귀 체온계용 복사열 검출기 가열 구조 최적화

국문 초록 (Abstract)

신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19) 확산에 따라 주요 증상인 발열을 빠르고 정확하게 감지할 수 있는 기술에 대한 수요가 나날이 증가하고 있으며, 이러한 수요를 충족시킬 수 있는 대표적 체온계로서 귀 체온계에 대한 관심 역시 크게 늘고 있다. 귀 체온계는 적외선 대역의 복사열 검출기(Thermopile Thermal Detector)를 이용하여 고막과 검출기 간 온도 차를 측정함으로써 체온을 결정하며, 결정된 체온의 불확도가 고막과 검출기 간 온도 차에 비례하는 특성을 가져 측정불확도 저감을 위해 고막과 써모파일간 온도차를 최소화할 수 있는 부가적 발열체의 사용이 요구된다. 다만, 이와 같은 구성에 있어 복사열 검출기 자체의 유한한 물성 및 발열체 배치에 따른 온도 구배 발생으로 인해 체온 측정시간의 지연 및 측정불확도의 증가가 야기될 수 있어, 빠르고 정확한 체온 측정을 위한 온도측정 알고리듬 개선 및 복사열 검출기 가열 구조 최적화가 요구된다. 본 연구에서는 복사열 검출기의 체온 측정속도 및 측정불확도 개선을 위해 검출기 가열 중 검출기 신호가 0 (Null)인 지점에서 체온을 결정하는 알고리듬을 적용하였으며, 전산 수치해석을 통해 유효한 가열 구조로 확인된 검출기 측면 가열 구조에 대해 발열체 위치에 따른 측정온도 영향을 평가하여 복사열 검출기의 최적 가열 구조를 도출하고자 하였다. 본 연구의 수행 결과, 전산수치해석 예측과 유사하게 검출기 측면 하부 가열 시 빠르고 정확한 온도 측정이 가능하며 검출기 측면 상부 가열 시 검출기 외벽으로부터의 복사 열전달 영향으로 인해 부정확한 측정이 야기될 수 있음을 실험을 통해 확인하였다.