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제안 방법
- 단속식 (Batch Oven Type) 해동 시스템은 915 [MHz], 30[kW]급 고출력 마그네트론을 이용해 냉동식품에 마이크로파로 가열시켜 해동을 하기 위해 제작하였다
- 마그네트론에는 DC 10[kV] 이상의 고전압이 발생되기 때문에, 투입구 개방 시 마이크로웨이브에 의한 인체에의 영향과 주변 장비의 오동작을 피하기 위하여 고전압을 차단하도록 설계되었다. 또한 마그네트론의 안정적인 동작을 위해 항상 고전압 인가 전에 필라멘트 전원과 전자석 전원을 공급하도록 하였고, 부품의 파손이나 오동작으로 인해 고전압 인가 후 필라멘트 전원이나 전자석 전원이 끊어지면, 고전압을 차단하도록 설계를 하였다. 또한 장비 정지 시 필라멘트 전압과 전자석 전압을 원점으로 복귀 시켜 항상 원점 위치에서 장비가 시작할 수 있도록 하였다.
- 또한 마그네트론의 안정적인 동작을 위해 항상 고전압 인가 전에 필라멘트 전원과 전자석 전원을 공급하도록 하였고, 부품의 파손이나 오동작으로 인해 고전압 인가 후 필라멘트 전원이나 전자석 전원이 끊어지면, 고전압을 차단하도록 설계를 하였다. 또한 장비 정지 시 필라멘트 전압과 전자석 전압을 원점으로 복귀 시켜 항상 원점 위치에서 장비가 시작할 수 있도록 하였다. 전력변환장치의 제어는 PLC (Programable Logic Controller)를 이용한 순차제어 방식으로 제작하였으며 그림 6이 PLC 프로그램 순서도이다.
- 사용하였다. 마그네트론에는 DC 10[kV] 이상의 고전압이 발생되기 때문에, 투입구 개방 시 마이크로웨이브에 의한 인체에의 영향과 주변 장비의 오동작을 피하기 위하여 고전압을 차단하도록 설계되었다. 또한 마그네트론의 안정적인 동작을 위해 항상 고전압 인가 전에 필라멘트 전원과 전자석 전원을 공급하도록 하였고, 부품의 파손이나 오동작으로 인해 고전압 인가 후 필라멘트 전원이나 전자석 전원이 끊어지면, 고전압을 차단하도록 설계를 하였다.
- 본 연구를 위해 제작한 30[kW]급 해동장치의 전자석에는 DC전압을 공급하여 초기 전자석에 흐르는 전류가 약 4[A] 정도 발생하도록 설계되었다. 전압 파형은 AC 전압을 전파 정류해서 전자석에 공급하였고, 전자석의 전압은 가변이 가능하도록 슬라이닥스에 모터를 부착하여 에너지를 변환하는 방식으로 설계되었다.
- 이하로 규정하고 있다. 본 연구에서도 누설전력 측정을 위해 챔버 내부에 약 정도의 물을 넣고 누설 측정기의 주파수를 915[MHz]로 설정하고, 측정해야 할 장소에 누설 측정기를 약 10[cm] 이격 시켜 측정을 한 결과를 표 1에 나타내었다.
- 2[mm] 구멍을 내어 초기 냉동온도를 측정하고, 해동 후 9개 요소의 온도를 측정하여 균일한 해동이 되었는지 확인하였다. 시험 조건은 마이크로 웨이브 출력이 30[kW]이며, 해동 시간은 60초 및 90초로 턴테이블을 회전시켜 포장상태로 마이크로 웨이브를 조사하였다. 해동실험을 하기 위한 냉동육은 냉동후지, 냉동전지 및 냉동 삼겹살이며, 냉동연육은 잡어, 대구 및 갈치를 해동실험 대상으로 하였다.
- 온도가 -22[℃] 이상 되도록 하였다. 이 냉동육을 포장 상태로 마이크로 웨이브를 조사하여 냉동육의 온도가 약 0~-5[℃]로 해동 되는지 실험을 하였다.
- 전력변환 장치를 설계하기 위해서는 마그네트론 특성 및 사양이 검토되어야 하며, 본 연구에서 개발된 마이크로파 해동 시스템은 915[MHz], 30[kW]급 마그네트론을 적용하였으며, 표 2는 시스템에 적용된 마그네트론의 정격 및 사양이다.
- 전압 파형은 AC 전압을 전파 정류해서 전자석에 공급하였고, 전자석의 전압은 가변이 가능하도록 슬라이닥스에 모터를 부착하여 에너지를 변환하는 방식으로 설계되었다. 초기 고전압 인가 전에는 필라멘트 전류가 약 115[A], 전력이 30[kW]일 때 약 100[A]로필라멘트 전류를 조정하여야 마그네트론이 안정적으로 동작하고 또한 수명의 신뢰성을 확보할 수 있다 본 연구에서도 30[kW] 해동 시스템의 초기 필라멘트 전압은 AC 12[V]를 인가하여 필라멘트 전류가 115[A]로 유지되도록 하였고, 예열시간 90초 후 마그네트론이 동작하게 하였다.
- 시스템 전면에는 냉동품 투입구 및 내부의 관찰이 용이하도록 투시창을 가진 구조이고, 내부에 턴 테이블을 설치하여 균일한 해동을 할 수 있도록 하였으며, 상부에는 배기팬을 설치하였다. 챔버의 크기 및 형태는 해동효율에 상당한 영향이 발생하므로 3차원 전자기장 시뮬레이션을 이용한 해동 시스템 모델링 및 해석으로 임피던스 매칭을 고려하여 최적의 형태로 제작하였다.
- 전압 파형은 AC 전압을 전파 정류해서 전자석에 공급하였고, 전자석의 전압은 가변이 가능하도록 슬라이닥스에 모터를 부착하여 에너지를 변환하는 방식으로 설계되었다. 초기 고전압 인가 전에는 필라멘트 전류가 약 115[A], 전력이 30[kW]일 때 약 100[A]로필라멘트 전류를 조정하여야 마그네트론이 안정적으로 동작하고 또한 수명의 신뢰성을 확보할 수 있다 본 연구에서도 30[kW] 해동 시스템의 초기 필라멘트 전압은 AC 12[V]를 인가하여 필라멘트 전류가 115[A]로 유지되도록 하였고, 예열시간 90초 후 마그네트론이 동작하게 하였다. 마그네트론이 가열에 사용하기 위해서는 평균 전력만 필요하므로 3상 전파방식을 채택하였고, 그림 5는 30[kW]급 해동 시스템의 전력변환장치의 회로도이다.
- 중 . 하로 9개 요소를 선정하여 직경 3.2[mm] 구멍을 내어 초기 냉동온도를 측정하고, 해동 후 9개 요소의 온도를 측정하여 균일한 해동이 되었는지 확인하였다. 시험 조건은 마이크로 웨이브 출력이 30[kW]이며, 해동 시간은 60초 및 90초로 턴테이블을 회전시켜 포장상태로 마이크로 웨이브를 조사하였다.
대상 데이터
- 915[MHz], 30[kW] 마이크로 웨이브 해동 시스템으로 기본적인 해동 실험을 하였다. 여러가지 종류의 냉동육 실험에서 공통된 현상은 냉동 상태일 때는 온도가 천천히 상승하다가 2분 이상 가열을 하면 0[℃]를 기준으로 급격한 온도 상승이 발생하였다.
- 단속식 해동 시스템은 식품을 해동할 때 위생을 고려해야 하므로 스테인레스(SUS 304)을 사용하여 제작 하였다. 시스템 전면에는 냉동품 투입구 및 내부의 관찰이 용이하도록 투시창을 가진 구조이고, 내부에 턴 테이블을 설치하여 균일한 해동을 할 수 있도록 하였으며, 상부에는 배기팬을 설치하였다.
- 시험 조건은 마이크로 웨이브 출력이 30[kW]이며, 해동 시간은 60초 및 90초로 턴테이블을 회전시켜 포장상태로 마이크로 웨이브를 조사하였다. 해동실험을 하기 위한 냉동육은 냉동후지, 냉동전지 및 냉동 삼겹살이며, 냉동연육은 잡어, 대구 및 갈치를 해동실험 대상으로 하였다.
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