적외선 건조로

정의와 핵심 키워드

적외선 건조는 적외선 복사 에너지를 흡수시켜 수분을 증발시키는 건조 방식이다.

빛을 쬐면 빛이 열로 바뀌어 물체가 따뜻해지는 원리를 이용한다.

핵심은 복사 전달, 파장 흡수, 표면 가열의 세 가지다.

복사 전달 원리

적외선 건조의 원리는 네 단계로 진행된다.

복사 에너지가 피건조물 표면에 닿아 흡수되면 표면 온도가 먼저 오른다.

표면의 수분이 증발하면 내부 수분이 확산과 모세관 이동으로 표면에 올라온다.

복사 열유속은 열원과 표면의 절대온도 4제곱 차이로 정해진다. 같은 온도라면 열원 온도가 높을수록 급격히 커진다.

구성요소와 열원 파장

적외선 건조로는 전기 에너지를 복사 에너지로 바꾸는 열원과 보조 장치로 이루어진다.

열원인 적외선 히터가 복사를 만들고, 반사판이 복사를 피건조물 쪽으로 모은다.

온도·출력 제어기는 피건조물 표면 온도를 설정값으로 유지한다.

발열체 온도가 높을수록 복사의 최대 파장이 짧아진다.

이 관계는 빈 변위 법칙으로 계산하며, 2898을 절대온도로 나눈 값이다.

열원 형식별 비교

열원 형식에 따라 복사 대역과 응답 속도가 달라진다.

석영관 히터는 근적외선 중심이며 응답이 빠르다.

세라믹 히터는 중·원적외선 중심이며 응답이 느리다.

할로겐 램프는 근적외선 중심이고 응답이 매우 빠르다.

얇은 필름은 할로겐, 두께가 있는 물질의 내부 건조는 세라믹이 맞다.

계산 예제

이제 필요 입력 전력을 간단히 계산해 본다.

피건조물 면적 2m², 필요 조사 조도 10kW/m², 복사 효율 0.6이라고 가정한다.

필요 입력 전력은 조도에 면적을 곱하고 효율로 나눈 값이다.

10 곱하기 2를 0.6으로 나누면 약 33.3kW가 된다.

이 값은 소형 건조로 규모로 상식 범위 안에 있다.

시험 포인트와 정리

적외선 건조는 복사 전달로 표면을 빠르게 가열하는 건조 방식이다.

적용은 식품, 인쇄·도장, 코팅 경화, 플라스틱 성형품 가열 등에 쓰인다.

한계는 파장 불일치, 표면 경화, 그림자 영역의 건조 불균일이다.

두꺼운 내부 건조는 열풍이나 고주파 병용으로 보완한다.

채점에서는 복사 전달, 파장 흡수, 표면 가열을 반드시 쓴다.