인덕토텀 그룹 계열사들은 다양한 산업 분야에서 용해, 가열 및 용접 공정에 전자기 유도 기술을 활용하고 있습니다. 그렇다면 유도란 정확히 무엇일까요? 그리고 다른 가열 방식과는 어떻게 다른가요?
일반적인 엔지니어에게 유도 가열은 매우 흥미로운 가열 방식입니다. 코일 안에 놓인 금속 조각이 단 몇 초 만에 붉게 달아오르는 모습을 보면, 유도 가열에 익숙하지 않은 사람이라면 놀라움을 느낄 수 있습니다. 유도 가열 장비를 다루려면 물리학, 전자기학, 전력 전자공학 및 공정 제어에 대한 이해가 필요하지만, 유도 가열의 기본 개념 자체는 이해하기 쉽습니다.
기본 사항
마이클 패러데이가 발견한 유도 현상은 전도성 물질(예: 구리)로 만든 코일에서 시작됩니다. 코일에 전류가 흐르면 코일 내부와 주변에 자기장이 생성됩니다. 이 자기장이 일을 할 수 있는 능력은 코일의 설계와 코일을 통과하는 전류의 양에 따라 달라집니다.
자기장의 방향은 전류의 방향에 따라 달라집니다.
자속은 흐르기 때문에, 코일을 통과하는 교류 전류는 교류 전류의 주파수와 동일한 속도로 방향이 바뀌는 자기장을 생성합니다. 60Hz 교류 전류는 자기장의 방향이 초당 60회 바뀌게 하며, 400kHz 교류 전류는 자기장의 방향이 초당 400,000회 바뀌게 합니다.
전도성 물질인 가공물이변화하는자기장(예를 들어, 교류로 생성된 자기장)에 놓이면, 가공물에 유도 전압이 발생합니다(파라데이 법칙). 이 유도 전압으로 인해 전자가 흐르게 되며, 이것이 바로 전류입니다! 공작물을 통과하는 전류는 코일 내의 전류와 반대 방향으로 흐르게 됩니다. 즉, 코일 내 전류의 주파수를 조절함으로써 공작물 내 전류의 주파수를 제어할 수 있습니다.
전류가 매질을 통과할 때, 전자의 이동에는 어느 정도의 저항이 발생합니다. 이 저항은 열로 나타납니다(줄 가열 현상). 전자의 흐름에 대한 저항이 큰 물질일수록 전류가 흐를 때 더 많은 열을 방출하지만, 유도 전류를 이용하면 전도성이 매우 높은 물질(예: 구리)도 가열하는 것이 분명 가능합니다. 이 현상은 유도 가열에 있어 매우 중요합니다.
유도 가열을 하려면 무엇이 필요할까요?
이 모든 것은 유도 가열이 일어나기 위해서는 두 가지 기본적인 요소가 필요하다는 것을 보여줍니다. 바로변화하는 자기장과 ,그 자기장 안에 놓인 전기 전도성 물질입니다.
유도 가열은 다른 가열 방식과 비교했을 때 어떤 점이 다른가요?
유도 가열 방식이 아닌 다른 방법으로 물체를 가열하는 방법도 여러 가지가 있습니다. 산업 현장에서 흔히 사용되는 방법으로는 가스 용광로, 전기 용광로, 염욕 등이 있습니다. 이러한 방법들은 모두 대류와 복사를 통해 열원(버너, 발열체, 액체 소금)에서 제품으로 열이 전달되는 원리에 기반을 두고 있습니다. 제품 표면이 가열되면, 열은 열전도를 통해 제품 내부로 전달됩니다.
유도 가열 제품의 경우, 제품 표면으로 열을 전달하는 데 대류나 복사에 의존하지 않습니다. 대신 전류의 흐름에 의해 제품 표면에서 열이 발생합니다. 그런 다음 제품 표면에서 발생한 열은 열전도를 통해 제품 내부로 전달됩니다. 유도 전류를 통해 직접 열이 발생하는 깊이는‘전기적 기준 깊이’라고 하는 값에 따라 달라집니다.
그 전기적 기준 수심 이는 ~의 빈도에 크게 좌우되며
공작물을 통과하는 교류 전류. 주파수가 높을수록 전류의 침투 깊이는 더 얕아집니다. 전기적 기준 수심 그리고 주파수가 낮은 전류는 더 깊은 전기적 기준 수심. 이 깊이는 또한 가공물의 전기적 및 자기적 특성에 따라 달라집니다. 그림 참조: 고주파(왼쪽) 및 저주파(오른쪽)의 전기적 기준 깊이
인덕토텀 그룹 계열사들은 이러한 물리적 및 전기적 현상을 활용하여 특정 제품과 용도에 맞는 맞춤형 가열 솔루션을 제공합니다. 전력, 주파수 및 코일 형상을 정밀하게 제어함으로써, 인덕토텀 그룹 계열사들은 용도에 관계없이 높은 수준의 공정 제어력과 신뢰성을 갖춘 장비를 설계할 수 있습니다.
유도 용해
많은 공정에서 용융은 유용한 제품을 생산하는 첫 번째 단계이며, 유도 용융은 빠르고 효율적입니다. 유도 코일의 형상을 변경함으로써 유도 용융로는 커피 머그잔 한 잔 분량부터 수백 톤에 이르는 용융 금속까지 다양한 크기의 원료를 처리할 수 있습니다. 또한, 주파수와 출력을 조절함으로써 인덕토텀 그룹 계열사들은 철, 강철 및 다음을 포함하되 이에 국한되지 않는 거의 모든 금속과 재료를 가공할 수 있습니다: 
스테인리스강 합금, 구리 및 구리 기반 합금, 알루미늄, 실리콘. 유도 가열 장비는 각 용도에 맞춰 맞춤형으로 설계되어 최대한의 효율을 보장합니다.
유도 용해에 내재된 주요 장점 중 하나는 유도 교반입니다. 유도 용해로에서는 전자기장에 의해 생성된 전류로 인해 투입된 금속이 용해되거나 가열됩니다. 금속이 녹으면 이 전자기장은 용융탕을 움직이게 합니다. 이를 유도 교반이라고 합니다. 이러한 지속적인 움직임은 용융탕을 자연스럽게 혼합하여 더 균일한 혼합물을 만들고 합금화를 돕습니다. 교반 정도는 용광로의 크기, 금속에 공급되는 전력, 전자기장의 주파수, 그리고 용광로 내 금속의 종류와 양에 따라 결정됩니다. 필요한 경우, 특정 용광로에서 발생하는 유도 교반의 정도를 특수 용도에 맞게 조절할 수 있습니다.
유도 진공 용해
유도 가열은 자기장을 이용하여 이루어지기 때문에, 내화물이나 기타 비전도성 매체를 통해 가공물(또는 부하)을 유도 코일과 물리적으로 분리할 수 있습니다. 자기장은 이 재료를 통과하여 그 안에 포함된 부하에 전압을 유도합니다. 즉, 부하나 가공물을 진공 상태나 정밀하게 제어된 분위기에서 가열할 수 있습니다. 이를 통해 반응성 금속(Ti, Al), 특수 합금, 실리콘, 흑연 및 기타 민감한 전도성 재료의 가공이 가능해집니다.
유도 가열
일부 연소 방식과 달리, 유도 가열은 배치 크기에 관계없이 정밀하게 제어할 수 있습니다. 유도 코일을 통해 전류, 전압 및 주파수를 조절함으로써 정밀하게 설계된 가열이 가능하며, 이는 표면 경화, 경화 및 템퍼링, 어닐링 및 기타 형태의 열처리와 같은 정밀한 용도에 이상적입니다. 자동차, 항공우주, 광섬유, 와이어 경화 및 스프링 와이어의 템퍼링과 같은 중요한 용도에서는 높은 수준의 정밀도가 필수적입니다. 유도 가열은 티타늄, 귀금속 및 첨단 복합재와 관련된 특수 금속 응용 분야에 매우 적합합니다. 유도 가열이 제공하는 정밀한 가열 제어 능력은 타의 추종을 불허합니다. 또한, 진공 도가니 가열 응용 분야와 동일한 가열 원리를 사용하는 유도 가열은 연속 공정을 위해 대기 조건에서도 수행될 수 있습니다. 예를 들어, 스테인리스강 튜브 및 파이프의 광택 어닐링이 있습니다.
고주파 유도 용접
고주파(HF) 전류를 사용하여 인덕션을 가하면 용접도 고르게 할 수 있습니다. 이 응용 분야에서는 매우 얕은 전기적 기준 수심 HF 전류를 통해 달성할 수 있습니다. 이 경우 금속 스트립이 연속적으로 성형된 후, 일련의 
정밀하게 설계된 롤 세트는 성형된 스트립의 가장자리를 서로 밀착시켜 용접부를 형성하는 것을 유일한 목적으로 합니다. 성형된 스트립이 이 롤 세트에 도달하기 직전, 유도 코일을 통과합니다. 이 경우 전류는 성형된 채널의 바깥쪽을 단순히 감싸는 대신, 스트립 가장자리가 만들어내는 기하학적 ‘V’자 모양을 따라 아래로 흐릅니다. 전류가 스트립 가장자리를 따라 흐르면, 가장자리는 적절한 용접 온도(재료의 녹는점 이하)까지 가열됩니다. 가장자리가 서로 압착되면 모든 이물질, 산화물 및 기타 불순물이 밀려나와 견고한 단조 용접부가 형성됩니다.
미래
고도 공학화된 소재와 대체 에너지의 시대가 도래하고 개발도상국의 역량 강화 필요성이 대두됨에 따라, 유도 가열의 독보적인 장점은 미래의 엔지니어와 설계자들에게 빠르고 효율적이며 정밀한 가열 방법을 제공합니다.