전자랜지(Microwave Oven) 주파수와 작동원리

전자랜지의 사용 주파수 : 2.45GHz

전자랜지의 원리는 Magnetron Tube를 이용하여 2.45GHz의 microwave를 발생시켜 음식에 쏘아주는 것이다. 음식에 내재되어있는 물분자들의 진동주파수와 2.45GHz의 파장 (wavelength)이 공진을 일으켜 분자가 진동을 하게 된다. 이렇게 발생된 진동은 다른 분자를 치면서 움직이게 하므로 열을 발생시킨다.

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이것이 지금까지 상식으로 알고 있는 전자랜지의 원리이다.

하지만 사실 잘 못알고 있는 것은 물분자의 진동주파수가 2.45GHz라서 음식에서 열이 발생한다는 부분이다.

어떤 물질의 규정하는 파라미터는 유전율과 투자율이다.

유전율은 전기적 성질을 투자율은 자기적 성질을 나타내는 것인데, 가령 유전율이 높으면 그 물질에 전기장이 제대로 전파하지 못하고 손실이 크게 된다.

전자파 입장에서 큰 유전율을 가지는 물체에 의해 손실을 입게 되지만, 물질입장에서는 전자파를 흡수하여 열이나 기타 에너지로 사용할 수 있음을 의미한다.

중요한 것은 물의 유전율이 아주 높다는 점에 있다.

음식물이 전자랜지 안에서 microwave를 맞게 되면, 음식물에 포함된 물에 의해 대부분의 에너지를 흡수한 후 열로 변환되기 때문에 음식물이 데워지는 것이다.

참고로 실제 수증기 (물분자)의 진동주파수는 22.2GHz와 184GHz으로 알려져 있다.

더 나아가 왜 하필이면 2.45GHz 주파수를 사용할까?

금속으로 사방이 막힌 공간에서 존재할 수 있는 주파수는 공진주파수로 몇가지로 결정되어 있다.

처음에 microwave oven을 만들 때 정하여진 내부 크기가 그대로 사용되어 현재 2.45GHz에 해당하는 microwave oven만이 존재하는 것이다.

따라서, 다른 주파수의 전자파를 만들어내는 Magnetron Tube를 사용하지 않는 이상 시중에 나와있는 전자랜지의 전체 크기를 다를지라고 내부의 크기는 거의 동일할 수 밖에 없다.

2.45GHz는 ISM (industrial, scientific and medical) 밴드로 여러가지 제품군들이 사용되는 주파수이다.

다음 표는 ITU-R에서 정의한 ISM 밴드이다.

Frequency range [Hz]	Center frequency [Hz]	Availability
6.765–6.795 MHz	6.780 MHz	Subject to local acceptance
13.553–13.567 MHz	13.560 MHz
26.957–27.283 MHz	27.120 MHz
40.66–40.70 MHz	40.68 MHz
433.05–434.79 MHz	433.92 MHz	Region 1 only
902–928 MHz	915 MHz	Region 2 only
2.400–2.500 GHz	2.450 GHz
5.725–5.875 GHz	5.800 GHz
24–24.25 GHz	24.125 GHz
61–61.5 GHz	61.25 GHz	Subject to local acceptance
122–123 GHz	122.5 GHz	Subject to local acceptance
244–246 GHz	245 GHz	Subject to local acceptance