균열을 막아보세요: 유리의 올바른 열처리 방법
실험실용 유리를 가공해본 사람이라면 그 느낌을 잘 알 것입니다. 몇 시간 동안 공을 들여 유리를 형태에 맞게 만들었는데, 마침내 완벽해 보일 때쯤에 갑자기 깨져버리는 것입니다. 정말 짜증나는 일이죠. 이런 문제는 대개 내부 응력 때문에 발생합니다. 유리를 가열하고 형태를 부여할 때, 유리는 그 응력을 그대로 간직하고 있습니다. 그 응력을 천천히, 신중하게 제거하지 않으면 유리가 결국 깨져버립니다. 그렇기 때문에 온도를 0.1°C까지 정확하게 조절하는 것이 중요합니다.
일반적인 히터가 왜 실패하는가?
유리는 까다로운 물질입니다. 고르게 가열되지 않습니다. 일반적인 히터를 사용하면 ‘열점’이 생깁니다. 유리의 일부분이 다른 부분보다 더 빠르게 팽창하면서 문제가 생깁니다.
우리는 단파 적외선을 사용합니다. 이 방식은 유리 주변의 공기만을 따뜻하게 하는 것이 아니라, 유리 표면까지도 따뜻하게 합니다. 온도를 0.1°C 이내로 유지함으로써 유리의 내부와 외부가 함께 식도록 합니다. 그러면 갑작스러운 충격이나 구조적 손상이 없으며, 안정적인 유리가 만들어집니다.
시스템의 핵심
이 시스템을 작동시키기 위해 우리는 고밀도 적외선 램프와 PID 컨트롤러를 함께 사용합니다. 속도가 가장 중요합니다. 센서가 0.1°C의 미세한 변화를 감지하는 순간, 즉시 전력을 조절해야 합니다.
우리는 주로 석영-할로겐 소자를 사용합니다. 이 소자는 매우 빠르게 온도를 조절할 수 있습니다.
하지만 한 가지 주의해야 할 점이 있습니다. 이 적외선 배열은 많은 양의 열을 발생시킵니다. 만약 환기 시스템이 그 열을 제대로 처리하지 못한다면, 센서의 정확도가 떨어질 것입니다. 그렇게 되면 오랜 시간 동안 유리를 가열할 필요가 없게 됩니다.
실제 사용 방법
전체 설비를 바꿀 필요는 없습니다. 우리는 이 히터들을 기존의 낡은 오븐에 그대로 설치할 수 있도록 설계했습니다.
방 전체를 가열하는 대신, 원하는 부분만을 집중적으로 가열할 수 있습니다. 이 방식으로 시간을 크게 절약할 수 있습니다. 6시간 동안 오븐에 유리를 넣어둘 필요가 없습니다.
단지 정밀한 SCR에 연결하기만 하면 되며, 보로실리케이트나 석영에 맞는 설정을 조절하면 됩니다. 그러면 준비 완료입니다.