전기공사기사 전기건조 — 내부 가열과 표면 가열·전열 계산

건조 방식은 열의 발생 위치로 갈린다. 고주파 가열은 재료에 고주파 전계를 걸어 재료 속 분자가 진동하며 스스로 열을 내게 하는 유전체 가열이다. 겉과 속이 함께 가열되므로 두껍고 수분이 많은 목재의 건조, 베니어판 등 합판의 접착제 경화 건조, 약품 건조에 적합하다. 반면 적외선은 복사 에너지가 표면에 흡수되어 표면부터 가열하므로 도료·도장 건조용이고, 자외선은 살균·광화학용, 아크는 방전열을 쓰는 금속 용접용이라 내부 균일 건조와는 거리가 있다.

저항 가열의 원리는 줄열이다. 도체에 전류가 흐르면 저항 때문에 P=I²R에 해당하는 열이 발생하는데, 이 줄열을 이용하는 것이 저항 가열이다. 전기가열 방식과 이용하는 손의 짝은 저항이 줄열, 유전이 유전체손, 유도가 히스테리시스손, 아크가 아크손이다.

간접 저항 가열에서는 발열체의 조건이 중요하다. 발열체는 저항률이 커야 짧은 길이로도 충분한 저항을 얻고, 온도계수가 작아야 뜨거워져도 저항이 갑자기 변하지 않으며, 내열성과 내식성이 커야 오래 쓴다. 무엇보다 발열체의 최고 사용온도는 가열하려는 온도보다 높아야 한다. "최고온도가 가열온도보다 낮아도 된다"처럼 방향을 뒤집은 선지가 함정이다.

전열 계산은 열량과 시간의 관계로 풀린다. 500W 전열기로 물 2kg을 10도에서 100도까지 가열할 때 필요한 열량은 Q=mcΔT=2×4186×90=753,480J이고, 시간은 이를 전력으로 나눈 753,480/500≈1507초, 곧 약 25분이다. 온도 변화를 100도로 잘못 잡거나 초를 분으로 바꾸지 않는 실수를 조심한다.

전기회로와 열회로는 수식 구조가 같아 서로 대응된다. 전류는 열류, 전압은 온도차, 전하는 열량, 저항은 열저항, 정전용량은 열용량에 대응한다. 또한 금속은 온도가 오르면 저항이 커지는데, 백금처럼 이 변화가 일정한 금속의 저항-온도 특성을 이용해 온도를 재는 것이 저항 온도계다. 광·방사 고온계는 복사 에너지를, 열전 온도계는 두 금속의 열기전력을 이용하므로 구분한다.