KR101147252B1 - 열선 장치 - Google Patents

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주상현
서미숙
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경기대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 열선 장치에 관한 것이다.
일례로, 기판; 상기 기판의 적어도 일부분에 그래핀(graphene) 박막이 배선 형태로 패터닝된 열선; 및 상기 열선에 전원을 인가하는 열선 구동부를 포함하는 열선 장치를 개시한다.
본 발명에 따르면, 차량의 전면 유리, 옆면 유리, 후면 유리, 사이드 미러, 건축용 유리 및 거울 등에 발생된 성에나 습기를 보다 빠른 시간 내에 제거하면서 가시도에 영향을 주지 않은 열선 장치를 제공할 수 있다.

Description

열선 장치{APPARATUS OF HEAT WIRE}
본 발명은 열 장치에 관한 것이다.
자동차의 안전운행을 위해서는 운전자의 시야확보가 매우 중요한데, 특히 우천시나 겨울철 등과 같이 차내온도와 외부온도의 차이가 심할 경우에는 그 온도차에 의해 차량의 유리창에 성에나 습기가 생겨 운전자의 시계(視界)가 매우 불량하게 된다.
이러한 경우 히터(heater)나 에어컨(air conditioner)을 가동하여 그 온기 또는 냉기를 차량의 전면유리, 후면유리 및 프론트 도어(front door)의 유리 상으로 공급해줌으로써 운전자의 전방과 측후방의 시계(視界)를 확보하고 있으나, 히터나 에어컨만으로 차량의 유리에 생긴 성에나 습기를 빠른 시간 내에 완전히 제거하기에는 한계가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 일반적으로 차량의 유리에 다수의 열선을 일정 간격으로 설치하고, 유리에 성에나 습기가 발생될 경우 열선에 전류를 인가함으로써 성에나 습기를 제거한다.
그러나, 기존의 차량용 열선은 불투명한 전선으로 이루어지기 때문에 유리 전면에 형성할 경우 운전자의 가시도에 큰 영향을 주게 된다. 특히, 기존의 열선은 차량의 후면유리의 전면에 형성된 경우도 있으나, 운전자의 가시도를 고려하여 촘촘하게 배치하는데 한계가 있다. 이에 따라, 유리에 생긴 성에나 습기를 빠른 시간 내에 제거하는데 한계가 있다.
본 발명은 차량의 전면 유리, 옆면 유리, 후면 유리, 사이드 미러, 건축용 유리 및 거울 등에 발생된 성에나 습기를 보다 빠른 시간 내에 제거하면서 가시도에 영향을 주지 않은 열선 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열선 장치는, 기판; 상기 기판의 적어도 일부분에 그래핀(graphene) 박막이 배선 형태로 패터닝된 열선; 및 상기 열선에 전원을 인가하는 열선 구동부를 포함한다.
또한, 상기 기판은 유리 및 거울 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 열선의 배선 패턴은 매쉬 형태 및 라인 형태 중 적어도 하나의 형태를 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판과 상기 열선 사이에 상기 그래핀 박막을 성장시키기 위한 씨드층을 더 포함하고, 상기 씨드층은 상기 열선의 배선 형태와 동일하게 패터닝될 수 있다.
또한, 상기 씨드층은 니켈(Ni) 또는 실리콘 카바이드(SiC)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 열선은 상기 열선 구동부로부터 전원을 인가 받아 발열할 수 있다.
또한, 상기 열선 보호를 위해 상기 열선 상에 형성된 보호층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 열선 장치는, 기판; 상기 기판의 적어도 일부분에 그래핀(graphene) 박막이 배선 형태로 패터닝된 열선; 및 상기 열선에 전원을 인가하는 열선 구동부를 포함하고, 상기 기판은 차량의 전면 유리, 옆면 유리, 후면 유리, 사이드 미러, 건축용 유리 및 거울 중 적어도 하나를 포함한다.
또한, 상기 열선의 배선 패턴은 매쉬 형태 및 라인 형태 중 적어도 하나의 형태를 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판과 상기 열선 사이에 상기 그래핀 박막을 성장시키기 위한 씨드층을 더 포함하고, 상기 씨드층은 상기 열선의 배선 형태와 동일하게 패터닝될 수 있다.
또한, 상기 씨드층은 니켈(Ni) 또는 실리콘 카바이드(SiC)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 열선은 상기 열선 구동부로부터 전원을 인가 받아 발열할 수 있다.
또한, 상기 열선 상에 형성된 보호층을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 차량의 전면 유리, 옆면 유리, 후면 유리, 사이드 미러, 건축용 유리 및 거울 등에 발생된 성에나 습기를 보다 빠른 시간 내에 제거하면서 가시도에 영향을 주지 않은 열선 장치를 제공할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 열선 장치의 구성을 나타낸 상면도이다.
도 1b는 도 1a에 도시된 P1 부분을 Ⅰ-Ⅰ’선을 따라 절취한 열선 장치의 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열선 장치의 구성을 나타낸 상면도이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 P2 부분을 Ⅱ-Ⅱ’선을 따라 절취한 열선 장치의 단면도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 열선 장치에 대하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열선 장치(100)의 구성을 나타낸 상면도이다. 도 1b는 도 1a에 도시된 P1 부분을 Ⅰ-Ⅰ’선을 따라 절취한 열선 장치(100)의 단면도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열선 장치(100)는, 기판(110), 열선(120) 및 열선 구동부(130)를 포함한다.
상기 기판(110)은 유리 또는 거울일 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(110)은 성에나 습기가 발생될 수 있는 전면 유리, 옆면 유리, 후면 유리, 사이드 미러, 건축용 유리 및 거울 등일 수 있다.
상기 열선(120)은 상기 기판(110) 상에 형성되며, 그래핀(graphene) 박막이 패터닝된 배선 형태를 갖는다.
여기서, 그래핀 박막은, 투명도가 높으며, 구리보다 약 100배 이상의 전기 전도성과 단결정 실리콘보다 약 100배 이상 전자를 빠르게 이동시킬 수 있는 특성이 있다. 또한, 그래핀 박막은 다이아몬드보다 약 2배 이상 열전도성이 높고, 탄성이 뛰어나 늘리거나 구부려도 전기적 특성을 잃지 않는 장점이 있다. 또한, 그래핀 박막은 약 0.2nm 정도의 두께로 매우 얇게 형성되며, 물리적, 화학적 안정성도 매우 높으며 넓은 면적에서 보다 균일하게 형성될 수 있는 장점이 있다.
상기 그래핀 박막은 별도의 기판에서 성장된 후 상기 기판(110)에 옮겨져 형성된 것일 수 있으며, 상기 기판(110) 상에서 직접 성장되어 형성된 것일 수 있다. 상기 그래핀 박막이 기판(110) 상에서 직접 성정되어 형성될 경우, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 기판(110)과 열선(120) 사이에 씨드층(121)이 형성될 수 있다. 상기 씨드층(121)은 니켈(Ni) 또는 실리콘 카바이드(SiC)를 포함할 수 있으며, 상기 그래핀 박막을 성장시키기 위한 에너지를 공급하는 역할을 한다
상기 열선(120)은 상기 기판(110) 상에 형성된 그래핀 박막을 포토 리소그래피(photo-lithography) 공정을 이용하여 도 1a에 도시된 바와 같이, 메쉬(mesh) 형태의 패턴만 남도록 패터닝된 것이다. 예를 들면, 상기 열선(120)은 복수의 매쉬 패턴으로 구성되며, 이웃하는 매쉬 패턴들 간은 외부로부터 인가되는 전류가 서로 도통되도록 전기적으로 연결된다.
상기 열선(120)은 투과도가 높은 그래핀 박막을 이용하기 때문에 패터닝된 배선이 기존의 열선보다 촘촘히 배열되고, 선폭이 얇게 형성되더라도 가시도에 거의 영향을 미치지 않는다. 이에 따라, 상기 열선(120)은 챠량의 유리 혹은 거울의 전면에 형성이 가능하다.
또한, 상기 열선(120)은 기존의 열선의 구성물질보다 열전도성 및 전기 전도성이 우수하므로, 외부로부터 전원을 공급 받아 발생된 열을 이용하여 유리 혹은 거울 등에 발생된 성에나 습기를 보다 빠른 시간 내에 제거할 수 있다.
상기 열선 구동부(130)는 상기 열선(120)과 전기적으로 연결되며, 상기 열선(120)에 전원을 인가하여 상기 열선(120)이 발열되도록 한다. 상기 열선 구동부(130)는 상기 열선(120)에 전류를 인가할 수 있는 수단일 수 있으며, 예를 들면 배터리일 수 있다.
한편, 도시하지는 않았으나 상기 열선(120)의 파손 방지 또는 안정성을 위해 상기 열선(120) 상에 보호층이 형성될 수도 있다. 상기 보호층은 상기 열선(120)의 일부를 덮거나 상기 기판(110)의 전면에 걸쳐 형성될 수 있다. 상기 보호층은 투과율이 높은 유기막 또는 무기막으로 구성될 수 있다.
다음, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 열선 장치에 대하여 설명하도록 한다.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열선 장치(200)의 구성을 나타낸 상면도이다. 도 2b는 도 2a에 도시된 P2 부분을 Ⅱ-Ⅱ’선을 따라 절취한 열선 장치(200)의 단면도이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 열선 장치(200)는, 기판(210), 열선(220) 및 열선 구동부(230)를 포함한다.
상기 기판(210)은 유리 또는 거울일 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(210)은 성에나 습기가 발생될 수 있는 전면 유리, 옆면 유리, 후면 유리, 사이드 미러, 건축용 유리 및 거울 등일 수 있다.
상기 열선(220)은 상기 기판(210) 상에 형성되며, 그래핀(graphene) 박막이 패터닝된 배선 형태를 갖는다.
여기서, 그래핀 박막은, 투명도가 높으며, 구리보다 약 100배 이상의 전기 전도성과 단결정 실리콘보다 약 100배 이상 전자를 빠르게 이동시킬 수 있는 특성이 있다. 또한, 그래핀 박막은 다이아몬드보다 약 2배 이상 열전도성이 높고, 탄성이 뛰어나 늘리거나 구부려도 전기적 특성을 잃지 않는 장점이 있다. 또한, 그래핀 박막은 약 0.2nm 정도의 두께로 매우 얇게 형성되며, 물리적, 화학적 안정성도 매우 높으며 넓은 면적에서 보다 균일하게 형성될 수 있는 장점이 있다.
상기 그래핀 박막은 별도의 기판에서 성장된 후 상기 기판(210)에 옮겨져 형성된 것일 수 있으며, 상기 기판(210) 상에서 직접 성장되어 형성된 것일 수 있다. 상기 그래핀 박막이 기판(210) 상에서 직접 성정되어 형성될 경우, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 기판(210)과 열선(220) 사이에 씨드층(221)이 형성될 수 있다. 상기 씨드층(221)은 니켈(Ni) 또는 실리콘 카바이드(SiC)를 포함할 수 있으며, 상기 그래핀 박막을 성장시키기 위한 에너지를 공급하는 역할을 한다
상기 열선(220)은 상기 기판(210) 상에 형성된 그래핀 박막을 포토 리소그래피(photo-lithography) 공정을 이용하여 도 1a에 도시된 바와 같이, 라인(line) 형태의 패턴만 남도록 패터닝된 것이다. 예를 들면, 상기 열선(220)은 복수의 라인 패턴이 상기 기판(210) 상에서 서로 나란히 배치되며 이웃하는 라인 패턴 간은 외부로부터 인가되는 전류가 도통되도록 서로 전기적으로 연결된다.
상기 열선(220)은 투과도가 높은 그래핀 박막을 이용하기 때문에 패터닝된 배선이 기존의 열선보다 촘촘히 배열되고, 선폭이 얇게 형성더라도 가시도에 거의 영향을 미치지 않는다. 이에 따라, 상기 열선(220)은 챠량의 유리 혹은 거울의 전면에 형성이 가능하다.
또한, 상기 열선(220)은 기존의 열선의 구성물질보다 열전도성 및 전기 전도성이 우수하므로, 외부로부터 전원을 공급 받아 발생된 열을 이용하여 유리 혹은 거울 등에 발생된 성에나 습기를 보다 빠른 시간 내에 제거할 수 있다.
상기 열선 구동부(230)는 상기 열선(220)과 전기적으로 연결되며, 상기 열선(220)에 전원을 인가하여 상기 열선(220)이 발열되도록 한다. 상기 열선 구동부(230)는 상기 열선(220)에 전류를 인가할 수 있는 수단일 수 있으며, 예를 들면 배터리일 수 있다.
한편, 도시하지는 않았으나 상기 열선(220)의 파손 방지 또는 안정성을 위해 상기 열선(220) 상에 보호층이 형성될 수도 있다. 상기 보호층은 상기 열선(220)의 일부를 덮거나 상기 기판(210)의 전면에 걸쳐 형성될 수 있다. 상기 보호층은 투과율이 높은 유기막 또는 무기막으로 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 열선의 패턴을 메쉬 또는 라인 패턴에 대해서만 설명하였으나, 이러한 형태뿐만 아니라, 가시도에 영향을 주지 않을 정도로 다양한 패턴으로 형성 가능하다.
또한, 이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 열선 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100, 200: 열선 장치
110, 210: 기판
120, 220: 열선
121, 221: 씨드층
130, 230: 열선 구동부

Claims (13)

  1. 유리 및 거울 중 적어도 하나를 포함하는 기판;
    상기 기판의 전면에 형성되되, 상기 기판의 일부분이 노출되도록 그래핀 박막이 일정한 선폭을 갖는 배선 형태로 패터닝되어 형성된 열선;
    상기 기판과 상기 열선 사이에 상기 그래핀 박막을 성장시키기 위한 씨드층; 및
    상기 열선에 전원을 인가하는 열선 구동부를 포함하고,
    상기 열선의 배선 패턴은 매쉬 형태 및 라인 형태 중 적어도 하나의 형태를 포함하고,
    상기 씨드층은 상기 열선의 배선 형태와 동일하게 패터닝되며,
    상기 열선은 상기 열선 구동부로부터 전원을 인가받아 발열하는 것을 특징으로 하는 열선 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 씨드층은 니켈(Ni) 또는 실리콘 카바이드(SiC)를 포함하는 것을 특징으로 하는 열선 장치.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 열선 보호를 위해 상기 열선 상에 형성된 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열선 장치.
  8. 기판;
    상기 기판의 전면에 형성되되, 상기 기판의 일부분이 노출되도록 그래핀 박막이 일정한 선폭을 갖는 배선 형태로 패터닝되어 형성된 열선;
    상기 기판과 상기 열선 사이에 상기 그래핀 박막을 성장시키기 위한 씨드층; 및
    상기 열선에 전원을 인가하는 열선 구동부를 포함하고,
    상기 기판은 차량의 전면 유리, 옆면 유리, 후면 유리, 사이드 미러, 건축용 유리 및 거울 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 열선의 배선 패턴은 매쉬 형태 및 라인 형태 중 적어도 하나의 형태를 포함하며,
    상기 씨드층은 상기 열선의 배선 형태와 동일하게 패터닝되며,
    상기 열선은 상기 열선 구동부로부터 전원을 인가받아 발열하는 것을 특징으로 하는 열선 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 씨드층은 니켈(Ni) 또는 실리콘 카바이드(SiC)를 포함하는 것을 특징으로 하는 열선 장치.
  12. 삭제
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 열선 상에 형성된 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열선 장치.
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