히터란?
히터는 열을 발생시키는 장치 전반을 일컫는 말입니다.
영어로는 ‘Heater’ 또는 ‘Heating Unit’으로 표기합니다. 일본어로는 히터 또는 난방기구입니다.
연료를 연소시켜 복사열을 얻는 종류는 가격이 저렴하기 때문에 가전제품으로도 널리 쓰입니다. 산업에서도 가공이나 조립에 필수적인 장치입니다.
히터의 사용 용도
히터는 가전제품부터 산업까지 폭넓게 사용되는 장치입니다. 다음은 히터의 사용 용도의 일례입니다.
1. 판재용 히터
영하의 추운 지역에서는 제어반 내부 부품이 결로 또는 동결되는 경우가 종종 있습니다. 판넬용 히터를 통해 내부 온도를 일정하게 유지해야 하는 경우가 있습니다. 공간 히터도 같은 의미로, 발전기 등의 내부에 설치되는 경우가 많습니다.
2. 배관 히터
수도 배관 등의 동파를 방지하기 위해 사용되는 히터입니다. 동파방지 히터, 동파방지대, 트레이스 히터 등으로도 불린다. 주로 테이프 히터나 벨트 히터가 사용됩니다.
3. 산업용 히터
산업용으로 원료나 제품을 가열하는 히터입니다. 사용되는 원리가 다르며, 유도 가열이나 유전체 가열과 같은 비접촉식 히터도 사용됩니다.
용도도 다양하며, 회전 장비의 베어링 탈착용 베어링 히터 등이 있습니다. 압출기나 성형 가공기에는 주조 히터 등이 사용됩니다.
4. 가정용 히터
가정에서 난방 등에 사용되는 히터입니다. 에어컨이나 팬 히터 등이 대표적인 예입니다. 세라믹 히터가 사용되는 경우도 있습니다. 또한 조리용인 전자렌지나 토스터기도 히터의 일종입니다.
히터의 원리
히터는 다양한 원리로 물체를 가열합니다. 다음은 히터의 가열 원리의 한 예입니다.
1. 저항 가열
저항 가열은 저항에 전류를 흐르게 하여 줄열을 발생시키는 방식입니다. 발열체로 니크롬선 등을 사용합니다. 발열체를 파이프 등의 금속 외피에 넣고 그 사이를 단열재로 채운 구조의 제품이 많습니다.
2. 유도 가열
코일에 의해 자속을 발생, 변화시켜 와전류를 발생시켜 대상물을 가열하는 방식입니다. 조리용 IH 히터 등이 대표적인 응용 사례입니다. 비접촉으로 가열이 가능하지만, 가열 대상물은 주로 전도성 물질입니다.
3. 유전체 가열
주파수가 높은 전압을 인가하여 분자를 흔들어 마찰열을 발생시켜 가열하는 방식입니다. 전자렌지 등이 유전체 가열의 응용 사례입니다. 비접촉으로 가열할 수 있으며, 비전도성 물질을 가열하는 데 사용됩니다.
4. 히트펌프
열원과 열을 교환하여 가열하는 방식입니다. 에어컨, 온수기 등이 대표적인 예입니다. 에어컨 등은 냉매를 압축한 응축열로 실내 열교환기를 가열하여 실내에 열을 가하는 방식입니다.
히터의 종류
히터의 종류는 열의 발생 원인과 용도에 따라 분류되며, 다양한 종류가 있습니다. 또한 열의 전도 방식에 따라 분류하기도 한다. 저항가열에 의한 가열 방식으로는 대류식, 전도식, 복사식 등이 있습니다.
1. 대류식 히터
공기를 직접 가열하여 대류시키는 방식입니다. 따뜻한 바람으로 인해 건조해지거나 먼지가 날리는 등의 단점이 있습니다. 하지만 빠르게 따뜻해지는 것이 특징이다. 석유 팬 히터, 세라믹 팬 히터 등이 있습니다.
2. 전도식 히터
열을 직접 접촉하여 전달하는 방식입니다. 접촉한 부분만 따뜻하게 할 수 있습니다. 대류식에 비해 소비전력이 적은 것이 특징이다. 핫카펫, 전기담요 등이 있습니다.
3. 복사식 히터
전자기파인 적외선이나 열을 방출하여 따뜻하게 하는 방식입니다. 무풍, 무소음, 따뜻한 온기를 느낄 수 있는 것이 특징입니다. 카본 히터, 오일 히터 등이 있습니다.
기타 히터 정보
히터의 에너지 절약 기술
히터의 에너지 소비를 억제하고 효과적으로 사용하면 에너지 절약에 도움이 됩니다. 일반적으로 차열 시트나 단열재를 활용하여 열이 외부로 빠져나가지 않도록 하여 에너지를 절약하는 방법을 취합니다. 전압 제어 등을 통한 온도 제어를 실시하여 에너지 절약에 기여하는 경우도 있습니다.
또한, 고도의 온도 제어는 작업 환경 개선과 제품 가공 정밀도 향상에도 기여한다. 가열 대상이 물이나 기름과 같은 액체인 경우, 액체의 특성과 목적 온도에 따른 온도 제어가 필요합니다. 고체를 가열하는 경우, 온도 제어는 품질의 중요한 요소가 됩니다.