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1. 유전가열의 원리
금속과 같은 도체에는 와전류가 흐를 수 있으므로 유도가열이 가능하나 절연물과 같이저항이 큰 유전체에는 유도전력이 발생되더라도 도체가 아니므로 전류가 흐르지 못하여 유도가열은 불가능하게 되나 다행이 유전가열을 이용하면 부도체인 유전체도 가열시킬 수 있다.
유전가열의 원리는 위 그림처럼 전극간에 피 가열체(유전체)를 넣고 양전극에 고주파 전압을 가하면 유전체를 구성하고 있는 쌍극자(12)가 교류전계의 교번에 따라 방향을 변경하면서 인가 주파수와 동일한 진동을 일으키게 된다. 그러면 이 진동으로 유전체 내부에 쌍극자의 마찰열이 발생되어 유전체가 가열이된다. 이 방식에서 가열효과를 높이는 방안은 쌍극자의 진동을 빨리(주파수를 높게)그리고 (인가전압을 높게)하면 되는 것이다.
[ 제6도 유도가열과 유전가열의 원리 ] [ 표4 유전가열의 주파수 특성 ]
그러므로 유도가열에 사용되는 주파수는 500KHz 이하가 대부분이나 유전자 경우는보통 10MHz 정도로 아주 높은 주파수가 보통 사용되어 지는 것이다.
윗 식은 유전가열 때 유전체에 발생되는 전력의 식이다. 여기서 는 유전율이고 전극에 나타나는 콘덴서 값 C를 패러데이 그리고 C는 유전율에 비례하므로 이런 것을 모두를 비례정수 k로 놓는다면 유전체 손실(Wd)는 다음과 같은 아주 작은 간단한 식이 되며 고주파 전압 E를 Volt로 하면 Wd의 단위는 Watt가 된다.
(12)쌍극자 : 분자중에 대전성이 있는 분자를 말하며 분자가 이러한 상태에 있는가는 유전율이나 유전정접(tan δ)등의 성질과 밀접한 관계가있다.
그러므로 유전가열 전력은 고주파 주파수에 비례하고 전압 자승에 비례하게 된다. (여기서 tan δ는 가열물의 고유의 값임) 그러면 유전가열에서는 주파수를 높이기만 한다면 위식과 같이 가열 전력은 계속해서 증대되는 것인가? 그것은 그렇지 않고 최적치가 있는 것이다. 그 이유는 위 그림처럼 유전율ε는 주파수 증가에 따라 감소하며 특히 tan δ는 주파수에 따라 최고점이 있다는 것이다. 이는 유전체 양단에 전압을 가하면 분극이 되어 주어진 전위차와 반대극성을 갖는 상극자를 형성하게 된다. 만약 이때 전압을 반대로 가하면 쌍극자의 분극방향이 반대로 바뀌며 각 유전체는 유전특성에 따른 원상 회복시간 즉, 이장시간이 소요하게 된다. 여기서 인가 주파수의 주기시간 보다 이장시간이 길면 유전체의 분극 방향이 바뀌는 속도가 따라가지 못하므로 당연히 유전율은 감소되며 유전손실은 오히려 적어지게 되므로 유전가열도 가열체의 물질에 따른 최적 주파수가 존재 하는 것이다.
예를 들어 건조를 목적으로하는 유전가열은 5~50MHz이나 대상물에 따른 적정 주파수는 따로 선정되어야 한다. 일반적으로 주파수가 높은 설비의 설계는 진공관 극간용량의 한계와 설비의 출력전압이 높으면 유리하나 이것 또한 진공관의 양극 최대전압과 가열체의 절연내력에 제한된다. 이것이 고주파 설비에 반도체 소자가 쓰이지 못하고 오직 진공관만이 사용되는 이용중의 하나가 되는 것 이다. 이처럼 유도가열은 표피효과에 따른 주파수 선택이 필수적이나 유전가열은 표피효과와 는 전혀 관계가 없이 가열물 유전체에 해당하는 주파수를 선정하여야 하는 것이다. 평탄한 전극의 균일한 유전체내에서 가열체의 부피를 감안할 때 발생되는 가열전력의 근사식은 아래와 같다.
여기서 d를 cm으로 하면 가열 전력의 단위는 Watts/CC가 된다. 대표적인 유전가열 이용은 합판의 제조, 제사공장이나 염색공장의 실 타래 건조, 제지공장의 초지기에서 갓 나온 종이의 건조, 구명대처럼 높은 신뢰성이 요구되는 비닐접착에 이 방식이 이용된다.
2. 유전가열의 응용
고주파 가열중 유도가열은 교류자계에 의한 가열이나 유전가열은 교류 전계에 의한가열로 그 방식에는 차이가 있으나 이 두방식이 모두 피가열물 자체가 발열하는 것은 같으므로 모든 유전가열에도 적용된다. 일반적으로 유전가열은 유전체(부도체)내에 열이 발생되므로 그것의 물리적특성 (유전율,역율등)을 알아야 적정 주파수를 선정하게 되나 실무적으로는 이런값 등을 쉽게 알지 못하므로 유전가열의 설계가 어렵게 느껴지나 이에 사용되는 주파수는 수 MHz로 높으므로 설비의 주파수 변경이 비교적 쉬워 트라이앤드에라 방식으로 적정 주파수를 찾아가면 된다.
1)합판의 제조
합판 제조공정의 원리로 두 장의 목판 사이에 접착제를 바른 다음 그 상하의 전극판에고주파 전압을 가하면 목판 사이에 삽입된 접착제에 유전가열의 쌍극자 진동열이 발생되어 목판이 접착하게 된다. 만약 이 열이 외부로부터 전달되려면 그 열은 많은 에너지와 시간이 소요되 유전가열 은 내부온도을 마음대로 상승시키게 되어 높은 효율을 발휘하게 된다. 특히 적정주파수는 『6MHz』정도이다.
2)각종재료건조
제지 공장에서 갓 나온 종이는 수문을 많이 머금고 있어 바로 권취할수 없다.이때 고주파 가열방식으로 건조 해주면 (시간절감,변색,연도방지)등에 유익하다.
3)비닐접착
자동차의 내장물 레저용 튜브, 고무보트, 우유팩, 비닐봉지, 전자부품의 단자와 비닐과의 접착등에 활용 되고 있다.(주파수는 30MHz 정도이다.)
4)제약공업에 이용
페니실링은 열에 대해서 불안정 하기 때문에 이용액을 건조 시키는 방법은 동결 건조법을 사용하는데 그 공법에 활용하여 단시간내에 작업하게 된다.
5)식품공업에 이용
◎주정 공장의 효소 숙성 활용
◎식품제조시 세균의 순간 살균 어유채취, 식품조리에 활용
6)목재공업에 이용
목재의자의 제조(구부러진 구조의 목재 성형접착)
7)해충박멸
곤충의 치사온도는 약 50℃ 정도이다. 고주파 전계내에 곤충이 들어오면 유전가열에 의해 순간적으로 곤충의 체온이 상승되어 치사 온도에 도달함으로 해충박멸 부분에도 응용한것.
목재내에 서식하는 해충이나 에벌레 박멸효과.
[ 유전가열의 응용예 ]
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: MS Excel 2007
: MS Powerpoint 2007 
: MS Word 2007 
: 한글뷰어 2007
: Adobe Acrobat Reader 
: DWG Viewer 
: Autodesk Inventor View 
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