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마이크로파(2.45GHz)에 의한 알루미나 세라믹의 소성기술

전문가 제언: ○ 전자파는 정보통신에서 필수적이며 환경부담이 적은 에너지원으로 주목받고 있다. 전자파 중에서 마이크로파는 주파수 300㎒(파장: 100cm)에서 300㎓(파장: 1mm)의 전자파를 총칭한다. 마이크로파는 여러 분야에 이용되고 있다. 통신용의 정보전달 이외에는 주파수 0.915㎓, 2.45㎓ 및 24㎓의 3개가 사용 가능하다.

○ 마이크로파 중에서 2.45㎓ 주파수대는 공업용으로 이용되고 있으며, 세라믹공업에서는 분말의 건조, 내화물의 건조에 사용되었다. 세라믹 소결을 위한 마이크로파가열은 소성시간의 단축, 분위기 제어, 균일한 소결, 친환경적 에너지라는 장점으로 많은 관심이 있었다. 그러나 전자레인지에 사용되는 2.45㎓와 같은 마이크로파는 세라믹 소결 시 불균일한 과열(열폭주: thermal runaway)이 발생하여 균일한 소성이 어려워 실용화가 늦어졌다.

○ 일본은 NEDO의 지원 하에 ‘환경부담절감형 단시간 균질가열 공정개발’이라는 프로젝트를 파인세라믹스센터 외 연구소, 기업이 컨소시엄을 결성하여 2.45㎓ 마이크로파를 이용한 세라믹(도자기, 파인세라믹스) 소결을 공동연구(공개용 연구보고서 입수 가능)하였다.

○ 이 공공 프로젝트에서 마이크로파용 소성로 개발, 도자기, 파인세라믹의 산화물, 비산화물의 소성기술, 재료 특성 평가에 대한 연구를 실시하였다. 본 논문에서는 앞서의 연구를 발전시켜 피소결체와 벽이 거의 비슷하게 마이크로파로 가열되게 하기 위한 등온열장벽을 개발하고 대형 알루미나 소결에 응용하여 성공하였다.

○ 전자파가열기술은 처음 러시아에서 개발하였으나, 미국이 먼저 제품을 상업화하였다. 마이크로파가열은 소결체 전체에 마이크로파를 흡수시켜 발열하는 ‘내부발열 체적가열’이다. 특별한 제어나 열원이 없어도 균일한 가열이 가능하여 친환경적인 에너지 이용방법으로 장래 활용에 기대가 크다. 국내에서도 세라미스트들이 전자파에 대한 지식을 넓히고 관련 기술개발에 많은 연구가 있기를 기대한다.

저자: MIZUNO Masatoshi
자료유형: 학술정보