수중 검사 카메라를 사용할 수 있는 산업 분야에는 여러 가지가 있습니다. 영상과 작업 수행 측면에서 최상의 결과를 얻으려면 장소마다 다른 유형의 카메라가 필요합니다. 거대한 수중 구조물 내부의 물 막힘이나 침식을 확인하려는 경우 수중 검사 카메라는 인체에 대한 위험을 줄이는 데 유용합니다. 또한 이러한 카메라는 원거리에서 검사할 때 비용과 인력을 절약하는 데 도움이 됩니다. 

하지만 대부분의 사람들이 처음 카메라를 구입하거나 어떤 기능을 살펴봐야 하는지 잘 모르기 때문에 올바른 검사 카메라를 선택하는 것은 쉽지 않습니다. 업계에서는 사양을 판매하지만 환경 불일치로 인해 대부분의 검사가 실패합니다. 예를 들어, 4K 수중 검사 카메라는 가시거리가 최대 1m 또는 0.5m인 물 속에서는 쓸모가 없습니다. 그러나 저가의 카메라는 투명한 시추공에서는 완벽하게 작동할 수 있습니다. 숨겨진 진실은 대부분의 산업 검사가 탁 트인 바다보다는 가시성이 낮은 곳에서 이루어진다는 것입니다.

이러한 카메라는 저렴하지 않으므로 작동하지 않는 제품에 돈을 낭비하고 싶지 않을 것입니다. 따라서 이 글에서는 잘못된 카메라를 피하고 먼저 요구 사항을 이해한 다음 당면한 작업에 적합한 카메라를 선택하는 방법에 대해 설명합니다. 먼저 수중 검사 카메라가 일반적으로 사용되는 몇 가지 애플리케이션에 대해 알아보겠습니다.

산업용 사용 이해

산업 수중 환경은 일반적으로 예측하기 어렵고 더러우며 사람이 접근할 수 없는 경우가 많습니다. 구조물의 부식이나 균열, 해저 환경, 양식장 등 다양한 사항을 확인하려면 전용 카메라가 필요합니다. 시추공이나 댐을 점검하는 데 사용할 수 있습니다. 소비자용 카메라는 순간적으로 작동하도록 설계된 반면, 산업용 카메라는 몇 시간 동안 지속적으로 작동하도록 설계되었습니다. 산업 환경은 일반적으로 더 열악합니다. 카메라는 화학 물질 노출, 슬릿 축적, 생물 오염(시간이 지남에 따라 렌즈에 생물이 번식하는 현상)이 발생하기 쉽습니다. 

댐, 해양 굴착 장치, 선체 검사, 프로펠러 검사, 항만 인프라, 산업용 탱크 등 다양한 용도로 사용할 수 있습니다. 수백, 수천 가지의 애플리케이션이 있을 수 있으며 각 유형에는 적합한 사양의 카메라가 필요합니다. 이 글에서는 이에 대해 설명합니다. 

카메라의 종류는 목적에 따라 달라집니다. 예를 들어, 한 장소에서 지속적으로 모니터링하려면 수중 CCTV가 좋습니다. 검사 영역이 좁은 경우에는 드롭 카메라가 더 적합할 수 있습니다. 수심이 깊거나 안전상의 이유로 다이버가 들어갈 수 없는 곳에는 원격 조작 차량(ROV)을 사용할 수 있습니다. 산업용 카메라는 소비자용 카메라와는 다른 용도로 제작됩니다. 이러한 요소를 염두에 두고 설계된 카메라를 볼 수 있습니다.

• 내압(깊은 우물, 해저)
• 신호 손실 없는 장거리 케이블 전송
• 내식성(바닷물)
• 서비스 가능성(교체가 아닌 모듈식 수리)

수중 검사 카메라의 종류

수중 검사에는 한 가지 유형의 카메라만 있는 것은 아닙니다. 용도, 사양, 가격에 따라 다양한 카메라 중에서 선택할 수 있습니다. 다음은 가장 인기 있는 카메라입니다.

1.카메라 드롭

가장 기본적인 유형은 다음과 같습니다. 수중 검사 카메라. 중력을 이용한 배치에 사용됩니다. 수직 샤프트와 수중 베이스 검사에 이상적입니다. 예를 들어, 개방형 바 주변의 부식을 검사하려는 경우 이 카메라를 사용하면 비용과 운영 노력을 절약할 수 있습니다. 보어웰 검사, 샤프트 및 검사 경로가 수직인 좁은 탱크에 적합합니다. 그러나 이러한 카메라의 가장 큰 한계는 측면 검사를 제공하지 않는다는 점입니다. 하지만 360° 회전이 가능한 일부 드롭 카메라가 있습니다. 따라서 구매하기 전에 확인하는 것이 좋습니다.

2.ROV 시스템(원격 작동 차량)

ROV 시스템에는 자체 추진력과 제어 기능이 있습니다. 일반적으로 사람이 조작하며 사람이 갈 수 없는 먼 곳까지 갈 수 있습니다. 이러한 카메라는 댐 모니터링, 해양 관측, 저수지 모니터링 및 기타 대부분의 수중 애플리케이션에서 주로 사용됩니다. 이 카메라의 추진기는 위치 유지, 스트로프, 요와 같은 기본적인 동작과 기능을 가능하게 합니다. 이러한 카메라의 가장 큰 제약 조건은 테더 드래그, 신호 대기 시간, 필요한 파일럿 기술입니다. 그러나 이 카메라를 잘 다룰 수 있는 사람이 제한된 구역을 커버할 수 있다면 내비게이션, 측벽 검사 또는 크고 복잡한 자산을 커버해야 하는 모든 시나리오에 적합한 선택이 될 수 있습니다.

ROV 카메라의 크기는 다양할 수 있으며 일반 드롭오프 카메라보다 훨씬 더 비쌀 수 있습니다.

3.고정식 수중 카메라 시스템

이들은 보다 일반적인 유형의 수중 카메라입니다. 수중 CCTV라고 생각하시면 됩니다. 일반적으로 항만과 항구에서 보안 및 인프라 모니터링을 위해 사용됩니다. 또한 양식장이나 취수 구조물의 쓰레기 모니터링에도 활용할 수 있습니다. 장기적인 광학 선명도를 위해 만들어졌으며 일반적으로 더 높은 해상도에 초점을 맞추지 않습니다. 안정적인 장착으로 진동과 미세한 움직임에 강합니다.

이러한 카메라는 항상 수중에 있기 때문에 오염 방지, 전력 사용량, 시야각 계획에 대한 특별한 고려가 중요합니다. 시야가 방해받지 않도록 정기적으로 청소하는 것이 중요합니다. 

4.PTZ(팬-틸트-줌) 수중 시스템

이는 드롭오프 카메라의 업그레이드 또는 고급 버전으로 간주할 수 있습니다. 이름에서 알 수 있듯이 ROV를 배치하지 않고도 제어된 프레이밍을 할 수 있습니다. 시야가 확보되면 확대하여 더 자세히 볼 수 있습니다. 하지만 팬과 틸트 어셈블리에는 밀봉과 압력 등급이 필요하기 때문에 본체를 단단히 고정하는 것이 중요합니다.

이 카메라는 중간 규모의 구조물이나 기동성이 필요하지 않은 기타 장소에 적합합니다. 고정된 장착 지점(예: 탱크 벽 및 흡기 구역)에서 검사하는 데 적합합니다.

산업용 수중 검사 카메라 구매 시 고려해야 할 요소

다음은 가장 중요한 현장 중심 구매 요소입니다. 각 매개 변수는 최종 결정을 내리는 데 도움이 됩니다.

1.심도 등급(카메라 헤드뿐만 아니라 시스템 수준)

카메라 헤드만이 아니라 전체 카메라 어셈블리가 수심 등급을 받아야 합니다. 여기에는 카메라 하우징, 커넥터, 케이블 재킷, 내부 절연 및 스트레인 릴리프 포인트가 포함됩니다. 예를 들어, 커넥터에서 미세 누출이 발생하면 응결이 발생하고 부식이 발생하여 나중에 전체 고장으로 이어질 수 있습니다. 최대 작동 수심에 1.5배의 안전 마진을 적용하는 것이 좋습니다. 최대 수심 50미터의 경우 75~100미터 등급을 받은 카메라를 사용하는 것이 좋습니다. 클레임뿐만 아니라 압력 테스트 인증도 확인해야 합니다. 

커넥터 유형	적합한 깊이	신뢰성	비용	사용 사례
기본 방수(IP68)	<30-50 m	낮음	낮음	경량 또는 임시 사용
산업용 밀폐형 커넥터	50-150 m	Medium	Medium	일반 산업용 수중 검사
해저/습식 결합 가능 커넥터	150 m+	높음	높음	해외, 중요 운영

원하는 최대 심도는 카메라를 사용하려는 위치에 따라 전적으로 달라집니다. 여기서 중요한 점은 깊이 등급이 지나치게 높아 보이는 카메라를 구입하는 것이 좋다는 것입니다. 수심 등급을 무시하거나 등급보다 더 깊은 곳에서 카메라를 사용하려고 하지 마세요. 정격 수심보다 높은 수압이 카메라 본체 내부로 스며들어 카메라와 내부 부품이 손상될 수 있습니다.

2.이미지 품질

이미지 품질은 수중 검사 카메라를 결정할 때 고려해야 할 다음 요소입니다. 수중 영상은 물의 선명도, 빛, 입자의 영향을 많이 받지만, 영상 품질이 괜찮은 카메라를 선택하는 것이 중요합니다. 센서 크기가 크고 다이내믹 레인지가 우수하면 해상도가 높은 작은 센서 크기보다 더 좋은 품질의 영상을 얻을 수 있습니다.

혼탁한 물에서는 가시거리가 1m보다 낮을 수 있고 해상도가 높다고 해서 동영상 품질에 영향을 미치지 않기 때문에 해상도는 대부분의 경우 과대평가됩니다. 따라서 메가픽셀뿐만 아니라 노이즈 처리와 대비를 우선적으로 고려해야 합니다. 센서 크기가 클수록 픽셀당 더 많은 빛을 포착하므로 기본적으로 작은 센서에 비해 이미지 품질이 더 좋아집니다. 결정을 내리기 전에 이 표를 참고하세요.

센서 크기	일반적인 사용 사례	저조도 성능	소음 수준	실제 수중 선명도
1/3인치 이하	저예산 카메라	Poor	높음	입자가 거칠고 탁한 물에서는 사용할 수 없음
1/2.8″	엔트리 산업	보통	Medium	맑은 물에서 사용 가능
1/1.8″	전문가 시스템	Good	낮음	낮은 가시성에서도 선명한 이미지
1" 이상	하이엔드 시스템	우수	매우 낮음	열악한 환경에서도 최상의 선명도 제공

수중 카메라는 720p부터 시작하여 최대 4K 해상도까지 지원합니다. 가격도 이러한 사양에 따라 달라집니다. 따라서 노이즈가 적고 후방 산란 측면에서 최고의 성능을 원한다면 해상도가 높은 것이 좋습니다. 그러나 주로 어두운 물속에서 작업할 예정이라면 저해상도 카메라로도 비슷한 결과를 얻을 수 있습니다.

3.조명

대부분의 산업용 카메라 구매자는 해상도에 더 집중하면서 조명 부분을 과소평가합니다. 하지만 실제로 조명은 카메라가 아무것도 볼 수 있는지, 맑은 물이나 흐린 물 아래에서 얼마나 잘 볼 수 있는지를 결정합니다. 가장 중요한 조명 요소는 빔 형상입니다. 좁은 빔(10~30도 사이)은 도달 거리가 길고 균열이나 이음새와 같은 집중적인 검사에 적합합니다. 그러나 60도 이상의 넓은 빔은 더 넓은 범위를 커버하지만 단위 면적당 강도는 낮습니다. 

후방 산란은 또 다른 중요한 개념입니다. 후방 산란은 빛을 렌즈로 다시 반사하는 부유 입자의 양입니다. 눈이나 안개처럼 나타나며 영상의 전반적인 화질에 영향을 줄 수 있습니다. 물에 입자가 많고 빛을 많이 반사하는 경우 빛을 더 많이 비춰도 소용이 없습니다. 이 경우 오프셋 조명 또는 디밍 제어가 중요합니다. 따라서 산업용 수중 검사 카메라에 이러한 추가 조명 기능이 모두 있는지 확인하세요.

4.모빌리티

앞서 설명한 것처럼 단순 드롭오프 카메라는 와이어에 매달려 있기 때문에 이동성이 거의 없습니다. 하지만 물속에서 패닝이나 줌 기능을 사용하려면 360도 무브먼트 카메라를 선택하는 것이 좋습니다. 여유가 된다면 ROV도 좋습니다. ROV는 2개, 4개, 6개 등 다양한 구성이 있습니다. 추진기가 많다는 것은 단순히 더 많은 움직임을 의미하지만, 단순한 2추력 ROV는 제한된 회전 기능으로 앞뒤로 움직일 수 있습니다. 

5.케이블

카메라의 케이블은 신호 품질, 범위, 이동성을 정의합니다. 케이블의 품질, 유형, 무게를 무시하기 쉽지만 케이블은 대부분의 카메라 애플리케이션에 영향을 미칩니다. 좋은 케이블은 부력 설계, 내마모성, 적절한 스트레인 릴리프 및 연결 지점을 갖추고 있어야 합니다.

광섬유 케이블은 대역폭이 높고 신호 손실이 적습니다. 장거리 및 고화질 동영상 촬영에 이상적입니다. 하지만 더 취약하고 카메라 가격이 높아집니다.

구리 케이블은 더 일반적이고 저렴하며 견고합니다. 하지만 장거리에서는 신호가 저하되고 고해상도 피드를 위한 대역폭이 제한적입니다. 따라서 저해상도 카메라로 근거리 작업을 하는 경우에는 구리 케이블로도 충분합니다. 하지만 하이엔드 카메라에는 일반적으로 광 케이블이 기본으로 제공됩니다.

6.전력 시스템

수중 검사 카메라에는 배터리 전원과 테더링이라는 두 가지 주요 유형의 전원 시스템이 있습니다. 산업용 애플리케이션에서 이러한 카메라는 장시간 작동해야 하므로 배터리 충전의 번거로움을 피하고 싶을 것입니다. 장시간 검사할 때는 표면에서 카메라에 지속적으로 전원을 공급하는 테더링 시스템이 유용합니다. 하지만 케이블이 복잡해지고 물속에서 끌릴 수 있다는 단점이 있습니다.

배터리 구동 시스템은 이동성이 뛰어나고 전원 케이블의 제약이 없지만 사용 시간이 제한적입니다. 따라서 카메라를 얼마나 오래 사용할 것인지, 추가 케이블 관리와 그에 따른 드래그가 괜찮은지 여부에 따라 결정해야 합니다.

7.내구성

수중 검사 카메라의 소재 선택과 밀봉 설계에 따라 내구성이 결정됩니다. 일반적으로 이러한 카메라는 열악한 환경에서 사용되므로 결정하기 전에 내구성을 확인하는 것이 중요합니다. 이러한 카메라에 사용되는 소재에는 크게 세 가지 유형이 있습니다.

• 스테인리스 스틸
• 알루미늄(아노다이징 처리)
• 플라스틱

스테인리스 스틸 바디는 무겁고 비싸지만 부식에 강합니다. 알루미늄 디자인은 훨씬 가볍고 저렴하지만 코팅이 손상될 경우 내부 손상에 취약합니다. 플라스틱 바디는 부식에 강하지만 구조적 강도가 낮습니다.

8. 센서

이미지 센서는 한 가지입니다. 가장 널리 사용되는 센서 유형은 CMOS 이미지 센서이며, 일부 구형 모델에는 CCD 센서가 있습니다. 이미지 센서의 역할은 빛을 디지털 이미지나 비디오로 변환하는 것입니다. 그러나 산업용 검사 카메라에는 다양한 환경에서 수중 검사를 용이하게 하기 위해 다른 센서가 장착되어 있습니다. 이러한 추가 센서 중 일부는 다음과 같습니다.

압력 센서: 수압을 측정하여 수심을 추정합니다.

온도 센서: 수온을 측정하여 열 오염 및 장비 과열을 방지합니다.

방향 센서: 카메라의 기울기, 회전 및 움직임을 추적하는 데 유용합니다.

소나 센서: 음파를 사용하여 가시성이 낮거나 전혀 없는 곳에서 “볼 수 있습니다.”. 

이러한 센서는 추가 센서이며, 대부분의 수중 카메라에는 이러한 센서가 모두 탑재되어 있지 않습니다. 하지만 최고 중의 최고를 원한다면 이러한 모든 센서는 카메라의 기능을 향상시키고 일반 센서에 비해 이점을 제공합니다.

작업과 카메라 매칭하기

앞서 설명한 것처럼, 산업 목적에 맞는 수중 검사 카메라를 선택하려면 단순히 사양을 고르는 것보다 요구 사항을 파악하는 것이 중요합니다. 어떤 카메라에서 무엇을 기대할 수 있고 어디에 가장 적합한지 매핑해 보겠습니다.

사용 사례	우선순위를 정해야 할 사항
보어웰 검사	깊이 + 케이블 길이 + 조명
해외 검사	ROV + 소나 + PTZ 카메라
더러운/진흙탕 물	소나 > 해상도
구조 검사	레이저 측정 + 줌

산업용 수중 검사 카메라로 검색 및 모니터링은 어떻게 이루어질까요?

다양한 산업 분야에서 수중 카메라를 사용하는 과정은 주어진 환경에 따라 크게 달라집니다. 그러나 일부 단계는 거의 모든 유형의 검사에 사용할 수 있습니다.

1.배포 및 검색 단계

산업 수중 검사에서는 일반적으로 목표와 카메라를 배치할 지역을 알고 있습니다. 무작위 탐사가 아니라 개방된 수역, 댐, 해양 구조물에서 가이드에 따라 배치합니다. 지역, 예산, 전문 지식에 따라 케이블 릴, 로봇 크롤러 또는 ROV를 사용할 수 있습니다. 가시거리가 거의 0에 가까울 경우 외부 조명을 사용할 수도 있습니다. 대부분의 수중 카메라는 렌즈 주변에 LED 어레이가 있어 이를 활용할 수 있습니다.

카메라에 따라 원하는 대로 조작할 수 있습니다. 여기에는 카메라 헤드를 회전하거나 의심되는 결함을 확대하는 것이 포함됩니다. 이음새, 용접, 균열, 막힘을 검사하려면 고화질 카메라가 필요할 수 있습니다.

2.제어 및 기동 

수중 카메라를 작동하려면 전문가 또는 충분한 지식이 있는 사람이 필요합니다. 카메라마다 제어 기능이 다르므로 최상의 결과를 얻으려면 이를 익히는 것이 중요합니다.

3.실시간 모니터링

카메라 운영자는 DVR의 라이브 피드를 통해 시청하고 주어진 컨트롤러를 통해 카메라를 조작합니다. 이제 화면 데이터는 시스템의 센서에 따라 달라집니다. 가장 저렴한 카메라에서도 라이브 비디오 피드를 볼 수 있지만 고급 카메라에서는 깊이, 온도, 케이블 길이, 방향 및 조명 제어와 같은 다른 정보도 얻을 수 있습니다. 원하는 경우 비디오 피드를 녹화하거나 타임스탬프를 찍을 수도 있습니다. 그러나 일부 카메라는 수중 구조물을 확인하는 데 사용될 수 있으며, 이 경우 녹화가 필요하지 않을 수 있습니다.

4.데이터 캡처 및 로깅

오프라인 모니터링 또는 기록 보관에 데이터가 필요한 경우 운영자는 데이터를 캡처하여 장기 저장 매체에 저장할 수 있습니다. 운영자는 주석을 추가하고 녹화 및 재생을 위해 다른 DVR 기능을 사용할 수 있습니다. 일부 시스템은 수심 등급, 거리 및 온도를 비디오 녹화 내에 통합합니다.

5.지속적인 모니터링  

산업용 모니터링과 일반 수중 모니터링의 가장 큰 차이점 중 하나는 정기적인 모니터링이 필요하다는 점입니다. 경우에 따라서는 카메라를 특정 장소에 영구적으로 설치해야 할 수도 있습니다. 하지만 카메라의 경우, 휴대성이 중요한 만큼 지속적인 전원 공급이 필요하거나 배터리 수명이 길어야 합니다. 

결론

산업용으로 적합한 수중 검사 카메라를 선택하는 것은 매우 쉽습니다. 실제 작업 조건을 뛰어넘는 수심 등급, 가시성이 낮은 환경에 적합한 조명, 검사 도중에 성능이 저하되지 않는 케이블 시스템을 갖춘 카메라를 선택해야 합니다. 카메라의 종류와 기타 사양은 애플리케이션과 카메라를 배치하는 지역에 따라 달라집니다. 결국, 긴 사양표보다는 특정 요구 사항에 적합한 카메라를 선택하는 것이 중요합니다.