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[아시아경제 김봉수 기자] 가열이 고르게 되지 않는 약점을 없애고 여러 음식을 한꺼번에 데울 수 있는 '스마트 전자레인지'의 핵심 기술을 국내 연구진이 개발했다.

한국전기연구원(KERI)은 정순신 전기환경연구센터 박사팀이 원하는 곳이나 대상을 필요한 만큼만 원하는 온도로 가열할 수 있는 차세대 ‘스마트 전자레인지’ 핵심 원천기술을 개발했다고 6일 밝혔다.

전자기파의 일종인 마이크로파로 음식을 가열하는 전자레인지는 집안의 필수 가전제품으로 자리 잡은 지 오래다.
하지만 마이크로파의 파동이 공간적으로 강약이 있고, 일일이 조절하지 못하다 보니 가열이 고르게 되지 않는 경우가 종종 있어 불편한 점도 많았다.
현재 수준은 음식물 등 피가열물을 한정된 범위 내에서 일정하게 움직이면서 데우는 방식인데, 시시각각 달라지는 온도 분포를 반영하지 못하니 가열되는 곳은 더 뜨거워지고, 그렇지 않은 곳은 계속 미지근한 현상이 발생한다.

연구팀은 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’을 개발했다.
기본 원리는 마이크로파의 파장을 마음대로 늘렸다 줄였다 하여, 마이크로파 공간 분포를 조절함으로써 가열 위치를 제어하는 방식이다.

연구팀은 파장 변화를 빠르고 정교하게 주기 위해 주파수 조절 방식을 활용했다.
흔히 전자기파를 활용하는 기기마다 허용된 주파수 대역이 있는데, 기존에는 주파수를 바꿔도 파장 변화가 미미해 실제 활용 단계까지 가기 어려운 수준이었다.
하지만 이번에 KERI가 수년간의 노력 끝에 개발한 기술을 활용하면, 주파수를 1%만 조절해도 파장 변화가 기존 대비 무려 100배나 커질 수 있다.

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

연구팀은 "우리가 개발한 ‘균일 가열’ 수준은 세계최고 수준으로, 피가열물을 가열할 때 전체 온도 차이가 10% 미만으로 거의 나지 않도록 고르게 가열한"면서 " ‘표적 가열’은 피가열물의 부위별 목표 온도를 반영해 사용자가 가열 위치를 정하면, 그곳을 원하는 온도로 집중 가열하므로 여러 가지 음식물이 함께 있어도 각각 원하는 다른 온도로 가열할 수도 있다"고 설명했다.

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 우리나라의 열처리 에너지 효율이 선진국 대비 60% 수준에 불과한데, 마이크로파 가열 기술을 통해 에너지 손실을 최소화하고, 정부의 탄소중립 실현에도 크게 기여할 수 있을 것으로 보고 있다.

정 박사는 “약간의 주파수 조절로 파장을 크게 변화시켜 가열 위치를 제어하는 세계 최초의 성과로, 사용자의 편의성은 높이고, 불필요한 대상을 가열하는 데 소모되는 에너지는 절감하는 획기적인 기술”이라며 “꾸준한 연구를 통해 마이크로파 가열이 잘 안 되는 금속체도 효과적으로 가열할 수 있는 기술을 개발해, 활용 범위를 크게 넓히고 싶다”라고 밝혔다.

이번 연구 결과는 국제 학술지인 ‘Applied Thermal Engineering’과 ‘Journal of Materials Chemistry A’에 게재됐다.