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밀리파 가열의 특징과 재료 가공 프로세스의 응용

전문가 제언: ○ 마이크로파는 전자파 중에서 주파수가 300㎒~300㎓(파장 : 1m~1mm)의 전자파를 총칭한다. 그 중 주파수가 30~300㎓의 것은 파장이 수mm이며, 특히 이를 밀리파(millimeter wave)라 부른다.

○ 세라믹의 소결을 위한 방법으로 마이크로파 가열은 소성시간의 단축, 분위기의 제어 등이 우수하고, 환경부담이 적은 에너지이므로 장래 소결법으로 기대가 되고 있다. 전자레인지에 사용되는 것과 같은 2.25㎓ 마이크로파는 오래전부터 이용되었으나, 소결 시 열폭주 발생으로 균일한 소성이 어려워 실용화가 늦어졌다.

○ 근래에 센티파(5~28㎓)보다 적은 밀리파(84㎓) 같은 단파장의 전자파를 이용하여 세라믹 소결에 관한 연구가 많이 이루어지고 있다. 특히 일본은 공공 프로젝트로 이와 관련한 소성로의 개발, 소성기술 개발, 재료특성 평가에 대한 연구를 실시하고 있다.

○ 일반적인 노(爐)는 외부에 있는 열원에서 소결물에 열을 부여하면 소결물의 온도가 상승하는 ‘외부발열 전도가열’이다. 마이크로파로는 소결물 전체에 마이크로파를 흡수시켜 발열하는 ‘내부발열 체적가열’이다. 따라서 마이크로파나 밀리파 가열은 특별한 제어나 열원이 없이도 스트레인 없이 균일한 소성이 가능하며 급속 온도 상승도 가능하다.

○ 밀리파 가열은 산화물 세라믹뿐만 아니라 소결이 어려운 비산화물도 가능하여 이에 대한 연구가 많이 발표되고 있다. 또한 마이크로파와 달리 밀리파는 금속도 가열이 가능하여 향후 이에 대한 기대가 크다.

○ 국내에서는 아직 많은 연구가 없으나 향후 이와 관련하여 세라미스트들이 전자파에 대한 지식을 넓히고 소성로 개발 등 관련 기술개발에 많은 연구가 있기를 기대한다.

저자: MAKINO Yukio
자료유형: 학술정보