KR20230072192A - Flat type heating element using hanji - Google Patents

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KR20230072192A
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박미라
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우석대학교 산학협력단
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Abstract

According to one embodiment of the present invention, a planar heating element using hanji (Korean paper) can be provided comprising: a carbon fiber sheet that generates heat by a power-supply supply; a power-supply line disposed on each of both ends of the carbon fiber sheet; a polyimide film formed larger than that of an area of the carbon fiber sheet, and laminated on each of both upper and lower surfaces of the carbon fiber sheet to seal the carbon fiber sheet; and a hanji sheet laminated on each of the top and bottom of the polyimide film. Therefore, the present invention is capable of obtaining the planar heating element using hanji having stable heat generation and good far-infrared ray emission effects.

Description

한지를 이용한 면상발열체{FLAT TYPE HEATING ELEMENT USING HANJI}Surface heating element using Korean paper {FLAT TYPE HEATING ELEMENT USING HANJI}

본 발명은 한지를 이용한 면상발열체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탄소섬유 발열시트 및 한지를 이용하여 안정적인 발열 및 원적외선 방출 효과가 좋은 한지를 이용한 면상발열체에 관한 것이다.The present invention relates to a planar heating element using Korean paper, and more particularly, to a planar heating element using a carbon fiber heating sheet and Korean paper having stable heat generation and a good far-infrared emission effect.

전통한옥에서 사용되어 온 전통한지장판은 닥나무 인피섬유를 원료로 산림의 훼손이 없이 경작, 재배에 의한 친환경재료를 사용하여 왔고, 우리나라의 전통한지는 세계 전통 지류문화재 중 1,000년 이상의 가장 우수한 보존성 및 보온성, 항균성, 원적외선방사, 탈취성 등 다양한 기능성 보유하고 있으며 특히, 이러한 한지를 이용해서 제조한 한지장판은 우리나라의 유일한 고급의 바닥재이다.Traditional Hanji flooring, which has been used in traditional hanoks, has been using eco-friendly materials from cultivation and cultivation without damaging the forest, using mulberry bast fiber as a raw material. It has various functions such as antibacterial, far-infrared radiation, and deodorization. In particular, Hanji flooring manufactured using such Korean paper is the only high-quality flooring material in Korea.

세월이 흘러 우리의 전통인 이러한 한지장판에 탄소 면상발열체를 적용하고자 하는 시도가 있었으며, 종래의 면상 발열체는 면상의 절연복사체 내부에 저항 발열체를 삽입하여 발열체의 전도열에 의한 원적외선 복사를 이용해서 가열하거나, 전류가 하나의 전극선을 따라 흐르면서 가열되는 방식을 사용했으나, 이러한 방식은 전류가 이동하는 전극선이 끊어질 경우 가열 성능이 저하되거나, 또는 동작 불량과 같은 문제가 발생할 수 있을 뿐만 아니라 전극선의 단락에 따른 화재의 위험성도 가지고 있어서 적용에 한계가 있다.Over the years, attempts have been made to apply carbon planar heating elements to these traditional Korean paper linoleums, and conventional planar heating elements insert a resistance heating element inside a planar insulated radiant body to heat by using far-infrared radiation by the conduction heat of the heating element, or , a method of heating while current flows along one electrode line was used, but in this method, if the electrode line through which the current moves is broken, problems such as deterioration in heating performance or poor operation may occur, as well as short-circuiting of the electrode line. There is also a risk of fire according to it, so there is a limit to its application.

또한, 이러한 면상 발열체는 신축성이나 접힘성이 떨어지므로 유연한 한지장판 바닥재와 시너지 효과를 줄 수 있는 면상발열체의 개발 및 응용에 대한 개선이 필요하다.In addition, since these planar heating elements have poor elasticity or foldability, it is necessary to improve the development and application of planar heating elements that can give a synergistic effect with flexible Korean paper flooring.

최근 탄소(carbon)가 가지는 자체 저항을 이용한 면상발열체의 개발이 활발하게 진행 중에 있는데, 이러한 탄소 면상발열체는 온도조절이 용이하고, 공기가 오염되지 않아 위생적이며, 소음이 없고, 인체에 유익한 원적외선이 방출되는 장점이 있어, 아파트나 팬션 등의 주거용 난방재로부터, 상업용, 농업용 및 각종 산업용 난방재에 이르기 까지 광범위하게 사용되고 있다. 종래의 면상발열체로는, 카본분말을 반죽(paste) 형태로 절연필름 상에 도포하는 것과 같이, 카본 등의 일정 저항을 갖고 있는 도전성물질을 소정의 패턴으로 절연체에 도포하고, 이에 전류를 인가하여 발열하는 면상발열체가 있으나, 이러한 면상발열체는 발열온도가 균일하지 않고, 고온에서 사용하기 어렵다는 문제점이 있다. Recently, the development of planar heating elements using the self-resistance of carbon is actively underway. It has the advantage of being emitted, and is widely used from residential heating materials such as apartments and pensions to commercial, agricultural and various industrial heating materials. As a conventional planar heating element, a conductive material having a certain resistance, such as carbon, is coated on an insulator in a predetermined pattern, such as applying carbon powder on an insulating film in the form of a paste, and a current is applied thereto. There is a planar heating element that generates heat, but these planar heating elements have a problem in that the heating temperature is not uniform and it is difficult to use at high temperatures.

선행문헌 : 한국등록특허 10-0337609Prior literature: Korea Patent Registration 10-0337609

선행문헌은 세라믹 성분이 포함된 탄소섬유지 면상발열체에 관한 것으로, 펄프 및 탄소섬유로부터 제조된 발열지와, 상기 발열지의 종방향 또는 횡방향에 배설된 전극과, 상기 발열지의 상, 하부 또는 각각에 대해 적어도 한층 이상 적층되어져 있는 절연부재를 포함하고, 상기 탄소섬유는 상기 발열지 내에서 소정의 방향성을 가지고 위치되도록 조절되고, 상기 발열지와 상기 절연부재 중 어느 하나 또는 양자가 열전도성 세라믹 분말 또는 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 탄소섬유지 면상 발열체에 대해 개시하고 있다. Prior literature relates to a planar heating element made of carbon fiber paper containing a ceramic component, a heating element made from pulp and carbon fiber, an electrode installed in the longitudinal or transverse direction of the heating element, and an upper, lower or lower portion of the heating element, respectively. and an insulating member laminated on at least one layer, wherein the carbon fibers are adjusted to be positioned in a predetermined direction within the heating element, and either or both of the heating element and the insulating member are thermally conductive ceramic powder. Or it discloses a ceramic carbon fiber sheet heating element characterized in that it comprises a fiber.

본 발명에서는, 탄소섬유 발열시트 및 한지를 이용하여 안정적인 발열 및 원적외선 방출 효과가 좋은 한지를 이용한 면상발열체를 제공하는 것을 목적으로 한다. In the present invention, it is an object of the present invention to provide a planar heating element using Korean paper with stable heat generation and far-infrared emission effect using a carbon fiber heating sheet and Korean paper.

본 발명의 일실시 형태에 따르면, 전원 공급에 의해 발열하는 탄소섬유시트와, 상기 탄소섬유시트의 양단에 각각 배치되는 전원선과, 상기 탄소섬유시트의 면적보다 크게 형성되며, 상기 탄소섬유시트의 상하 양면에 각각 라미네이팅되어 상기 탄소섬유시트를 밀폐시키는 폴리이미드 필름, 및 상기 폴리이미드 필름의 상하에 각각 라미네이팅되는 한지시트를 포함하는 한지를 이용한 면상발열체를 제공할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, a carbon fiber sheet that generates heat by supplying power, power lines disposed at both ends of the carbon fiber sheet, and formed larger than the area of the carbon fiber sheet, the top and bottom of the carbon fiber sheet It is possible to provide a planar heating element using Korean paper including polyimide films laminated on both sides to seal the carbon fiber sheet, and Korean paper sheets laminated on top and bottom of the polyimide film, respectively.

상기 탄소섬유시트는 직사각형태로 형성되며, 상기 전원선은 상기 직사각형태의 장축방향을 따라 이격되어 배치될 수 있다. The carbon fiber sheet may be formed in a rectangular shape, and the power lines may be spaced apart from each other along a long axis direction of the rectangular shape.

상기 전원선은, 상기 탄소섬유시트의 일방향의 길이와 동일한 길이로 형성될 수 있다. The power line may be formed to have the same length as the length of the carbon fiber sheet in one direction.

상기 탄소섬유 시트의 면저항은 2 ohm/sq 이하일 수 있다. Sheet resistance of the carbon fiber sheet may be 2 ohm/sq or less.

상기 탄소섬유 시트에서 상기 전원선 사이의 저항은 10 ohm 이하일 수 있다. Resistance between the power lines in the carbon fiber sheet may be 10 ohm or less.

상기 한지를 이용한 면상 발열체는 외부 전원에 상기 전원선을 연결하며, 상기 탄소섬유 시트의 발열 온도를 조절하는 온도조절장치를 더 포함할 수 있다. The planar heating element using the Korean paper connects the power line to an external power source and may further include a temperature control device for adjusting the heating temperature of the carbon fiber sheet.

상기 탄소섬유 시트의 원적외선 방사율은 37℃에서 90% 이상일 수 있다. Far infrared ray emissivity of the carbon fiber sheet may be 90% or more at 37°C.

상기 한지시트의 원적외선 방사율은 37℃에서 90% 이상일 수 있다.The far-infrared ray emissivity of the paper sheet may be 90% or more at 37°C.

본 발명에 따르면, 탄소섬유 발열시트 및 한지를 이용하여 안정적인 발열 및 원적외선 방출 효과가 좋은 한지를 이용한 면상발열체를 얻을 수 있다. According to the present invention, it is possible to obtain a planar heating element using Korean paper having stable heat generation and good far-infrared emission effect using a carbon fiber heating sheet and Korean paper.

도 1은, 본 발명의 일실시 형태에 따른 한지를 이용한 면상발열체의 구조도이다.
도 2는, 본 발명의 일실시 형태에 따른 한지를 이용한 면상발열체의 열화상 카메라 촬영영상이다.
도 3은, 본 발명의 일실시 형태에 따른 한지를 이용한 면상발열체에 사용되는 탄소섬유 시트의 원적외선 방사율을 측정한 데이터이다.
도 4는, 본 발명의 일실시 형태에 따른 한지를 이용한 면상발열체에 사용되는 한지 시트의 원적외선 방사율을 측정한 데이터이다.
도 5는, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 한지를 이용한 면상발열체의 제조방법을 나타내는 순서도이다.1 is a structural diagram of a planar heating element using Korean paper according to an embodiment of the present invention.
2 is an image captured by a thermal imaging camera of a planar heating element using Korean paper according to an embodiment of the present invention.
3 is data obtained by measuring the far-infrared emissivity of a carbon fiber sheet used in a planar heating element using Korean paper according to an embodiment of the present invention.
4 is data obtained by measuring far-infrared emissivity of a Korean paper sheet used in a planar heating element using Korean paper according to an embodiment of the present invention.
5 is a flow chart showing a method of manufacturing a planar heating element using Korean paper according to another embodiment of the present invention.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하겠다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은, 본 발명의 일실시 형태에 따른 한지를 이용한 면상발열체의 구조도이다. 본 실시형태에 따른 한지를 이용한 면상발열체(100)는 탄소섬유시트(110), 전원선(120), 폴리이미드 필름(130) 및 한지시트(140)를 포함할 수 있다.1 is a structural diagram of a planar heating element using Korean paper according to an embodiment of the present invention. The planar heating element 100 using Korean paper according to the present embodiment may include a carbon fiber sheet 110, a power line 120, a polyimide film 130, and a Korean paper sheet 140.

탄소섬유시트(110)는, 전원 공급에 의해 발열할 수 있다. 상기 탄소섬유시트(110)는 PAN계(폴리아크릴로니트릴계), 피치계, 레이온계뿐만 아니라, 섬유상을 가진 코탄소함유 소재를 사용할 수 있다. 상기 탄소섬유시트는 1차원적으로 신장된 구조를 가지는 탄소섬유가 모여서 형성될 수 있다. 상기 탄소섬유의 섬유 길이가 길어지면 도전성, 강도 등이 향상되는데 반해, 탄소섬유의 섬유 길이가 지나치게 길면 탄소섬유의 분산성이 떨어질 수 있다. 또한, 섬유 길이가 너무 짧은 경우에는 섬유간 결합력이 저하되어 형태 안정성이 떨어질 수 있다. 상기 탄소섬유시트는 길이가 짧은 탄소섬유와 길이가 긴 탄소섬유가 섞인 형태일 수 있다. The carbon fiber sheet 110 can generate heat by supplying power. The carbon fiber sheet 110 may use a fibrous co-carbon-containing material as well as PAN-based (polyacrylonitrile-based), pitch-based, and rayon-based materials. The carbon fiber sheet may be formed by gathering carbon fibers having a one-dimensionally elongated structure. When the fiber length of the carbon fiber is increased, the conductivity and strength are improved, whereas when the fiber length of the carbon fiber is excessively long, the dispersibility of the carbon fiber may be deteriorated. In addition, when the fiber length is too short, the bonding force between the fibers is lowered and the shape stability may be lowered. The carbon fiber sheet may be a mixture of short carbon fibers and long carbon fibers.

상기 탄소섬유시트(110)는 원적외선을 방출할 수 있다. 원적외선(far infrared, FIR)은 적외선을 파장(전자기파 진동의 길이)에 따라 나눴을 때 가시광선에서 가장 먼, 즉 파장이 가장 길고 진동수는 가장 낮은 범위에 해당하는 전자기파를 말한다. 파장이 15 μm 에서 1 mm 사이(주파수로 20 THz ~ 300 Ghz)를 통상 원적외선으로 구분한다. 적외선 영역의 빛의 공통적인 특성이나 원적외선은 가시광선보다 파장이 길어서 눈에 보이지 않는다. 또한 파장이 길기 때문에 침투력이 강하며, 열작용(온도 상승 효과)가 강하다. 또한, 분자 내부의 진동 운동(Scissoring, Twisting, Rocking, Wagging)과 파장이 비슷하여 분자에 대한 공진 및 공명 작용이 강하기 때문에 열작용이 높으며, 의료용 등으로 사용되는 경우가 상당히 존재하며, 인체에 대해 온열효과가 높다. The carbon fiber sheet 110 may emit far infrared rays. Far infrared (FIR) refers to electromagnetic waves that are farthest from visible light when infrared rays are divided according to the wavelength (length of electromagnetic wave oscillation), that is, the wavelength is the longest and the frequency is the lowest. Wavelengths between 15 μm and 1 mm (20 THz to 300 Ghz in terms of frequency) are usually classified as far-infrared rays. It is a common characteristic of light in the infrared region, but far-infrared rays have a longer wavelength than visible rays, so they are invisible to the naked eye. In addition, since the wavelength is long, the penetrating power is strong, and the thermal action (temperature rise effect) is strong. In addition, since the wavelength is similar to the vibration movement (Scissoring, Twisting, Rocking, Wagging) inside the molecule, the resonance and resonance action on the molecule is strong, so the thermal action is high, and there are quite a few cases where it is used for medical purposes. The effect is high.

본 실시형태에서 탄소섬유 시트(110)는 원적외선 방사율이 37℃에서 90% 이상일 수 있다. 적외선 에너지의 측정은 FT-IR(푸리에 변환 적외선 분광분석기, Fourier Transform - Infra-Red Spectroscopy)를 이용하여, 파장별로 측정 가능하다. 어떤 물질이 원적외선 방사율이 높은지의 여부는 특정 온도에서 흑체(Black Body)대비 방사율로 표현하며, 이는 0~1 사이의 값을 가질 수 있다. 본 실시형태에 사용되는 탄소섬유 시트는 37℃ 내지 100℃에서 90% 이상의 원적외선 방사율을 가질 수 있다. In this embodiment, the carbon fiber sheet 110 may have a far infrared ray emissivity of 90% or more at 37°C. Infrared energy can be measured for each wavelength using FT-IR (Fourier Transform Infra-Red Spectroscopy). Whether a material has a high far-infrared emissivity is expressed as an emissivity relative to a black body at a specific temperature, which may have a value between 0 and 1. The carbon fiber sheet used in the present embodiment may have a far infrared ray emissivity of 90% or more at 37°C to 100°C.

상기 탄소섬유 시트를 제조하는 방법의 일예로, 상기 탄소섬유 시트는 부직포 형태로 약 1~30 mm 길이로 잘려진 촙 상태의 탄소섬유를 사용하여 바인더를 첨가하고, 습식(wet-laid) 장치를 통해 탄소섬유 부직포를 제조할 수 있다. 이때, 바인더로는 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF)로 대표되는 우레탄기, 에폭시기, 카르복실기, 카르보닐기, 아크릴기, 히드록시기, 에스테르기, 에테르기, 비닐아세테이트기, 아미드기, 이미드기, 말레인산기를 포함하는 유기계 바인더 혹은 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTEE), 스티렌부타디엔러버(SBR), 카르복시메틸셀룰로오스(CMC) 및 폴리비닐알코올(PVA), 폴리에틸렌옥사이드(PEO), 폴리에틸렌글리콜(PEG) 등 수계 바인더를 제조 용도에 맞게 선택적으로 사용할 수 있으며, 그 함량은 사용된 탄소섬유의 함량 및 제조하고자 하는 탄소섬유시트의 두께 및 전도도를 고려하여 정할 수 있다. As an example of a method of manufacturing the carbon fiber sheet, the carbon fiber sheet is a non-woven fabric by using chopped carbon fibers cut to a length of about 1 to 30 mm, adding a binder, and using a wet-laid device. A carbon fiber nonwoven fabric can be produced. At this time, the binder includes a urethane group represented by polyvinylidene fluoride (PVdF), an epoxy group, a carboxyl group, a carbonyl group, an acryl group, a hydroxyl group, an ester group, an ether group, a vinyl acetate group, an amide group, an imide group, and a maleic acid group. Organic binder or polyvinylpyrrolidone (PVP), polytetrafluoroethylene (PTEE), styrene butadiene rubber (SBR), carboxymethyl cellulose (CMC) and polyvinyl alcohol (PVA), polyethylene oxide (PEO), polyethylene glycol An aqueous binder such as (PEG) may be selectively used according to the manufacturing purpose, and its content may be determined in consideration of the amount of carbon fiber used and the thickness and conductivity of the carbon fiber sheet to be manufactured.

상기 탄소섬유 시트를 제조하는 방법의 다른 예로는, 폴리아크릴로나이트릴(PAN, polyacrylonitrile)계의 고분자 용액을 다이메틸폼아마이드(DMF,dimethylformamide)를 이용하여 제조한 후 팁과 컬렉터 사이에서 전기방사한 후 안정화공정 및 탄화공정을 시행하여 제조할 수 있다. In another example of the method of manufacturing the carbon fiber sheet, a polyacrylonitrile (PAN, polyacrylonitrile)-based polymer solution is prepared using dimethylformamide (DMF, dimethylformamide), and then electrospinning is performed between a tip and a collector. After that, it can be manufactured by performing a stabilization process and a carbonization process.

전원선(120)은 상기 탄소섬유시트(110)의 양단에 각각 배치되어 상기 탄소섬유시트(110)에 전원을 공급할 수 있다. 본 실시형태에서, 상기 탄소섬유시트(110)는 직사각형태로 형성될 수 있으며, 상기 전원선(120)은 상기 직사각형태의 장축방향을 따라 이격되어 배치될 수 있다. 상기 전원선은 탄소섬유시트(110)의 양측에 각각 배치되며, 이 때, 상기 전원선(120)은, 상기 탄소섬유시트(110)의 단축방향의 길이와 동일한 길이로 형성될 수 있다. 상기 전원선(120)은 소정의 면적을 갖는 구리선, 구리시트나 실버나노와이어(SNW), 실버페이스트 일 수 있다. Power lines 120 may be disposed at both ends of the carbon fiber sheet 110 to supply power to the carbon fiber sheet 110 . In this embodiment, the carbon fiber sheet 110 may be formed in a rectangular shape, and the power line 120 may be spaced apart from each other along a long axis direction of the rectangular shape. The power lines are disposed on both sides of the carbon fiber sheet 110, respectively. At this time, the power line 120 may be formed to have the same length as the length of the carbon fiber sheet 110 in the short axis direction. The power line 120 may be a copper wire having a predetermined area, a copper sheet, silver nano wire (SNW), or silver paste.

본 실시형태에서, 상기 탄소섬유 시트(110)의 면저항은 2 ohm/sq 이하일 수 있다. 상기 탄소섬유 시트의 면저항은 탄소섬유 시트를 제조하는 원료 및 공정에 의해 제어될 수 있다.In this embodiment, the sheet resistance of the carbon fiber sheet 110 may be 2 ohm/sq or less. The sheet resistance of the carbon fiber sheet may be controlled by raw materials and processes for manufacturing the carbon fiber sheet.

본 실시형태에서, 상기 탄소섬유 시트(110)에서 상기 전원선(120) 사이의 저항은 10 ohm 이하일 수 있다. 상기 전원선 사이의 저항은 탄소섬유 시트의 면저항을 고려하되, 전원선의 배열에 의해 제어될 수 있다. In this embodiment, resistance between the carbon fiber sheet 110 and the power line 120 may be 10 ohm or less. The resistance between the power lines may be controlled by the arrangement of the power lines while considering the sheet resistance of the carbon fiber sheet.

폴리이미드 필름(130)은 상기 탄소섬유시트의 면적보다 크게 형성되며, 상기 탄소섬유시트의 상하 양면에 각각 라미네이팅되어 상기 탄소섬유시트를 밀폐시키도록 형성될 수 있다. 폴리이미드 필름(polyimide film)은 높은 열 안정성 및 효과적인 기계적 특성으로 IT 및 우주항공 분야에서 각광 받는 미래 핵심소재로서, 영상 400도 이상의 고온이나 영하 269도의 저온을 견디며, 얇고 굴곡성이 뛰어난 첨단 고기능성 산업용 소재로 사용되고 있으며, 내화학성, 내마모성도 강해 열악한 환경에서 안정적인 성능 유지가 필요한 분야에 널리 쓰이고 있다. 본 실시형태서는, 폴리이미드 필름(130)으로 탄소섬유 시트 및 탄소섬유 시트에 형성된 전원선을 덮을 수 있다. 폴리이미드 필름을 사용함으로써 탄소섬유 시트를 면상 발열체로 사용시 지속적인 발열에 의해 필름이 녹거나 변형되는 것을 방지할 수 있다. 본 실시형태에서 폴리이미드 필름(130)은 폴리이미드 접착필름을 사용할 수 있다. 폴리이미드 접착필름은 필름의 일면에 접착제 처리가 되어 있어서, 별도의 필름 접착공정을 거치지 않더라도 상기 탄소섬유 시트(110)의 상면 및 하면에 라미네이팅 할 수 있다. The polyimide film 130 may have a larger area than the carbon fiber sheet, and may be laminated on both upper and lower surfaces of the carbon fiber sheet to seal the carbon fiber sheet. Polyimide film is a future core material that is in the limelight in the IT and aerospace fields due to its high thermal stability and effective mechanical properties. It is used as a material and has strong chemical resistance and abrasion resistance, so it is widely used in fields that require stable performance in harsh environments. In this embodiment, the polyimide film 130 can cover the carbon fiber sheet and the power supply line formed on the carbon fiber sheet. By using the polyimide film, it is possible to prevent the film from being melted or deformed due to continuous heat generation when the carbon fiber sheet is used as a planar heating element. In this embodiment, a polyimide adhesive film may be used as the polyimide film 130 . Since one surface of the polyimide adhesive film is treated with an adhesive, it is possible to laminate the upper and lower surfaces of the carbon fiber sheet 110 without going through a separate film bonding process.

한지시트(140)는, 상기 폴리이미드 필름(130)의 상하에 각각 라미네이팅될 수 있다. 상기 한지시트는, 기계한지를 장판지로 사용하기 위해 고강력 고밀도로 제조할 수 있다. 본 실시형태에서 상기 한지시트(140)는 원적외선 방사율이 37℃에서 90% 이상일 수 있다. 이처럼, 본 실시형태에 따른 한지를 이용한 면상발열체는 탄소섬유 시트(110)에서 방사되는 원적외선과 더불어 한지시트(140)에서 방사되는 원적외선에 의해 고효율의 원적외선을 방사할 수 있다. The Korean paper sheet 140 may be laminated on top and bottom of the polyimide film 130, respectively. The Korean paper sheet can be manufactured with high strength and high density in order to use machine Hanji as a floor covering. In this embodiment, the far-infrared ray emissivity of the Korean paper sheet 140 may be 90% or more at 37°C. As such, the planar heating element using Korean paper according to the present embodiment can emit far-infrared rays with high efficiency by the far-infrared rays emitted from the Korean paper sheet 140 together with the far-infrared rays emitted from the carbon fiber sheet 110.

본 실시형태에 따른 한지를 이용한 면상발열체(100)는, 온도조절장치(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 한지를 이용한 면상발열체(100)가 작동하기 위해서는 외부 전원을 상기 전원선(120)에 연결하여 상기 전원선을 통해 상기 탄소섬유 시트(110)에 전류를 흘려주어야 한다. 이 때, 상기 탄소섬유 시트의 저항에 의해 탄소섬유 시트(110)가 발열하게 된다. 온도조절장치는 상기 외부전원과 상기 전원선(120) 사이에 연결되어 상기 탄소섬유 시트(110)의 발열온도가 일정온도 이상으로 상승하지 못하도록 제어할 수 있다. 상기 온도조절장치는 바이메탈을 이용하여 구현될 수 있다. 즉, 상기 온도조절 장치는, 상기 탄소섬유 시트의 온도가 일정온도 이상이 되면 외부전원에서 상기 전원선(120)으로 입력되는 전류를 차단할 수 있다. The planar heating element 100 using Korean paper according to the present embodiment may further include a temperature control device (not shown). In order for the planar heating element 100 using the Korean paper to operate, an external power source must be connected to the power line 120 so that current flows through the carbon fiber sheet 110 through the power line. At this time, the carbon fiber sheet 110 generates heat due to the resistance of the carbon fiber sheet. The temperature control device is connected between the external power source and the power line 120 and can control the heating temperature of the carbon fiber sheet 110 not to rise above a certain temperature. The temperature control device may be implemented using a bimetal. That is, when the temperature of the carbon fiber sheet exceeds a predetermined temperature, the temperature control device may cut off current input from an external power source to the power line 120 .

도 2는, 본 발명의 일실시 형태에 따른 한지를 이용한 면상발열체의 열화상 카메라 촬영영상이다. 2 is an image captured by a thermal imaging camera of a planar heating element using Korean paper according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 실시형태에 따른 한지를 이용한 면상발열체에서는 일정한 선영역에서만 발열이 집중되는 것이 아니라 면상발열체의 면 전체적으로 발열이 진행됨을 알 수 있다. Referring to FIG. 2, it can be seen that in the planar heating element using Korean paper according to the present embodiment, heat is not concentrated only in a certain line area, but heat is generated throughout the entire surface of the planar heating element.

도 3은, 본 발명의 일실시 형태에 따른 한지를 이용한 면상발열체에 사용되는 탄소섬유 시트의 원적외선 방사율을 측정한 데이터이다. 본 실시예에서는, 본 실시형태에 사용되는 탄소섬유 시트를 FT-IR(푸리에 변환 적외선 분광분석기, Fourier Transform - Infra-Red Spectroscopy)를 이용하여 측정하였으며, 37℃ 및 100℃에서 원적외선 방사율을 측정하였다. 본 실시예에서, 37℃에서는 91.2%의 방사율을 나타내었으며 100℃에서는 90.4%의 방사율을 나타내었다. 이는 게르마늄보다 높은 원적외선 방사율이다. 3 is data obtained by measuring the far-infrared emissivity of a carbon fiber sheet used in a planar heating element using Korean paper according to an embodiment of the present invention. In this example, the carbon fiber sheet used in this embodiment was measured using FT-IR (Fourier Transform - Infra-Red Spectroscopy), and the far-infrared emissivity was measured at 37 ° C and 100 ° C. . In this embodiment, the emissivity was 91.2% at 37°C and the emissivity was 90.4% at 100°C. This is a higher far-infrared emissivity than germanium.

도 4는, 본 발명의 일실시 형태에 따른 한지를 이용한 면상발열체에 사용되는 한지시트의 원적외선 방사율을 측정한 데이터이다. 본 실시예에서는, 본 실시형태에 사용되는 한지시트를 FT-IR(푸리에 변환 적외선 분광분석기, Fourier Transform - Infra-Red Spectroscopy)를 이용하여 측정하였으며, 37℃ 및 100℃에서 원적외선 방사율을 측정하였다. 본 실시예에서, 37℃에서는 90.6%의 방사율을 나타내었으며 100℃에서는 89.8%의 방사율을 나타내었다.4 is data obtained by measuring far-infrared ray emissivity of a Korean paper sheet used in a planar heating element using Korean paper according to an embodiment of the present invention. In this example, the Korean paper sheet used in this embodiment was measured using FT-IR (Fourier Transform-Infra-Red Spectroscopy), and the far-infrared emissivity was measured at 37°C and 100°C. In this embodiment, the emissivity was 90.6% at 37°C and the emissivity was 89.8% at 100°C.

도 5는, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 한지를 이용한 면상발열체의 제조방법을 나타내는 순서도이다.5 is a flow chart showing a method of manufacturing a planar heating element using Korean paper according to another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 실시형태에 따른 한지를 이용한 면상발열체의 제조방법(500)은, 탄소섬유 시트에 전극선을 부착하는 단계(510), 탄소섬유시트 상하에 폴리이미드 접착필름을 접착하는 단계(520) 및 폴리이미드 접착필름 상하에 한지시트를 부착하는 단계(530)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5, in the manufacturing method 500 of a planar heating element using Korean paper according to the present embodiment, attaching an electrode wire to a carbon fiber sheet (510), attaching a polyimide adhesive film on and under the carbon fiber sheet (520) and (530) attaching Korean paper sheets on and under the polyimide adhesive film.

탄소섬유시트에 전극선을 부착하는 단계(510)는, 기제작된 탄소섬유 시트에 전원선을 형성할 수 있다. 본 실시형태에서, 상기 탄소섬유 시트는 전원 공급에 의해 발열할 수 있다. 상기 탄소섬유시트는 PAN계(폴리아크릴로니트릴계), 피치계, 레이온계뿐만 아니라, 섬유상을 가진 코탄소함유 소재를 사용할 수 있다. 상기 탄소섬유시트는 1차원적으로 신장된 구조를 가지는 탄소섬유가 모여서 형성될 수 있다. 상기 탄소섬유의 섬유 길이가 길어지면 도전성, 강도 등이 향상되는데 반해, 탄소섬유의 섬유 길이가 지나치게 길면 탄소섬유의 분산성이 떨어질 수 있다. 또한, 섬유 길이가 너무 짧은 경우에는 섬유간 결합력이 저하되어 형태 안정성이 떨어질 수 있다. 상기 탄소섬유시트는 길이가 짧은 탄소섬유와 길이가 긴 탄소섬유가 섞인 형태일 수 있다. In step 510 of attaching the electrode wire to the carbon fiber sheet, a power supply wire may be formed on the previously prepared carbon fiber sheet. In this embodiment, the carbon fiber sheet can generate heat by supplying power. The carbon fiber sheet may use PAN-based (polyacrylonitrile-based), pitch-based, rayon-based, as well as fibrous co-carbon-containing materials. The carbon fiber sheet may be formed by gathering carbon fibers having a one-dimensionally elongated structure. When the fiber length of the carbon fiber is increased, the conductivity and strength are improved, whereas when the fiber length of the carbon fiber is excessively long, the dispersibility of the carbon fiber may be deteriorated. In addition, when the fiber length is too short, the bonding force between the fibers is lowered and the shape stability may be lowered. The carbon fiber sheet may be a mixture of short carbon fibers and long carbon fibers.

전원선은 상기 탄소섬유시트의 양단에 각각 배치되어 상기 탄소섬유시트에 전원을 공급할 수 있다. 본 실시형태에서, 상기 탄소섬유시트는 직사각형태로 형성될 수 있으며, 상기 전원선은 상기 직사각형태의 장축방향을 따라 이격되어 배치될 수 있다. 상기 전원선은 탄소섬유시트의 양측에 각각 배치되며, 이 때, 상기 전원선은, 상기 탄소섬유시트의 단축방향의 길이와 동일한 길이로 형성될 수 있다. 상기 전원선은 소정의 면적을 갖는 구리시트일 수 있다. 또한, 상기 전원선은 일면에 접착제가 형성되어 있어 상기 탄소섬유시트에 접착시킬 수 있다. Power lines may be disposed at both ends of the carbon fiber sheet to supply power to the carbon fiber sheet. In this embodiment, the carbon fiber sheet may be formed in a rectangular shape, and the power lines may be spaced apart from each other along a long axis direction of the rectangular shape. The power lines are respectively disposed on both sides of the carbon fiber sheet, and at this time, the power lines may be formed to have the same length as the length of the short axis direction of the carbon fiber sheet. The power line may be a copper sheet having a predetermined area. In addition, since an adhesive is formed on one surface of the power line, it can be adhered to the carbon fiber sheet.

탄소섬유시트 상하에 폴리이미드 접착필름을 접착하는 단계(520)에서는, 상기 탄소섬유시트의 면적보다 크게 형성된 폴리이미드 접착필름을 준비하고, 상기 폴리이미드 접착필름을 상기 탄소섬유시트의 상하 양면에 각각 라미네이팅할 수 있다. 본 실시형태서는, 폴리이미드 필름의 일면에 접착제 처리가 된 폴리이미드 접착필름을 사용할 수 있다. 폴리이미드 접착필름을 사용함으로써 탄소섬유 시트를 면상 발열체로 사용시 지속적인 발열에 의해 필름이 녹거나 변형되는 것을 방지할 수 있다. 이처럼, 폴리이미드 접착필름을 사용함으로서, 별도의 필름 접착공정을 거치지 않더라도 상기 탄소섬유 시트의 상면 및 하면에 라미네이팅 할 수 있다. In step 520 of bonding a polyimide adhesive film on and under the carbon fiber sheet, a polyimide adhesive film having an area larger than that of the carbon fiber sheet is prepared, and the polyimide adhesive film is applied to both upper and lower surfaces of the carbon fiber sheet, respectively. can be laminated. In this embodiment, a polyimide adhesive film to which adhesive treatment is applied to one side of the polyimide film can be used. By using the polyimide adhesive film, it is possible to prevent the film from being melted or deformed due to continuous heat generation when the carbon fiber sheet is used as a planar heating element. As such, by using the polyimide adhesive film, it is possible to laminate the upper and lower surfaces of the carbon fiber sheet without going through a separate film bonding process.

폴리이미드 접착필름 상하에 한지시트를 부착하는 단계(530)에서는, 상기 폴리이미드 접착필름의 상하에 각각 한지시트를 라미네이팅될 수 있다. 상기 한지시트는, 기계한지를 장판지로 사용하기 위해 고강력 고밀도로 제조할 수 있다. 상기 한지시트를 라미네이팅하기 위해서, 상기 한지시트의 일면에 접착제를 도포한 후 라미네이팅할 수 있다. In step 530 of attaching Korean paper sheets on and under the polyimide adhesive film, Korean paper sheets may be laminated on and under the polyimide adhesive film, respectively. The Korean paper sheet can be manufactured with high strength and high density in order to use machine Hanji as a floor covering. In order to laminate the Korean paper sheet, an adhesive may be applied to one surface of the Korean paper sheet and then laminated.

110 : 탄소섬유시트 120 : 전원선
130 : 폴리이미드 필름 140 : 한지시트110: carbon fiber sheet 120: power line
130: polyimide film 140: Korean paper sheet

Claims (8)

전원 공급에 의해 발열하는 탄소섬유시트;
상기 탄소섬유시트의 양단에 각각 배치되는 전원선;
상기 탄소섬유시트의 면적보다 크게 형성되며, 상기 탄소섬유시트의 상하 양면에 각각 라미네이팅되어 상기 탄소섬유시트를 밀폐시키는 폴리이미드 필름; 및
상기 폴리이미드 필름의 상하에 각각 라미네이팅되는 한지시트
를 포함하는 한지를 이용한 면상발열체.
A carbon fiber sheet that generates heat by power supply;
power lines respectively disposed on both ends of the carbon fiber sheet;
polyimide films formed larger than the area of the carbon fiber sheet and laminated on both upper and lower surfaces of the carbon fiber sheet to seal the carbon fiber sheet; and
Korean paper sheets laminated on top and bottom of the polyimide film
Planar heating element using Korean paper containing a.
 제1항에 있어서,
상기 탄소섬유시트는 직사각형태로 형성되며,
상기 전원선은 상기 직사각형태의 장축방향을 따라 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 한지를 이용한 면상발열체.
According to claim 1,
The carbon fiber sheet is formed in a rectangular shape,
The power line is a planar heating element using Korean paper, characterized in that arranged spaced apart along the long axis direction of the rectangular shape.
 제1항에 있어서,
상기 전원선은
상기 탄소섬유시트의 일방향의 길이와 동일한 길이로 형성되는 것을 특징으로 하는 한지를 이용한 면상발열체.
According to claim 1,
The power line
A planar heating element using Korean paper, characterized in that it is formed to the same length as the length in one direction of the carbon fiber sheet.
 제1항에 있어서,
상기 탄소섬유 시트의 면저항은 2 ohm/sq 이하인 것을 특징으로 하는 한지를 이용한 면상발열체.
According to claim 1,
A plane heating element using Korean paper, characterized in that the sheet resistance of the carbon fiber sheet is 2 ohm / sq or less.
 제1항에 있어서,
상기 탄소섬유 시트에서 상기 전원선 사이의 저항은 10 ohm 이하인 것을 특징으로 하는 한지를 이용한 면상발열체.
According to claim 1,
A surface heating element using Korean paper, characterized in that the resistance between the power lines in the carbon fiber sheet is 10 ohm or less.
 제1항에 있어서,
외부 전원에 상기 전원선을 연결하며, 상기 탄소섬유 시트의 발열 온도를 조절하는 온도조절장치
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 한지를 이용한 면상발열체.
According to claim 1,
A temperature control device that connects the power line to an external power source and controls the heat generation temperature of the carbon fiber sheet.
A planar heating element using Korean paper, characterized in that it further comprises.
 제1항에 있어서,
상기 탄소섬유 시트의 원적외선 방사율은 37℃에서 90% 이상인 것을 특징으로 하는 한지를 이용한 면상발열체.
According to claim 1,
The far-infrared emissivity of the carbon fiber sheet is a surface heating element using Korean paper, characterized in that 90% or more at 37 ℃.
 제1항에 있어서,
상기 한지시트의 원적외선 방사율은 37℃에서 90% 이상인 것을 특징으로 하는 한지를 이용한 면상발열체.

According to claim 1,
A surface heating element using Korean paper, characterized in that the far-infrared emissivity of the Korean paper sheet is 90% or more at 37 ° C.
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