• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.683-688
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• 2018

본 논문에서는 탄소섬유를 이용한 면상발열체의 발열 상태를 영상처리 기술을 이용한 분석을 제안하였다. 면상발열체의 제작 방법은 탄소섬유를 작게 잘라 촙 상태로 만든 다음 분산제를 통하여 다시 결합시켜 준다. 그 다음 부직포 위에 분산제를 통해 결합된 탄소섬유 용액을 필터링 한다. 마지막 단계는 필터링된 탄소섬유를 건조 하면 부직포 형태의 면상 탄소 섬유를 얻을 수 있다. 면상발열체는 이렇게 제작된 면상 탄소 섬유에 전기를 인가하면 된다. 본 논문에서는 면상발열체를 4가지 방법으로 분석하였다. 분석 방법 중 면상 발열체의 발열특성 분석과 면상발열체의 발열속도 분석은 제작된 면상발열체가 정상군에 해당하는지를 확인한다. 절연 코팅 및 면상 발열체 모듈 분석은 실제 제품의 제작에 사용될 수 있는 면상발열체에 대해 영상처리 기술을 이용하여 2차원 이미지 분석이다. 면상발열체의 열화상 이미지 분석은 2차원 및 3차원으로 발열 상태를 분석할 뿐만 아니라, 발열의 상위온도 15~20%와 하위온도 15~20%를 이미지에 표시하는 프로그램 기법이다. 마지막 분석은 제작된 면상발열체의 상태를 화면에 직접 보여줌으로써 제작 과정 중 잘못된 부분을 쉽게 찾을 수 있다. 이와 같은 면상발열체의 이미지 분석 방법은 기존의 방법과 결합하여 발열상태를 더욱 정밀하게 분석할 수 있었다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제9권3호
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• pp.131-137
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• 2015

본 연구의 목적은 기존에 사용 중인 X선 발생장치의 촬영대를 따뜻하게 가열하면서도 X선 감약이 적은 탄소나노튜브(carbon nano tube, CNT) 발열체를 사용하여 가열장치를 구비한 X선 발생장치용 부착형 촬영대의 고안 및 설계를 하고자 한다. 고안된 제품의 구성은 부착형 탄소발열체 촬영대로서 기존 X선 촬영대, 탄소나노튜브 면상발열체, 전극선, 난연 처방된 보호필름과 바닥필름으로 구성되어 있다. 본 고안 제품의 특징과 장점은 냉기(冷氣)를 느끼는 촬영대에서 환의를 착용하고 검사를 받는 환자에게 온화한 느낌과 안전감을 제공하고 심적인 불안감을 해소하여 검사에 도움을 줄 수 있기 때문에 임상 적용을 적극 권장하는 바이다.

• 디지털융복합연구
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• 제11권9호
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• pp.247-254
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• 2013

본 연구는 탄소 면상발열체를 퇴행성 슬관절염 환자에게 적용하여 통증과 기능정도를 알아보는 목적으로 시행되었다. 연구 대상자는 2010년 7월부터 2010년 9월까지 C지역에 세 기관에서 총 45명을 대상으로 실험하였다. 대조군(n=15, 여성노인, 무처치)과 기존 세라믹 원적외선군(n=15, 여성노인, 원적외선 적용), 탄소 면상발열체군(n=15, 여성노인, 탄소면상발열체 적용)로 분류하고 치료는 1주에 3회, 3주씩 총 9회 30분씩 원적외선을 양 무릎에 적용하였다. 평가는 실험 전, 실험 후, 3주 후에 측정하였다. 처치후 VAS, PPT, K-WOMAC으로 평가하였다. 연구 결과를 통해 탄소 면상발열체를 사용한 원적외선 온열치료가 퇴행성 슬관절염의 통증감소와 기능향상 효과를 보인바 향후 임상에서 퇴행성 슬관절염 환자에게 치료방법의 하나로 사용 될 것으로 생각된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제30권1호
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• pp.90-94
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• 2023

금속 발열체는 높은 열손실과 화재 위험성 등의 문제점이 있어 우수한 열전도도와 전기전도도 특성을 갖는 탄소섬유가 대체소재로 각광받고 있다. 그러나 탄소섬유는 약 200℃ 이상에서 산화하여 단선되기 때문에 발열체 적용이 제한적이며, 현재 진공관 형태로 탄소섬유 발열체가 일부 사용되고 있다. 본 연구에서는 진공관을 사용하지 않고 대기 중탄소섬유 산화방지를 위해 전기영동증착법으로 탄소섬유 표면에 내열성이 높은 폴리이미드를 코팅하였으며 인가전압에 따른 코팅 두께와 내열성을 확인하였다. 폴리이미드를 코팅한 탄소섬유 발열체를 직렬 연결하여 만든 히터는 최대 292℃ 까지 안정적인 발열 특성을 보였으며 이는 열전달 시뮬레이션의 발열온도 결과와 유사하였다. 전기영동증착방법으로 코팅한 폴리이미드 층은 200℃ 이상에서 탄소섬유의 산화방지에 효과적이며 발열 안정성을 요구하는 2차전지, 우주항공, 전기자동차 등 다양한 발열 부품에 적용 가능할 것으로 기대된다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.168.2-168.2
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• 2017

발열체는 전기 에너지를 열 에너지로 변환시키는 전기 저항체인데, Ni-Cr계 합금이 발열 가능 온도가 범위가 크고 열 효율 및 내 산화성, 내 부식성이 우수하여 발열체로 많이 사용되고 있다. 그리고 기존의 선형 발열체의 효율성을 개선한 면상 발열체가 개발되었고, 최근 나노 기술의 발달로 나노크기의 ITO(Indium Tin Oxide) 입자나 탄소나노튜브가 코팅된 형태의 투명 면상 발열체가 개발되어 주목을 받고 있다. 투명 면상 발열체는 발열체의 형태를 거시적으로 확인할 수 없기 때문에 자동차의 전면 유리 히터 및 건축용 기능성 창호 등의 심미적 효과를 요구하는 제품에 사용될 수 있다. 본 연구에서는 PVP(Poly vinyl Pirrolidone)을 이용하여 Ni-Cr Nanofiber 제조를 위한 효율적인 전기 방사 조건을 도출한다. PVP 질량에 따라서 Ethanol과 Methanol, 물을 이용하여 viscosity와 ion conduciviy를 조절하였고, 전기방사 조건으로 bead를 최소화 하는 나노섬유를 얻었다. 이어서 Ni-Cr/PVP 용액은 Metal Precursor wt.% 조절 및 방사조건으로 100~300nm의 직경을 가진 나노 섬유를 얻을 수 있었다. 산화/환원 열처리 후 PVP와 Oxide가 제거된 Ni-Cr nanofiber를 합성하였다. Nanofiber 형상은 FE-SEM으로 측정하였으며, XRD, FT-IR 분석을 통해 제작된 나노 섬유의 구조적 특성을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제31권6호
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• pp.412-420
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• 2018

본 연구에서는 면상발열체 특성을 향상시키기 위해 피치계 탄소종이에 전도성 탄소필러로 석유계 코크스, 카본블랙, 흑연을 페놀수지와 함께 함침시켰으며, 탄소종이에 함침된 탄소필러가 물리화학적 성질에 미치는 영향을 전기적, 열적 특성 분석을 통해 고찰하였다. 그 결과, 면저항과 계면접촉저항이 선형적으로 감소하였으며, 탄소필러의 함량이 증가함으로써 전기전도도와 열전도도가 향상하였다. 또한, 탄소종이에 1~5 V 전압을 인가하였을 경우 탄소종이의 면상발열 특성을 관찰하였을 때 5 V 전압에서 최대 $125.01^{\circ}C$로 발열 특성을 나타내었다. 이러한 결과는 탄소섬유 사이에 존재하는 미세공극이 채워짐으로써, 전기적 네트워크가 형성되어 전기적 및 열적 특성이 향상되었기 때문이다.

• 대한조선학회지
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• 제56권1호
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• pp.51-56
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• 2019

• 한국결정성장학회지
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• 제30권6호
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• pp.258-263
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• 2020

고분자로부터 제조되는 탄화규소 섬유는 고온 내산화성, 인장강도, 그리고 경량성 때문에 세라믹 복합체의 강화재료로 주로 적용되고 있다. 본 연구에서 탄화규소 연속섬유는 유연한 로프 형태의 고온 발열체(> 650℃)로 제조하기 위해 사용되었다. 특히, 탄화규소 섬유 발열체는 고효율의 저항 발열을 위해 단면적과 길이에 대한 저항 변화를 2-point probe 방법으로 측정하고, 비정질 탄화규소 섬유에 존재하는 산소 불순물과 결정립의 크기 제어를 통해 로프형 섬유 발열체의 저항 값을 최적화하였다. 그 결과, 약 100~200 Ω의 저항 범위를 가지는 탄화규소 섬유 발열체는 탄소 섬유 발열체보다 1.5배의 우수한 소비전력 효율을 가졌다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제18권11호
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• pp.35-40
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• 2017

한랭지역에 건설된 터널은 낮은 기온으로 인하여 콘크리트 라이닝 배면의 동결이 발생하게 되며, 콘크리트 라이닝의 손상을 발생시켜 터널구조물의 내구성을 감소시킨다. 터널 라이닝 배면 지반의 동결을 억제시키기 위하여 터널 라이닝 표면에 발열체를 부착하고 일정시간 동안 발열시켜 콘크리트 라이닝 내부의 온도변화를 측정하였다. 냉동챔버를 제작하여 현장현황을 모사하고 발열체는 탄소나노튜브(CNT, Carbon Nano Tube) 재료를 플레이트로 제작하여 표면에 부착하고 전기공급을 통해 발열시켰다. 발열체를 발열시킴에 따라 콘크리트 라이닝의 내부 위치별 온도변화 분포를 측정하였으며, 외기온도 및 발열온도의 유지시간에 따른 영향을 분석하였다.

• 동력기계공학회지
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• 제10권4호
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• pp.25-30
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• 2006

This paper represents the numerical analysis in unsteady state on the variation of diameter and environmental velocity of carbon heating source. In general heating system, the oil and sheath heater is widely used, but these systems have many problems. So, the heating source with carbon ingredient has been researched in many country about manufacture, thermal and electrical properties. In this research, the carbon heating source was studied through numerical analysis on several conditions of unsteady state, heat generation, diameter and environmental velocity. The temperature distributions at steady state are appeared as a non-proportional linear pattern with variations of environmental velocity due to the Nesselt number with convective heat flux is proportioned to 0.805 of Reynolds number. As the radius is increasing, the temperature distributions is appeared the minus tilt because of the environmental condition is cooling by constant temperature. So, the correlation equation between temperature at steady state and environmental velocity was obtained.