- 높은 열용량과 빠른 전열 / 열처리의 환경 부하 저감 - 

`물로 굽는다`라는 캐치 광고로 화제가 된 가정용 식품 조리 기구의 스팀 오븐 레인지는 식품의 소성에 과열 증기(과열 수증기) 기술을 응용하고 있다. 과열 증기는 상압 상태로 100도의 증기를 더욱 가열한 증기로 대상물의 가열이나 소성, 건조, 탄화, 살균 등의 효율화를 목적으로 사용되고 있다. 또한 무산소 상태로 산화시키지 않고 건조, 소성이 생기므로 식품 가공, 이용?미용, 전자 산업, 요업, 폐기물 처리 등 폭넓은 분야에서 그 기술의 응용이 진행되고 있다. 

과열 증기를 발생시키기 위해서는 우선 100도에서 물을 비등시켜 기체가 된 포화 증기에 대해서 상압 상태로 열에너지를 주어 100도 이상의 영역에까지 가열한다. 과열 증기는 고온 공기와 비교하여 3~4배의 열용량을 가지고 있다. 그리고 비대칭 분자로 구성되고 있기 때문에 방사율이 있어 고온 공기보다 전열이 빠르다. 또한 가열 온도 분포에는 균일성도 있다. 이런 이유로 건조나 소결의 시간 단축, 가열에 의해서 발생하는 제품 불량률 저감 등을 실현하는 것이 가능하다. 

지금까지도 과열 증기는 식품 가공 현장이나 폐기물 처리 현장 등에서 이용되고 있어 그 자체는 새로운 기술은 아니다. 그러나 가정용 조리 기구에 과열 증기에 의한 조리 기능이 탑재되고 환경보전에 대한 소리가 높아지는 가운데 에너지 절약화나 비용 삭감을 실현하여 환경 부하 저감에 공헌하는 열처리이기 때문에 과열 증기의 응용 기술이 주목받고 있다. 

폐기물 처리에서는 리사이클 분야에서 과열 증기의 이용이 폭넓게 적용되고 있다. NTT 도코모(Docomo)는 회수된 휴대전화를 처리할 때 수작업에 의한 해체를 효율화하기 위하여 과열 증기를 이용해 외장재 수지를 연화시켜 재활용(reuse) 가치가 높은 부품에 손상을 주지 않고 용이하게 해체 작업을 실시할 수 있는 기술을 확립하여 2013년도 CSR 보고서에 발표하고 있다. 

또한 차량 탑재 전자 회로 기판의 해체?분리에 과열 증기를 이용하고 있는 기업이 있다. 저산소 상태로 과열 증기를 이용하여 기판을 260~270도로 가열해 3분 정도 방치하면 접합에 이용하던 부분만 녹아 IC 칩이나 콘덴서 등 회로 기판에 실장된 부품을 간단하게 떼어낼 수 있게 된다. 기존에는 기판으로부터 부품을 해체하지 않고 파쇄하여 정련을 실시하고 있었지만 부품을 분리하는 것으로 정련 공정을 간소화할 수 있다. 

과열 증기를 사용한 리사이클을 위한 각종 처리 기술에 대한 연구도 진행되고 있다. 경량으로 고강도?고강성이기 때문에 항공기, 자동차, 풍력 발전 등 산업용도로 수요가 확대하고 있는 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP)의 리사이클에 과열 증기를 이용한다고 하는 기술의 확립을 목표로 하여 파인 세라믹스(Fine Ceramics) 센터로부터 위탁된 민간 기업이 연구 개발을 실시하고 있다고 한다. 

과열 수증기의 응용 기술에서는 2014년 3월 `고온 클린 과열 수증기에 의한 저환경 부하형 고속 탈지 기술의 개발`의 연구 성과에 대해서 파인 세라믹스 센터로부터 발표되었다. 파인 세라믹스(fine ceramics) 제품을 제조할 때 이용하는 성형 조제(助劑)는 완성품의 성능에 악영향을 미치기 때문에 제조 과정에서 반드시 제거해야 한다. 이러한 제거 공정인 `탈지`의 효율화, 고속화 기술을 확립하는 것으로 비용 삭감이나 에너지 절약화 실현을 목표로 한 연구라고 한다. 2년간 개발로 모든 목표 수치를 달성했다고 보고되었다. 

산업계에서는 저환경 부하형의 제조 프로세스가 요구되고 있다. 그러한 상황을 배경으로 제조에서 폐기물 처리에까지 과열 증기를 이용하는 열처리에 대해서의 관심은 높아지는 경향이라고 한다.  

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』