적외선은 가시광선(Wisible Wave)보다 파장이 길고 마이크로 광선(Micro Wave)보다 짧은 보통 0.8 ∼ 1000㎛ 파장 대역의 전자파를 말하며, 국제전기표준 회(IEC)의 용어집에 의하면 적외선은 Table 1과 같이 분류 하였다.
Table 1 IEC standards (IEC Glossary)
division title Wavelength division Short Wave Infrared radiation drug 0.8㎛ ∼ 2㎛
Medium Wave Infrared radiation drug 2㎛ ∼ 4㎛
Long Wave Infrared radiation drug 4㎛ ∼ 1000㎛
1) Short Wave Infrared radiation(근적외선)
적외선 중 가시광선에 가장 근접한 파장 범위를 근적외선이라 하며 가시광선에 근접하기 때문에 광전 수전기(빛 검출기)로 검지할 수 있는 범위의 적외선 방사를 말한다. 파장 범위는 0.8㎛ ∼ 2㎛이며 인체의 피부에 대하여 가장 깊게 투과하기 때문에 인체에 온열 효과를 느끼게 하는 파장 영역이다.
2) Medium Wave Infrared radiation(중간 적외선)
적외선 파장 중 중간 범위의 영역으로 파장 대역은 2㎛ ∼ 4㎛의 범위의 영역을 말한다. 중적외선은 열상 장비를 사용하는 다양한 응용 분야가 있으며, 그 중에서 도 전자광학 추적 장비와 같은 작은 플랫폼에 내장이 용이하도록 소형 경량이면서 도 고배율/고분해능을 갖는 열상장비에 적용하기 위한 중적외선 파장대역 광학계로 무인항공기용 영상감지기 열상모듈에 적용되었으며, 동일한 기술이 헬기용 전방관 측적외선장비에 적용되었다.
3) Long Wave Infrared radiation(원 적외선)
적외선 파장 중 Microwave와 가장 근접한 파장이며 파장 대역은 4㎛ ∼ 1000㎛
이며 주로 고분자 재료의 가열이나 유기 용체의 건조에 이용되는 파장이다. 원적외 선은 실생활에서도 많이 사용되고 있는데 주택이나 건축 자재에 원적외선 방사 재 료를 배합하여 빠른 건조 효과를 얻을 수 있고, 냉장고, 온장고, 그릇 등 주방가구 에도 많이 사용된다. 또한 의료 기구에 사용하여 근육통, 관절통 등의 온혈효과에 도 많이 사용되고 있다. 이렇게 여러 가지 용도에 쓰이고 있으나 사용하는 재료가 원적외선을 방사하지 않거나 사용하기 적당하지 않으면 원적외선에 의한 열 효과 를 기대하기 어려우며 아직까지 객관적으로 입증될 만한 뚜렷한 임상실험의 결과 를 얻지 못하고 있으며 전문가들에 의하여 계속적인 연구가 수행되고 있다.
제 2 절 적외선 에너지 대역의 파장
Fig.3 은 가시광선과 IR 파장, 기타 형태의 에너지들 사이의 관계를 표시하고 있 다. 감마선이나 X-ray는 파장이 매우 짧지만 밀도가 높으며 Radio 파는 파장이 길 고 밀도가 가장 낮다. 그렇지만, 이 그림은 각 파장의 상대적인 위치를 표현하는 것이지 정확한 척도에 의해 표현하는 것이 아니다. 스펙트럼에서 가시광선이 차지 하는 비중은 타 파장과 비교해 볼 때 매우 작다는 점이다. IR 대역의 파장이라는 것을 설명하기 위해서는 보통 Micron 이라는 용어를 사용한다. 1 Micron 은 10E-6meter로 육안으로는 확인할 수 없다. 예를 들면 인간의 머리카락은 직경이 약 75Micron 이고, 표면이 매끄러운 철 조각을 산화하기 시작할 때까지 혹은 황금 빛의 색깔을 띌 때까지 가열할 때, 그 산화 막의 두께가 약 1 Microns 이다. 인간 의 눈으로 볼 수 있는 파장은 0.38-0.78 Microns 정도이며, 산업용 IR 온도계가 작동하는 파장의 범위는 0.65 ~ 14 Microns 이며 25 Microns 의 파장을 사용하 는 경우도 있다. 전 IR 대역은 약 1000 Microns 까지 달한다. IR 에너지에 관하 여 일반적으로 기억해야 할 사항은 다음과 같다.
1. 절대온도 0°K 이상의 모든 물체는 IR 에너지를 방출합니다
.
2. 모든 물체는 전 파장에서 IR 에너지를 방출하며, 또한 가시광선 에너지를 방출 한다. 그러나 육안으로 확인할 시 물체가 약 650℃이상으로 가열되어 있지 않은 이상 가시 에너지를 감지 할 수 없다. 물체가 뜨거워짐에 따라 전 파장에서 보다 많은 에너지를 방출한다.
3. 물체가 식어감에 따라 보다 적은 에너지를 방출한다.
4. IR 에너지는 빛의 속도로 이동한다.
5. IR 에너지는 반사될 수 있으며, 거울이나 렌즈 같은 광학 기구를 이용해 굴절 시킬 수 있고, 광섬유를 이용해 전달될 수 있다.
이미 언급한 것처럼 IR에너지는 광자라 불리는 에너지 단위로 운동하며, 목표물의 온도가 상승할수록 방출되는 광자의 수가 증가한다.
Fig.3 Electromagnetic Spectrum