KR101916674B1 - 비닐하우스용 나노 탄소 소재를 이용한 발열 필름 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비닐하우스용 나노 탄소 소재를 이용한 발열 필름에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 광의 투과도를 떨어뜨리지 않으면서도 발열 필름의 열전도율을 높여 전체에 걸처 균일한 온도를 가지며, 결로 현상이 일어나기 쉬운 환경에서도 효과적으로 열을 발산할 수 있는 비닐하우스용 나노 탄소 소재를 이용한 발열 필름에 대한 것이다.
Description
본 발명은 비닐하우스용 나노 탄소 소재를 이용한 발열 필름에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 광의 투과도를 떨어뜨리지 않으면서도 발열 필름의 열전도율을 높여 전체에 걸쳐 균일한 온도를 가지며, 결로 현상이 일어나기 쉬운 환경에서도 효과적으로 열을 발산할 수 있는 비닐하우스용 나노 탄소 소재를 이용한 발열 필름에 대한 것이다.
비닐하우스는 비닐 필름을 씌운 온실로, 원예 식물의 속성 재배 및 겨울철 재배가 가능하도록 하여, 채소류, 과실류, 화훼류 등의 재배에 널리 이용되고 있다. 하지만, 비닐하우스를 이용한 원예 식물의 재배는 눈에 약한 단점을 가지며, 구체적으로 비닐하우스는 폭설에 의한 하중에 의해 쉽게 파손되고, 재배중인 식물은 지속적인 강설에 의한 햇빛 차단으로 인해 생육에 악영향을 받게 되는데, 지구온난화에 의한 기후변화에 따라 폭설이 증가하여 비닐하우스 및 재배중인 식물은 예전보다 빈번하고 강력하게 악영향을 받고 있다. 따라서, 하기의 특허문헌처럼 비닐하우스 내부의 조명수단 등이 발산하는 빛을 흡수하여 자체 발열하는 필름을 비닐하우스에 이용함으로 비닐하우스에 눈이 쌓이는 것을 방지하고자 하는 발명이 널리 개발되고 있다. 싱기 빛을 흡수하여 자체 발열하는 필름은 필름을 형성하는 합성 수지에 빛을 흡수하여 열을 발산하는 전이금속 산화물 등이 분산되는 형태를 가지게 된다.
<특허문헌>
특허문헌 1 : 특허공보 제10-1653288호(2016. 08. 26. 등록) "비닐하우스용 광발열 비닐"
특허문헌 2 : 공개특허공보 제10-2015-0140933호(2015. 12. 17. 공개) "발열 필름을 이용하는 온실 시설물"
하지만, 상기 발열 필름에 빛을 조사하는 조명 수단은 비닐하우스 내부 일측에 위치하므로, 상기 발열 필름에서 조명 수단에 가까운 부분과 먼 부분이 위치하게 되어 상기 발명 필름은 온도가 높은 부분과 온도가 낮은 부분, 즉 농도 구배가 생겨 효과적으로 비닐하우스 외부의 눈을 녹여 제거할 수 없다. 또한, 겨울철에 비닐하우스 내부와 외부 사이에는 현저한 온도차가 발생하여, 발열 필름 내면(발열 필름 양면 중 비닐하우스 내부 공기와 접촉하는 부분)에는 결로 현상이 발생하게 되는데, 상기 발열 필름 내면에 형성된 물방울로 인해 발열 필름에 조사되는 빛의 약하게 되어 발열 기능이 떨어지게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로,
본 발명은 광의 투과도를 떨어뜨리지 않으면서도 발열 필름의 열전도율을 높여 전체에 걸처 균일한 온도를 가지며, 결로 현상이 일어나기 쉬운 환경에서도 효과적으로 열을 발산할 수 있는 비닐하우스용 나노 탄소 소재를 이용한 발열 필름을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 비닐하우스용 발열필름은 기본 수지 100중량부와, 상기 기본 수지에 분산되어 광을 흡수하여 발열하는 광열소자 0.5 내지 10중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 비닐하우스용 발열필름은 나노 다이아몬드 0.02 내지 1중량부를 추가로 포함하여, 전체에 걸쳐 균일한 온도를 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 비닐하우스용 발열필름은 기본 수지인 폴리염화비닐 100중량부, 광열소자인 그래핀 옥사이드 0.25 내지 5중량부, 광열소자인 안티몬 주석 산화물 0.25 내지 5중량부, 나노 다이아몬드 0.02 내지 1중량부, 분산제 0.1 내지 1중량부, 소포제 0.1 내지 1중량부, 가소제 0.1 내지 1중량부 및 자외선 흡수제 0.1 내지 1중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 비닐하우스용 발열필름은 기본 수지인 폴리염화비닐 100중량부, 광열소자인 그래핀 옥사이드 0.25 내지 5중량부, 광열소자인 안티몬 주석 산화물 0.25 내지 5중량부, 나노 다이아몬드 입자체 0.04 내지 2중량부, 분산제 0.1 내지 1중량부, 소포제 0.1 내지 1중량부, 가소제 0.1 내지 1중량부 및 자외선 흡수제 0.1 내지 1중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 비닐하우스용 발열필름에 있어서 상기 나노 다이아몬드 입자체는 나노 다이아몬드 100중량부에 대하여, 폴리실라잔 40 내지 80중량부, 메타크릴산 3 내지 5중량부 및 과황산암모늄 0.1 내지 0.3중량부를 혼합한 후 반응시켜 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 비닐하우스용 발열필름은 건조 상태 대비 습윤 상태에서 발산되는 열의 감소폭을 줄일 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 비닐하우스용 발열필름은 비닐하우스의 외피로 사용되며, 상기 비닐하우스 내부에 위치한 조명장치에 조사되는 빛을 흡수하여 열을 발산함으로써 비닐하우스에 눈이 쌓이는 것을 방지할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 앞서 본 실시예에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 광의 투과도를 떨어뜨리지 않으면서도 발열 필름의 열전도율을 높여 전체에 걸처 균일한 온도를 가지며, 결로 현상이 일어나기 쉬운 환경에서도 효과적으로 열을 발산할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비닐하우스용 발열필름의 단면도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비닐하우스용 발열필름을 이용한 설해 방지 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비닐하우스용 발열필름을 이용한 설해 방지 시스템의 구성도.
이하에서는 본 발명에 따른 비닐하우스용 발열필름 및 이를 이용하는 설해 방지시스템의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비닐하우스용 발열필름을 도 1을 참조하여 설명하면, 상기 비닐하우스용 발열필름(1)은 기본 수지(11)와, 상기 기본 수지(11)에 분산되어 광을 흡수하여 발열하는 광열소자(12) 등을 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 기본 수지는 기존의 비닐하우스용 필름의 제조에 사용되는 합성 수지가 사용될 수 있으며, 예컨대 폴리염화비닐, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트 등이 사용될 수 있다. 상기 광열소자는 상기 기본 수지에 분산되어 광을 흡수하여 발열하는 소자로, 상기 기본 수지 100중량부에 대하여 0.5 내지 10중량부가 사용되는 것이 바람직하다. 상기 광열소자가 조금 사용되는 경우 광열 효과를 얻기 어려우며 많이 사용될수록 발열필름의 광투과도를 떨어뜨려 비닐하우스 내 성장을 저해하므로, 광열 효과를 얻으면서도 식물의 성장을 저해하지 않는 범위 내의 광 투과도를 가질 수 있도록 상기 수치 범위에서 사용되게 된다. 상기 광열소자는 나노미터 또는 마이크로미터의 직경을 가질 수 있으며, 상기 광열소자가 흡수하여 광은 근자외선 영역으로부터 근적외선 영역까지의 파장을 가질 수 있고, 예컨대 방향족 유기화합물, 복합 산화물, 전이금속 산화물, 3족 내지 5족 중 적어도 하나의 원소를 포함하는 무기산화물 및 탄소 소재로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있으며, 상기 탄소 소재는 그래핀 옥사이드, 그라파이트 및 탄소나노튜브로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용되고, 상기 무기산화물은 안티몬주석산화물(ATO), 인듐주석산화물(ITO), 텅스텐 산화물(WOX) 및 산화구리(CuO)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다. 상기 광열소자는 그래핀 옥사이드와 안티몬주석산화물이 혼합되어 사용되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 비닐하우스용 발열필름은 나노 다이아몬드를 추가로 포함하여, 발열필름 전체에 걸쳐 균일한 온도를 가지는 것을 특징으로 한다. 상기 나노 다이아몬드는 상기 기본 수지 100중량부에 대하여 0.02 내지 1중량부가 사용되는 것이 바람직하다. 상기 비닐하우스용 발열필름은 비닐하우스의 외피로 사용되며, 상기 비닐하우스 내부에 위치한 조명장치에 조사되는 빛을 흡수하여 열을 발산함으로써 비닐하우스에 눈이 쌓이는 것을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는데, 상기 발열 필름에 빛을 조사하는 조명장치는 비닐하우스 내부 일측에 위치하므로, 상기 발열 필름에서 조명장치에 가까운 부분과 먼 부분이 위치하게 되어 상기 발명 필름은 온도가 높은 부분과 온도가 낮은 부분, 즉 발열필름은 열전도율이 낮으므로 온도 구배가 생겨 효과적으로 비닐하우스 외부의 눈을 녹여 제거할 수 없게 된다. 상기 조명장치를 여러개 설치하거나 조명장치의 조사 방향을 조절할 수 있는 수단을 설치하여 필름 전체에 걸쳐 균일하게 온도를 유지시킬 수도 있으나 이 경우에는 추가적인 조명장치 또는 방향 조절 수단을 설치하여야 하여 경제성이 떨어지며, 상기 발열필름에 광열소자를 더 첨가하여 조명장치에서 먼 부분에도 일정 이상의 열이 발생하도록 고려할 수 있으나, 광열소자가 추가되면 추가될수록 광의 투과도가 떨어져 식물의 성장을 저해할 수 있는 문제가 있다. 따라서, 높은 열전도성을 가지는 나노 사이즈의 나노 다이아몬드를 상기 광열소자 대비 소량 혼합함으로써 광의 투과도를 떨어뜨리지 않으면서도 발열 필름의 열전도율을 높여 전체에 걸처 균일한 온도를 가지도록 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 따른 비닐하우스용 발열필름은 나노 다이아몬드 입자체를 추가로 포함하여, 결로 현상이 일어나기 쉬운 환경에서도 효과적으로 열을 발산할 수 있도록 한다. 상기 나노 다이아몬드 입자체는 상기 기본 수지 100중량부에 대하여 0.02 내지 1중량부가 사용되는 것이 바람직하다. 겨울철에 비닐하우스 내부와 외부 사이에는 현저한 온도차가 발생하므로, 발열필름 내면(발열필름 양면 중 비닐하우스 내부 공기와 접촉하는 부분)에는 결로 현상이 발생하게 되는데, 상기 발열필름 내면에 형성된 물방울로 인해 발열 필름에 조사되는 빛의 약하게 되어 발열 기능이 떨어지게 된다. 발열 필름의 열전도율을 높여 전체에 걸처 균일한 온도를 가지도록 하기 위해 사용되는 나노 다이아몬드를 표면을 개질하여 사용함으로써 상기 발열필름이 발수성을 가지도록 하여 건조 상태 대비 습윤 상태에서 발산되는 열의 감소폭을 줄일 수 있도록 한다. 상기 나노 다이아몬드 입자체는 나노 다이아몬드 100중량부에 대하여, 폴리실라잔 40 내지 80중량부, 메타크릴산 3 내지 5중량부 및 과황산암모늄 0.1 내지 0.3중량부를 혼합한 후 반응시켜 형성되게 된다. 상기 오르가노폴리실라잔은 나노 다이아모드 입자체의 발수성을 향상시키며, 메타크릴산은 상기 오르가노폴리실라잔의 나노 다이아몬드에 대한 결합력을 향상시키며, 과황산암모늄은 중합개시제의 역할을 수행하게 된다. 상기 나노 다이아몬드는 친수성을 가지나 상기 나노 다이아몬드 입자체는 표면이 오르가노폴리실라잔에 의해 개질되어 소수성을 가지게 된다. 상기 나노 다이아몬드 입자체가 기본 수지에 분산되어 발열필름 형성시 상기 나노 다이아몬드 입자체의 일부면은 발열필름의 외부에 돌출되어 위치하게 되어, 상기 발열필름의 발수성을 부여하게 된다. 종래의 불소계 수지 등의 무적제(대략 기본수지 대비 5 내지 10중량부의 무적제 사용)를 사용하여 상기 발열필름의 발수성을 부여하는 것을 생각해볼 수 있으나 무적제의 사용으로 인해 광열소자에 의한 발열량을 감소시킬 수 있으며 필름의 광투과도를 현저히 낮추는 문제가 있는데, 비닐하우스에 사용된 발열필름에서 결로가 이루어지는 부분은 상기 발열필름의 내면으로 상기 내면에서 형성된 물방울에는 중력이 작용한다는 점에서 무적제의 사용에 비해 상기 나노 다이아몬드 입자체의 의해 상대적으로 낮은 발수성을 제공하더라도 상기 발열필름의 내면에서 효과적으로 물방울을 제거할 수 있게 된다.
본 발명의 또 다른 실시예는 따른 비닐하우스용 발열필름은 분산제 0.1 내지 1중량부, 소포제 0.1 내지 1중량부, 가소제 0.1 내지 1중량부 및 자외선 흡수제 0.1 내지 1중량부를 추가로 포함할 수 있다. 상기 분산제, 소포제, 기소제 및 자외선 흡수제는 비닐하우스용 필름에 사용되는 다양한 공지의 물질이 사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비닐하우스용 발열필름을 이용하는 설해 방지 시스템을 도 2를 참조하여 설명하면, 상기 설해 방지 시스템은 비닐하우스의 외피로 사용되는 발열필름(1)과, 비닐하우스 내부에 설치되어 광을 발산하는 조명장치(2)과, 비닐하우스 외부에 설치되어 발열필름 상에 쌓인 적설량을 측정하는 센서(3)와, 상기 조명장치(2)에서 조사되는 빛을 방향을 조절할 수 있도록 하는 조절장치(미도시)와, 상기 센서(3)에서 출력된 값을 분석하여 상기 조명장치(2)을 작동시켜 상기 발열 필름(1)에 빛을 제공하도록 제어하는 컨트롤러(4)를 포함한다.
상기 발열 필름(1)은 비닐하우스의 외피로 사용되는 구성으로, 일반적인 비닐하우스와 마찬가지로 기본 골격 구조(100)를 덮어 비닐하우스 형성하게 된다. 상기 발열필름(1)은 앞서 설명한 발열필름이 사용되므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 조명장치(2)은 비닐하우스 내부에 설치되어 광을 발산하는 구성으로, 예컨대 적외선을 발산할 수 있는 LED 등이 사용될 수 있다. 상기 조명장치(2)는 하나 또는 일정 구역마다 설치되는 것이 가능하다.
상기 센서(3)는 비닐하우스 외부에 설치되어 발열 필름상에 쌓인 적설량을 측정하는 구성으로, 비닐하우스 상면의 일정 구역마다 설치되거나 특정 지역에 하나가 설치되는 것이 가능하다. 상기 센서가 하나 설치되는 경우 상기 센서는 비닐하우스 상면의 구역에 대한 정보와 그 구역의 적설량의 정보를 출력하게 된다.
상기 조절장치(미도시)는 상기 조명장치(2)에 연결되어 상기 컨트롤러(4)의 제어에 따라 위치가 조절되어 상기 조명장치(2)에서 조사되는 빛을 방향을 조절하는 구성으로, 조명장치의 빛 조사각도를 조절할 수 있는 종래의 장치가 사용될 수 있으면, 예컨대 모터와 기어 등을 포함하는 장치가 사용될 수 있다.
상기 컨트롤러(4)는 상기 센서(3)에서 출력된 값을 분석하여 상기 조명장치(2)을 작동시켜 상기 발열 필름(1)에 빛을 제공하도록 제어하는 구성으로, 예컨대 상기 센서(2)에서 측정된 값이 설정된 값보다 큰 경우 비닐하우스 상면에 임계치 이상의 눈이 쌓인 것으로 판단하여 상기 조명장치(2)을 작동시켜 상기 발열 필름(1)에 빛이 제공되도록 한다.
상기 컨트롤러(4)는 상기 센서(3)에서 출력된 값을 분석하여 필름상에 임계치 이상의 눈이 쌓인 영역을 확인하는 위치확인모듈(미도시)과, 조절장치를 제어하여 상기 위치확인모듈에 의해 확인된 임계치 이상의 눈이 쌓인 영역의 발열 필름(1)에 광이 조사되도록 하는 조사제어모듈(미도시)을 포함하여, 정밀하게 비닐하우스에 눈이 쌓여 생기는 피해를 방지할 수 있다.
이하, 실시예를 통해서 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 하지만, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 나노 다이아몬드 입자체의 준비
1. 물에 나노 다이아몬드(PL-D-G02, Plasmachem사)를 혼합하고 교반 후 중합개시제인 과황산암모늄을 첨가하여 제1용액을 준비하였다. 오르가노폴리실라잔 및 메타크릴산이 혼합된 용액을 제1용액에 1시간에 걸쳐 첨가하고 1시간 정치한 후, 추가로 묽은 황산을 가하고 가열하여 100℃에서 5분 동안 유지한 후, 건조하여 함수율 1% 미만의 분말 형태의 나노 다이아몬드 입자체를 형성하였다. 상기 나노 다이아몬드 100중량부당 오르가노폴리실라잔 60중량부, 메타크릴산 4중량부, 과황산암모늄 0.2중량부가 사용되었으며, 상기 물은 나노 다이아몬드의 10배 중량이 사용되었다.
2. 오르가노폴리실라잔을 사용하지 않을 것을 제외하고는 다른 조건을 실시예 1의 1과 동일하게 하여 분말 형태의 나노 다이아몬드 입자체를 형성하였다.
3. 메타크릴산을 사용하지 않을 것을 제외하고는 다른 조건을 실시예 1의 1과 동일하게 하여 분말 형태의 나노 다이아몬드 입자체를 형성하였다.
<실시예 2> 발열 필름의 제조
1. 폴리염화비닐, 그래핀 옥사이드(Graphene Square사), 안티몬 주석 산화물, 나노 다이아몬드를 기계적으로 혼합한 후 사출 성형하여 0.1mm의 두께를 가지는 발열 필름을 형성하였다. 상기 폴리염화비닐 100중량부당 그래핀 옥사이드 1중량부, 안티몬 주석 산화물 1중량부, 나노 다이아몬드 0.4중량부가 사용되었다.
2. 나노 다이아몬드 대신에 실시예 1의 1에서 제조된 나노 다이아몬드 입자체(상기 폴리염화비닐 100중량부당 나노 다이아몬드 입자체 0.65중량부 사용)를 사용한 것을 제외하고는 다른 조건을 실시예 2의 1과 동일하게 하여 발열 필름을 형성하였다.
3. 나노 다이아몬드 대신에 실시예 1의 2에서 제조된 나노 다이아몬드 입자체(상기 폴리염화비닐 100중량부당 나노 다이아몬드 입자체 0.65중량부 사용)를 사용한 것을 제외하고는 다른 조건을 실시예 2의 1과 동일하게 하여 발열 필름을 형성하였다.
4. 나노 다이아몬드 대신에 실시예 1의 3에서 제조된 나노 다이아몬드 입자체(상기 폴리염화비닐 100중량부당 나노 다이아몬드 입자체 0.65중량부 사용)를 사용한 것을 제외하고는 다른 조건을 실시예 2의 1과 동일하게 하여 발열 필름을 형성하였다.
5. 안티몬 주석 산화물을 사용하지 않고 그래핀 옥사이드(상기 폴리염화비닐 100중량부당 그래핀 옥사이드 2중량부 사용)를 사용한 것을 제외하고는 다른 조건을 실시예 2의 1과 동일하게 하여 발열 필름을 형성하였다.
6. 그래핀 옥사이드를 사용하지 않고 안티몬 주석 산화물(상기 폴리염화비닐 100중량부당 그래핀 옥사이드 2중량부 사용)을 사용한 것을 제외하고는 다른 조건을 실시예 2의 1과 동일하게 하여 발열 필름을 형성하였다.
7. 상기 나노 다이아몬드가 상기 폴리염화비닐 100중량부당 0.3중량부가 사용된 것을 제외하는 다른 조건을 실시예 2의 1과 동일하게 하여 발열 필름을 형성하였다.
8. 상기 나노 다이아몬드가 상기 폴리염화비닐 100중량부당 1중량부가 사용된 것을 제외하는 다른 조건을 실시예 2의 1과 동일하게 하여 발열 필름을 형성하였다.
9. 상기 나노 다이몬드 입자체가 상기 폴리염화비닐 100중량부당 0.3중량부가 사용된 것을 제외하는 다른 조건을 실시예 2의 2과 동일하게 하여 발열 필름을 형성하였다.
10. 상기 나노 다이몬드 입자체가 상기 폴리염화비닐 100중량부당 1.2중량부가 사용된 것을 제외하는 다른 조건을 실시예 2의 2와 동일하게 하여 발열 필름을 형성하였다.
11. 나노 다이아몬드를 사용하지 않을 것을 제외하고는 다른 조건을 실시예 2의 1과 동일하게 하여 발열 필름을 형성하였다.
12. 오르가노폴리실라잔, 메타크릴산, 과황산암모늄이 추가로 혼합된 것을 제외하고는 다른 조건을 실시예 2의 1과 동일하게 하여 발열 필름을 형성하였다. 상기 나노 다이아몬드 100중량부당 오르가노폴리실라잔 60중량부, 메타크릴산 4중량부, 과황산암모늄 0.2중량부가 사용되었다.
<실시예 3> 발열필름의 발열 능력 확인
1. 실시예 1 내지 4에서 제조된 발열필름을 1m2의 크기로 재단하고, 펼쳐진 상태의 상기 발열필름이 실험실 바닥에서 2m 이격되도록 위치시킨 후, 상기 발열필름의 상면 중앙과, 상면 모서리와, 상면 중앙과 상면 모서리 사이에 총 3개의 온도센서를 위치시켰다. 또한, 실험실 바닥과 발열필름 사이에 적외선을 조사하는 LED를 위치시키고 적외선이 조사되도록 하였다. 단. LED에 의해 온도센서가 직접 영향을 받지 않도록 상기 LED와 발열필름을 충분히 이격시켰다.
2. 상기 LED를 30분 동안 작동시켜 빛을 조사한 후 각 발열필름별로 온도센서가 출력한 온도를 수집하여 3개의 온도센서에서 출력된 온도의 평균값, 3개의 온도센서에서 출력되는 가장 높은 온도와 가장 낮은 온도의 차이값을 표 1에 나타내었다.
3. 표 1을 보면, 실시예 5 내지 6이 상대적으로 평균 온도가 낮았는데 이를 통해 그래핀 옥사이드와 안티몬 주석 산화물을 각각 사용하는 것보다 혼합하여 사용하는 것이 발열량을 증가시킬 수 있음을 알 수 있고, 실시예 7, 9 및 11의 온도차가 컸는데 이를 통해 나노 다이아몬드(입자체)를 사용하지 않거나 조금 사용한 경우 발열 필름의 열전도율을 높일 수 없어 상기 발열필름 내에서 온도 차이가 남을 알 수 있다. 실제 비닐하우스에서 발열필름은 상기 실험과 달리 넓은 면적으로 설치되므로, 나노 다이아몬드(입자체)가 적량 사용되지 않은 경우 발열필름 내에서 온도 차이 현저히 커서 상기 발열필름에 쌓이는 눈을 더욱 효과적으로 제거할 수 없게 될 수 있다.
| 실시예 1 | 조사 전 필름온도(℃) | 조사 후 평균온도(℃) | 조사 후 온도차(℃) |
| 1 | 23.5 | 50.3 | 0.3 |
| 2 | 23.4 | 48.9 | 0.4 |
| 3 | 23.2 | 49.2 | 0.6 |
| 4 | 23.7 | 49.1 | 0.5 |
| 5 | 23.2 | 44.8 | 0.7 |
| 6 | 23.1 | 43.2 | 0.4 |
| 7 | 23.7 | 49.2 | 3.6 |
| 8 | 23.5 | 48.6 | 0.6 |
| 9 | 23.2 | 49.3 | 3.9 |
| 10 | 23.4 | 48.7 | 0.5 |
| 11 | 23.5 | 50.1 | 4.4 |
| 12 | 23.6 | 49.9 | 0.8 |
<실시예 4> 습윤 환경에 발열필름의 발열 능력 확인
1. 실시예 3의 1과 동일하게 실험 환경이 조성된 상태에서 분무기를 이용하여 상기 발열필름의 하면 전체에 걸쳐 5분 동안 물을 뿌려 준 후, 상기 LED를 30분 동안 작동시켜 빛을 조사한 후 각 발열필름별로 온도센서가 출력한 온도를 수집하여 3개의 온도센서에서 출력된 온도의 평균값(분무하고 조사후 필름온도에 해당)을 구해 표 2에 나타내었다. 표 2에서 분부하지 않고 조사후 필름온도는 실시예 3에서 산정된 조사 후 평균온도를 의미한다.
2. 표 2를 보면, 발열필름 하면에 물을 분사한 후 온도를 측정한 경우 전체적으로 발열 온도가 줄어듦을 알 수 있으나, 메타크릴산 및 오르가노실록산이 모두 사용되어 나노 다이아몬드 입자체를 형성한 실시예 2의 경우 줄어드는 온도 폭이 현저하게 작음을 알 수 있다. 이는 나노 다이아몬드 입자체가 발열필름에 발수성을 부여하였기 때문인 것으로 보인다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 12 | |
| 분무하지 않고 조사후 필름온도(℃) | 50.3 | 48.9 | 49.2 | 49.1 | 49.9 |
| 분무하고 조사후 필름온도(℃) |
37.6 | 44.6 | 38.7 | 41.6 | 38.9 |
이상에서, 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
1: 발열 필름 2: 조명수단 3: 센서
4: 컨트롤러 5: 온도센서 11: 기본 수지
12: 광열소자 100: 기본 골격 구조
4: 컨트롤러 5: 온도센서 11: 기본 수지
12: 광열소자 100: 기본 골격 구조
Claims (7)
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- 기본 수지인 폴리염화비닐 100중량부, 광열소자인 그래핀 옥사이드 0.25 내지 5중량부, 광열소자인 안티몬 주석 산화물 0.25 내지 5중량부, 나노 다이아몬드 0.02 내지 1중량부, 분산제 0.1 내지 1중량부, 소포제 0.1 내지 1중량부, 가소제 0.1 내지 1중량부 및 자외선 흡수제 0.1 내지 1중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비닐하우스용 발열필름.
- 기본 수지인 폴리염화비닐 100중량부, 광열소자인 그래핀 옥사이드 0.25 내지 5중량부, 광열소자인 안티몬 주석 산화물 0.25 내지 5중량부, 나노 다이아몬드 입자체 0.04 내지 2중량부, 분산제 0.1 내지 1중량부, 소포제 0.1 내지 1중량부, 가소제 0.1 내지 1중량부 및 자외선 흡수제 0.1 내지 1중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비닐하우스용 발열필름.
- 제4항에 있어서, 상기 나노 다이아몬드 입자체는
나노 다이아몬드 100중량부에 대하여, 폴리실라잔 40 내지 80중량부, 메타크릴산 3 내지 5중량부 및 과황산암모늄 0.1 내지 0.3중량부를 혼합한 후 반응시켜 형성되는 것을 특징으로 하는 비닐하우스용 발열필름. - 제5항에 있어서, 상기 비닐하우스용 발열필름은
건조 상태 대비 습윤 상태에서 발산되는 열의 감소폭을 줄일 수 있는 것을 특징으로 하는 비닐하우스용 발열필름. - 제3항에 있어서,
상기 비닐하우스용 발열필름은 비닐하우스의 외피로 사용되며, 상기 비닐하우스 내부에 위치한 조명장치에 조사되는 빛을 흡수하여 열을 발산함으로써 비닐하우스에 눈이 쌓이는 것을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 비닐하우스용 발열필름.
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