한국전기연구원(KERI, 원장 명성호) 전기환경연구센터 정순신 박사 연구팀이 원하는 곳이나 대상을 필요한 만큼만 원하는 온도로 가열할 수 있는 차세대 ‘스마트 전자레인지’ 핵심 원천기술을 개발했다.

현재 일반적으로 사용하고 있는 전자레인지는 음식물 등 피가열물을 한정된 범위 내에서 일정하게 움직이면서 데우는 방식인데 시시각각 달라지는 온도분포를 반영하지 못해 가열되는 곳은 더 뜨거워지고, 그렇지 않은 곳은 계속 미지근한 현상이 발생한다.

이를 해결하는 전기연구원의 성과는 약간의 주파수 조절로도 마이크로파의 파장을 크게 변화시켜 사용자가 원하는 곳을 필요한 만큼만 가열할 수 있게 만들어주는 일명 ‘적열적소(適熱適所), 스마트 마이크로파 가열 기술’이다.

기본원리는 마이크로파의 파장을 마음대로 늘였다 줄였다 해 마이크로파 공간분포를 조절함으로써 가열위치를 제어하는 방식이다.

연구팀은 파장변화를 빠르고 정교하게 주기 위해 주파수 조절방식을 활용했다.

흔히 전자기파를 활용하는 기기마다 허용된 주파수 대역이 있는데 기존에는 주파수를 바꿔도 파장 변화가 미미해 화용단계까지 가기는 어려운 실정이었다.

하지만 이번에 전기연구원이 수년간의 노력 끝에 개발한 기술을 활용하면 주파수를 1%만 조절해도 하장 변화가 기존 대비 무려 100배나 커질 수 있다.

이러한 파장 변화를 통해 마이크로파 가열위치를 폭넓게 조절할 수 있다는 것은 ‘균열 가열’과 ‘표적 가열’이 모두 가능하다는 것을 의미한다.

전기연구원 연구팀의 ‘균일 가열’ 수준은 세계 최고 수준으로 피가열물을 가열할 때 전체 온도차이가 10% 미만으로 거의 나지 않도록 고르게 가열한다.

‘표적 가열’은 피가열물의 부위별 목표온도를 반영시켜 사용자가 가열위치를 정하면 그 곳을 원하는 온도로 집중 가열한다.

이를 발전시킨다면 여러 가지 음식물이 함께 있어도 각각 원하는 다른 온도로 가열할 수도 있다.

해당 기술은 가정 및 상업용 차세대 ‘스마트 전자레인지’ 분야에 적용이 가능하고, 산업에서는 반도체, 자동차, 탄소섬유, 다이아몬드 등 각종 생산 공정에서의 효율적인 가열에 활용될 수 있다.

현재 우리나라 열처리 에너지 손실을 최소화하고, 정부의 탄소중립 실현에도 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.