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고주파 유전 및 마이크로파에 의한 표면건조

전문가 제언: ○ 저주파 가열은 전자유도로써 가열재료에 전기에너지를 전달하고, 가열재료 자체가 전류를 열로 변화하는 방법이다. 적용범위는 60Hz에서 100KHz까지이며 가열코일과 재료의 거리를 작게 할수록 효율이 높아서 열 가공, 열처리, 표면처리, 용접, 브레이징 간접가열 등에 사용된다. 고주파에 의한 가열은 전자파에 의한 가열로서 고주파전계에 의해 유전체내부에 발생한 전기 쌍극자를 고주파에 의해 회전하여 분자간의 마찰로 열을 발생하는 방법이다. 주로 목재접착, 가공목재, 건조목재, 섬유강화 플라스틱, 항온건조, 해동, 살균, 살충, 의료에 적용하고 있다.

○ 2009년 일본의 Noburo Yoshikawa는 금속의 마이크로파 가열범위와 특성을 밝혔다. 마이크로파의 가열원리는 고주파 전계에서 나타나는 유전손실을 이용한 것이다. 내부까지 단시간에 가열할 수 있고 가열효율이 높으며 복잡한 형상도 균일하게 가열할 수 있다. 탄소재료에 마이크로파를 조사하면 고온으로 가열되고 가정용 전자레인지로써 물을 끓이는 데는 1분이 걸리지만 탄소는 1000℃ 이상이 된다. 탄소나노튜브는 불과 몇 초 이내에 유리를 용융시키는 온도까지 도달할 수 있다.

○ 마이크로파에 의한 건조는 전도체인 금속재료 표면에는 유도전류 때문에 마이크로파의 적용이 지체되어 왔다. 2000년 ㈜태양기전사는 마이크로파에 의한 건조기술을 플렉시블 인쇄회로기판 도금의 건조장치, 인쇄기, 분석기에 적용하였다. 마이크로파에 의한 건조는 금속박막이나 분말의 가열에 효과적이며 압전소자, 탄화물, 질화물의 제조, 도금폐기물, 수소방출에도 실용을 위한 연구가 진행되고 있다.

○ 향후 마이크로파에 의한 건조가 연료전지, 플렉시블 기판의 도금 후처리 공정에 적용할 수 있다. 마이크로파의 온도제어도 용이하여 박막이나 잉크, 도금제품의 표면가열에 효과적일 것으로 사료된다. 특히 세라믹스 소결제품의 급속 승온에 의한 입자성장을 억제할 수 있어 소결속도도 촉진할 수 있어 첨단 도금 표면처리 제품의 생산성향상을 기대할 수 있을 것으로 사료된다.

저자: Shinobu ASAMI
자료유형: 니즈학술정보