PTC 직물 발열체 및 적용 제품 개발

Abstract

기존의 발열 기술은 일반적으로 고정 저항값을 가지는 금속제 전열선(니크롬선), 탄소계 발열체를 이용한 선상 및 면상 발열체 기술이다. 그러나 제품이 고장났을 때 과열로 인한 화재 위험, 탄소성분과 금속성분의 이격으로 발생하는 전기적 단락, 습기에 취약한 문제점 등 여러 문제점이 있다.

탄소재료는 높은 전기전도성, 열전도성, 내열성, 내식성, 내마모성 및 윤활성이 있다. 또한, 전기적 및 물리적으로 우수한 특성을 가지고 있기 때문에 광범위하게 사용되고 있다. 현재에는 카본블랙 분말을 분산시킨 고분자 발열시트가 면상 발열체의 주종을 이루고 있다. 그러나 카본 블랙 분말을 분산시킨 고분자 발열 시트가 우수한 발열 특성을 나타내기 위해서는 발열시트 내에서 카본블랙 분말들 간의 연속적인 접촉이 이루어짐으로써 전기 전도성이 확보되어야 한다.

이번 논문에서는 온도가 상승함에 따라 급격히 저항 값이 증가하는 성질을 갖는 신소재 발열체인 PTC(Positive Temperature Coefficient) 직물 발열체를 연구하였다. 또한, 실험적 고찰을 통한 PTC소자의 고유 특성인 저항-온도 특성 (R-T), 전압-전류 특성(I-V), 전류-시간특성(I-T) 및 직물 발열체에 적합한 최적의 PTC 탄소용액 배합비율을 도출하였다. 개발된 PTC 직물 발열체를 종합성능시험 및 수명시험평가(RS L 0006)를 통한 PTC 직물 발열체의 품질 및 신뢰성을 확보하고, 이를 이용하여 책상 부착형 난방시스템에 적용하여 전기적 안전성(K 60335-2-30)을 평가 하였다.