허가 / 연구
HAVO-2025-SCI-0046
시험 번호: HAVO-00910
연구기관
하와이 화산 국립공원
킬로에아 화산, 할라마우마우 분화구
열화상 시스템
FLIR T865
70mm 6° IR 렌즈
더운 날씨의 K lauea 읽기: FLIR T865가 화산 활동을 측정 가능한 데이터로 전환하는 방법
T865 열화상 카메라 및 70mm 6° IR 렌즈를 사용한 현장 작업 사례 연구 및 데이터 분석의 기술적 컴파일
핵심 요약
절대 온도를 측정하는 방사 분석 영상 또는 열 적외선 이미지는 화산 관찰소에서 사용할 수 있는 가장 강력한 원격 감지 도구 중 하나입니다. 표준 시각 카메라와 달리 열을 정량적 데이터로 변환하므로 탈기 동작의 분출이나 이동에 앞서 미묘한 변화를 감지하는 데 이상적입니다.
방사 측정 센서는 상대 밝기뿐만 아니라 픽셀 레벨 온도 값을 측정합니다. 이를 통해 USGS, Hawaiian Volcano Observatory 또는 INGV와 같은 화산 관측소는 환기구, 열구 및 배관 구조물에서 열 동작의 시계열 데이터 세트를 구축할 수 있습니다.
FLIR T865는 이제 미국 하와이 화산 국립공원 내 킬라우아 화산의 정기 분출 에피소드에 대한 정량화 데이터를 수집하는 현장 테스트를 거쳤습니다.
수집된 데이터 세트는 폭발 예측 및 조기 경고 감지 시스템, 가스 제거 정량화 및 배관 역학, 용암 흐름 추적 및 위험 매핑, 공공 안전 및 위험 관리, 집합적으로 관리되는 다양한 애플리케이션을 위한 다목적/다중 플랫폼 통합을 위한 구성 요소의 잠재적 활용 등의 지원 조치를 계속할 수 있습니다.
방사성 이미징이 실제로 캡처하는 것은 폭발 시 현장 관리를 담당하는 위험 완화 및 안전 관리와 함께 과학자 및 화산 관측소를 위한 귀중한 데이터 세트에 해당할 수 있습니다.
방사 분석 이미징은 정성적 관찰 정량적 열 지능에서 화산 모니터링을 변환합니다. 이 시스템은 보다 정확한 탈기 분석과 함께 공공 안전 관리 결정에 사용할 수 있는 데이터 기반 IR 열화상 이미지인 실시간 위험 매핑 기능을 통해 조기 분출 감지를 지원합니다.
UAS 시스템, 가스 센서 및 AI 모델과 통합되면 차세대 화산 관찰기 및 위험 완화 프레임워크의 초석이 됩니다.
열화상 촬영 방법
토론 - 화산 환경에서 열화상 촬영 방법 및 FLIR T865
Hawai’i Volcanoes National Park에서는 대기 조건에 따라 일반적으로 -20°C ~ 500°C 범위의 정확한 열화상/측정을 수행할 수 있는 T865 열화상 카메라 및 특수 렌즈[f=70mm(6°)] IR 렌즈를 사용하여 고해상도 RGB(빨간색, 녹색, 파란색) 이미징 센서 및 IR(적외선) 측정을 통해 USGS 및 HVO를 보완하기 위해 공중 이미지를 촬영하고자 합니다. 열화상 카메라에는 -20°C ~ 150°C 및 0°C ~ 500°C의 두 가지 범위가 있습니다.
FLIR T865 열화상 카메라는 유틸리티 및 제조 환경에서 중요한 전기 및 기계 장비의 안전하고 효율적인 평가를 위해 설계된 비접촉 검사 기기입니다. 180° 회전 광학 블록을 통해 작업자는 까다로운 위치에서 더 편안하고 향상된 접근성으로 검사를 수행할 수 있습니다.
고급 기능을 갖춘 이 카메라는 최대 ±1°C 또는 ±1%의 정밀도로 -40°C까지 매우 정확한 온도 측정을 제공합니다. 1-Touch 레벨/스팬 조영 증강 및 레이저 지원 자동 초점과 같은 추가 기능은 일관된 이미지 선명도와 신뢰할 수 있는 열 분석을 보장합니다.
T-865는 FLIR Flex View Dual Field of View FOV 렌즈와 함께 사용할 수 있으므로 사용자는 광역 및 망원 스캐닝 모드 간에 즉시 전환할 수 있어 운영 유연성이 향상됩니다. 또는 6° 시야각 FOV 적외선 렌즈를 사용하여 먼 거리에서 작은 대상을 검사할 수 있습니다.
활성 용암 분수 분출 에피소드 # 40 동안 Kilauea Volcano. 하와이 화산 국립공원 내 할라마우마우 분화구 전체의 이미지 개요.
FLIR T865 열화상 카메라는 열 검사 중에 표적 획득 정확도를 개선하고 초점 성능을 향상시키도록 설계된 레이저 지원 자동 초점 시스템을 통합합니다.
카메라는 약 7.5~14μm의 장파 적외선 LWIR 스펙트럼 범위 내에서 작동하며, 대기 조건은 방사 측정 정확도에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다.
특히, 습도 수준이 높으면 대기 중 수증기의 흡수 및 방출 특성으로 인해 상당한 측정 불확실성이 발생합니다.
공기 중에 존재하는 수분은 대상 물체가 검출기에 도달하기 전에 대상 물체에 의해 방출된 적외선의 일부를 흡수하여, 특히 장거리에 걸쳐 겉보기 대상 온도를 감소시킨다.
동시에 대기 수증기는 감지기 신호에 추가 열 에너지를 기여하는 적외선을 방출하여 대기 보상 매개변수가 올바르게 구성되지 않은 경우 계산된 온도 값을 왜곡할 수 있습니다.
습도가 높으면 열 대비가 감소하고, 이미지 선명도가 저하되며, 열 이상의 가시성이 저하될 수 있습니다. 이러한 효과는 측정 거리가 증가함에 따라 점점 더 중요해지고, 이에 따라 방사 측정 오차가 증폭됩니다.
따라서 정확한 장거리 열화상 측정은 신뢰할 수 있는 열 분석 및 데이터 해석을 보장하기 위해 상대 습도, 주변 온도, 목표 거리, 반사된 겉보기 온도 및 목표 방사율을 포함한 환경 매개변수를 신중하게 고려해야 합니다.
킬라우아 화산은 용암 분수 분출 에피소드 # 40을 게시합니다. 하와이 화산 국립공원의 전체 Halema-uma-u 분화구의 열 적외선 개요.
Lava 분수 전구체 활동
지속적인 분수 전 신호
킬라우에아의 현재 간헐적 정상발진은 화산학자들에게 개방형 기초 화산에서 문서화된 반복적인 용암 분수 전구체 사이클의 가장 명확한 최신 사례 중 하나를 제공했습니다.
2024년 12월에 시작된 Halema-uma-u 분화구 내 분출 순서는 정숙, 팽창, 가스 축적 및 빠른 고수분 방출의 교대 기간을 특징으로 합니다.
용암 분수 에피소드 직전에 하와이 화산 전망대에서 여러 전구 신호를 일관되게 관찰합니다.
가장 중요한 지구물리학적 전구체는 칼데라 주변의 경사계로 기록되는 빠른 정상 팽창입니다. 회생 기간 동안, 마그마는 정상 저장소 아래로 계속 상승하고 축적되어 화산의 측정 가능한 바깥쪽 변형을 유발합니다.
매그마 압력이 증가함에 따라, 낮은 수준의 화산성 떨림이 강화되고 할레마우마우 아래에서 얕은 지진이 흔히 증가합니다.
또 다른 고진단 전구체는 하나 또는 두 개의 파열 벤트에서 저레벨 스패터링 또는 돔 분수의 발병이다. 주요 용암 분수가 시작되기까지 수 시간에서 수 일 전에, 관찰자는 약한 용암 오버플로, 간헐적인 스패터 버스트, 백열 벤트 글로우, 작은 분수 펄스를 자주 문서화합니다.
이는 점점 더 많은 가스가 얕은 도관 시스템으로 유입되는 가장 이른 시점을 나타냅니다. HVO는 이러한 낮은 수준의 선구적인 이벤트가 수백 미터 높이의 지속 분수로 전환되기 전에 수 시간 동안 지속될 수 있다고 반복적으로 언급합니다.
Kilauea Volcano의 전구체 활동
거리, 상대 습도 및 화산 자두 방출 합병증
장거리 방사 측정 감지
옵션인 f = 70mm 6° 적외선 망원 렌즈가 장착된 FLIR T865 열화상 플랫폼은 산업, 지열 및 화산 환경에서 정량적 열 조사를 지원할 수 있는 고해상도 장거리 방사 측정 감지 시스템을 나타냅니다.
이 카메라는 12μm 픽셀 피치와 640 × 480 비냉각식 마이크로볼로미터 검출기를 통합하고 장거리 열 관찰 및 방사 측정이 필요한 응용 분야에서 정밀 열화상 촬영을 위해 특별히 설계되었습니다.
옵션인 6° × 4.5° 망원 렌즈는 시야를 좁히고 검출기의 순간 시야 IFOV를 더 작은 대상 영역으로 집중시킴으로써 긴 스탠드오프 거리에서 공간 해상도를 크게 향상시킵니다.
따라서 좁은 필드 망원 구성은 공간 배율과 상황 범위 간의 균형을 나타냅니다.
T-865 플랫폼과 함께 제공되는 표준 광각 렌즈는 일반 모니터링 및 근접 범위 조사에 적합한 광범위한 열 상황 인식을 제공하는 반면, 70mm 6° 렌즈는 장거리에서 고해상도 열 표적에 최적화되어 있습니다.
이 기능은 탄도 이젝타, 화산 가스, 불안정한 지형 및 높은 방사 열속에 대한 노출을 완화하기 위해 안전한 스탠드오프 거리가 필요한 위험한 화산 모니터링 작업에 특히 유용합니다.
70mm 망원 렌즈가 장착된 FLIR T865는 탄성파, 가스 흐름 측정, 변형 모니터링, 적외선 관찰, UAS 열 매핑 및 위성 원격 감지를 포함한 보완 데이터 세트와 통합되면 다학제 화산 위험 평가, 분출 특성화, 지열 기반 시설 검사 및 장거리 열 지능 획득에 크게 기여할 수 있습니다.
Google Earth를 통한 열 분석 테스트 포인트 1의 거리 측정은 용암의 거의 실제 겉보기 온도를 정확하게 측정하기 위한 기본 요건인 용암 분수 분석을 지원하는 데 사용됩니다. 용암 분수 환기구와 T-865 시험 지점 1 사이의 거리는 2,515미터 또는 8,251피트였습니다.
FLIR Thermal Studio Pro 화면은 하와이 화산 국립공원의 할라마우마우 분화구 내부에서 진행 중인 킬라우아 분출과 관련된 용암 분수 이벤트가 발생하기 전에 일반적으로 볼 수 있는 전구체 활동의 표현을 캡처합니다.
Lava 흐름 진행 추적
연속 방사 측정 열화상 촬영
망원 방사 측정 렌즈가 장착된 FLIR T865 열화상 카메라와 같은 장거리 적외선 시스템을 사용한 연속 방사 측정 열화상 촬영은 이러한 빠른 형태학적 변동을 거의 실시간으로 정량적으로 문서화하는 효과적인 방법을 제공합니다.
이상적인 화산 모니터링 프레임워크는 여러 구성 요소를 집합적으로 활용합니다.
과학자 및 안전 관리는 이러한 운영 용암 흐름 모니터링 워크플로우를 위해 카메라 설정, 방사 측정 교정, 현장 배치 및 데이터 해석을 결합하여 입증된 여러 전략을 활용합니다.
T865는 핸드헬드 카메라가 아닌 고정식, 반복 가능 방사 측정 모니터링 스테이션으로 가장 적합합니다.
640 × 480 IR 검출기, 7.5~14μm 스펙트럼 범위, 방사 측정 기록 기능 및 옵션인 협시야 렌즈는 활성 용암 마진, 유동 전진, 브레이크아웃, 용암 튜브, 가피 형성 및 분수 후 냉각 패턴을 문서화하는 데 매우 적합합니다.
방사 측정식 열 데이터 세트는 환기 벽 온도, 분수 열 강도, 용암 흐름 전파, 스패터 축적, 열 브레이크아웃 개발 및 탈기 경로의 공간 이동을 측정하는 동시에 내진, 변형, 가스 방출 및 적외선 모니터링 데이터 세트와 비교할 수 있습니다.
고해상도 열화상 촬영의 사용은 어두움, 화산 가스 배출, 재 또는 응축 증기로 인한 가시성이 제한된 조건에서 특히 중요하며, 이 경우 기존의 광학 관찰이 크게 손상될 수 있습니다.
용암 흐름 추적을 위해, 카메라를 안전하게 내려다보는 안정적인 삼각대에 놓고 분화구 바닥 또는 흐름 필드를 명확하게 볼 수 있습니다.
원격 유량 전면 및 통풍구에는 6° 또는 14° 렌즈를 사용하고, 더 넓은 맥락에는 더 넓은 렌즈를 사용하십시오.
Kilauea Volcano의 Halema/uma/u 분화구 내부에 문서화된 용암 흐름 활동의 열화상 이미지 분석.
분출 주기가 밝혀지는 것
세 가지 에피소드, 세 가지의 킬로에아 표현
킬라우에아에서 “에피소드”는 완전히 분리된 발진을 의미하지 않습니다. 진행 중인 정상 분출은 주기에 따라 작동합니다. 정상 아래의 마그마 및 가스 재충전, 압력 증가, 용암 분수 시작, 마그마가 방출될 때 시스템이 수축됩니다. 분수가 가라앉으면 다음 주기가 진행됨에 따라 정상이 다시 팽창하기 시작합니다.
이 현장 연구 당시에는 그 순서가 수십 번 반복되었습니다. 따라서 에피소드 40, 44 및 45는 동일한 진화하는 발진에 대한 3개의 스냅샷을 제공했으며, 분수 높이, 지속 시간, 용암 출력 및 환기 동작의 변화가 열 기록에 어떻게 나타나는지 비교할 수 있는 기회를 제공했습니다.
열화상 이미지는 T865를 사용하여 수집된 관련 사진 및 비디오와 함께 킬라우에 있는 Halema 'uma'u Crater 내에서 발생하는 활성 용암 분수 에피소드 동안 용암 분수 높이 및 용암 유체 역학의 변화에 대한 지속적인 조사를 지원합니다.
흐린 흐린 저녁에 석양을 바라보며 촬영한 킬라우아 화산의 할라마우마우 분화구의 에피소드 #44 용암 분수.
킬라우아 화산의 할라마우마우 분화구에서 일몰 직후 에피소드 #44 용암 분수.
에피소드 40
10시간 지속 펄스
킬라우아의 진행 중인 정상 발진의 용암 분수 에피소드 #40은 2026년 1월 12일에 발생했으며, Halema-uma-u의 현재 간헐적 발진 시퀀스 내에서 유의한 용암 분수 증례를 대표했다.
지속적인 용암 분수는 아침 시간 동안 시작되어 약 1804 HST까지 지속되어 거의 10시간 동안 지속되는 폭발 에피소드를 생성했습니다.
분출은 북부 환기구에서의 활동에 의해 지배되었으며, 환기구에서 약 250m(820ft) 위에 도달하는 지속적인 용암 분수를 생성했습니다.
관찰사항은 사건 중에 분화구 바닥의 약 60%가 신선한 용암에 의해 표면 치환되었음을 나타내며, 이는 그 순서의 다른 사건에 비해 중등도 분수 높이에도 불구하고 상당한 양의 마그마가 분출되었음을 보여준다.
에피소드 44
낮은 분수가 여전히 Lava의 엄청난 볼륨을 움직일 때
킬라우에 대한 진행 중인 정상 발진의 용암 분수 에피소드 #44는 2026년 4월 9일 1110 HST에 시작되어 같은 날 1941 HST에 종료되어 약 8시간 31분의 총 발진 지속 시간을 산출했습니다.
에피소드 44 중의 파괴적 활동은 북부 환기구에 의해 지배되었으며, 환기구에서 약 240m(800ft) 높이에 도달하는 지속적인 용암 분수를 생성했습니다.
에피소드 44와 관련된 효과적인 활성은 약 5.8 × 106m3의 용암을 생성했으며 Halema-uma-u 분화구 바닥의 약 50%를 재표면화했습니다.
Hawaiian Volcano Observatory에서 수행한 분석에 따르면, 발진은 1230 HST에 가까운 390m3s−1에 가까운 피크 삼출률을 달성한 반면, 발진 전체의 평균 방출률은 약 189m3s−1이었습니다.
이러한 값은 비교적 중간 수준의 분수 높이를 특징으로 하는 에피소드 중에도 유의한 분출량이 유지될 수 있음을 입증합니다.
에피소드 45
분수 높이가 스토리의 일부인 이유
진행 중인 킬라우에 대한 정상 발진 에피소드 45는 2026년 4월 23일에 발생했으며, Halema-uma-u에서 발생한 광범위한 간헐적 발진 활성 시퀀스 내에서 중등도 강도의 용암 분수 증례를 대표했다.
지속적인 발진 활성은 1001 HST로 결론을 내리기 전 약 8.5시간 동안 지속되었으며, 그 후 모니터링 자료는 더 낮은 수준의 불안으로의 복귀를 시사했다.
북부 환기구에서 나오는 지속적인 용암 분수는 일반적으로 300m(1000ft) 미만의 분수 높이를 생성했으며, 문서화된 최대 높이는 약 265m(870ft)입니다.
분수는 할레마우마우 분화구 바닥의 큰 부분을 가로지르기 전에 환기구에서 북쪽으로 전파된 광범위한 채널화 용암 흐름 네트워크를 공급했습니다.
발진 후 관찰 결과, 잘 개발된 용암 수송 시스템이 용암 수송 시스템을 통해 운송 상자의 동부 섹터 전체에 용암을 분포시키고 궁극적으로는 운송 상자 바닥의 약 50%를 새로 설치한 용암으로 표면화시켰습니다.
정량적 평가는 에피소드 45가 약 5.2 × 106m3(6.8 × 106yd3)의 맹출된 용암 용적을 생성했음을 나타냅니다.
이러한 값은 비교적 적당한 분수 높이가 그럼에도 불구하고 장기간에 걸쳐 지속될 때 상당한 폭발량과 관련이 있을 수 있음을 입증합니다.
발진 에피소드가 종결될 때 Halema/uma/u 분화구 내부의 용암 분수 후 열 적외선 이미지.
현장 작업의 비하인드 스토리
확인
무엇보다도 저는 Rickard Lindvall씨와 Hans Skutberg씨가 스위스의 Teledyne FLIR로부터 지속적인 지원을 받고 있다는 것을 인정하고 싶습니다.
이들은 연구 설계의 현장 작업 역량을 지원하기 위해 노력하는 조율을 통해 프로젝트가 불가능했을 것입니다.
Teledyne FLIR 주도 관리 팀은 오늘날 신기술로 실제 문제를 해결하고 있는 실현 가능한 과학적 솔루션에 창의성을 활용하여 환경의 다양한 동적 측면을 더 쉽게 연구하고 이해할 수 있기 때문입니다.
킬라우아 분출장에서 FLIR T-865를 사용하는 것은 가장 통찰력 있는 장비 중 하나였으며, 그 결과 데이터는 Hawai’i Volcanoes 국립공원 관리팀과 안전 담당자가 지속적인 공공 안전 및 위험 완화 대응을 위해 사용했습니다.
또한, 저는 하와이 화산 국립공원의 현장 연구 코디네이터인 Sierra McDaniel에게 지속적인 킬라우아 분출 주기와 2025년 미국 정부 폐쇄 기간 동안 국립공원 영토 내에서 발생하는 많은 연구 팀과 프로젝트에 대한 헌신과 결의에 대해 매우 진심어린 “감사”를 전하고 싶습니다.
OVSICORI-UNA와 LAQAT-UNA 모두 현장 작업 캠페인 동안 수집된 데이터의 과학적 해석에 매우 중요했기 때문에 화산학자 및 대기 과학자들이 이러한 학제간 기사에 대한 중립적인 견해에 대해 감사하는 것이 항상 중요합니다.
이 글은 다양한 과학 및 기술 전문가들의 그룹 노력의 결과였으며, 사람들의 열정을 활용하고 우리 모두가 서로에게 제공해야 할 최고를 제공하는 것은 시너지 효과입니다.
