CNT 제조를 위한 적절한 적외선 열원 활용법
탄소나노튜브를 생산할 때는 정확한 온도 조절이 매우 중요합니다. 정확한 온도 구배가 필요하며, 그것도 즉시 실현되어야 합니다.
현대적인 스마트 팩토리에서는 기존의 저항식 히터로는 부족합니다. 반응 속도가 느리고, 사용하기도 불편합니다. 그래서 우리는 적외선 시스템을 사용합니다. 이 방식은 에너지를 직접 전달할 수 있으며, 모든 것을 디지털 방식으로 제어할 수 있습니다.
추측 없이 정확한 온도 조절
CNT를 성장시킬 때는 히터가 설정된 온도에 도달할 때까지 기다릴 여유가 없습니다. 적외선 히터를 사용하면 화학기상증착(CVD) 과정을 시작하는 데 필요한 열량을 즉시 공급할 수 있습니다.
PLC에 이 히터들을 연결하면 실시간으로 전력을 조절할 수 있습니다. 더 이상 운 좋게 온도가 적절해지기를 바랄 필요가 없습니다. 게다가 장비의 크기도 훨씬 작아지고, 에너지 낭비도 줄어듭니다.
디지털 팩토리에서 이 방식이 효과적인 이유
디지털 팩토리는 데이터에 의존하여 작동합니다. 하지만 기존의 히터들은 ‘열 관성’이 너무 커서 가열하는 데 오랜 시간이 걸리고, 식는 데도 시간이 오래 걸립니다. 이로 인해 작업 속도가 느려집니다.
적외선 히터는 달라집니다. 거의 즉각적으로 반응합니다.
보통은 이 히터들을 파이로미터와 함께 사용하여 폐쇄 루프 시스템을 구성합니다. 이를 통해 기판을 매우 정확한 온도 범위 내에 유지할 수 있습니다. 센서가 과열 상태를 감지하면 즉시 전력이 줄어듭니다. 이렇게 하면 과열 문제를 걱정할 필요가 없습니다.
단점도 있습니다
물론 모든 것이 완벽한 것은 아닙니다. 몇 가지 문제점도 있습니다.
고밀도 적외선 배열은 많은 전력을 소모합니다. 그냥 벽에 있는 콘센트에 연결해서는 안 됩니다. 초기 전류 충격을 견딜 수 있도록 전기 배전판을 적절히 설계해야 합니다. 그렇지 않으면 퓨즈가 나갈 수 있습니다.
또한 열 자체도 문제가 될 수 있습니다. 단파 적외선은 매우 강력합니다. 잘못된 소재를 사용하면 시간이 지나면서 손상되거나 변형될 수 있습니다. 기계의 프레임이 변형되지 않도록 하려면 석영이나 고온 합금을 사용해야 합니다.
적외선 히터를 사용하면 긴 가열 과정이 사라지고, 가열 구역의 혼잡도도 줄어듭니다. 이를 통해 열을 제어 가능한 변수로 만들 수 있습니다.