금속의 마이크로파가열의 원리와 응용

전문가 제언

○ 전파를 이용하여 가열하는 방법을 “전자파가열”이라 하며 여기에는 주파수 대역에 따라 50/60Hz의 저주파가열, 100~1000KHz의 고주파가열, 1~300MHz의 유전가열, 300MHz~300GHz의 마이크로파가열이 있다. 마이크로파 중에서 통신용을 제외하고 일반산업용에 쓰이는 주파수는 915MHz와 2.45MHz로서 가정용 전자레인지가 이 주파수대역을 사용한다.

○ 마이크로파가열의 원리는 고주파전계에서 나타나는 유전손실을 이용하는 것이다. 즉 유전체의 비유전율은 로 나누어지고 주파수()의 전기장(E)이 인가되면 1초당 의 에너지가 열로 방출된다. 따라서 ε‘’와 가 클수록 효과적으로 가열된다. 그러나 전자파의 침투깊이는 가 클수록 감소하여 표면부만 가열되므로 상용으로는 2.45GHz가 이용된다.

○ 마이크로파가열은 내부까지 단시간에 가열할 수 있고 가열효율이 높으며(인가전력의 80%), 복잡한 형상도 균일하게 가열되고 온도제어가 용이하며 밀폐가열이 가능한 점 등의 장점이 있다. 따라서 전자레인지, 건조기, 살균장치 등 식품공업용 장치를 비롯하여 유기합성, 분석기기 등에 널리는 이용되고 있다.

○ 전도체인 금속재료의 경우 표면층에서 발생하는 유도전류 때문에 전자파의 침투가 제한되어 마이크로파의 공업적 응용은 지체되어 왔다. 그러나 유전율이 큰 세라믹재료의 소결에 이용하면 급속 승온에 의한 입자성장의 억제로 소결구동력이 증가하고, 입자표면이 활성화되어 소결이 촉진되며 격자진동으로 확산속도가 빨라지는 이점이 있다.

○ 최근 금속박막이나 금속분말의 가열수단으로서 유용성이 보고 되고 있으며 본고에서는 응용분야로서 ①소결체 및 복합재료의 제조, ②PZT 박막의 결정화, ③탄화물, 질화물의 제조, ④중금속 폐기물의 안정화처리, ⑤수소저장합금의 수소방출 촉진 등을 열거하고 있다. 아직은 실험연구 또는 아이디어 차원의 제안단계에 있으나 마이크로파가열의 장점을 활용하는 방향에서 실용화가 이루어질 것으로 기대된다.

저자

Noboru Yoshikawa

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2009

권(호)

48(1)

잡지명

まてりあ（日本金屬學會會報)

과학기술
표준분류

재료

페이지

3~10

분석자

심*동

분석물

• 금속의 마이크로파가열의 원리와 응용.pdf [427,071 byte]

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