KR101779254B1 - 탄소 코일을 포함하는 전열체 제조방법 및 전열 시스템 - Google Patents
탄소 코일을 포함하는 전열체 제조방법 및 전열 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 탄소코일을 포함하는 전열체 제조방법으로서, 점토 및 탄소 코일을 교반하여 혼합하는 단계, 혼합물을 필요 형상으로 성형하는 단계 및 성형물을 건조하는 단계를 포함하여 마이크로파에 조사 의하여 열을 방출하는 전열체를 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 전열체는 30초 내지 90초의 단시간에 100℃ 내지 1000℃ 도달하여 열효율이 우수한 장점을 가지고, CMC 또는 CNC 함량을 조절하여 도달온도를 제어함으로써 필요에 따라 일정 발열 온도를 가지는 전열체 및 전열 시스템을 구현할 수 있다.
본 발명에 따른 전열체는 30초 내지 90초의 단시간에 100℃ 내지 1000℃ 도달하여 열효율이 우수한 장점을 가지고, CMC 또는 CNC 함량을 조절하여 도달온도를 제어함으로써 필요에 따라 일정 발열 온도를 가지는 전열체 및 전열 시스템을 구현할 수 있다.
Description
본 발명은 탄소 코일을 포함하는 전열체 제조방법 및 전열 시스템에 관한 것으로, 마이크로파에 의해 가열되는 탄소 코일을 포함하는 전열체 제조방법 및 전열 시스템에 관한 것이다.
국내 공개특허공보 제 2000-59947호(발명의 명칭: 마이크로파 발열물질과 그 제조 방법)에는 마이크로파가 조사됨에 따라 일정한 온도로 승온되는 가열 특성을 갖는 마이크로파 발열물질이 제시되어 있다. 상기 공개특허에 개시된 마이크로파 발열물질은 탄화규소(SiC) 20∼50 중량％, 도석 30∼50 중량％, 프리트 5∼15 중량％ 그리고 안료 2∼7중량％로 구성된다. 이러한 마이크로파 발열체 조성물은 마이크로파가 조사됨에 따라 약 2℃/초 정도의 비교적 빠른 승온 속도로 가열된다.
그러나, 이러한 마이크로 발열물질도 최대 발열시의 온도가 최대로 약200∼220℃ 정도에 불과하기 때문에 비록 온열치료나 찜질치료 등의 의료용으로는 사용 가능하지만, 건조를 제외한 음식물을 조리하는 용도에 적용하기에는 어려울 뿐만 아니라 흔히 400℃ 이상의 고온 발열이 요구되는 산업용으로 이용하기에는 발열물질의 발열 온도가 너무 낮은 문제점이 있다.
또한 탄소 나노 튜브를 이용한 발열체가 개발되고 있으나 탄소 나노 튜브는 전기에너지를 반사하는 성질의 물질로서 마이크로파 조사로 발열하는 발열체 제조시 안전하지 못한 문제점이 있다.
이에 따라 빠른 속도로 승온이 가능한 동시에 1000℃ 까지 고온 발열이 요구되는 의료용, 가정용, 산업용 등 분야에서 에너지 자원의 효율성 및 안전성이 확보되는 기술이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 따라 안출된 것으로서, 마이크로파에 의해 가열되는 탄소 코일을 포함하는 전열체 제조방법 및 전열 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 점토 및 마이크로파에 의해 가열되는 탄소 코일을 교반하여 혼합하는 단계, 상기 혼합물을 필요 형상으로 성형하는 단계 및 상기 성형물을 건조하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예로 상기 탄소 코일은 CMC(탄소 마이크로 코일), CNC(탄소 나노 코일) 및 이들의 혼합물 중에 선택되는 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예로 상기 점토는 내화도 SK 8 이상의 점토로서, 고령토, 청자토, 분청토, 옹기토 및 이들의 혼합물 중에 선택되는 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예로 상기 점토 100 중량부에 대하여, 상기 탄소 코일은 1 내지 10 중량부로 혼합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예로 상기 점토 및 탄소 코일은 1시간 내지 2시간 교반하여 혼합할 수 있다.
본 발명의 일 실시예로 상기 성형물은 그늘에서 4일 내지 7일간 건조하는 상온 건조 단계 및 600℃내지 700℃에서 3 내지 5시간 건조하는 고온 건조 단계를 포함하여 건조할 수 있다.
본 발명에 따른 전열 시스템은 마이크로파를 조사하는 조사장치 및 점토 및 상기 조사장치의 마이크로파에 조사 의하여 가열되는 탄소 코일로 이루어지는 전열체를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예로 상기 탄소 코일은 CMC(탄소 마이크로 코일), CNC(탄소 나노 코일) 및 이들의 혼합물 중에 선택될 수 있다.
본 발명의 일 실시예로 상기 전열체는 상기 점토 100 중량부에 대하여, 상기 탄소 코일은 1 내지 10 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예로 상기 전열 시스템은 600W의 마이크로파를 30 내지 90초간 조사 시 도달온도는 100℃ 내지 1000℃일 수 있다.
본 발명의 일 실시예로 상기 전열체의 승온 속도는 1 내지 17℃/초일 수 있다.
본 발명의 일 실시예로 농작물을 안치하도록 판상 형태의 상기 전열체가 한 층 이상 적층되어, 조사된 마이크로파 및 상기 전열체의 발열로 이중으로 농작물을 건조할 수 있다.
본 발명의 탄소 코일을 포함하는 전열체 제조방법 및 전열 시스템은 30초 내지 90초의 단시간에 100℃ 내지 1000℃ 도달하여 열효율이 우수한 장점을 가진다.
또한, CMC 또는 CNC 함량을 조절하여 도달온도를 제어함으로써 필요에 따라 일정 발열 온도를 가지는 안전성이 확보되는 전열체 및 전열 시스템을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전열체 제조방법을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 CMC 및 CNC를 함유한 전열체와 CNT를 함유한 전열체의 마이크로파 조사 후 상태를 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 점토 및 탄소 코일 혼합물을 나타낸 사진이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 상온 건조된 전열체를 나타낸 사진이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 상온 건조 및 고온 건조 된 전열체를 나타낸 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 상온 건조 전열체 및 상온ㅇ고온 건조 전열체의 마이크로파 조사 후 상태를 나타낸 사진이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 찰흙에 CMC를 함유한 전열체에 마이크로파를 조사 후 상태를 나타낸 사진이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 CMC를 함유한 전열체에 마이크로파를 10회 조사 후 도달온도를 나타낸 그래프이다.
도 8은 30초간 마이크로파 조사 후 CMC, CNC 및 CNT의 함유량에 따른 전열체의 도달온도를 나타낸 그래프이다.
도 9는 90초간 마이크로파 조사 후 CMC, CNC 및 CNT의 함유량에 따른 전열체의 도달온도를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 CMC를 함유한 전열체의 마이크로파 조사 후 온도변화를 나타낸 그래프이다.
도 11은 CNT를 함유한 전열체를 마이크로파를 조사 후 상태를 나타낸 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 CMC 및 CNC를 함유한 전열체와 CNT를 함유한 전열체의 마이크로파 조사 후 상태를 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 점토 및 탄소 코일 혼합물을 나타낸 사진이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 상온 건조된 전열체를 나타낸 사진이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 상온 건조 및 고온 건조 된 전열체를 나타낸 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 상온 건조 전열체 및 상온ㅇ고온 건조 전열체의 마이크로파 조사 후 상태를 나타낸 사진이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 찰흙에 CMC를 함유한 전열체에 마이크로파를 조사 후 상태를 나타낸 사진이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 CMC를 함유한 전열체에 마이크로파를 10회 조사 후 도달온도를 나타낸 그래프이다.
도 8은 30초간 마이크로파 조사 후 CMC, CNC 및 CNT의 함유량에 따른 전열체의 도달온도를 나타낸 그래프이다.
도 9는 90초간 마이크로파 조사 후 CMC, CNC 및 CNT의 함유량에 따른 전열체의 도달온도를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 CMC를 함유한 전열체의 마이크로파 조사 후 온도변화를 나타낸 그래프이다.
도 11은 CNT를 함유한 전열체를 마이크로파를 조사 후 상태를 나타낸 사진이다.
이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 도면을 참고하여 설명한다. 예시된 도면은 발명의 명확성을 위하여 핵심적인 내용만 확대 도시하고 부수적인 것은 생략하였으므로 도면에 한정하여 해석하여서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 전열체 제조방법을 나타낸 도면이다. 본 발명에 따른 전열체 제조방법은 혼합단계(S10), 성형단계(S20) 및 건조단계(S30)를 포함한다.
상기 혼합단계(S10)는 점토 및 마이크로파에 의해 가열되는 탄소 코일을 교반하여 혼합하는 단계로, 상기 점토는 내화도 SK 8 이상의 점토로서, 고령토, 청자토, 분청토, 옹기토 및 이들의 혼합물 중에 선택되는 하나일 수 있다.
상기 내화도 SK 8 이상의 점토는 내화점토 또는 석기점토 일 수 있다. 내화점토는 1500℃ 부근에서도 녹지 않는 점토로서, 순수 고령토는 내화도가 1800℃로 가장 높고, 점토 내의 알루미나의 비율이 높을수록, 염기성분이 작을수록 내화도가 강한 점토가 될 수 있다.
석기점토는 가소성이 크고 내화도가 SK 8∼10정도(용융온도가 1250℃ 내지 1300℃) 의 중온에서 소성되는 2차점토이기 때문에 운모, 산화철, 장석, 석영 등과 착색광물이 많이 섞여 있어 소성하면 황갈색에서 회색계열의 유색으로 나타난다. 우리나라의 옹기점토가 석기점토에 해당된다.
또한 상기 탄소 코일은 CMC(탄소 마이크로 코일), CNC(탄소 나노 코일) 및 이들의 혼합물 중에 선택되는 하나일 수 있다.
잘 알려진 바와 같이, 탄소 코일은 높은 탄성, 낮은 전기 저항, 나선형 형태로 높은 표면적 등과 같은 특성을 가지므로, 전자파 흡수제, 나노/마이크로 크기의 촉각센서, 액추에이터, 공진기, 기계적 스프링 등에 사용되는 유망한 물질로 각광받고 있다.
이러한 탄소코일의 형상은 성장된 상태에서 다양하게 나타나고, 그 직경은 나노 크기(탄소 나노코일 : Carbon Nano-Coil, CNC)부터 마이크로 크기(탄소 마이크로코일 : Carbon Macro-coil, CMC)까지 변화될 수 있으며, 나선형 코일의 전기적 특성은 코일의 지름, 피치, 길이, 회전 방향 등과 같은 기하구조에 따라 변화될 수 있어 그 기하구조를 제어하는 것이 중요하다.
또한, 탄소코일은 일반적으로 100m2/g 전후의 큰 비표면적을 가지며, 전기저항이 온도 상승과 함께 감소하는 반도체적 특성을 가지며, 직경이 큰 탄소코일과 작은 탄소코일은 원래 길이의 대략 15 배까지 늘어나는 초탄력성을 갖는 것으로 알려져 있다.
CMC(탄소 마이크로 코일) 및 CNC(탄소 나노 코일)의 경우 전기에너지를 조사하였을 때 전기에너지를 흡수하는 성질을 가지나, CNT(탄소 나노 튜브)의 경우 전기에너지를 반사하는 성질을 가지는 것이 상이하므로, 발열 물질로서 CNT에 비해 마이크로파 조사 시에 안전성이 우수한 장점을 가진다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 CMC 및 CNC를 함유한 전열체와 CNT를 함유한 전열체의 마이크로파 조사 후 상태를 나타낸 사진이다. CMC 및 CNC와 같은 양의 CNT를 첨가한 전열체의 경우, 온도가 가장 많이 상승하나 마이크로파 조사 후 파괴된 모습을 보였으며, 마이크로파를 조사하는 중에도 스파크가 일어나는 현상이 관찰된다. CMC 및 CNC의 경우, CNT를 첨가한 전열체 보다 온도 상승 정도는 낮으나 안정화된 상태를 나타낸다.
또한, 상기 점토 100 중량부에 대하여, 상기 탄소 코일은 1 내지 10 중량부로 혼합하여, 상기 내화도 SK 8 이상의 점토 및 탄소 코일은 1시간 내지 2시간 교반하여 혼합할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 점토 및 탄소 코일 혼합물을 나타낸 사진이다. 이는 점토 10g에 함유한 탄소 코일의 함량으로 상기 점토 100 중량부에 대하여, 상기 탄소 코일은 1 내지 10 중량부로 혼합할 수 있다.
상기 탄소 코일의 함량이 증가함에 따라 전열체의 도달온도는 높아지나 10 중량부 이상 첨가 시 전열체의 온도가 1000℃ 이상 도달하여 전열체의 크랙이 발생하기 시작하여 안전성을 보장할 수 없다.
상기 성형단계(S20)는 상기 혼합물을 필요 형상으로 성형하는 단계로 프레스 성형방식, 자동 및 수동 롤러머신 성형 방식, 압력주입 방식, 슬립캐스팅 성형 등의 성형 방식으로 필요 형상으로 성형할 수 있다.
또한 상기 전열체는 원통형 또는 사각형, 다각형, 볼형상, 막대형상 등 가열대상물의 종류 및 형상에 따라 또는 가열장치의 구성에서 필요에 따라 한 가지 이상의 형상으로 구성될 수 있다.
상기 건조단계(S30)는 상기 성형물을 건조하는 단계로, 상기 성형물은 그늘에서 4일 내지 7일간 건조하는 상온 건조 단계 및 600℃내지 700℃에서 3 내지 5시간 건조하는 고온 건조 단계를 포함하여 건조할 수 있다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 상온 건조된 전열체를 나타낸 사진이고, 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 상온 건조ㅇ고온 건조된 전열체를 나타낸 사진이다. 도 4b의 상온 및 고온 건조된 전열체의 경우, 도 4a와 같이 상온 건조만 된 전열체에 비하여 수분이 모두 제거되어 색상이 밝은 것을 확인 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 상온 건조 전열체 및 상온ㅇ고온 건조 전열체의 마이크로파 조사 후 상태를 나타낸 사진이다. 상온 건조만 된 전열체의 경우 마이크로파 조사 후 남아 있는 수분이 진동하여 샘플이 파괴된 것을 볼 수 있다. 반면 상온 및 고온 건조가 모두 진행된 전열체의 경우, 샘플이 형태가 잘 보존된 것을 확인할 수 있다.
본 발명에 따른 전열 시스템은 마이크로파를 조사하는 조사장치 및 점토 및 탄소 코일로 이루어지고 상기 조사장치의 마이크로파에 조사 의하여 열을 방출하는 전열체를 포함한다.
상기 탄소 코일은 CMC(탄소 마이크로 코일), CNC(탄소 나노 코일) 및 이들의 혼합물 중에 선택될 수 있으며, 상기 전열체는 상기 점토 100 중량부에 대하여, 상기 탄소 코일은 1 내지 10 중량부를 포함할 수 있다.
상기 전열 시스템은 600W의 마이크로파를 30 내지 90초간 조사 시 100℃ 내지 1000℃ 온도에 도달한다.
또한, 농작물을 안치하도록 판상 형태의 상기 전열체가 한 층 이상 적층되어, 조사된 마이크로파 및 상기 전열체의 발열로 이중으로 농작물을 건조할 수 있다.
이하, 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명 과정의 세부 사항을 설명하고자 한다.
실시예 1. 옹기토 + CMC 함유 전열체
옹기토에 CMC(탄소 마이크로 코일)을 함유한 실시예를 제조하였다. 옹기토 10g에 CMC 0.1g, 0.3g, 0.5g, 0.7g, 1.0g를 각각 함유한 샘플을 제조하였다. 전열체 제조 방법은 1시간 30분 정도 교반하여 혼합한 후, 그늘에서 5일 내지 6일 건조한 뒤, 로에서 650℃ 온도에서 4시간 구워서 제조하여 전열체에 남아 있는 수분을 제거하였다.
실시예 2. 옹기토 + CNC 함유 전열체
옹기토에 CNC(탄소 나노 코일)을 함유한 실시예를 제조하였다. 옹기토 10g에 CNC 0.1g, 0.3g, 0.5g, 0.7g, 1.0g를 각각 함유한 샘플을 제조하였다. 전열체 제조 방법은 실시예 1과 같이, 1시간 30분 정도 교반하여 혼합한 후, 그늘에서 5일 내지 6일 건조한 뒤, 로에서 650℃ 온도에서 4시간 구워서 제조하여 전열체에 남아 있는 수분을 제거하였다.
비교예 1. 옹기토 + CNT 함유 전열체
옹기토에 CNT(탄소 나노 튜브)를 함유한 비교예 1을 제조하였다. 옹기토 10g에 CNT는 0.1g, 0.3g, 0.5g, 0.7g, 1.0g를 각각 함유한 샘플을 제조하였다. 전열체 제조 방법은 실시예 1 및 2와 같이, 1시간 30분 정도 교반하여 혼합한 후, 그늘에서 5일 내지 6일 건조한 뒤, 로에서 650℃ 온도에서 4시간 구워서 제조하여 전열체에 남아 있는 수분을 제거하였다.
비교예 2. 찰흙 + CMC 함유 전열체
찰흙에 CMC(탄소 마이크로 코일)을 함유한 실시예를 제조하였다. 찰흙 10g에 CMC 0.1g, 0.3g, 0.5g, 0.7g, 1.0g를 각각 함유한 샘플을 제조하였다. 전열체 제조 방법은 1시간 30분 정도 교반하여 혼합한 후, 그늘에서 5일 내지 6일 건조한 뒤, 로에서 650℃ 온도에서 4시간 구워서 제조하여 전열체에 남아 있는 수분을 제거하였다.
위의 같은 전열체 제조 과정 중에서, 점토 100 중량부에 대하여 CMC 또는 CNC이 10 중량부 이상이 되는 경우, 탄소 코일의 부피가 크게 증가하여 혼합물 제조에 어려움이 있으며, 최종 구조의 안정성도 나빠지는 문제점이 있다.
실험예 1. 30초간 마이크로파 조사
상기 실시예 1, 2 및 비교예 1, 2에 의해 제조된 전열체에 600W의 마이크로파를 30초간 조사하였다. 이 때 도달한 온도는 다음 표 1과 같다. 도 6은 비교예 2에 마이크로파를 가한 후 상태를 나타낸 사진으로서, 마이크로파를 가한 후 5초 안에 터져서 온도 측정이 불가능하였다.
| 도달 온도 | 0.1g | 0.3g | 0.5g | 0.7g | 1.0g |
| 실시예 1(CMC) | 100℃ | 120℃ | 200℃ | 250℃ | 500℃ |
| 실시예 2(CNC) | 100℃ | 147℃ | 193℃ | 210℃ | 240℃ |
| 비교예 1(CNT) | 100℃ | 300℃ | 500℃ | 550℃ | 650℃ |
도 7은 실시예 1을 30초간 마이크로파를 10회 반복하여 가열한 결과로, 일정하게 도달 온도를 유지하였다.
도 8은 30초간 마이크로파 조사 후 CMC, CNC 및 CNT의 함유량에 따른 전열체의 도달온도를 나타낸 그래프이다. CNT를 포함하는 전열체의 경우, CMC 및 CNC를 포함하는 전열체에 비하여 같은 함유량에서 더 높은 온도를 나타냈으나, 안전성에 있어서 스파크 및 깨짐 현상 등의 문제가 나타났다.
CMC 및 CNC를 포함하는 전열체의 경우, 옹기토 100 중량부에 대하여, CMC 및 CNC 함유량이 1 내지 7 중량부가 함유된 0.1 내지 0.7g 샘플의 경우, 도달 온도가 유사하게 나타났다. 반면 CMC 1g 함유한 샘플의 경우 CNC 1g 함유한 샘플에 대비하여 도달온도가 현저하게 높게 나타났다.
실험예 2. 90초간 마이크로파 조사
마이크로파를 가한 후 5초내에 터지는 비교예 2를 제외하고, 상기 실시예 1, 2 및 비교예 1에 의해 제조된 전열체에 600W의 마이크로파를 90초간 조사하였다. 이 때 도달한 온도는 다음 표 2와 같다.
| 도달 온도 | 0.1g | 0.3g | 0.5g | 0.7g | 1.0g |
| 실시예 1(CMC) | 150℃ | 250℃ | 400℃ | 450℃ | 950℃ |
| 실시예 2(CNC) | 100℃ | 248℃ | 290℃ | 429℃ | 488℃ |
| 비교예 1(CNT) | 200℃ | 760℃ | 860℃ | 970℃ | 1000℃ |
도 9는 90초간 마이크로파 조사 후 CMC, CNC 및 CNT의 함유량에 따른 전열체의 도달온도를 나타낸 그래프이다. 실험예 1과 마찬가지로 CNT를 포함하는 전열체의 경우, CMC 및 CNC를 포함하는 전열체에 비하여 같은 함유량에서 더 높은 온도를 나타냈으나, 안전성에 스파크 및 깨짐 현상 등의 문제가 나타났다.
CMC 및 CNC를 포함하는 전열체의 경우, 옹기토 100 중량부에 대하여, CMC 및 CNC 함유량이 1 내지 7 중량부가 함유된 0.1 내지 0.7g 샘플의 경우, 도달 온도가 유사하게 나타났다. 반면 CMC 1g 함유한 샘플의 경우, 실험예 1의 결과와 같이 CNC 1g 함유한 샘플에 대비하여 도달온도가 현저하게 높게 나타났다.
도 10은 CMC를 1.0g 함유한 실시예 1의 샘플을 90초간 가열한 다음, 시간에 따른 온도변화를 나타낸 그래프로, 시간에 따라 서서히 온도가 내려가며 180초가 지났을 때도 200℃ 이상을 유지하였다.
실험예 1 및 2에 결과를 살펴보면, CMC를 포함하는 실시예 1의 경우, 도달 온도가 CNC를 포함하는 실시예 2에 비해 2배 가까이 올라가며 90초간 가열하였을 경우 최고온도는 950℃에 달한다. 또한, CMC 포함 양의 증가에 따라 더 높은 온도에 도달한다.
또한 실시예 1의 샘플 중 CMC를 1.0g을 함유한 샘플의 경우, 30초간 마이크로파 조사 시의 초당 승온 속도는 16.7℃/초이며, 90초간 마이크로파 조사 시의 초당 승온 속도는 10.5℃/초로 초반 승온 속도가 더 빠른 것을 알 수 있다.
CNC를 포함하는 실시예 2의 경우도, CMC를 포함하는 실시예 1에 비해 온도 변화가 작고 최대 온도가 500℃ 정도지만, CNC 포함 양의 증가에 따라 온도가 일정하게 높아진다.
또한 실시예 2의 샘플 중 CNC를 1.0g을 함유한 샘플의 경우, 30초간 마이크로파 조사 시의 초당 승온 속도는 8℃/초이며, 90초간 마이크로파 조사 시의 초당 승온 속도는 5.4℃/초로 실시예 1에 비해 승온 속도가 절반 정도이나, 마이크로파 조사 초반의 승온 속도가 더 빠른 것으로 실시예 1의 결과와 동일하였다.
또한 상기 실시예 중에서 CNC를 0.1g을 함유한 샘플의 경우, 90초간 마이크로파 조사 시의 초당 승온 속도는 1.1℃/초로 가장 낮은 승온 속도를 나타내었다.
도 11은 비교예 1에 마이크로파를 가한 후 상태를 나타낸 사진으로서, CNT를 포함하는 비교예 1의 경우, 온도 변화는 실시예에 비하여 높으나, 마이크로파를 가한 경우, 스파크가 발생하며 전열체가 폭발하는 문제가 있다.
위와 같이, 본 발명의 탄소 코일을 포함하는 전열체 제조방법 및 전열 시스템은 30초 내지 90초의 단시간에 100℃ 내지 1000℃ 도달하여 열효율이 우수한 장점을 가진다.
또한, CMC 또는 CNC 함량을 조절하여 도달온도를 제어함으로써 필요에 따라 일정 발열 온도를 가지는 안전성이 확보되는 전열체 및 전열 시스템을 구현할 수 있다.
이상에서는 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (7)
- 점토 100 중량부에 대하여 탄소 코일을 1 내지 10 중량부로 혼합하여 점토 및 탄소 코일 혼합물을 제조하는 단계;
상기 점토 및 탄소 코일 혼합물을 필요 형상으로 성형하여 성형물을 제조하는 단계; 및
상기 성형물을 건조하는 단계를 포함하며,
상기 탄소 코일은 마이크로파에 의해 가열되며,
600W의 마이크로파를 30 내지 90초간 조사 시 도달온도는 100℃ 내지 1000℃인 것을 특징으로 하는 전열체 제조방법
- 제1항에 있어서,
상기 탄소 코일은 CMC(탄소 마이크로 코일), CNC(탄소 나노 코일) 및 이들의 혼합물 중에 선택되는 하나인 전열체 제조방법
- 제1항에 있어서,
상기 점토는 내화도 SK 8 이상의 점토로서, 고령토, 청자토, 분청토, 옹기토 및 이들의 혼합물 중에 선택되는 하나인 전열체 제조방법
- 삭제
- 마이크로파를 조사하는 조사장치; 및
점토 및 상기 조사장치의 마이크로파에 조사 의하여 가열되는 탄소 코일로 이루어지고 제1항에 따른 전열체 제조방법으로 제조된 전열체를 포함하며,
600W의 마이크로파를 30 내지 90초간 조사 시 도달온도는 100℃ 내지 1000℃인 것을 특징으로 하는 전열 시스템
- 제5항에 있어서,
상기 탄소 코일은 CMC(탄소 마이크로 코일), CNC(탄소 나노 코일) 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 하나인 전열 시스템
- 삭제
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2015
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