왜 욕실용 히터에는 ‘폭발 방지’ 기능이 있는 석영을 사용할까요?
만약 여러분이 욕실용 적외선 히터를 설계해본 적이 있다면, 가장 큰 문제가 바로 온도 변화에 따른 충격이라는 것을 알고 있을 것입니다.
상상해보세요: 히터의 램프는 매우 뜨거워져서 극심한 고온을 만들어냅니다. 그때, 차가운 물방울 하나가 유리에 닿습니다. 일반 석영으로는 이런 상황에서 문제가 생기기 마련입니다. 유리는 갑작스러운 온도 변화를 견디지 못하고 그대로 깨져버립니다.
그래서 우리는 절대로 위험을 감수하지 않습니다. 이러한 용도에는 반드시 폭발 방지 기능이 있는 석영을 사용합니다.
‘파열’ 현상의 원리
석영은 열에 대해서는 매우 잘 견디지만, 한계가 있습니다. 샤워실에서는 히터의 온도가 약 800°C에 달하는 반면, 물방울의 온도는 25°C에 불과합니다. 이 두 가지 온도가 만나면 엄청난 압력이 생깁니다.
만약 유리가 처리되지 않으면 깨져버립니다. 이를 방지하기 위해 우리는 강화된 석영이나 특수 코팅을 사용합니다. 이러한 처리를 통해 유리가 받는 압력이 한 지점에 집중되는 것을 막고, 전체 표면에 고르게 분산됩니다.
문제가 발생했을 때의 안전성
‘폭발 방지’라는 말은 유리가 완전히 파괴되지 않는다는 의미가 아닙니다. 그보다는, 만약 균열이 생긴다 해도 램프가 안전하게 작동한다는 의미입니다.
유리 조각들이 사방으로 튀는 대신, 강화된 소재가 할로겐 가스와 필라멘트를 안쪽에 가두어 줍니다. 또한, 램프의 끝부분도 단단히 밀봉됩니다. 이렇게 하면 습기가 필라멘트 부분으로 들어가는 것을 막을 수 있으며, 이는 램프가 조기에 고장 나는 주된 원인입니다.
장단점
공학적으로는 모든 것에 대가가 따릅니다. 이러한 안전 코팅을 추가하면 열이 전달되는 방식이 변합니다.
원래의 얇은 벽의 석영보다는 적외선을 통과시키는 능력이 떨어집니다. 물론 더 안전한 제품이 되지만, 열 효율이 약간 떨어질 수 있습니다. 이 문제를 해결하기 위해 우리는 보통 와트数를 높이거나 램프를 사용자에게 좀 더 가까이 배치합니다.
마지막으로, 환기에도 주의해야 합니다. 만약 램프를 통풍이 되지 않는 좁은 공간에 설치한다면, 주변의 열기로 인해 플라스틱 외壳이 손상될 수 있습니다. 반드시 램프가 숨을 쉴 수 있는 공간에 설치해야 합니다. 그렇지 않으면 다른 문제가 생길 뿐입니다.