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'로이유리' 열반사 효율↑ 고속 열처리 기술 개발
전기연, 2.45GHz 마이크로파 유도가열 기술 상용화 기대
2019년 05월 15일 오후 13:56
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[아이뉴스24 최상국 기자] 2.45GHz 주파수의 마이크로파 자기장을 활용해 전도성 박막을 고속으로 열처리할 수 있는 기술이 개발됐다.

15일 한국전기연구원(KERI, 원장 최규하) 나노융합연구센터 김대호 박사팀은 전자레인지 등에서 사용되는 마이크로파를 활용한 유도가열 기술로 금속 나노박막을 연속적이면서도 균일하게 고속 열처리 할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다.

이 기술은 최근 건축물의 친환경 단열유리로 가장 많이 활용되고 있는 ‘로이유리(Low-Emissivity Glass)’와 같은 박막 열처리가 필요한 산업에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

인덕션 조리기구 등에서 사용하는 수십 khz 수준의 기존 유도가열 기술은 밀리미터(mm) 수준의 두꺼운 소재에만 적용할 수 있었지만 2.45GHz대 마이크로파를 활용한 이 기술은 나노미터 수준의 얇은 전도성 박막을 1초 이내에 1천℃ 이상 온도로 빠르게 열처리할 수 있다. 즉 열처리가 필요한 전도성 박막만을 선택적으로 순간 고온 가열할 수 있게 된 것이다.

기존 유도가열과 마이크로파 유도가열의 원리비교 [한국전기연구원]


'유도가열’은 전도성 표면에 자기장에 의한 유도전류를 발생시켜 저항열을 만들어내는 기술이다.

연구팀은 또한 마이크로파 유도가열 기술의 핵심인 '유전체 공진'을 통해 나노박막의 발열 분포를 조절, 넓은 면적에서도 안정적으로 열처리가 가능하도록 연속성과 균일성을 확보함으로써 실제 산업현장의 열처리 공정에서 바로 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

연구팀은 공정 과정에서 초당 1미터의 속도로 흘러가는 로이유리를 500℃ 이상의 온도(유리가 견디는 수준)로 균일하게 열처리하는 데 성공했으며 열처리된 로이유리는 전도성이 30% 높아져 태양광의 열적외선 반사율(단열효과)이 5% 이상, 가시광선 투과율(채광효과)이 2.5% 이상 개선되는 것을 확인했다고 밝혔다.

로이유리는 창을 통해 들어오는 가시광선은 통과시키고 열의 원적외선은 반사하는 에너지 절약형 유리다. 겨울에는 내부에서 발생한 난방열이 밖으로 빠져나가지 못하도록 차단하고, 여름에는 바깥의 열기를 차단하여 냉·난방비를 줄여주기 때문에 많은 관심을 받고 있다.

단열효과가 뛰어난 로이유리 [한국전기연구원]


연구책임자인 김대호 선임연구원은 “기존 로이유리 가열 기술들은 열처리 후 가공성 문제, 높은 에너지 비용에 따른 경제성 문제 등의 어려움을 겪어 왔다”며 “에너지 전환효율이 높은 마이크로파 유도가열 기술은 필요한 부문만을 순간·선택적으로 가열할 수 있기 때문에 필요한 장치의 규모도 대폭 줄일 수 있고, 비용도 획기적으로 절감할 수 있다”고 설명했다.

연구팀은 로이유리 열처리 공정 기업을 통한 사업화를 추진하고 한편 금속 나노박막을 사용하는 디스플레이, 반도체 소자, 태양전지 등의 열처리 공정에도 활용될 수 있는 기술들을 지속적으로 연구·개발할 계획이다.

[사진1]한국전기연구원 김대호 박사가 개발한 마이크로파 유도가열장치 앞에서 열처리된 로이유리를 들고 있다 [한국전기연구원 ]


/최상국 기자 skchoi@inews24.com

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