열선
열선은 전류에 의한 발열 작용을 이용해서 고온 가열하기 위한 저항선이다. 대표적으로 자동차에는 열선시트, 열선유리가 사용된다.
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종류
- 일반열선 : 일반적으로 전기장판 전기요 옥매트 등에 사용하는 열선이다. PV선, 뉴지로가 사용된다.
- 실리콘열선 : 실리콘 피복을 사용한 열선으로 일반 열선에 비해 내구성이 좋다.
일반 열선과 실리콘열선은 가전, 전기 기구의 배선 (예 : 밥솥, 밥통, 보일러, 전기, 전자, 가스오븐렌지, 프라이팬 등) 조명기구, 사무기기, 자동차 전장품 등에 사용된다. 우수한 내열성과 -60℃~200℃ 온도 조건 범위에서 사용 가능하다. 저온, 고온에서 실리콘 고무가 가지고 있는 고유의 유연성을 유지하며, 외피에 내열성이 강한 그라스 섬유를 편조 피복함으로써 외부로부터의 충격에도 보호될 수 있다는 우수한 기계적 특성이 있다.
- 카본열선 : 카본을 원재료로 하여 만든 피복 또한 실리콘 처리된 열선이다.
- 특수카본열선 : 카본열선의 실리콘 피복 위에 한 번 더 절연체(유리섬유)를 입힌 열선이다.
카본열선의 특성은 열에 강하고 내구성이 좋고 약품에 강하다. 또한 전기와 열전도도가 좋으며 열팽창계수가 낮고 가볍다는 특징이 있다. 게다가 고온에서 환원성이 강하고 금속에 용해되며 중성자의 흡수가 적고 감속능이 크다 등 여러 가지 장점이 있다. 카본열선은 침구류 중에 전기장판이나 옥매트 등에 들어 있다. 침구류에는 전열선을 알맞게 설치해 전기가 흐르는 동안 발생하는 열로 난방을 한다. 예전에 사용하던 일반 열선은 전자파가 방출되거나 전기가 많이 소요되는 등의 단점이 있었다. 이를 보완하기 위해 고안된 것이 카본열선이다. 카본의 일반적인 특성은 열에 강하며 전기전도도와 열전도도가 높은 것이다. 또한 가벼우면서 열팽창계수가 낮고 내구성이 뛰어나며 약품에도 강하다. 이러한 카본의 특성은 열선을 만드는 데 카본을 재료로 사용하는 계기가 되었다. 카본열선은 예전의 열선에 비해 절전 효과가 뛰어나며 전자파도 적게 방출되기 때문에 앞으로 그 쓰임새가 더 커질 전망이다. 이러한 특성 때문에 카본은 열선으로서 재료로 많이 사용되는 추세이며 카본열선은 기존 열선보다 30% 절전 효과가 있으며 전자파 감쇠 효과를 가진다. 물론 전혀 전자파를 발생하지 않는 것은 아니지만, 전자파가 방출되기는 하지만 이전 열선보다는 적다는 것이 특징이다.[1]
- 무자계열선 : 무자계열선은 단위 길이당 저항값 설계 때문에 생산된 특수 발열체를 내열성, 전기절연성이 우수한 테플론(TEFLON/PTFE)으로 1차 피복 처리한 후 전자파 차폐를 목적으로 구리로 편조한 열선으로 제품의 안전과 수명에 가장 역점을 둔 열선이다. 무자계열선은 등유 보일러보다 60%이상 저렴하며 부분 난방으로 경제적 운용을 할 수 있으며 신뢰성이 높고 수명이 오래 가며 조작 및 보수가 간단하다. 또한 더블 코어 발열선 및 접지 시스템으로 발열선이 콘크리트 내에 매설되어 있고 누전 차단기 등 추가 안전장치가 되어 있으므로 화재나 감전사고 국부과열 등을 걱정하지 않아도 된다. 마지막으로 시공이 편리하며 습식시공이므로 마감재 선택의 폭이 넓다는 장점이 있다.[2]
- 동파방지열선 : 주위 온도에 따라 자동 발열, 감열되는 신개념 발열선으로 사용의 목적에 따른 임의 절단이 가능하며, 무한 병렬회로로 구성되어 전자파나 전기파의 트러블이 전혀 발생하지 않는 친환경 발열선이다. 열처리와 가교 과정을 통해 한번 시공 시 반영구적인 수명과 초기의 발열량을 그대로 유지하며, 그 목적을 충실히 수행하는 난방케이블로 주위 온도가 상승하면 분자의 움직임이 줄어들며 온도가 내려가면 분자의 구조가 활발해지며, 열을 발생시킨다.[3]
- 벨트히터 : 일반 가정용 수도 배관이나 상가 화장실 같은 곳에서 많이 볼 수 있는 열선으로 소비전력에 따라 발열 온도가 다른데, 소비전력이 클수록 발열 온도가 높다. 열선을 구하기 쉬운 편이며 보통 온도 센서와 플러그가 부착돼서 판매되기 때문에 쉽게 설치할 수 있다.
- 정온전선 : 정온전선은 외부온도에 상관없이 열선 제작 시 설정 온도가 유지되는 게 특징이다. 보통 16W/m, 65도짜리를 많이 사용한다. 정온전선의 원리는 PTC-서미스터 성질을 이용하는 것인데, 온도가 증가하면 저항도 증가하는 성질을 가지고 있다. 온도가 변하면 내부저항이 변하여 발열량이 조절되고 무한 병렬구조라서 단위 길이당 발열량이 일정하게 된다.
- 정전력히터 : 가격이 높은 편이지만 수명이 길고 발열량도 높은 편이다. 특별한 점은 발열체가 연결되어 있어 한 부분이 손상 되도 정온전선과는 달리 그 이후 구간은 이상 없이 작동된다는 점이다. 전력을 많이 소비하므로 자동온도조절기를 같이 설치하는 것이 좋다.[4]
자동차에 적용되는 열선
뒷유리 열선
자동차 뒷유리에는 유리 표면 전체에 열선 및 열선시트를 부착하여 열을 발생시키고 이에 의하여 유리 표면의 온도를 올리는 원리를 이용한다. 전자의 경우 ‘열선인쇄’라 불리는데, 일반 판유리 표면에 은을 주원료로 한 실버 페이스트(Silver Paste)를 인쇄해서 융착 열처리를 시킨 강화유리를 의미한다. 양쪽 단자에 전기를 통하면, 열선에 발열되는 열로 유리 표면의 서리나 결빙 현상을 제거해서 운전자의 시야를 확보해준다. 후자의 경우 유리 속에 넣은 가느다란 니크롭선으로 열을 발생시켜서 김 서림을 없애주는 원리로, 열선유리라고 불린다. 이 열선에는 방송 전파를 수신하는 기능을 포함한 글라스 안테나도 있다. 반면 앞 유리는 뒷유리와 다른 방식으로 열선이 설치된다. 뒷유리의 열선 방식은 이온 마이그레이션에 가장 취약한 은을 재료로 사용하는 반면, 수분에 노출된 환경에 전원이 발생하면 이온 마이그레이션이 발생하고 회로 단선 때문에 유리 깨짐이 발생할 가능성이 커져서 상대적으로 위험성이 더 높은 앞쪽 유리에는 잘 설치하지 않는다.[5][6]
열선시트
열선시트는 시트의 쿠션과 등받이를 따뜻하게 데워주며 최근 출시된 차의 필수 옵션으로 자리 잡고 있다. 열선시트의 원리는 비교적 간단하다. 시트 표면의 가죽 바로 아래에 열선 모듈을 삽입해 센터패시아 또는 센터콘솔 부근에 있는 스위치를 누르면 보디컨트롤모듈(BCM)이 열선을 직접 작동시키거나 시트 난방 컨트롤 모듈을 작동 시켜 열선을 제어하는 방식이다. 열선 스위치를 작동하면 1분 이내에 금방 시트가 따뜻해지는데 일부 고급차종의 경우 난방 온도를 3단계로 조절해 주기도 한다. 시트의 작동온도는 평균적으로 체온보다 조금 높은 37~38℃를 유지하는데 3단계로 조절 가능한 시스템의 경우 37~42℃ 사이에서 단계별로 온도를 조절해 준다. 열선시트는 너무 오랫동안 작동할 경우 탑승자가 저온 화상을 입거나 과열로 인한 화재 위험이 있으므로 일정 시간이 지나면 온도를 낮추거나 작동을 멈추도록 설계되고 있다. 열선시트를 과도하게 사용하면 배터리 방전의 원인이 될 수 있다. 열선시트는 추운 겨울에도 예열 없이 따뜻하고 안락한 운전이 가능하며 장마철 차내에 습기를 제거할 때도 열선시트를 작동시키면 열선시트에서 발생하는 열기를 이용하면 효과가 있다.[7][8][9][10]
투명히터
탄소나노튜브를 이용한 투명히터는 얇은 면 형태의 전도성 발열체 위에 금속 전극을 양 끝에 설치하고 면유리 전체에 발열하는 방식을 말한다. 시야 확보에 문제를 주는 요인을 일체 제거한 방법이라고 할 수 있다. 투명히터는 자동차 유리 전면에 약 50nm 두께의 탄소나노튜브를 얇은 층으로 코팅한 것을 의미하는데, 탄소나노튜브가 잘 알려진 것과 같이 유연성과 전기전도율, 투과율이 우수하여 더욱 쉽고 경제적으로 제작할 수 있다. 이를 통해 김서림 및 성에 방지는 물론 투명도 80% 이상 유지까지 가능하다.[5]
주의점
- 열선을 겹쳐 감아 시공하면 화재가 발생할 수 있기 때문에 가연성 배관 또는 보온재에는 사용하지 말아야 한다.
- 열선을 배관에 고정할 경우, 철사나 케이블타이로 하는 경우 열선이 손상될 수 있으므로 글라스 테이프나 전기 테이프로 하는 것이 좋다.
- 열선은 배관 중앙 아래쪽에 설치하고 온도 센서는 중앙 뒤쪽에 설치하는 것이 좋다. 온도 센서를 외부로 노출할 경우 열선이 자주 동작하여 수명 단축과 과부하의 원인이 될 수도 있다.
- 정전력히터는 초기 부하가 적게 걸리지만, 정온전선의 초기부하는 많이 걸리므로 차단기 및 온도조절기 선정 시 계산을 잘해보아야 한다.[4]
각주
- ↑ 낮은자리예배자, 〈열선의 종류 및 사용처〉, 《네이버 블로그》, 2008-01-06
- ↑ 〈무자계 히팅케이블〉, 《펠릭스》
- ↑ 〈동파방지열선〉, 《성경종합열기상사》
- ↑ 4.0 4.1 웜스, 〈(설비)열선의 종류〉, 《네이버 블로그》, 2016-02-25
- ↑ 5.0 5.1 박민영 에디터, 〈추운 겨울에도 안전한 시야 확보를 돕는 자동차열선의 비밀!〉, 《엘지케미토피아》, 2017-01-19
- ↑ 모토야편집부, 〈뒷유리 (Rear Wind Shield)〉, 《모토야》, 2017-04-10
- ↑ 김아롱 카테크, 〈(아롱테크) 따뜻하거나 시원하게, 車 시트의 원리〉, 《오토헤럴드》, 2018-10-11
- ↑ 카베이, 〈겨울철 나에게 필요한 자동차 옵션!〉, 《사이트명》, 2018-11-27
- ↑ 홍승범, 〈따뜻한 좌석 만들어주는 ‘자동차 열선시트’, 좋은 열선시트 고르는 요령과 유의점은〉, 《공감신문》, 2018-12-17
- ↑ 최정희, 〈겨울철 내 차에 꼭 필요한 장비는 ‘열선 시트’〉, 《오토헤럴드》, 2016-12-16
참고자료
- 낮은자리예배자, 〈열선의 종류 및 사용처〉, 《네이버 블로그》, 2008-01-06
- 〈무자계 히팅케이블〉, 《펠릭스》
- 〈동파방지열선〉, 《성경종합열기상사》
- 박민영 에디터, 〈추운 겨울에도 안전한 시야 확보를 돕는 자동차열선의 비밀!〉, 《엘지케미토피아》, 2017-01-19
- 모토야편집부, 〈뒷유리 (Rear Wind Shield)〉, 《모토야》, 2017-04-10
- 김아롱 카테크, 〈(아롱테크) 따뜻하거나 시원하게, 車 시트의 원리〉, 《오토헤럴드》, 2018-10-11
- 카베이, 〈겨울철 나에게 필요한 자동차 옵션!〉, 《사이트명》, 2018-11-27
- 홍승범, 〈따뜻한 좌석 만들어주는 ‘자동차 열선시트’, 좋은 열선시트 고르는 요령과 유의점은〉, 《공감신문》, 2018-12-17
- 최정희, 〈겨울철 내 차에 꼭 필요한 장비는 ‘열선 시트’〉, 《오토헤럴드》, 2016-12-16
- 웜스, 〈(설비)열선의 종류〉, 《네이버 블로그》, 2016-02-25
같이 보기
