술을 이용하여 개발된 것이 소위 백만분의 1룩스 카메라인 데 별빛 정도만 있어도 이미지 포착이 가능하다고한다
 
가시광선 중 파장이 가장긴 것이 적색부분인 데 이보다 파장이 긴 범위를 적외선이라고한다.
적외선에는 피사체의 온도를 높여주는 온열효과가 있는 데 피사체의 온도,재질에 따라서 온열효과가 다르게 나타난다.
이를 이용하여 피사체를 촬영할 수 있도록 개발된 것이 열적외선 카메라인데 가격이 매우 고가로 군사용으로 주로 이용된다.
 
햇빛이 없는 야간에 피사체 촬영을 위해 가장 널리 사용되는 방법이 서치라이트/전등,슽로브, 적외선투광기등 보조광원을
이용하는 것이다

가. 서치라이트/전등 :
쉽게 구할 수 있고 투자비가 적게 들게 되기 때문에 감시 카메라가 도입되기 시작한 때부터 오랜 동안 사용된 방법이지만
몇가지 단점이 있기 때문에 적외선 투광기로 대체되고 있는 추세이다. 첫번째 단점은 전기값이 과다하게 소요된다.
감시카메라에 필요한 것은 빛에너지 뿐인 데, 전기가 빛에너지로만 전환되지않고 상당부분 열에너지로 전환되어 불필요하게
전기를 낭비하게된다. 두번째 단점은 벌브수명이 짧기 때문에 수시로 벌브를 교환해야하는 번거로움이 있다.
셋재는 전등불이 방사하는 빛은 대부분 가시광선으로 침입자가 전등불을 볼 수 있고, 감시카메라가 설치되어 있다는 것을
인지 할 수 있기 때문에 전선을 절단하는 등 범죄개시전에 사전조치를 취할 수 있게된다.

나. 스트로브 :
어느 순간 섬광을 번쩍 방사하는 것으로 과속 감지 카메라처럼 한순간 이미지를 촬영하는 데는 유리하지만 지속적인 촬영을
해야하는 감시카메라용으로는 부적합하다.

다. 적외선 투광기
서치라이트/전등의 단점을 모두 극복한 보조광원으로 오늘날 가장 널리 사용되고 있다. 적외선 투광기는 12V전기를 사용함으로 전력
소모가 거의 없고, 수명이 10년이상으로 반 영구적이고, 빛이 눈에 보이지 않음으로 침입자가 감시카메라를 사전에 인지할 수 없다.
따라서 전선을 절단하거나 카메라를 파손하는 등 범죄개시전 사전 조치를 취하기가 어렵게된다.
이하에서는 야간 감시용 보조광원으로 각광을 받고 있는 적외선 투광기의 원리와 특성에 대하여 좀더 구체적으로 살펴보고자한다.

감시카메라의 CCD가 감지할 수 있는 범위는 인간이 눈으로 볼 수 있는 빛의 파장 영역(가시광선 영역)인 400-700nm
(나노미터:1nm=10의 -9제곱m)보다 넓다.즉 눈에 보이지 않는 400nm이하의 자외선이나 700nm이상의 적와선을 일정영역이지만
감지할 수 있다. CCD가 감지할 수 있는 파장영역은 CCD별로 상당히 차이가 난다. CCD개발시, 가시광선영역의 빛을 효율적으로
감지할 수 있도록 초점을 맞춘 경우가 많기 때문에 낮에는 화질이 매우 좋은 카메라라도 적외선 투광기가 사용하는 적외선 영역의
빛은 인지할 수 없거나 아주 약하게 인지하는 카메라라면 적외선 투광기와 함께 사용될 때,화면이 아예 촬영이 않되거나 화질이
매우 떨어질 수 있다

예를들어 국내에 설치되어있는 과속감지카메라는 감지할 수 있는 파장영역이 680nm-730nm인 데 시중에 유통되고 있는 적외선
투광기는 파장영역이 880nm으로, 피사체가 반사하는 적외선투광기의 빛을 전혀 감지할 수 없기 때문에 아무것도 보이지않게된다.

적외선투광기가 야간에 영상감시용으로 본격 사용된 것은 최근 일이지만, 최초로 적외선을 이용하여 야간 촬영을 한 것은
2차 세계대전 때이다. 오늘날과 같이 고성능 카메라를 장착한 최신예 정찰기가 없던 당시에 독일의 주요도시의 공격 목표지점을
촬영해야하는 데, 낮에 저 고도 비행을 하면서 항공 촬영을 할 수 밖에 없었다.그러나 독일의 대공포 때문에 낮에 저 고도 비행을
할 수가 없어서 야간 촬영을 시도 했지만 독일이 등화 관제를 하니까 깜깜한 어둠 뿐 아무것도 촬영할 수 없었다. 이를 극복하기 위해
개발된 것이 적외선 플래시이다. 항공기의 동체 밑에 거대한 플래시를 달아놓고 플래시를 적외선 필터로 밀봉한 후,
플래시를 터트리면서 야간 촬영을 한 것이다. 적외선 필터에서 가시광선은 모두 걸러지고 적외선만 목표지점을 비추게 되니
독일군은 플래시가 비추고 있는지를 알 도리가 없었던 것이다.

영군군이 사용했던 것은 써치라이트에 가시광선을 걸러 주는 적외선 필터를 사용한 것이기 때문에, 오늘날 사용되고 있는
적외선 투광기와는 그구조가 완전히 다른 것이고 여러가지 결점이 있는 것이지만 적외선빛을 이용했다는 점에서는 같은 것이다.
오늘날에는 아예 적외선만 방사하는 다이오드가 개발되어 있기 때문에 굳이 써치라이트에 적외선 필터를 장착하여 사용할
필요가 없고 써치라이트의 벌브 대신에 적외선 다이오드를 장착한 적외선 투광기가 개발되어 있다.
 
1. 렌스
투광기 앞쪽에 뚜껑처럼 막고있는 유리인 데, 적외선 투광기의 핵심 부품으로 다이오드에서 방사되는 적외선빛을 필요한 조명각도로
모아주는 역할을 한다. 필요한 조명각도로 빛을 모아주지 않고 일정한 거리만큼 적외선빛을 방사하려면 더욱 강한 적외선을 발생해야
하기 때문에 그만큼 적외선 다이오드가 많이 필요하게되어 생산원가가 올라가게되고 불필요한 부분에 적외선을 방사하게 된다.
렌스의 품질은 적외선빛을 얼마나 정확히 필요한 투광각도로 모아 주느냐와 적외선빛 투과율이다. 아무리 정확한 각도로 빛을 모아
줄 수 있다고하더라도 투과율이 낮으면 그만큼 적외선 다이오드를 많이 사용해야하기 때문에 생산원가가 올라가게 된다.
시중에 유통되고 있는 IR LED CAMERA는 렌즈를 사용하지 않기 때문에 투광거리가 매우 짧을 수 밖에 없다.

2. 하우징
하우징은 투광기내부에 있는 다이오드나 PCB를 보호하고 렌즈등 부품을 장착해주는 기능 뿐만 아니라 다이오드에서 발생하는 열을
효과적으로 배출하는 역할을 한다. 열이 효과적으로 배출되지 않으면 다이오드가 과열되어 수명이 단축된다. 시중에 유통되고 있는
IR LED CAMERA는 방열에 대하여 충분한 계산없이 하우징이 설계된 경우가 많기 때문에 과열로인하여 카메라의 기능이 저하되거나 LED의 수명이 짧아질 수있다. 따라서, 적외선투광기 전문업체가 제작한 독립형 적외선투광기를 사용하는 것이 바람직하다.
옥외용으로 사용시는 방수용 cable gland가 장착된 것을 사용하는 것이 바람직하고 카메라와 함께 옥외용 하우징에 넣을 경우에는
하우징 유리의 적외선 투과율이 좋은 것을 사용해야한다. 하우징 유리의 적외선투과율이 나쁘면 투광거리가 현격히 떨어지게된다.

3. 적외선다이오드
적외선다이오드는 적외선을 방사하는 광원으로 개별다이오드의 발광능력과 사용된 수량에 따라 적외선 투광기의 투광거리를 결정한다.
시중에 유통되고 있는 적외선다이오드는 파장대가 880nm인것과 940nm인것이 있는 데 880nm다이오드는 다이오드가 발광할 때
벌겋게 보이는 반면, 940nm다이오드는 다이오드가 발광하더라도 육안으로는 전혀 보이지 않는다.
 

감시카메라가 적외선투광기와함게 피사체를 촬영하는 것은 적외선 투광기가 투광하는 적외선빛을 피사체가 반사한 적외선을
카메라가 포착하는 것인데, 적외선 반사율이 가시광선과 다르기 때문에 영상이 다소 어색하게 보일 수 있다.
예를 들어, 녹색 나뭇앞과 똑같은 색도의 녹색 옷이 있다고 할 때, 칼라 감시카메라로 낮에 촬영하면 똑같은 색으로 보이지만,
적외선 투광기를 사용하여 감시카메라로 촬영하면 나뭇잎은 거의 흰색으로 보이고 녹색 옷은 거의 검게 보이게 된다.
나뭇잎은 적외선 반사율이 90%이상이라 밝에 보이지만 녹색 옷은 적외선 흡수율이 높고 반사율이 낮기 때문에 어둡게 보이게 된다.

칼라카메라에는 IR CUT FILTER를 사용하는 데, 그이유는 무엇일까? 적외선의 특징을 이해하신 독자는 IR CUT FILTER를 쓰는
이유를 알 수 있을 것이다. 우리가 기억하고 있는 피사체의색상은 피사체가 가시광선을 반사한 것인 반면, CCD는 피사체가 가시광선
뿐아니라 적외선을 반사한 것도 포착을 하기 때문에 영상으로 재현되는 피사체의 색상은 우리가 알고 있는 색상이아니고 적외선으로
인하여 변질된 색상을 보여주게된다.
따라서 우리가 기억하고 있는 색상만 재현할 수 있도록 적외선 부분은 걸러 줄 수 있도록 IR CUT FILTER를 사용해야한다.
적외선 투광기의 원리와 특성에 대하여 독자들의 이해의 폭을 넙히고 현장에 맞는 보조광원을 선택하는 데 조금이라도
도움이 되었으면 한다

 (주)필텍 문의전화 : 02-2082-8201