만약 유리 제품을 소성하는 오븐을 사용해본 적이 있다면, “열이 닿지 않는 곳”이라는 문제를 잘 알고 있을 것입니다. 정말 골칫거리죠. 목 부분이나 손잡이가 있는 부분, 혹은 넓이가 점점 좁아지는 부분 같은 곳에서는 아무리 노력해도 열이 골고루 전달되지 않습니다. 일반적인 대류식 가열 방식은 처음에는 효과적이지만, 시간이 지나면 그 효과가 사라집니다. 공기가 좁은 공간까지 들어가지 못하기 때문입니다.
이때 중파 적외선 램프가 유용합니다. 이 램프들은 바로 그러한 문제를 해결해줍니다.
우리가 중파 램프를 선택하는 이유는 다음과 같습니다. 단파 램프는 너무 강력해서 유리 표면에 손상을 줄 수 있습니다. 반면, 장파 램프는 충분히 깊은 곳까지 열을 전달하지 못합니다. 중파 램프는 딱 적절한 위치에 열을 전달해줍니다. 실제로 유리 재료의 내부까지 열을 전달하여 소성이 가능해집니다. 이렇게 하면 두꺼운 유리 제품의 중심부도 적절한 온도에 도달할 수 있으며, 겉면이 과도하게 가열되는 것을 방지할 수 있습니다.
하지만 중요한 것은 단순히 열의 종류뿐만 아니라, 열이 어디에 가해지는지도 중요합니다.
열이 닿지 않는 곳을 해결하기 위해, 우리는 오븐 전체에 열을 가하는 것이 아니라, 램프를 작업물 주위에 배치합니다. 적절한 와트수를 가진 석영관을 사용하면, 유리의 형태로 인해 생기는 ‘그림자’ 지역에 직접 열을 가할 수 있습니다. 이는 오븐 자체의 지지대로 인해 발생하는 열 손실 문제를 해결하는 좋은 방법입니다.
하지만 한 가지 문제가 있습니다. 고출력의 적외선 램프는 많은 양의 열을 발생시킵니다. 이는 열이 닿지 않는 문제를 해결해주지만, 제어 시스템에 큰 부담을 줍니다. 만약 많은 전력을 좁은 부분에 가한다면, PID 컨트롤러를 정확하게 조절해야 합니다. 그렇지 않으면 온도가 너무 높아져서 유리가 다시 손상될 수 있습니다. 게다가, 전선이 해당 전류를 감당할 수 있는지도 확인해야 합니다. 전압이 떨어지면 열이 변동되게 되는데, 이는 원치 않는 결과입니다.
이 문제를 해결하는 가장 간단한 방법은 램프를 구역별로 연결하는 것입니다. 이렇게 하면 열이 필요한 곳에만 열을 가할 수 있고, 이미 주변의 열로 인해 충분히 가열된 곳에서는 램프가 작동하지 않습니다. 이는 간단한 방법으로, 균일한 온도 분포를 얻을 수 있도록 해줍니다.