고주파 유도 가열장치란?
고주파 유도 가열장치란 유도 가열의 원리를 이용한 열 공급 장치의 일종으로, 고주파 발진기를 에너지원으로 사용하는 것을 말합니다.
일반적으로 금속을 대상으로 하는 직접 가열 시스템이지만, 그 금속을 통해 다른 재질의 물건을 가열하는 것도 가능합니다.
고주파 유도 가열장치의 사용 용도
고주파 유도 가열 장치는 금속 야금 등 가열 처리가 필요한 곳에 도입되고 있으며, 기존 가열 시스템인 가스로나 전기로에 비해 소형화가 가능하기 때문에 공간 절약이 필요한 곳에도 적합합니다.
또한, 금속 자체에 전류를 흘려서 가열하는 방식이기 때문에 스케일 등의 부산물 발생이 거의 없어 반도체 제조시설 등 클린룸 환경에서의 가열 장치로도 적합합니다.
가열 원리상 금속을 가열하여 용해될 때까지 고온으로 가열하는 경우에도 고주파 유도 가열장치를 사용하면 균일하게 가열할 수 있습니다.
고주파 유도 가열장치의 원리
가열하고자 하는 물체를 둘러싸는 형태로 코일이 감겨져 있으며, 그 코일에 교류전원을 고주파 발진기를 통해 연결합니다. 그 코일 내부에 가열하고자 하는 금속을 삽입하면 금속 표면에는 와전류가 발생하고, 그 전류에 의해 발생하는 줄열로 인해 금속이 가열됩니다.
원칙적으로 직접 가열할 수 있는 것은 금속에 국한되지만, 녹지 않을 정도로 금속을 가열하고 그 금속을 물과 접촉시켜 간접적으로 물을 데우는 것도 가능합니다. 물론 물이 아닌 다른 개체 물질을 가열하는 것도 가능합니다. .
또한 고주파 유도 발진기의 입력값을 조정함으로써 입열을 비교적 쉽게 제어할 수 있으며, 금속을 녹인 경우 용융된 금속 자체에도 와전류가 계속 흐르고 자기 교반력이 작용하는 등의 특징도 있습니다.
고주파 유도 가열 장치 선택 방법
깨끗한 환경에서 금속을 가열해야 하는 경우, 고주파 유도 가열장치의 도입을 고려하는 것이 좋습니다. 이때 입열용 코일의 형상이 피가열 물질의 크기와 일치하는지 확인하는 것이 중요합니다. 코일 내부에 피가열 금속이 들어가지 않으면 당연히 가열할 수 없습니다.
또한 어느 정도의 속도로 가열할 것인지에 따라 고주파 전원의 출력을 확인해야 합니다. 금속 표면에 흐르는 와전류의 줄열을 이용하는 가열장치이기 때문에 최대 출력 전력이 낮으면 가열하는 데에 그만큼의 시간이 걸립니다.
고주파 유도가열에 대한 기타 정보
1. 고주파 유도가열의 장점
고주파 유도가열의 특징은 전자기 유도를 이용한 저항가열로 피가열물 내부에서 발열시켜 가열하는 것입니다. 이 특징을 살린 장점은 아래 5가지입니다.
- 균일한 가열
피가열물 자체의 전기 저항을 이용한 가열이기 때문에 내부 전체가 균일하게 발열하여 균일하게 가열할 수 있습니다. 따라서 열전도율이 좋지 않은 소재나 열용량이 큰 제품처럼 외부 가열로는 균일하게 가열하기까지 오랜 시간이 필요한 경우에 큰 장점이 있습니다. - 급속 가열
발신기 제어에 의해 순간적으로 고주파를 줄 수 있으며, 또한 내부 발열이기 때문에 피가열물의 급속 가열이 가능합니다. 외부 가열의 경우 균열까지 시간이 걸리는 것에 비해 생산성이 뛰어난 가열 방식입니다. - 선택가열
피가열물이 여러 종류로 구성되는 복합부재라도 그 중 전기저항률이 높은 재료를 사용한 부분만을 선택적으로 가열할 수 있습니다. - 분위기 선택과 높은 에너지 효율
연소에 의한 외부 가열처럼 발열체나 분위기, 노내 구조물이 가열되지 않고 피열처리물만 자가 발열하기 때문에 대기는 물론 진공이나 감압, 가압 분위기 등 폭넓은 분위기 선택이 가능합니다. 또한 피가열물만을 대상으로 한 군더더기 없는 가열이 되기 때문에 높은 에너지 효율을 실현할 수 있는 것도 큰 장점 중 하나입니다.
2. 고주파 유도 가열의 단점
고주파 유도 가열에는 4가지 단점이 있습니다.
- 설비투자가 비쌈
고주파 유도 가열은 에너지 효율이 좋고 러닝 코스트는 저렴하지만 고주파 전원이 고가인 점이나 전자파 누출 대책 설비 등에 의해 초기 설비 투자 비용이 비싸지는 단점이 있습니다. - 형상 선택성이 낮음
균일하고 요구되는 온도로 가열하기 위해서는 피가열물의 전기장을 균일하게 만들어야 하기 때문에 원통형 등 대칭성이 높은 물체라면 문제가 없으나, 각재나 기어와 같이 복잡한 형상의 물체는 균일하게 가열하기 어렵습니다. - 국소 가열
모서리 등이 국부적으로 가열되어 과열 상태가 되어 필요한 특성을 부여할 수 없으며, 최악의 경우 가공 중에 녹는 등의 문제가 발생할 수 있습니다. - 개별/부분 가열
고주파 유도가열은 임의의 형상의 코일에 의해 피열처리재 전체 또는 일부분만 가열하는 방식이기 때문에 기본적으로 한 개씩만 가열하는 방식입니다. 따라서 외부가열과 같은 일괄적인 대량 동시 처리가 불가능하기 때문에 제품이나 생산 상황에 따라 생산성이 저하되는 단점이 있습니다.
3. 고주파 유도 가열장치 신고
고주파 유도 가열장치는 이름 그대로 고주파 전원을 사용합니다. 전파법에 따라 10kHz 이상의 고주파 전원을 사용하는 산업용 유도 가열장치는 원칙적으로 설치허가를 받아야 합니다. 설치 허가는 도입 전에 필요하므로 계획적으로 진행해야 합니다. 제조업체에 따라서는 신청을 대행해주는 경우도 있으므로 구매처 선정 시 확인하는 것이 좋습니다.