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마이크로파 세라믹스 소성로의 가열원리

전문가 제언: ○ 마이크로파를 이용한 가열은 1946년에 P. Spencer에 의하여 발견되었으며, 1970년대에는 가정용 전자레인지에 응용되어 그 사용이 크게 확대 되었다. 그 후 1990년대부터는 유기화합물, 탄소 및 금속재료 등 대부분의 재료에서 마이크로파 가열의 이용에 대하여 본격적인 연구가 시작되었다.

○ 마이크로파는 적외선과 고주파 사이의 300MHz~300GHz파로 공업용과학용, 의학용 등으로 많이 사용되고 있다. 여기서는 공업용으로 사용되는 멀티모드 가열법과 진행파 가열법을 이용한 세라믹스 소성로와 소성로의 효율을 높이기 위한 단열재, 서셉터 등의 로재에 대하여 상세히 소개하였다.

○ 종전의 가열방식은 가공물을 표면에서 가열하고 표면에 흡수된 열이 열전도를 통해 내부로 전도되어 온도가 상승하나, 마이크로파에 의한 가열은 열전도에 의한 가열이 아니고 전자파 에너지가 가공물 내부로 침투되어 물질 내부에서 전자, 원자 및 격자의 운동 에너지로 변환되어 열을 일으키므로 상대적으로 표면의 온도가 낮아 이에 대한 대책이 필요한 새로운 가열 방법식이다.

○ 전도체인 금속재료는 표층에서 발생하는 유도전류 때문에 마이크로파의 침투가 제한되어 공업적 응용이 제한되어 왔다. 그러나 유전율이 큰 세라믹스에서는 급속 승온으로 입자성장의 억제로 소결구동이 증가하고 입자표면이 활성화하여 소결이 촉진되며 확산이 빨라지는 이점이 있다.

○ 이 외에도 마이크로파의 세라믹스 소결에 사용되는 전기 에너지는 화석연료를 사용하지 않는 원자력, 태양에너지 및 수력을 대량 이용하게 되어 화석연료 사용으로 발생하는 CO2가스의 발생 저감으로 지구환경 개선에 조금이라도 이바지 될 것으로 기대된다.

저자: KAJITA Yoshiharu
자료유형: 학술정보