초록 ▼

최종목표
열흐름이 제어된 고효율 다층 유연면상발열체 제작

개발내용 및 결과
○ 연구의 목표 : 기존의 유연발열체가 지닌 소재의 내열성, 열응력, 낮은 전력효율 등의 문제를 해결하기 위하여 금속섬유와 세라믹 섬유를 기본으로 하고, 열방향 제어가 가능한 새로운 유연면상 발열체를 개발함.

○ 열흐름 제어 직조 발열체 설계 및 제작
- 열흐름을 제어하기 위해 스테일레스강 섬유로 제작한 발열전극, 유리섬유 또는 바잘트섬유로 제작한 열반사층, 폴리머 필름 또는 폴리머 도포체로 구성된 절연층, 중공세라

최종목표
열흐름이 제어된 고효율 다층 유연면상발열체 제작

개발내용 및 결과
○ 연구의 목표 : 기존의 유연발열체가 지닌 소재의 내열성, 열응력, 낮은 전력효율 등의 문제를 해결하기 위하여 금속섬유와 세라믹 섬유를 기본으로 하고, 열방향 제어가 가능한 새로운 유연면상 발열체를 개발함.

○ 열흐름 제어 직조 발열체 설계 및 제작
- 열흐름을 제어하기 위해 스테일레스강 섬유로 제작한 발열전극, 유리섬유 또는 바잘트섬유로 제작한 열반사층, 폴리머 필름 또는 폴리머 도포체로 구성된 절연층, 중공세라믹 복합단열층 및 효율적으로 열을 방사하기 위한 방사층으로 구성된 다층 섬유복합 유연면상발열체의 구조 설계
- 금속섬유 발열전극의 발열량 및 열흐름 전산모사 기술 개발

○ 금속섬유 발열전극용 금속 직조 섬유 개발
- 자카드 기반의 양산설비를 이용한 50 μm 직경의 스테인레스강 섬유와 유리섬유로 구성된 복합 직조 발열체 섬유 제작
- 발열체 섬유전극의 발열 시험 및 전원조건 조사
- 스테인레스강 섬유와 구리 섬유, 유리섬유가 합사된 복합 전극 섬유 제작 시험

○ 섬유기반 유연면상발열체의 제작
- 양산장비에서 제작된 스테인레스강 발열섬유를 이용하여 설계된 실제 유연면상발열체 패드 및 섬유면상발열천 제작
- 저온용, 중온용, 고온용으로 사용목적에 맞게 적용이 가능한 전원장치 제작

기술개발 배경
○ 면상발열체는 열선과 달리 면 전체에 열이 발생되는 발열체로서 최근 급격히 수요가 증가하고 있다.

○ 면상발열체는 형상은 얇고 치수와 발열량의 설계를 자유롭게 할 수 있기 때문에 가정용 전열 기기, 산업용 기기를 시작해 전 산업 분야에 새로운 히터로서 다양하게 사용되어지고 있고, 주로 도전성 수지(카본블랙, 그라파이트 폴리머)를 발열 소재로 해 내열성의 절연재료로 성형되어 사용되고 있다.

○ 상기 면상발열체는 사용온도 구간이 한정적(0 ~ 150℃)이고, 150℃이상에서는 열화 및 산화에 의한 내구성 감소, 충격에 의한 일부 발열구간 손상 시 전원 공급 중단에 의해 면상 전체 사용이 불가한 단점이 있다.

○ 이러한 단점을 보완하기 위해 스테인레스 세선을 사용하여 절연 섬유와 함께 직조한 섬유형태의 면상발열체는 내식성과 Flexible한 특성 또한 장점으로 다양한 산업분야에 적용 가능한 기술이다.

○ 본 면상발열체 개발기술은 복수의 발열사를 연결하고 전원을 공급하기 위하여 직조된 도전부를 형성함으로서 발열사와의 접속이 용이하고 접속에 따른 단선 등의 고장을 배제할 수 있어 제품의 신뢰성을 확보하고 발열사와 전원선과 접속을 위한 공정의 단순화와 사후관리 비용의 절감 등으로 면상발열체를 이용한 난방기구 제조원가를 절감하고 제품의 품질을 향상 시키는 장점이 있다.

핵심개발 기술의 의의
○ 본 기술은 종래의 선상발열체, 카본계 발열체, 메쉬형 발열체와는 달리 금속섬유를 직조하여 만든 섬유형 발열전극을 사용하는 것을 특징으로 한다.

○ 발열체를 금속섬유와 유리섬유를 이용하여 직조하는 기술은 본 연구에서 처음 시도되는 것으로써, 기존의 직조기에서는 제작이 불가능하고, 새로운 직조기를 이용하여 양산기술을 개발하는 것은 어려운 과제 중 하나이다.

○ 섬유형 발열체를 사용함에 따라 기존의 선상 발열체에서 발생하는 단선에 의한 전기적 파손, 선 주위에서만 고열이 발생하고 먼 곳에서는 온도가 낮은 불균일열분포, 발열선이 지닌 유연성의 한계를 극복하여 새로운 웨어러블 발열체 시장 개척이 가능.

○ 아웃도어, 의료, 히팅쟈켓, 자동차 난방 등 다양한 분야에서 국내외 수요요청이 있음.

적용 분야
수송용 히팅자켓, 아웃도어용 발열 자켓, 자동차 난방 시트, 동파방지용 히팅 시트, 의료용 온열 시트

(출처 : 보고서 초록 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 한국전기연구원 중소기업지원사업 보고서 초록 ... 3
• 목차 ... 12
• 제 1 장 서론 ... 13
• 제 1 절 과제의 개요 ... 13
• 제 2 절 국내․외 관련 기술의 현황 ... 15
• 제 3 절 기술개발 시 예상되는 파급 효과 ... 20
• 제 2 장 과제 수행 내용 ... 23
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 23
• 제 2 절 개발 내용 및 개발 범위 ... 23
• 제 3 장 과제 수행 결과 및 사업화 계획 ... 25
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 25
• 1. 연구개발 추진 일정 ... 25
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 26
• 3. 연구개발 성과 ... 40
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 41
• 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 42
• 1. 시장 현황 ... 42
• 2. 사업화 계획 ... 42
• 3. 향후 추가 기술 개발 계획 ... 43
• 제 4 장 결 론 ... 43
• 제 1 절 향후 활용방안 ... 43
• 제 2 절 지원효과 ... 44
• 제 3 절 결 론 ... 44
• 끝페이지 ... 46