KR102646335B1 - 접지필름 및 이를 포함하는 바닥 마감 시공 구조 - Google Patents
접지필름 및 이를 포함하는 바닥 마감 시공 구조 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 바닥 마감 시공 구조에 관한 것으로, 일 실시예에 따르면, 건물의 바닥면 위에 배치된 단열재; 상기 단열재 위에 배치된 난방필름; 상기 난방필름 위에 배치된 보호재; 및 상기 보호재 위에 배치된 제1 접지필름;을 포함하고, 제1 접지필름은 하부 커버, 접지층 및 상부 커버로 구성되며, 상기 접지층에는 누설 전류의 배출을 위한 접지선이 연결되는 바닥 마감 시공 구조를 개시한다.
Description
본 발명은 접지필름 및 이를 포함하는 바닥 마감 시공 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 접지필름을 소정 위치에 배치하여 난방재에서 발생하는 누설전류를 제거할 수 있는 바닥 마감 시공 구조에 대한 것이다.
일반적으로, 주거용 또는 산업용 건축물의 콘크리트 바닥면에는 다양한 종류의 바닥마감재가 사용되고 있으며, 이러한 바닥 마감재의 하부에는 난방필름과 같은 전기의 공급을 통해 작동하는 난방재가 배치되어 실내 공간의 난방을 효과적으로 구현하도록 구성된다.
한편, 종래의 바닥마감 시공구조는 콘크리트 바닥면 위에 난방재가 배치되고, 이 난방재 위에 보호판이 배치되며, 이 보호판 위에 접착제를 도포하거나 도포하지 않고 바닥마감재를 마감함으로써 시공하도록 구성되어 있다. 하지만, 종래의 바닥마감 시공구조는 작업자의 숙련도가 요구되고 시공 작업이 어렵다는 문제점이 존재하였으며, 난방재로부터의 누설전류 또는 전자기파의 발생으로 인해 사용자의 불쾌감 유발 및 건강에 유해하다는 문제 또한 존재하였다.
이러한 문제점들을 해결하기 위해, 전기를 사용하는 난방재와 바닥 마감재 사이에 누설전류 차폐 기능을 갖는 접지필름을 배치하는 바닥마감 시공구조가 고안되었으나, 접지필름이 난방재로부터의 열 발산을 방해하여 난방재의 열 효율성을 떨어뜨리는 문제점을 가진다. 특히 접지필름을 통한 누설 전류량의 증가로 인해 누전차단기가 작동되기 쉬워 난방 기능을 사용할 수 없다는 큰 문제점을 갖는다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 난방재의 열효율을 떨어트리지 않으면서 시공 면적에 관계없이 누설전류를 효율적으로 제거함으로써 누전차단기의 작동을 방지하여 누설 전류 걱정 없이 난방 기능을 사용할 수 있도록 하는 접지필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 난방 필름과 접지필름을 적절한 방식으로 적층하여 난방재의 열효율을 떨어트리지 않으면서 시공 면적에 관계없이 누설전류를 제거하고 누전차단기의 작동을 방지할 수 있는 접지필름 및 이를 이용한 바닥마감 시공구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 바닥 마감 시공 구조로서, 건물의 바닥면 위에 배치된 단열재; 상기 단열재 위에 배치된 난방필름; 상기 난방필름 위에 배치된 보호재; 및 상기 보호재 위에 배치된 제1 접지필름;을 포함하고, 제1 접지필름은 하부 커버, 접지층 및 상부 커버로 구성되며, 상기 접지층에는 누설 전류의 배출을 위한 접지선이 연결되는, 바닥 마감 시공 구조를 개시한다.
본 발명에 의하면, 난방재의 열효율을 떨어트리지 않으면서 시공 면적에 관계없이 누설전류를 효율적으로 제거함으로써 누전차단기의 작동을 방지하여 누설 전류의 걱정 없이 난방 기능을 사용할 수 있다는 장점을 갖는다.
또한, 본 발명에 의하면 건물내 전기배선 단선 및 누수 등으로 인해 콘크리트 구조물의 바닥면에서 발생할 수 있는 누설전류 또한 제거하여 예상치 않은 누설 전류의 노출에서도 사용자를 보호할 수 있다는 효과가 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바닥마감 시공 구조에 사용될 수 있는 접지필름의 분해사시도,
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 바닥마감 시공 구조에 사용될 수 있는 접지필름의 평면도,
도3은 예시적인 실시예에 따른 바닥마감 시공구조를 도시한 단면도,
도4는 일 실시예에 따른 바닥 마감 시공 구조의 분해 사시도,
도5는 일 실시예에 따른 접지필름을 이용하여 바닥 마감 시공을 한 경우를 나타내는 도면,
도6은 일 실시예에 따른 접지필름을 사용한 경우와 사용하지 않은 경우의 누설 전류 측정 결과를 나타내는 도면,
도7은 종래 기술에 따른 바닥마감 시공 구조시 발생하는 누설전류를 시뮬레이션 하는 회로도 및 누설전류 산출값을 나타내는 도면,
도8은 본 발명의 일 실시예에 따른 바닥마감 시공 구조시 발생하는 누설전류를 시뮬레이션 하는 회로도 및 누설전류 산출값을 나타내는 도면,
도9는 일 실시예에 따른 접지필름을 이용할 때의 기술적 이점을 설명하는 도면이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 바닥마감 시공 구조에 사용될 수 있는 접지필름의 평면도,
도3은 예시적인 실시예에 따른 바닥마감 시공구조를 도시한 단면도,
도4는 일 실시예에 따른 바닥 마감 시공 구조의 분해 사시도,
도5는 일 실시예에 따른 접지필름을 이용하여 바닥 마감 시공을 한 경우를 나타내는 도면,
도6은 일 실시예에 따른 접지필름을 사용한 경우와 사용하지 않은 경우의 누설 전류 측정 결과를 나타내는 도면,
도7은 종래 기술에 따른 바닥마감 시공 구조시 발생하는 누설전류를 시뮬레이션 하는 회로도 및 누설전류 산출값을 나타내는 도면,
도8은 본 발명의 일 실시예에 따른 바닥마감 시공 구조시 발생하는 누설전류를 시뮬레이션 하는 회로도 및 누설전류 산출값을 나타내는 도면,
도9는 일 실시예에 따른 접지필름을 이용할 때의 기술적 이점을 설명하는 도면이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 이와 유사하게, 본 명세서에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결(또는 결합, 체결, 부착 등)된다고 언급하는 경우 그것은 다른 구성요소에 직접적으로 연결(또는 결합, 체결, 부착 등)되거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소를 개재하여 간접적으로 연결(또는 결합, 체결, 부착 등)될 수 있다는 것을 의미한다. 또한 본 명세서의 도면들에 있어서 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 구성요소들을 기술하기 위해서 사용된 경우, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '~를 포함한다', '~로 구성된다', 및 '~으로 이루어진다'라는 표현은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바닥마감 시공 구조에 사용될 수 있는 접지필름(100)의 분해사시도이다. 도1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 접지필름(100)은 접지층(110) 및 접지층(110)의 상하면에 결합되는 절연성 부재들, 즉 상부 커버(120)와 하부 커버(130)로 구성될 수 있다. 설명의 편의를 위해 도1에 길이방향과 폭방향을 화살표로 표시하였다. 일 실시예에서 접지필름(100)은 폭방향(가로방향)으로 대략 80cm 내지 100cm의 길이를 가지며 길이방향(세로방향)으로 수십 센티미터 내지 수 미터 길이로 제작될 수 있다. 그러나 이러한 수치는 예시적인 것이며 구체적 실시 상황에 따라 접지필름(100)의 가로 및 세로 길이가 달라질 수 있음은 물론이다.
접지층(110)은 메쉬(mesh)형 패턴으로 균일하게 배치된 카본과 같은 도전체(111), 길이방향의 소정 간격으로 배치된 가로 스트립(112), 및 폭 방향의 중간에 배치된 세로 스트립(113)을 포함한다.
도전체(111)는 그 재료로서 카본(예컨대 카본 페이스트)이 바람직하나, 철, 구리, 알루미늄, 또는 은(silver)과 같은 전도체 물질일 수 있으며, 도전체(111)는 그라비아 인쇄와 같은 종래 기술에 의해 상부 커버(120) 또는 하부 커버(130) 중 어느 하나에 형성될 수 있다.
가로 스트립(112)은 접지필름(100)의 길이방향으로 소정 간격을 갖고 도전체(111)의 상부에 서로 이격되어 폭방향으로 적층될 수 있다. 이 때 상기 소정 간격은 예컨대 10cm 내지 60cm 사이의 임의의 값으로 결정될 수 있다. 각각의 가로 스트립(112)의 폭은 수mm 일 수 있다. 일 실시예에서 가로 스트립(112)은 도전체(111) 보다 전기 전도성이 높은 재질을 사용하는 것일 바람직하며, 예를 들어 도전체(111)가 카본 페이스트로 구성될 경우 가로 스트립(112)은 은(silver)으로 구성될 수 있다. 세로 스트립(113)은 접지필름(100)의 폭방향의 중간에서 길이방향을 따라 배치되며 도전체(111)와 가로 스트립(112) 상부에 적층 형성된다. 가로 스트립(112)의 폭은 예를 들어 5mm 내지 20mm 사이일 수 있다. 일 실시예에서 세로 스트립(113)은 도전체(111) 보다 전기 전도성이 높은 재질이 바람직하고, 예를 들어 도전체(111)가 카본 페이스트인 경우 세로 스트립(113)은 구리(동박)와 같이 전도성이 높은 재질을 사용하는 것이 바람직하다.
도1에 도시하지 않았으나, 접지필름(110)의 세로 스트립(113)에 접지선의 일단이 연결되고 접지선의 타단은 접지면에 접지되어 누설전류가 외부로 빠져나갈 수 있다. 또한 복수개의 접지필름(100)이 사용되는 경우, 각 접지필름(110)의 세로 스트립(113)은 서로 전기적으로 연결되고, 복수개의 세로 스트립(113)들 중 하나에 접지선(도시되지 않음)의 일단이 연결되고 접지선의 타단이 접지면에 접지되어 누설전류가 외부로 빠져나갈 수 있다.
상부 커버(120) 및 하부 커버(130)는 접지층(110)을 지지하고 외부로부터 보호하는 절연성 물질로 구성되어 있으며, 예를 들어 투명한 PET (폴리에틸렌 테레프탈레이트)가 사용될 수 있다. 그 외에 대안적으로 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 폴리이미드, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 아크릴 등과 같이 비전도성(절연성), 내열성, 및 내구성이 좋으면서도 유연성을 갖는 물질로 구성될 수 있다.
상부 커버(120) 및 하부 커버(130)는 각기 별개로 제조된 후 접지층(110)을 그 내부에 포함한 상태에서 접착되어 접지필름(100)이 형성될 수 있다. 대안적으로, 접지층(110)이 하부 커버(130)의 일 면에 인쇄 또는 적층되고 그 후 상부 커버(120)가 접지층(110)이 형성된 하부 커버(130)에 접착되어 접지필름(100)이 형성될 수도 있다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 바닥마감 시공 구조에 사용될 수 있는 접지필름(100)의 평면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 접지필름(100)은 상부 커버(120)와 하부 커버(130) 사이에 개재된 접지층(110)을 포함하며 접지층(110)은 도전체(111), 가로 스트립(112) 및 세로 스트립(113)을 포함한다.
도전체(111)는 난방필름(도시되지 않음) 또는 콘크리트 바닥으로부터 누설되는 전류를 직접 또는 가로 스트립(112)을 통해 세로 스트립(113)으로 흘려보내는 역할을 한다. 도시한 실시예에서 도전체(111)는 도전성 물질을 격자 형태의 패턴으로 상부 커버(120) 또는 하부 커버(130)의 표면에 인쇄함으로써 형성될 수 있다. 즉 상부 커버(120) 또는 하부 커버(130)의 표면에 길이방향 및 폭방향으로 다수의 도전성 스트립이 동시에 또는 순차적으로 인쇄되거나 부착되어 메쉬형 패턴을 형성할 수 있다. 대안적인 실시예에서는 도전체(111)가 상부 커버(120) 또는 하부 커버(130)의 표면에 인쇄되지 않고 개별적으로 형성될 수도 있다.
도전체(111)의 메쉬형 패턴을 구성하는 각 도전성 스트립의 폭은 예컨대 수 mm, 즉 1mm 내지 10mm 사이의 값을 가질 수 있고, 메쉬의 크기(즉, 서로 이웃하는 도전성 스트립 사이의 간격)은 1mm 내지 10mm 사이의 값을 가질 수 있으며, 구체적 실시 형태나 적용 상황에 따라 이러한 치수가 달라질 수 있다. 또한 대안적 실시예에서 도전체(111)가 메쉬형 패턴 외에 마름모 또는 평행사변형 등 다른 임의의 규칙적이거나 균일한 형태의 패턴으로 형성될 수도 있다.
일 실시예에서 전도체(111)는 액상의 카본 페이스트를 상부 커버(120) 또는 하부 커버(130)에 메쉬 형태로 도포하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 카본 페이스트는 카본과 흑연을 고르게 혼합한 액상 전도성 페이스트로 구성될 수 있다.
가로 스트립(112)은 도전체(111)와 함께 누설 전류를 세로 스트립(113)으로 흘려보내는 역할을 한다. 일 실시예에서 가로 스트립(112)은 접지필름(100)의 가로 방향(폭방향)으로 소정 길이를 갖는 스트립 형상이며 서로 이웃하는 가로 스트립(112)의 간격은 대략 10cm 내지 60cm, 바람직하게는 20cm 내지 30cm 사이일 수 있고 각각의 가로 스트립(112)의 폭은 수 mm일 수 있으나 구체적 실시 형태나 적용 상황에 따라 이러한 치수가 달라질 수 있다. 가로 스트립(112)의 재질은 전도성이 뛰어난 금속일 수 있으며 예를 들어 은(silver)으로 구성될 수 있다.
세로 스트립(113)은 도전체(111) 및/또는 가로 스트립(112)이 포집하여 흘려보내는 누설 전류를 외부로 배출하며 이를 위해 세로 스트립(113)의 일단이 접지선이 연결되고 세로 스트립(113)에 연결된 접지선을 통해 누설 전류가 흘러나가 접지면으로 배출된다. 일 실시예에서 세로 스트립(113)은 접지필름(100)의 폭 방향의 중앙에서 세로 방향으로 접지필름(100)의 한쪽 끝에서 다른쪽 끝까지 형성된다. 세로 스트립(113)은 전기전도성이 우수한 구리 박판으로 구성될 수 있고, 대안적으로, 구리 박판 대신 예컨대 알루미늄, 니켈, 주석도금 등의 전도체로 구성될 수도 있다. 세로 스트립(113)의 폭은 대략 수 mm 내지 20mm 사이일 수 있으나 구체적 실시 형태에 따라 이러한 수치가 달라질 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 따른 접지필름(100)의 구성에 의하면, 1차적으로 누설전류를 포집하는 전도체(111)가 메쉬 형태로 구성되어 있으므로, 종래의 일반적인 접지필름, 즉 카본층이 일 방향(예를 들어 폭방향)으로만 배치되되 카본층과 카본층 사이가 소정 거리 이격되어 형성된 종래의 접지필름에 비해 난방 필름의 전 영역에서 발생하는 누설전류를 포집할 수 있다. 또한 본 발명에 따르면 중앙에 길이방향으로 하나의 동박 세로 스트립(113)을 설치하고 가로 방향으로는 일정 간격으로 실버 소재의 가로 스트립(112)을 형성하였으므로, 종래 양쪽 폭방향의 단부에 한 쌍의 구리 스트립만 형성한 종래 접지필름에 비해 누설전류를 더 신속히 동박의 세로 스트립(113)으로 전달할 수 있다. 즉 본 발명에 따르면 종래와 달리 전도체(111)를 메쉬 형상으로 구성하고 그 위에 가로 방향의 실버 스트립(112)을 설치하고 그 위에 중앙의 길이방향으로 하나의 동박 스트립(113)을 형성함으로써 종래 접지필름에 비해 누설 전류를 한층 더 효과적으로 제거할 수 있다.
도3(a)와 도3(b)는 각각 예시적인 실시예에 따른 바닥마감 시공구조를 도시한 단면도이고, 도4는 도3(a)의 실시예에 따른 바닥 마감 시공 구조의 분해 사시도이다.
우선 도3(a)와 도4를 참조하면, 본 발명에 따른 바닥마감 시공구조는 건물의 바닥면(G) 위에 배치된 단열재(10), 상기 단열재(10) 위에 배치된 난방필름(20), 상기 난방필름(20) 위에 배치된 보호재(30), 상기 보호재(30) 위에 배치된 접지필름(100), 및 상기 접지필름(100) 위에 배치된 마감재(40)를 포함할 수 있다.
바닥면(G)은 예컨대 건물의 콘크리트 바닥면을 의미할 수 있으나 이에 제한되지 않으며, 본 발명에 따른 접지필름 및 난방필름을 시공하는 대상이 되는 임의의 재질의 바닥면을 의미할 수 있다.
단열재(10)는 난방필름(20)에서 발생한 열이 콘크리트 바닥면(G) 측으로 전달되는 것을 차단하여 그 난방효과를 효과적으로 향상시킬 수 있다. 단열재(10)는 종래에 사용하는 다양한 종류의 단열재를 포함할 수 있으나 난방필름(20)에서 발생하는 복사열을 변형이나 화재 등의 부작용 없이 견딜 수 있어야 한다. 일 실시예에서 단열재(10)로서 두께 약 3mm 내지 5mm의 폴리우레탄 폼(foam)을 사용할 수 있으나 이는 예시적인 것이며 단열재의 재질 및 두께는 구체적 실시 형태에 따라 달라질 수 있다.
난방필름(20)은 카본잉크 또는 탄소나노튜브 등이 도포된 면상발열체, 전기온돌패널, 니크롬선 발열체 등과 같이 전기에 의해 발열하는 다양한 난방 필름으로 구성될 수 있다.
예를 들어 도4에 도시한 것처럼, 일반적인 난방필름(20)은 길이방향으로 소정 간격 이격되어 가로 방향으로 인쇄된 카본층(210), 카본층(210) 위에 세로 방향으로 인쇄되며 카본층(210)의 끝단을 전기적으로 연결하는 한 쌍의 실버 스트립(220), 및 한 쌍의 실버 스트립(220)과 중첩되도록 길이방향으로 인쇄된 동박 스트립(230)이 상부 및 하부 커버층 사이에 개재되어 형성된다. 이러한 구성에서 동박 스트립(230)에 예컨대 상용 교류전원을 연결하면 전류가 카본층(210)을 흐르면서 열이 발생하여 난방재로서 사용될 수 있다.
보호재(30)는 합성수지재질 등과 같은 보호 및 지지성을 가지며 전기 절연성을 갖는 재질로 구성되어 바닥마감 시공구조의 난방 필름(20)을 효과적으로 보호함과 더불어 그 상부의 접지필름(100)과 바닥 마감재(40)를 견고하게 지지하는 역할을 한다. 보호재(30)의 두께가 너무 얇으면 난방필름(20)에서 발생하는 열이 바닥 마감재(40)측으로 잘 전달되는 이점이 있지만 누설전류가 접지필름(100)측으로 지나치게 많이 전달되어 누전 차단기가 작동하는 문제가 있고, 보호재(30)의 두께가 너무 두꺼우면 누설전류의 지나친 전달을 방지할 수 있지만 난방필름(20)의 열이 상방향으로 전달되지 못하는 문제가 있다. 따라서 보호재(30)를 적절한 두께로 사용하는 것이 바람직하며, 일 실시예에서 보호재(30)는 1mm 내지 3mm 사이 두께를 갖는 것이 바람직하고, 이 때 보호재(30)로서 폴리에스테르에 펄프 또는 면(cotton)을 합성하여 압출한 재질을 사용할 수 있다.
접지필름(100)은 도1 및 도2에서 전술한 접지필름(100)과 동일 또는 유사한 부재이다. 접지필름(100)은 난방 필름(20)에서 발생하는 누설 전류 및 전자기파를 효과적으로 배출할 수 있다.
바닥 마감재(40)에는 데코타일, 포세린 타일, 대리석, 온돌, 장판, 원목마루, 강마루, 온돌마루, 강화마루 등 다양한 마감재가 이용될 수 있다. 또한 대안적 실시예의 경우 접지필름(100)과 마감재(40) 사이에 보호재(30)가 추가로 더 개재될 수도 있다.
도3(b)는 대안적인 실시예에 따른 바닥마감 시공구조의 단면도이다. 이 실시예에서 바닥 마감 시공구조는 건물의 바닥면(G) 위에 배치된 단열재(10), 상기 단열재(10) 위에 배치된 추가 접지필름(100'), 상기 추가 접지필름(100') 위에 배치된 난방필름(20), 상기 난방필름(20) 위에 배치된 보호재(30), 상기 보호재(30) 위에 배치된 접지필름(100), 및 상기 접지필름(100) 위에 배치된 마감재(40)를 포함한다.
도3(a)와 비교할 때 도3(b)의 실시예는 바닥면(G)과 단열재(10) 사이에 추가의 접지필름(100')을 더 포함하는 점에서 차이가 있고 그 외의 구성요소는 도3(a)와 동일 또는 유사하다.
추가의 접지필름(100')은 도1 및 도2에서 전술한 접지필름(100)과 동일 또는 유사한 부재이다. 접지필름(100')은 난방필름(20)에서 바닥면(G)측으로 발생하는 누설 전류 및 전자기파를 효과적으로 배출할 수 있다. 또한, 예컨대 콘크리트 바닥면(G)으로의 접지가 되어 있거나 콘크리트 바닥면(G) 내에 있는 전선에 단선이 발생한 상태에서 바닥면(G)이 누수 등으로 인해 젖는 경우 이를 통해 누설 전류가 흐를 수 있는데, 접지필름(100')이 바닥면(G) 바로 위에 배치되므로 바닥면(G)을 통해 흐를 수 있는 예상치 못한 누설전류를 효과적으로 포집하여 배출할 수 있는 장점을 갖는다.
도5는 일 실시예에 따른 접지필름을 이용하여 바닥 마감 시공을 한 경우를 나타내는 도면으로, 누설전류 차단 효과 실험을 위해 바닥면에 시공한 사진이며, 도3(a)와 같이 바닥면(G) 위에 단열재(10), 난방필름(20), 보호재(30) 및 접지필름(100)까지 시공한 상태이다. 도5에서 두께 1mm의 보호재(30) 위에 폭이 1m이고 길이가 6m인 접지필름(100)을 5장 설치하여 전체 30m2의 면적을 커버하였다.
도6은 난방필름(20)과 접지필름(100) 사이에 두께 3mm의 보호재(30)를 사용하여 도5와 같이 시공했을 때 접지필름(100)을 사용한 경우와 사용하지 않은 경우의 누설 전류 측정 결과를 나타낸다.
우선 도6(a)와 6(b)는 접지필름(100)이 기능하지 않을 때, 즉 접지필름(100)에 접지선을 연결하지 않은 상태로 난방필름(20)을 동작시켰을 때의 전기장(단위: V/m)을 측정한 것으로, 도6(a)는 접지필름(100) 표면에서의 측정 결과이고 도6(b)는 시공영역에 인접한 벽면에서의 측정 결과이다. 도면에서 알 수 있듯이 접지필름(100)이 동작하지 않을 때 난방필름(20)에 의해 발생하는 누설전류로 인해 접지필름(100) 표면과 벽면에 700 V/m 이상의 높은 전기장이 형성되었다.
도6(c)와 도6(d)는 접지필름(100)에 접지선을 연결하였을 때의 측정 결과로서, 접지필름(100) 표면에서 14 V/m, 벽면에서 1 V/m로 각각 측정되었다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 접지필름(100)을 사용하여 바닥을 시공할 경우 누전 차단기가 작동하지 않으면서도 누설전류를 충분히 제거할 수 있음을 확인하였다.
도7과 도8은 종래 접지필름을 이용한 바닥마감 시공구조와 본 발명의 접지필름(100)을 사용한 바닥마감 시공구조에 대한 각각의 시뮬레이션 회로도 및 누설전류 산출값을 나타낸다.
우선 도7은 종래 기술에 따른 바닥마감 시공 구조에서 발생하는 누설전류를 시뮬레이션 하는 회로도와 누설전류 산출값을 나타낸다. 종래 기술에 따르면, 누설 전류를 배출하기 위해 난방필름(20) 상부에 접지필름을 밀착하여 배치하고 그 위에 보호재 및 바닥 마감재를 배치하여 시공을 마감하며, 이 때 접지필름은 난방필름(20)과 동일한 필름을 사용하였다.
도7의 A는 난방필름(20)에 대응하는 등가 회로이다. 입력 전압으로는 가정에서 사용하는 실효치(RMS) 220V의 교류 전압을 사용하며 (도7의 F 참조), 전기 에너지를 적절한 열 에너지로 바꾸기 위해 적절한 저항 값을 갖는다.
한편, 난방필름(20)과 그 위에 배치되는 접지필름 사이에는 별도의 보호재가 없거나 얇은 절연성 부재가 있을 수 있으며 이를 고려하여 난방필름(20) 및 접지필름 사이에 대략 1.5 마이크로 패럿(㎌)의 용량을 갖는 캐패시터가 존재하는 것으로 가정한다(도7의 B 참조).
다음으로, 도7의 C는 난방필름(20) 위에 배치된 접지필름에 대응하는 등가 회로이다. 접지필름은 난방필름(20)과 동일한 구조의 필름을 사용하므로 난방필름(20)과 유사한 저항값을 구비하고, 회로의 일 측면이 접지되어 누설 전류를 배출한다.
접지필름 상부에는 보호재 및 바닥 마감재가 배치되어 있으며, 그 일반적인 재질 및 두께를 고려하여 대략 1 마이크로 패럿(㎌)의 용량을 갖는 캐패시터가 존재하는 것으로 가정한다(도7의 D 참조).
한편, 대지(접지) 위에 있는 사람의 인체는 대략적으로 500옴(Ω) 내지 1,000옴(Ω)을 가진다고 가정하고 이에 대응하여 도7의 E에서 저항 1,000옴(Ω)을 갖는 등가 회로로 구성하고 그 양단으로 흐르는 누설 전류를 측정하게 되면 그 결과는 도7의 G에서 보여지는 바와 같이 최대 약 80mA에 이른다. 따라서, 종래 기술과 같은 접지필름을 난방필름(20) 상부에 배치하는 경우 접지필름을 통해 누설 전류의 배출이 이루어지더라도 여전히 적지 않은 양의 누설 전류가 존재하여 인체가 상당한 충격을 느낄 수 있으며, 넓은 바닥면에 시공할 경우 누설전류 량이 지나치게 많아져서 누전 차단기가 작동하여 난방이 되지 않는 문제가 발생한다.
도8은 본 발명의 일 실시예에 따른 바닥마감 시공 구조의 시뮬레이션 회로도 및 누설전류 산출값을 나타낸다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도3(a) 및 도4와 같이 단열재(10) 위에 난방필름(20), 보호재(30), 및 접지필름(100)을 차례로 적층하여 배치하였다.
도8의 A는 난방필름(20)에 대응하는 등가 회로이다. 도7의 A와 동일한 회로이며, 입력 전압으로는 가정에서 사용하는 실효치(RMS) 220V의 교류 전압을 사용하며 (도8의 F 참조), 전기 에너지를 적절한 열 에너지로 바꾸기 위해 적절한 저항 값을 갖는다.
다음으로 도8의 B는 보호재(30)이며, 두께 1mm의 보호재인 것으로 가정하여 등가회로에 0.6 마이크로 패럿(㎌)의 용량을 갖는 캐패시터가 존재하는 것으로 가정한다.
도8의 C는 보호재(30) 위에 적층되는 본 발명에 따른 접지필름(100)에 대응하는 등가회로이며, 보호재 및 바닥 마감재의 배치는 도7과 동일하므로 대략 1 마이크로 패럿(㎌)의 용량을 갖는 캐패시터가 존재하는 것으로 가정한다 (도8의 D 참조).
한편, 대지(접지) 위에 있는 사람의 인체는 대략적으로 500옴(Ω) 내지 1,000옴(Ω)을 가 지므로 도8의 E에서와 같이 저항 1,000옴(Ω)을 갖는 등가 회로로 구성하고 그 양단으로 흐르는 누설 전류를 측정하게 되면 그 결과는 도8의 G에서 보여지는 바와 같이 약 33mA의 누설전류가 산출된다.
따라서, 본원 발명의 일 실시예와 같이 난방필름(20) 위에 보호재(30) 및 본 발명에 따른 접지필름(100)을 시공하는 경우 누설 전류를 충분히 제거하면서도 인체가 누설 전류로 인한 큰 불편함을 느끼지 않을 수 있고, 카본 페이스트의 도전체(111)가 메쉬 형태이기 때문에 접지필름(100) 표면에 전체적으로 균일하게 전자파를 차폐할 수 있다. 특히 본 발명의 접지필름(100)을 사용할 경우 과도한 누설전류 발생으로 인해 누전 차단기가 동작하는 것도 방지할 수 있어 누전 차단의 걱정 없이 난방필름을 사용할 수 있다는 장점을 갖는다.
또한, 본 발명의 접지필름(100)의 경우 종래 접지필름 대비 제조비용을 대폭 절감하는 효과도 가진다. 즉, 종래에는 접지필름으로 도4와 같은 난방필름(20)과 동일 구조의 필름을 그대로 사용하였는데, 도4의 난방필름(20)과 본 발명에 따른 접지필름(100)을 비교하면, 단위 길이(예컨대 1m)의 필름에 대해 카본 페이스트의 양이 동일하다 가정하더라도, 종래 난방필름(20)은 양쪽에 대략 1cm 폭의 실버 스트립(220)이 인쇄되는 반면 본 발명의 접지필름(100)은 예컨대 20cm 간격으로 2mm의 가로 스트립(112)을 사용할 경우 실버(은)의 사용량이 절반으로 감소하고, 또한 종래 난방필름(20)은 양쪽에 대략 1cm의 동박 스트립(230)이 적층되지만 본 발명의 접지필름(100)에서는 가운데에 한 줄의 세로 스트립(113)이 적층되므로 구리 사용량도 절반으로 감소하며 따라서 접지필름 제조비용을 대폭 절감할 수 있다.
도9는 일 실시예에 따른 접지필름(100)을 사용할 때의 또 다른 기술적 이점을 설명하는 도면이다. 일반적으로 건물 바닥면에 난방필름(20)과 보호재(30) 및 접지필름(100)을 시공할 경우 도9에 나타난 것처럼 건물의 기둥(P)이 바닥면까지 돌출하여 있는 경우도 종종 있다. 이 때 종래의 접지필름(예컨대 도4의 난방필름(20)과 동일 또는 유사한 구조의 접지필름)을 사용할 경우 누설전류를 포집하여 접지선으로 내보내는 양쪽 구리 스트립(230) 중 한쪽이 단선(open)되므로 접지 효율이 떨어지는 문제가 있지만, 본 발명의 접지필름(100)의 경우 누설전류를 포집하여 접지선으로 내보내는 세로 스트립(113)이 접지필름(100)의 가운데에 설치되기 때문에, 도9와 같이 접지필름(100)의 측면 일부를 잘라내어도 접지 효율이 저하되지 않으므로, 시공하고자 하는 바닥면이 직각 사각형 평면을 갖지 않더라도 바닥면 형상에 맞게 적절히 시공할 수 있는 이점이 있다.
이상과 같이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 명세서의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 단열재 20: 난방필름
30: 보호재 40: 마감재
100: 접지필름 110: 접지층
120: 상부 커버 130: 하부 커버
30: 보호재 40: 마감재
100: 접지필름 110: 접지층
120: 상부 커버 130: 하부 커버
Claims (6)
- 건물의 바닥면 위에 배치된 단열재(10);
상기 단열재 위에 배치된 난방필름(20);
상기 난방 필름 위에 배치된 보호재(30); 및
상기 보호재 위에 배치된 제1 접지필름(100);을 포함하고,
제1 접지필름은 하부 커버(130), 접지층(110) 및 상부 커버(120)로 구성되고, 상기 접지층에는 누설 전류의 배출을 위한 접지선이 연결되며,
상기 접지층(110)은, 메쉬형 패턴을 갖는 카본 재질의 도전체(111); 길이방향으로 소정 간격을 갖고 상기 도전체의 상부에 폭방향을 따라 형성되는 은(silver) 재질의 복수개의 가로 스트립(112); 및 폭방향의 중앙에 길이방향으로 형성되는 동박 재질의 하나의 세로 스트립(113);을 포함하고,
상기 세로 스트립의 일단이 상기 접지선에 전기적으로 연결되고,
상기 보호재(30)는 합성수지를 함유한 두께 1mm 내지 3mm 사이의 전기 절연성 부재인 것인, 바닥 마감 시공 구조. - 제 1 항에 있어서,
상기 가로 스트립의 길이방향의 상기 소정 간격은 10cm 내지 60cm 사이인 것인, 바닥 마감 시공 구조. - 제 2 항에 있어서,
상기 가로 스트립의 폭은 5mm 내지 20mm 사이인 것인, 바닥 마감 시공 구조. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
제1 접지필름 위에 배치되는 마감재(40)를 더 포함하는 것인, 바닥 마감 시공 구조. - 제 1 항에 있어서,
상기 건물의 바닥면과 상기 단열재 사이에 제2 접지필름을 더 포함하고, 제2 접지필름은 하부 커버, 접지층 및 상부 커버로 구성되는, 바닥 마감 시공 구조.
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| KR1020220057914A KR102646335B1 (ko) | 2022-05-11 | 2022-05-11 | 접지필름 및 이를 포함하는 바닥 마감 시공 구조 |
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| KR20200128941A (ko) * | 2019-05-07 | 2020-11-17 | 김경미 | 누설전류를 제거하기 위한 접지층을 구비한 온열 필름모듈 |
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-
2022
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Patent Citations (1)
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| KR101002363B1 (ko) * | 2010-05-26 | 2010-12-17 | 주식회사 세기센추리 | 접착시트 및 이를 포함하는 바닥마감 시공구조 |
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