전기응용1 ) 발열체의 종류와 주요 특징에 대하여 설명

문서 내 토픽

1. 발열체의 종류

발열체는 크게 금속 발열체와 비금속 발열체로 나뉩니다. 금속 발열체에는 합금 발열체(니크롬선, 철크롬선)와 순금속 발열체(백금, 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈)가 있으며, 비금속 발열체에는 탄화수소, 탄소질, 규화 몰리브덴, 염욕 발열체 등이 있습니다.
2. 합금 발열체(금속 발열체)

합금 발열체에는 니크롬 제1종, 니크롬 제2종, 철크롬 제1종, 철크롬 제2종이 있습니다. 이들은 고온에서 내열성과 내가스성이 강하며, 가공이 용이한 특징이 있습니다.
3. 순금속 발열체(금속 발열체)

순금속 발열체에는 백금, 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈이 있습니다. 이들은 높은 융점과 안정성을 가지고 있어 고온에서 사용할 수 있습니다.
4. 탄화수소 발열체(비금속 발열체)

탄화수소 발열체는 카보런덤을 주성분으로 하며, 합금 발열체보다 높은 온도에서 사용할 수 있지만 저항의 온도계수가 부 특성, 기계적 강도가 약하고 균일한 저항값을 얻기 어려운 단점이 있습니다.
5. 탄소질 발열체(비금속 발열체)

탄소질 발열체에는 탄소 입자와 인조 흑연이 있습니다. 탄소 입자 발열체는 약 2,000도 이하의 온도에서 사용하며, 인조 흑연은 약 3,000도에서 사용합니다.
6. 규화 몰리브덴 발열체(비금속 발열체)

규화 몰리브덴(MoSi2)을 주성분으로 하는 고온용 발열체로서 최고사용온도는 약 1,700도이며, 상온에서 부서지기 쉽고 충격에 약하지만 내식성이 큰 편입니다.
7. 염욕 발열체(비금속 발열체)

높은 도전성을 가지는 액체 발열체로서 복잡한 모양의 피열물의 균일 가열이나 금속 열처리에 사용됩니다. 저항의 온도계수가 부 특성이므로 전류를 흘리기 전에 염류를 미리 용해하고, 직렬로 리액터를 연결해 사용해야 합니다.

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1. 발열체의 종류

발열체는 전기 에너지를 열 에너지로 변환하여 발열하는 장치로, 그 종류는 매우 다양합니다. 크게 금속 발열체와 비금속 발열체로 구분할 수 있습니다. 금속 발열체에는 합금 발열체와 순금속 발열체가 있으며, 비금속 발열체에는 탄화수소 발열체, 탄소질 발열체, 규화 몰리브덴 발열체, 염욕 발열체 등이 있습니다. 각 발열체는 고유한 특성과 장단점을 가지고 있어, 용도와 환경에 따라 적절한 발열체를 선택하는 것이 중요합니다. 발열체 선택 시 내구성, 내열성, 내식성, 발열 특성 등을 종합적으로 고려해야 합니다.
2. 합금 발열체(금속 발열체)

합금 발열체는 두 종류 이상의 금속을 혼합하여 만든 발열체입니다. 합금 발열체는 순금속 발열체에 비해 내구성, 내열성, 내식성이 우수하며, 다양한 발열 특성을 구현할 수 있습니다. 대표적인 합금 발열체로는 니크롬, 페로크롬, 페로실리콘 등이 있습니다. 이들은 내열성이 높고 내산화성이 우수하여 전열기, 가열기, 전기 히터 등에 널리 사용됩니다. 합금 발열체는 순금속 발열체에 비해 제조 공정이 복잡하지만, 우수한 특성으로 인해 다양한 산업 분야에서 활용되고 있습니다.
3. 순금속 발열체(금속 발열체)

순금속 발열체는 단일 금속으로 구성된 발열체입니다. 대표적인 순금속 발열체로는 니켈, 크롬, 철 등이 있습니다. 순금속 발열체는 합금 발열체에 비해 내구성, 내열성, 내식성이 상대적으로 낮지만, 제조 공정이 단순하고 가격이 저렴한 장점이 있습니다. 순금속 발열체는 주로 저온 가열 용도, 단순한 전열기 등에 사용됩니다. 최근에는 순금속 발열체의 단점을 보완하기 위해 합금 발열체와 복합 발열체 등 다양한 형태의 발열체가 개발되고 있습니다.
4. 탄화수소 발열체(비금속 발열체)

탄화수소 발열체는 탄소와 수소로 구성된 유기 화합물을 사용하는 비금속 발열체입니다. 대표적인 예로는 석유, 천연가스, 프로판 등이 있습니다. 탄화수소 발열체는 발열량이 크고 온도 조절이 용이하며, 내식성이 우수한 장점이 있습니다. 하지만 가연성이 높아 안전성 문제가 있으며, 연소 시 유해 물질이 발생할 수 있다는 단점이 있습니다. 이러한 단점을 보완하기 위해 최근에는 친환경적이고 안전한 발열체 개발이 활발히 진행되고 있습니다.
5. 탄소질 발열체(비금속 발열체)

탄소질 발열체는 탄소 화합물을 주성분으로 하는 비금속 발열체입니다. 대표적인 예로는 흑연, 탄소 섬유, 탄소 나노튜브 등이 있습니다. 탄소질 발열체는 내열성, 내구성, 내식성이 우수하며, 발열 특성을 다양하게 조절할 수 있습니다. 또한 전기 저항이 낮아 에너지 효율이 높은 편입니다. 이러한 장점으로 인해 탄소질 발열체는 고온 가열 장치, 전기 히터, 배터리 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 다만 제조 공정이 복잡하고 가격이 비싼 편이라는 단점이 있습니다.
6. 규화 몰리브덴 발열체(비금속 발열체)

규화 몰리브덴 발열체는 규화물과 몰리브덴을 주성분으로 하는 비금속 발열체입니다. 이 발열체는 내열성, 내식성, 내구성이 매우 우수하며, 고온에서도 안정적인 발열 특성을 보입니다. 또한 전기 저항이 낮아 에너지 효율이 높은 편입니다. 규화 몰리브덴 발열체는 주로 고온 가열 장치, 열처리 설비, 전기 가마 등에 사용됩니다. 다만 제조 공정이 복잡하고 가격이 비싼 편이라는 단점이 있습니다. 최근에는 이러한 단점을 보완하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있습니다.
7. 염욕 발열체(비금속 발열체)

염욕 발열체는 염화물 화합물을 주성분으로 하는 비금속 발열체입니다. 대표적인 예로는 염화칼슘, 염화나트륨 등이 있습니다. 염욕 발열체는 내열성, 내식성이 우수하며, 고온에서도 안정적인 발열 특성을 보입니다. 또한 제조 공정이 비교적 단순하고 가격이 저렴한 편입니다. 이러한 장점으로 인해 염욕 발열체는 주로 열처리 설비, 용융 금속 가열 장치 등에 사용됩니다. 다만 유독성 물질을 포함하고 있어 안전성 문제가 있다는 단점이 있습니다. 최근에는 이러한 단점을 보완하기 위한 연구가 진행되고 있습니다.

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