복잡한 형태를 한 유리제품의 ‘차가운 부분’을 없애는 방법
열처리 시설을 사용해본 사람이라면 ‘차가운 영역’이 있다는 문제를 잘 알고 있을 것입니다. 복잡한 형태를 한 유리제품, 예를 들어 맞춤 제작된 플라스크나 특이한 모양의 실험용 기구 등을 가열할 때, 전체적으로는 괜찮아 보이지만 일부 부분만 차가운 상태로 남습니다. 열이 그 부분까지 전달되지 않기 때문입니다. 이러한 차가운 부분들이 남아 있으면 유리에 불균일한 응력이 생기고, 결국 제품이 공장을 떠나기도 전에 깨져버립니다. 정말 골칫거리죠. 이 문제를 해결하기 위해 우리는 공기를 이용하는 방식 대신, 다각도로 배열된 단파 적외선 램프를 사용합니다.
모든 부분에 열이 골고루 전달되도록 하려면
단순한 형태의 유리제품이라면 대류가 효과적이지만, 이는 공기의 움직임에 의존합니다. 반면 적외선은 다릅니다. 적외선은 유리 표면에 직접 작용합니다. 모든 부분에 충분한 열이 전달되도록 하기 위해 우리는 석영 할로겐 발광체를 사용합니다. 이 발광체는 아주 작은 공간 안에도 많은 에너지를 담을 수 있습니다. 우리는 이 발광체들을 일렬로 배치하지 않고, 서로 간격을 두고 배치합니다. 이렇게 하면 방사선이 오븐 벽에 반사되거나 반사판을 통해 유리제품 주위로 퍼져나갑니다. 마치 유리제품을 열로 감싸는 것과 같죠. 이렇게 하면 그 차가운 부분들을 없앨 수 있습니다.
설치 시 고려해야 할 사항들
보통은 고출력 석영관을 사용합니다. 왜냐하면 이 방식이 빠르게 온도를 올릴 수 있기 때문입니다. 또한 R7나 SK15 커넥터도 사용합니다. 왜냐하면 램프가 고장 나더라도 새 램프를 넣기만 하면 바로 다시 작업을 시작할 수 있기 때문입니다. 유리의 종류에 따라서는 깊은 곳까지 열이 전달되도록 투명한 석영관을 사용할 수도 있고, 방출 스펙트럼을 조절해야 한다면 코팅된 관을 사용할 수도 있습니다. 단, 주의해야 할 점은 전력 소비량입니다. 230V나 400V의 램프들을 많이 사용하면 많은 전력이 필요합니다. 따라서 두꺼운 케이블과 IR 반응 속도를 조절할 수 있는 PID 컨트롤러가 필요합니다. 만약 전자 장비의 성능이 떨어진다면 목표 온도를 초과할 수도 있습니다.
장점과 단점
적외선은 빠르긴 하지만 직선으로만 전파됩니다. 만약 유리제품에 과도하게 돌출된 부분이나 깊은 구멍이 있다면, 단일 램프로는 충분하지 않습니다. 그럴 경우 회전식 장치나 여러 구역으로 나뉜 랙을 사용해야 합니다. 물론 이렇게 하면 공간이 더 필요해지고 배선도 더 복잡해집니다. 하지만 불규칙한 형태의 유리제품에 균일한 열이 전달되도록 하려면 이 방법이 유일한 해결책입니다.