전열

요약 전류를 전열선에 흐르게 하거나 또는 전류를 아크형으로 흐르게 하는 등의 방법에 의해서 생기는 열이다. 이는 전기에너지가 열에너지로 전환되었기 때문에 발생하는 것이다. 발열시키는 방법과 용도에 따라 저항가열, 아크가열, 유도가열, 유전가열로 구분한다.

전류를 통함으로써 열을 발생하게 하는 방법은 여러 가지가 있다. 전열선에 전류를 통하게 하거나, 아크가 발생하면서 전류를 흐르게 하든가, 금속과 같은 양도체에 전자유도작용으로 전류를 흐르게 하든가, 또는 절연체에 고주파전계를 인가할 때 발생하는 유전체손(誘電體損)을 이용하는 방법 등이 있으며, 이와 같이 전기에너지를 열에너지로 변환시켰을 때 발생하는 열을 통칭하여 전열이라 한다.

전기에 의한 가열은 석탄이나 석유와 같은 화석연료를 사용할 때와 비교하여 보면 많은 이점이 있음을 알 수 있다. 첫째로, 손쉽게 더 높은 온도를 얻을 수 있으며 온도제어도 더 용이하다. 다음으로, 밀폐된 장소나 진공으로 된 장소 안에 있는 물체도 가열할 수 있으며, 연기도 나지 않고 재도 남지 않게 할 수 있다.

전기에 의한 가열방법은 일반적으로 앞에서 말한 바와 같이 저항가열 ·아크가열 ·유도가열 ·유전가열로 구분된다. 저항가열은 공업용 ·영업용 ·가정용 ·차량용 등으로 많이 이용되고 있는 가열법이다. 아크가열은 피가열체 부근에 아크를 발생시켜 아크에 의한 열로써 가열하는 방법이며, 피가열체 자체를 한쪽의 전극으로 사용하는 직접 아크가열법과 그렇지 않은 간접 아크가열법으로 구분된다. 아크가열은 제강(製鋼) 등 금속의 정제용으로 많이 이용되므로 대규모의 장치로 되며, 전원도 단상 또는 3상교류가 사용된다.

유도가열은 피가열체 중에 일어난 전자유도작용에 의해 생기는 전류로 발열시키는 것이며, 전원으로서는 원리상 교류에 한정된다. 그 주파수로는 50~60 Hz의 상용주파수(商用周波數)를 사용하는 경우, 1만 Hz 정도의 중간주파수를 사용하는 경우, 또는 1만 Hz 이상의 고주파를 사용하는 경우가 있다. 용도로는 모두가 금속의 정제(精製)나 다른 공업용으로 사용되므로 사용하는 전력도 수천 kW 정도의 대규모가 된다.

유전가열은 양도체가 아닌 피가열물체를 고주파전기장에 놓았을 때 발생하는 유전체손을 이용하여 가열하는 것이며, 목재 ·플라스틱 ·약품 ·유리 등의 가열 등 적절히 이용하면 다른 가열방법으로는 얻을 수 없는 편리한 방법이 되며, 또 좋은 가열효과도 얻을 수 있다. 전자레인지 원리는 2,500 Hz 정도의 고주파전기장 안에 요리할 음식을 넣어 두는 것이며, 유전가열의 한 예에 속한다.

이 외에 도료의 속성건조에 적외선을 조사하는 방법이 있다. 이것을 적외선가열이라고 하나, 넓은 의미에서 전열이용 분야에 속한다. 이 가열방법에는 주로 1~4 μm의 적외선을 내는 전구를 많이 장치해 둔 적외선로가 사용된다. 전열선에 의한 가열은 농업 ·축산의 분야에도 많이 이용되고 있다. 예를 들면 벼의 모기르기, 벼의 건조, 양송이의 재배, 부화기(孵化器)에의 이용 등을 들 수 있다. 또 한랭지대에서 겨울에 도로면 ·운동장 ·주차장 ·육교 등의 동결을 방지하기 위하여 노면 밑에 미리 전열선을 매립하여 시공한 후 필요에 따라 전기가열하는 이용 방법도 점차로 보급되고 있다.