전기연, 나노박막 1초 내 1000 ℃ 열처리 기술 성공
로이유리에 실험···단열효과 5%, 채광효과 2.5% 상승
한국전기연구원(원장 최규하)은 김대호 나노융합연구센터 박사팀이 금속 나노박막을 연속적이고 균일하게 가열하는 '마이크로파 유도가열 기술'을 개발했다고 15일 밝혔다.
마이크로파 유도가열 기술은 전자레인지에서 사용하는 2.45 GHz 마이크로파 자기장으로 전기를 통하는 박막을 빠르게 고온으로 만든다.
연구팀은 이 기술을 활용해 친환경 단열유리인 '로이유리'를 500 ℃로 열처리하는 데 성공했다. 그 결과 유리의 단열효과가 5% 이상, 채광효과(가시광선 투과)가 2.5% 이상 향상됐다. 열처리를 통해 유리에 코팅된 나노박막의 전도성이 30% 높아지면서 나온 결과다.
기존 유도가열 기술은 조리용 인덕션 등 두께 밀리미터(mm) 수준의 소재에만 적용될 수 있었다. 두께가 1 ㎛ 이하인 나노박막은 가열할 수 없었다.
연구팀의 기술은 자기장에 의한 유도전류를 발생시켜 나온 저항열로 나노박막을 가열한다. 이때 전기에너지에서 열에너지로 전환되는 효율이 70%이다. 또한 열처리가 필요한 전도성 박막만 선택해 1초 안에 1000 ℃ 이상으로 가열할 수 있다.
유전체란 전기장을 가할 때 전기 분극을 발생시키지만 전류는 흐르지 않는 물질로 전기적 절연체와 같은 의미다. 공진은 진동을 일으키는 어떤 물체의 영향을 받아 다른 물체가 진동을 일으켜 진동이 증폭해 약간의 힘으로 큰 진동을 일으키는 현상을 말한다.
연구책임자인 김대호 박사는 "기존 로이유리 가열 기술은 열처리 후 가공성 문제와 높은 에너지 비용 때문에 상용화가 어려웠다"며 "마이크로파 유도가열 기술은 필요한 부분을 가열할 수 있어 장치의 규모와 비용을 대폭 줄일 수 있다"고 말했다.
김 박사는 "마이크로파 유도가열 기술을 구현하기 위해 필요한 전문 인력과 기초부품 등 기반이 아직 잘 갖춰지지 않아 한정된 조건 속에서 고군분투 했다"며 "또한 전통 마이크로파 가열기술에 대한 편견으로 인해 이 새로운 기술의 가능성을 알리는 일이 어려웠다"고 밝혔다.
연구팀은 이번 기술이 로이유리 열처리 공정을 개발하려는 기업에게 도움을 줄 것이라 예상하고 기술 사업화를 추진 중이다. 그밖에도 금속 나노박막을 사용하는 디스플레이, 반도체 소자, 태양전지 등의 열처리 공정에 활용될 기술을 연구할 계획이다.
댓글 정렬