(출처:삼성전자)
과거 집에서 요리를 할 때는 주로 가스레인지를 사용했습니다. 하지만 요즘에는 인덕션 레인지를 쓰는 집이 많이 늘었어요. 인덕션 레인지는 전기로 용기를 데우는 주방 제품인데요. 가격은 조금 부담스러워도 편하다는 걸로 정평이 나있죠.
다만, 독특한 가열 방식 탓에 사용할 수 있는 용기는 제한적이에요. 가스레인지와 달리 아무 용기나 쓸 수 없어요. 바닥이 오목하거나 유리, 도자기 같은 재질로 만들어진 용기는 사용할 수 없어요. 인덕션 레인지용 용기를 보면 대부분 바닥이 평평하고 철로 만들어져 있어요. 도대체 왜 그런 걸까요. 해답은 인덕션 레인지의 작동 원리에 있습니다.
인덕션 레인지, 기본 원리가 뭐길래?
(출처:삼성디스플레이)
스마트폰 무선 충전 자주 사용하죠? 놀랍게도 인덕션 레인지와 무선 충전기의 원리는 비슷해요. 두 제품 모두 전자기 유도 현상으로 작동하거든요. 인덕션 레인지는 전자기 유도 현상으로 만든 전류로 용기를 데워요. 무선 충전은 이 전류를 배터리 충전에 사용합니다.
전자기 유도란 지난 1831년 영국의 물리학자 마이클 패러데이가 발견한 자연현상입니다. 간단히 말해 전자기 유도란, 도체 주변 자기장이 변할 때 유도전류가 발생하는 현상인데요. 전자기 유도와 스마트폰 무선 충전에 대해 알고 싶다면 ‘스마트폰 무선 충전 편’에서 자세히 설명했으니 참고하세요.
(출처:Hometechgrow)
인덕션 레인지 내부에는 큰 금속 코일이 있어요. 전류가 흐르는 코일에는 자기장이 발생합니다. 진행 방향이 시시각각 바뀌는 교류 전류를 흘려보내면, 자기장 방향도 함께 변해요. 금속 용기를 올리면 소용돌이 형태의 유도전류가 만들어지는데요. 이를 와전류 혹은 맴돌이 전류라고 부릅니다.
그래서 용기는 어떻게 달구는데?
달리는 방향과 반대 방향으로 바람이 불면 빠르게 나아가기 어려워요. 공기저항이 커져서 그런 건데요. 전기도 다르지 않아요. 물질을 구성하는 원자가 전류의 흐름을 방해하는 현상을 전기 저항이라고 해요. 인덕션 레인지에서 만든 와전류가 금속 용기에 닿으면 전기 저항에 부딪히게 되는데, 이때 전기 에너지가 열에너지로 바뀌는 ‘유도가열’ 현상이 발생합니다.
어려워 보이지만 사실은 간단해요. 전기가 흐르는 물체는 뜨거워지는 법이잖아요. 전기 저항에 의해 열이 발생해서 그런 거예요. 전기 저항으로 열을 만드는 방법은 예전부터 사용돼 왔는데요. 겨울철 전열기가 대표적입니다. 전원을 켜면 열선 색이 빨갛게 변하면서 열을 방출하는 전기난로 같은 제품이요. 전기 저항으로 열을 만드는 ‘저항가열’의 좋은 예입니다.
(출처:삼성전자)
단 저항가열과 유도가열은 같은 기술이 아니에요. 저항가열은 제품에 직접 전기 에너지를 공급해 열을 생성합니다. 반면 유도가열은 자기장으로 유도전류를 만들어, 제품에 인접한 도체를 달구는 방식이에요. 전기난로는 제품에서 열을 방출하는데, 인덕션 레인지는 그렇지 않잖아요. 인덕션 레인지 위에 올린 금속 용기만 뜨거워질 뿐이죠.
사실 인덕션 레인지라는 명칭 안에 앞서 설명한 원리가 담겨 있어요. 인덕션(Induction)은 영어로 유도, 감응과 같은 뜻을 지니고 있거든요. 영미권 국가에서는 인덕션 레인지를 인덕션 히팅(Induction Heating)이라고 부르기도 하는데, 이를 그대로 번역하면 ‘유도가열’입니다.
(출처:Cnet / GE)
원리를 아니까 이제 알겠네
이제 왜 인덕션 레인지에 아무 용기나 사용하면 안 되는지 알겠죠? 전기가 통하지 않은 용기는 유도전류로 열을 만들지 못해요. 계속 ‘금속 용기’를 언급했던 이유입니다. 금속 용기 중에서도 스테인리스, 철처럼 전기가 잘 통해야 금방 달궈집니다. 알루미늄 소재 양은 냄비는 인덕션 레인지에 사용할 수 없어요. 전기 저항이 너무 낮아, 열을 만들기 어렵거든요.
인덕션 레인지에서 사용하는 용기 바닥이 평평한 이유도 자기장이 용기 바닥을 고르게 통과하기 위해서에요. 바닥이 평평하면 열효율이 높다는 말입니다. 바닥에 굴곡이 있으면 자기장이 닿지 못하는 곳이 있을 테고, 유도전류가 잘 만들어지지 않아요. 결국 전기 저항에 의한 열에너지도 제대로 생성되지 않을 거고요.
(출처:삼성전자)
참고로 인덕션 레인지와 비슷하게 생긴 라디언트 레인지(하이라이트)는 보다 다양한 용기를 사용할 수 있습니다. 전기난로처럼 내부에 있는 열선을 직접 가열해 열을 방출하기 때문이죠. 단 라디언트 레인지 역시 열효율 때문에 바닥이 평평한 용기를 쓰는 게 좋아요.
✔ 인덕션 레인지 원리
1. 인덕션 레인지는 코일에 전류를 흘려 자기장을 생성해요.
2. 이때 용기를 올리면 소용돌이 모양 유도전류가 만들어져요.
3. 유도전류가 금속 용기를 통과하면 저항에 의해 열이 발생합니다.
4. 인덕션 레인지는 이런 과정을 거쳐 위에 올린 용기만 데워요.
5. 작동 원리상 인덕션 레인지 용기는 전기가 잘 통해야 해요.
테크플러스 에디터 윤정환
tech-plus@naver.com
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