[논문]세라믹 고추 건조기 개발

조현섭

세라믹 고추 건조기 개발
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조현섭 (청운대학교 디지털방송공학과)

세라믹 건조기를 개발하기 위하여 탄화규소가 주원료로한 세라믹 발열판을 제작하여 건조기 내부에 설치하여 실험하였다. 발열판 장착위치에 따른 실험결과 위치는 큰 변수가 되지 않았고, 발열판 자체 온도 분포를 측정한 결과 시간이 흐름에 따라 온도 분포는 약간의 차이가 있기는 하지만 대체적으로 균일한 분포를 나타내었다.

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문제 정의

이러한 문제점을 개선하기 위하여 본 연구에서는 현재의 니켈-크롬선을 단위체적당 발열량이 높은 세라믹 히터로 개선하여 소비전력을 3[kW]이하로 줄여 에너지 효율을 최대로 하고, 동시에 세라믹 자체에서 나오는 원적외선을 이용해 고추의 매운 맛과 빛깔을 살리면서 건조할 수 있는 시스템을 제작하고자 한다.

제안 방법

또한 세라믹 발열체의 사용에 따른 변화를 알아보기 위하여 하루에 10시간씩 총 90시간을 측정하였다. 측정한 결과는 표 1과 같다.
세라믹 히터를 그림 3과 같이 세라믹 히터를 송풍기 하단에 집중적으로 설치하여 건조하는 간접 가열 방식의 실험은 발열판 양쪽에 잡아주는 부분과 전선이 삽입되는 공간을 제작하고, 발열판을 하나씩 삽입하여 실험하였다. 고추를 마찬가지로 한단에만 삽입하여 15시간 실험한 결과 전체 시스템에서 소비되는 전력은 16.
세라믹 히터의 배치는 고추를 수납할 수 있는 트레이의 바로 밑 부분에 설치하여 발열체의 윗면과 아랫면에서 나오는 열을 극대화 시킬 수 있도록 설치하였고, 또 다른 방법으로 송풍기 밑 부분에 세라믹 히터를 집중하여 설치하여 송풍 방식 즉 간접 가열 방법 채택형태로 두 가지 방법에 대하여 실험하였고, 각각의 설치된 형태는 그림 2와 3에 나타내었다.
세라믹 히터의 전원은 트랜스를 이용하여 110[V]을 주었다. 이때 제어는 온도제어 방식과 시간제어 방식을 겸용할 수 있도록 설계 제작되었고, 초기에 돌입전류를 제어하기 위하여 TPR 시스템을 적용하였다.

성능/효과

세라믹 히터를 그림 3과 같이 세라믹 히터를 송풍기 하단에 집중적으로 설치하여 건조하는 간접 가열 방식의 실험은 발열판 양쪽에 잡아주는 부분과 전선이 삽입되는 공간을 제작하고, 발열판을 하나씩 삽입하여 실험하였다. 고추를 마찬가지로 한단에만 삽입하여 15시간 실험한 결과 전체 시스템에서 소비되는 전력은 16.6[kWh]가 소비되었고, 대부분의 고추는 너무 건조가 심하게 이루어졌다.
원적외선 세라믹 건조기를 개발하기 위해 탄화규소를 주원료로한 세라믹 발열판을 장착하여 실험한 결과 기존의 씨즈 히터와 같은 온도 상승효과를 나타내었다. 또한 소비전력면에서는 기존 씨즈 히터는 약 5[kW]의 소비 전력으로 설계되어 운행되었지만, 이번 세라믹 히터로 교체 시 소비 전력을 반이하로 줄여 약 2[kW]에서도 똑같은 성능을 발휘하여 에너지 절감 효과가 뛰어나게 나타났다.
또한 트레이에 고추를 넣고 실험한 결과 발열체의 모든 분위에서 열이 발산하기 때문에 고추의 건조속도가 빠르게 이루어지지만, 너무 많은 양의 열이 고추에 직접 가열되어 타는 현상도 나타났다.
세라믹 발열판 전체의 온도 분포를 실험한 결과 초기에는 많은 차이가 있지만 시간이 지남에 따라 온도 분포가 어느 정도 균일하게 나타났고, 수명은 약 90시간을 연속 사용하면서 전압, 전류, 최고 온도를 살펴본 결과 아무런 변화가 일어나지 않아 수명면에서도 안정적인 특성을 나타내었다.
세라믹 히터를 그림 2와 같이 트레이 바로 밑 부분에 설치하여 온도 상승률을 실험한 결과는 초기에 온도는 약간 느리게 상승하지만, 전체적으로 온도의 상승은 잘 이루어지고 있으며, 설정온도 80[℃]에 도달하면 TPR이 작동하여 소비전력은 1[kW]미만으로 떨어지면서 온도를 유지하였다.
원적외선 세라믹 건조기를 개발하기 위해 탄화규소를 주원료로한 세라믹 발열판을 장착하여 실험한 결과 기존의 씨즈 히터와 같은 온도 상승효과를 나타내었다. 또한 소비전력면에서는 기존 씨즈 히터는 약 5[kW]의 소비 전력으로 설계되어 운행되었지만, 이번 세라믹 히터로 교체 시 소비 전력을 반이하로 줄여 약 2[kW]에서도 똑같은 성능을 발휘하여 에너지 절감 효과가 뛰어나게 나타났다.

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