• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.683-688
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• 2018

본 논문에서는 탄소섬유를 이용한 면상발열체의 발열 상태를 영상처리 기술을 이용한 분석을 제안하였다. 면상발열체의 제작 방법은 탄소섬유를 작게 잘라 촙 상태로 만든 다음 분산제를 통하여 다시 결합시켜 준다. 그 다음 부직포 위에 분산제를 통해 결합된 탄소섬유 용액을 필터링 한다. 마지막 단계는 필터링된 탄소섬유를 건조 하면 부직포 형태의 면상 탄소 섬유를 얻을 수 있다. 면상발열체는 이렇게 제작된 면상 탄소 섬유에 전기를 인가하면 된다. 본 논문에서는 면상발열체를 4가지 방법으로 분석하였다. 분석 방법 중 면상 발열체의 발열특성 분석과 면상발열체의 발열속도 분석은 제작된 면상발열체가 정상군에 해당하는지를 확인한다. 절연 코팅 및 면상 발열체 모듈 분석은 실제 제품의 제작에 사용될 수 있는 면상발열체에 대해 영상처리 기술을 이용하여 2차원 이미지 분석이다. 면상발열체의 열화상 이미지 분석은 2차원 및 3차원으로 발열 상태를 분석할 뿐만 아니라, 발열의 상위온도 15~20%와 하위온도 15~20%를 이미지에 표시하는 프로그램 기법이다. 마지막 분석은 제작된 면상발열체의 상태를 화면에 직접 보여줌으로써 제작 과정 중 잘못된 부분을 쉽게 찾을 수 있다. 이와 같은 면상발열체의 이미지 분석 방법은 기존의 방법과 결합하여 발열상태를 더욱 정밀하게 분석할 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제30권1호
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• pp.90-94
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• 2023

금속 발열체는 높은 열손실과 화재 위험성 등의 문제점이 있어 우수한 열전도도와 전기전도도 특성을 갖는 탄소섬유가 대체소재로 각광받고 있다. 그러나 탄소섬유는 약 200℃ 이상에서 산화하여 단선되기 때문에 발열체 적용이 제한적이며, 현재 진공관 형태로 탄소섬유 발열체가 일부 사용되고 있다. 본 연구에서는 진공관을 사용하지 않고 대기 중탄소섬유 산화방지를 위해 전기영동증착법으로 탄소섬유 표면에 내열성이 높은 폴리이미드를 코팅하였으며 인가전압에 따른 코팅 두께와 내열성을 확인하였다. 폴리이미드를 코팅한 탄소섬유 발열체를 직렬 연결하여 만든 히터는 최대 292℃ 까지 안정적인 발열 특성을 보였으며 이는 열전달 시뮬레이션의 발열온도 결과와 유사하였다. 전기영동증착방법으로 코팅한 폴리이미드 층은 200℃ 이상에서 탄소섬유의 산화방지에 효과적이며 발열 안정성을 요구하는 2차전지, 우주항공, 전기자동차 등 다양한 발열 부품에 적용 가능할 것으로 기대된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제20권4호
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• pp.31-38
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• 2019

기존 도로면 결빙방지기술은 염화물로 인한 도로파손 및 환경적인 문제점들 해결하기 위해 탄소섬유발열체를 콘크리트 슬래브에 'ㄷ'자 모양으로 삽입하여 현장시험을 수행하였다. iButton을 이용하여 중첩효과를 기대할 수 있는 구간과 그렇지 않은 구간에 대하여 12시간 발열하는 동안 온도를 측정하였다. 시험결과 중첩효과가 있는 구간에는 영상의 온도를 보였으며, 그렇지 않은 구간은 영상의 온도는 아니지만 콘크리트 표면 온도의 상승을 보였다. 따라서 CFHW는 발열체로 충분히 결빙방지 재료로 사용가능 함을 시험을 통해 검증하였다.

• 공업화학
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• 제27권2호
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• pp.210-216
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• 2016

본 연구에서는 무전해 니켈 도금 시간을 달리하여 제조한 자동차 시트용 탄소섬유 발열체의 발열 및 전기적 특성에 관하여 고찰하였다. 무전해 니켈 도금된 탄소섬유의 비저항 및 비열은 4-point probe method 및 differential scanning calorimetry (DSC)를 이용하여 분석하였으며, 표면 형상 및 표면 온도는 scanning electron microscope (SEM) 및 열화상 카메라를 이용하여 관찰하였다. 실험 결과, 도금시간의 증가에 따라 니켈 도금 두께 및 표면 온도는 증가하였으며, 반면에 비열 및 비저항은 도금시간이 증가함에 따라 감소하였다. 결과적으로 무전해 니켈 도금은 자동차 시트용 탄소섬유 발열체의 저항 발열 및 전기적 특성을 크게 향상시키는 것으로 판단된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제26권4호
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• pp.324-332
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• 2017

본 연구에서는 서로 다른 열전달 특성을 가진 탄소섬유 전기발열체와 경유온풍난방기가 온실 내부의 온습도, 에너지소비, 작물생육 등에 미치는 영향을 분석하기 위해 오이 재배 단동온실에 대한 난방 비교시험을 수행하였다. 전기발열체 온실에서 난방용량이 온실 환경과 난방기 운전에 미치는 영향을 분석하기 위해 온실에 6, 9, 16kW의 전력을 각각 공급한 결과 전기발열체 ON-OFF 주기는 각각 9, 11, 15회로 비례하여 증가하였으며 온실내부 평균온도는 각각 15.2, 15.3, $15.6^{\circ}C$, 평균상대습도는 84, 81, 76%로 나타나 난방 용량이 클수록 온실내부 온도는 높고, 상대습도는 낮게 나타났다. 또한 6, 9kW 가동 시 하부온도가 상부보다 $0.1^{\circ}C$ 높았으며 16kW 가동 시는 상부 평균온도가 하부보다 $0.2^{\circ}C$ 높았다. 전기발열체와 경유온풍난방기의 비교 시험에서는 난방 시 온실상부와 하부의 온도차가 전기발열체 온실이 $0.1{\sim}0.2^{\circ}C$로 경유온풍난방기 온실의 $0.5{\sim}0.6^{\circ}C$보다 작았으며, 온실 상류와 하류의 온도차는 전기발열체 온실이 $0{\sim}0.1^{\circ}C$로 경유온풍난방기 온실의 $1.3{\sim}1.4^{\circ}C$보다 작아 정밀한 온도관리가 가능하였다. 난방기간 동안 사용한 에너지사용량은 경유온풍난방기 온실이 경유 867L를, 전기발열체 온실이 전력량 8,959kWh를 사용하였으며, 난방비용은 각각 607천원과 403천원이 소요되어 전기발열체 온실에서 약 34%의 비용절감 효과가 있었다. 전기발열체 온실의 경우 상대적으로 군락 상하부의 환경관리가 균일하여 초장을 비롯한 전반적 생육상황이 경유온풍난방기 온실보다 좋았으나 통계적으로 유의한 차이는 없었으며, 수확량 역시 전기발열체 온실의 작물군락 하부 온도가 경유온풍난방기 온실보다 $1.3^{\circ}C$ 더 높게 관리되어 4.3% 증수효과가 있었으나 통계적으로 유의한 차이는 없었다. 원예시설의 최적 난방 관리를 위해서는 각 난방기의 열전달 특성에 기초하여 난방기 용량, 배치, 열분배 방법에 대한 설계가 요구되며, 전열선 형태의 난방기 역시 작물형상 및 재배방법을 고려하여 전열선의 개수, 위치, 방열온도 등에 대한 설계가 필요한 것으로 판단되었다.

• Composites Research
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• 제31권6호
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• pp.412-420
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• 2018

본 연구에서는 면상발열체 특성을 향상시키기 위해 피치계 탄소종이에 전도성 탄소필러로 석유계 코크스, 카본블랙, 흑연을 페놀수지와 함께 함침시켰으며, 탄소종이에 함침된 탄소필러가 물리화학적 성질에 미치는 영향을 전기적, 열적 특성 분석을 통해 고찰하였다. 그 결과, 면저항과 계면접촉저항이 선형적으로 감소하였으며, 탄소필러의 함량이 증가함으로써 전기전도도와 열전도도가 향상하였다. 또한, 탄소종이에 1~5 V 전압을 인가하였을 경우 탄소종이의 면상발열 특성을 관찰하였을 때 5 V 전압에서 최대 $125.01^{\circ}C$로 발열 특성을 나타내었다. 이러한 결과는 탄소섬유 사이에 존재하는 미세공극이 채워짐으로써, 전기적 네트워크가 형성되어 전기적 및 열적 특성이 향상되었기 때문이다.

• 한국기계가공학회지
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• 제18권7호
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• pp.48-55
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• 2019

Soldiers have been exposed to the risk of chilblains in cold winters. Recent studies have described sensors and IOT devices that use independent power sources based on piezoelectric energy harvesting. Therefore, the heated shoes with an independent power source have been developed. For the application of energy harvesting to shoes, it is necessary to develop a unique harvester by considering human gait characteristics. Energy harvesters and ceramics were designed and fabricated in this study. The performances of these harvesters and ceramics were evaluated experimentally. Then, the harvesters and ceramics with superior performance were selected and applied to the system. Thereafter, the heating and charging performance of the system was tested under real walking conditions. The results show that the developed system can generate adequate energy to charge the battery and heat the shoes.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.66-73
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• 2022

동절기 콘크리트 포장체의 블랙아이스 발생위험을 낮추고 동결에 의한손상을 방지할 목적으로 콘크리트의 전도저항성을 활용하여 자기 히팅 콘크리트를 개발하고자 하였다. 이를 위하여 분말형과 액상형 폐CNT와 전도촉진을 위해 폐음극재를 사용하여 강도변화와 온도 발열특성을 평가하고자 하였다. 액상형 폐CNT가 모르타르내에서 분산정도가 효과적이고, 강도저하가 작게 발생하는 것으로 분석되었다. 또한 모르타르에 스틸매쉬, 구리포일과 구리선을 전극으로 적용하여 DC 24 V를 공급하였으며, 폐CNT, 폐음극재과 탄소섬유 혼입율에 따른 온도변화 특성을 평가하였다. 또한 선정된 최적배합으로부터 전극간격에 따른 온도 특성을 평가하여 AC 50 V 까지는 전극간격 100 mm 까지는 충분한 발열 특성을 갖는 것을 확인하였다.

• 한국기계가공학회지
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• 제19권1호
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• pp.1-10
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• 2020

This study deals with the fabrication and thermal characterization of planar heating elements attached to the backside of the reflector used in the electrodeless lamp of a freezer. We tried to solve the problem of the local heat generation of the linear heating element that occurs about 50℃. The homogeneous dispersion and manufacturing excellence of the planar heating element produced were confirmed through SEM and EDS. In addition, the test specimens was prepared according to the change in the ratio of carbon fiber to the basis weight of the planar heating element, and a sample having a basis weight of 50g/㎡ having a content ratio of carbon fiber of 70% was selected. That sample showed low surface resistance of 4.3Ω/sq and high temperature of about 81℃ at 6V. Durability was confirmed by performing repeated bending evaluation of 3000 cycles for the sample. Large area test specimens were prepared to be applied to the actual reflector, insulated by EVA film and analyzed for their thermal characteristics. From 13V application, the temperature of the linear heating element was higher than 50℃ and the average temperature of 68℃ was maximum at 18V.

• 동력기계공학회지
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• 제21권3호
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• pp.30-36
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• 2017

Carbon fiber shows excellent heat generation value and thermal efficiency comparing with the metallic materials because of its far infrared-rays and radiant heat. So, high performance and economic steam boiler system for the industry can be manufactured by using the carbon fiber heater. The far infrared ray radiation rate was more than 90 % of carbon fiber. Steam boiler system with carbon fiber heater in this study is made up of heating section. In the proof test of steam boiler, the aimed temperature and dwelling time were at $500^{\circ}C$ for 8,000 hours, $600^{\circ}C$-3,000 hours, and $700^{\circ}C$-1,000 hours. The temperature rise rate of steam boiler with carbon fiber heater was about 40% faster than that of the conventional boiler.