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가열위치를 제어하는 마이크로파 선택 가열 기술

최고관리자　 0 Comments　 1 Views　 20-11-10 15:46　 기계

분야 : 전자~전기 개발상태 5 9

가열위치를 제어하는 마이크로파 선택 가열 기술

보유기관 및 연구자 : 한국전기연구원 정순신

특허정보
10-2012-0050641 (No : 차단 근접 조건에 기초하여 피가열물의 균일 가열을 위한 마이크로웨이브 가열 장치)

10-2013-0103346 (No : 차단 근접 조건에 기초하여 피가열물의 균일 가열 면적을 증가시키기 위한 마이크로웨이브 가열)

10-2014-0056492 (No : 차단 근접 조건의 도파관과 마이크로웨이브 발생기를 이용한 마이크로웨이브 가열 장치 )
거래조건 : 별도 협의

상담신청 기술문의

TRL09
사업화
- 본격적인 양산 및 사업화 단계
TRL08
시작품 인증/
표준화
- 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
  - 조선 기자재의 경우 선급기관 인증, 의약품의 경우 식약청의 품목 허가 등
TRL07
Pilot 단계 시작품
신뢰성 평가
- 시작품의 신뢰성 평가
- 실제 환경(수요기업)에서 성능 검증이 이루어지는 단계
TRL06
Pilot 단계 시작품
성능 평가
- 경제성(생산성)을 고려한, 파일로트 규모의 시작품 제작 및 평가
- 시작품 성능평가
TRL05
시제품 제작/
성능평가
- 개발한 부품/시스템의 시작품(Prototype) 제작 및 성능 평가
- 경제성(생산성)을 고려하지 않고, 우수한 시작품을 1개~수개 미만으로 개발
TRL04
연구실 규모의
부품/시스템 성능평가
- 연구실 규모의 부품/시스템 성능 평가가 완료된 단계
- 실용화를 위한 핵심요소기술 확보
TRL03
연구실 규모의
성능 검증
- 연구실/실험실 규모의 환경에서 기본 성능이 검증될 수 있는 단계
- 개발하려는 시스템/부품의 기본 설계도면을 확보하는 단계
- 모델링/설계기술 확보
TRL02
실용 목적의 아이디어/
특허 등 개념 정립
- 실용 목적의 아이디어, 특허 등 개념 정립
TRL01
기초 이론/
실험
- 연구과제 탐색 및 기회 발굴 단계

주요기술구성: ▶ 고출력 마이크로파를 이용하여 피가열물의 가열 위치와 범위를 실시간 제어할 수 있는 기술
▶ 마이크로파의 파장, 위상, 또는 전력을 변화시켜 피가열물을 균일하게 가열할 수 있는 마이크로파 가열 장치
▶ 가열 위치의 제어 및 균일한 가열을 통한 에너지 효율 증대 및 생산성 제고
▶ 고체 상태 물체로서 도파관 내에 일정 공간을 점유하도록 구비된 파장 조절기에 의해 도파관 내의 줄어든 공간(파장 조절 공간)으로 마이크로웨이브를 진행시키고, 파장 조절 공간으로 진행하는 마이크로웨이브의 파장이 차단 근접 조건에 따라 파장 조절 공간으로 진입하기 전의 파장보다 일정 배수 이상으로 길어지는 효과를 이용하고, 도파관에서 입사하는 마이크로웨이브의 진폭, 위상, 또는 주파수를 변화시켜, 파장 조절 공간 상에 놓인 피가열물을 가열함

적용분야 및 적용제품: ▶ 고급 탄소섬유 및 탄소 섬유 강화 플라스틱 제조 공정 분야
▶ 열처리 공정이 필요한 반도체 제조 공정 분야
▶ 인공 다이아몬드 제조 공정 등에 적용 가능

시장동향: ▶ 글로벌 산업용 마이크로파 가열장비 시장은 2020년 10억 달러로 연평균 4.3% 성장하여 2024년에는 13억 달러에 달할 것으로 전망됨
▶ 글로벌 전자레인지 시장은 2020년 112억 달러로 연평균 1.6% 성장하여 2024년에는 119억 달러에 달할 것으로 전망됨

특장점

기존 기술의 문제점: ▶ 마이크로웨이브를 이용한 가열에서 도파관 내의 판형 또는 필름 형태의 피가열물을 가열하기 위하여 마이크로웨이브를 도파관 내로 진행시키는 경우, 피가열물의 길이에 따라 길이가 마이크로웨이브 파장의 ¼보다 커지면 길이의 위치에 따라 피가열물의 가열이 균일하지 않게 되는 문제점이 존재함
▶ 마이크로웨이브가 피가열물을 따라 진행할 때 피가열물의 위치에 따른 전력 손실 발생으로 마이크로웨이브 전력이 감쇠되고, 이에 따라 피가열물의 길이 위치에 따른 전력 손실 차이에 의해 불 균열 가열이 발생하는 문제점이 존재함
▶ 특히, 마이크로웨이브 파장이 피가열물의 크기보다 상당히 크지 않을 경우에 피가열불의 길이 위치에 따라 마이크로웨이브 전력 손실 크기가 달라져 불균일 가열의 원인이 됨

기존 기술과의 차별성: ▶ 가열 위치를 제어하여 피가열물의 균일한 가열 가능
▶ 가열하고자 하는 대상과 위치의 선택적 가열을 통해 에너지 효율 증대
▶ 마이크로파의 파장, 위상, 전력을 미세 조절할 수 있는 시스템의 제어성 보유
▶ 피가열물의 선택 가열과 균일 가열이 가능하여, 다양한 산업 분야에 적용 가능