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카본 나노튜브를 충전한 폴리에틸렌 필름의 도전율과 가열 특성

전문가 제언: ○ 우리 인류는 지구의 북반구 30도 북쪽에 많이 모여 살고 있다. 여기는 겨울이 길고 몹시 추워 주거공간은 많은 에너지를 사용하여 난방을 하고 있다. 특히 우리나라나 중국은 바닥 난방이나 벽 난방을 좋아한다. 여기에 전기에너지를 사용하는 경우에 열선이나 면 히터로서 매우 편리하게 바닥, 마루 또는 벽을 손쉽게 가열하여 쾌적한 환경을 만들어 줄 수 있다.

○ 한편 근래에는 폴리머의 발달로 도전성 폴리머를 만들거나 나노탄소 소자를 이용한 복합 폴리머를 만들어 대표적인 열선인 니크롬선을 대신하려는 노력이 있다. 이 논문에서도 고분자 폴리에틸렌(UHMWPE)과 저분자 폴리에틸렌(LMWPE)을 적절히 혼합하고 여기에 10wt% MWNT(multi walled nanotubes)를 겔화 또는 결정화 기술로 면상 발열체를 만들었다. 이 복합물을 전기 도전율로 평가하고 있다.

○ 일반 가열선은 전류가 흐를 때 단위 길이당 또는 단위 면적당 발열량이 일정할 것이 필수조건이다. 어느 한 지점에서 열이 집중적으로 발생하면 그곳은 필요 이상으로 온도가 상승하여 화재가 발생할 위험이 있다. 따라서 열선은 도전율이 정 온도 특성을 가져야 한다. 10wt% MWNT가 들어간 UHMWPE는 도전성이 좋고 반면에 LMWPE가 많이 들어간 복합물은 절연성이 좋아 필요에 따라 적당한 도전성의 박판을 만들어낼 수 있어 앞으로 발전성이 크다.

○ 시중의 많은 열선이 벽면 및 바닥의 열원으로 사용되고 있으나 사고가 많은 것은 정 온도 특성을 갖지 못하는 요소가 크다. 이를 보정할 수 있는 복합 폴리머는 면상 발열체로서 응용 범위가 클 것으로 기대한다. 급속 가열과 안정성은 물론 어느 정도의 온도(~200℃)에서 불연성이 되도록 하면 더욱 유리한 열원으로 활용될 것으로 본다.

저자: Setsuko Isaji, Yuezhen Bin
자료유형: 학술정보