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CNT 기반 면상 발열체 기술

 

■ 기술의 개요

○ CNT, 그래핀 등 나노탄소 소재를 이용한 액상 코팅 방식의 고효율 면상 발열체 개발 기술

○ 나노탄소 소재의 면상 발열체의 저항 조절을 통해 온도 200도 이하 범위까지 발열 온도 조절 가능한 유연 면상 발열체 구현 기술

○ 다중벽 탄소나노튜브, 탄소나노플레이트, 그래핀 등 저가격의 나노탄소 소재의 박막 코팅을 통한 저비용 탄소 발열체 제조 기술

○ 유무기 복합재 바인더 및 고내구성 코팅 조성물 적용을 통한 고온 안정성 면상 발열체 기술

○ 대량 생산 방식에 적합한 롤코팅/바코팅/스프레이 코팅 방식으로 적용 가능한 나노카본 발열체 분산액 대용량 제조 기술

 CNT 기반 면상 발열체CNT 기반 면상 발열체

 

■ 기술의 현황

○ CNT, 탄소나노플레이트, 그래핀 등 나노카본 소재의 박막 코팅을 위한 고분산성, 고 농도 나노카본 코팅액 제조 조건 확보

○ 나노카본 박막의 면저항을 10~200 ohm/sq 수준으로 조절하여 입력 전압 및 기판 크기에 따라 나노카본 발열체 온도 조절 가능

○ 저온 소결 무기 바인더, 유기 고분자 바인더 적용으로 유리 및 다양한 종류의 플라스틱 필름 기판에 적용 가능하며 기판 표면 특성에 따른 조성물 최적화 기술로 다양한 기판에 우수한 코팅성 확보 가능

○ 기술 구현수준 :

CNT 기반 면상 발열체

CNT 기반 면상 발열체

<면상 발열체(~200도)> <투명 면상 발열체 (~100도)> <나노탄소 발열체 코팅액>

-고온 면상 발열체: ~200도, 작동전압 100V 이내, 코팅 방식: 스플레이코팅, bar 코팅

-투명 면상 발열체: ~100도, 잔동전압 50V 이내, 코팅 방식: 스플레이코팅, bar 코팅

-나노탄소 발열체 코팅액: bar/roll 코팅용, 저항 10~200 ohm/sq

-환경안정성, 접착성 및 내열성 확보

기술의 장점 (경쟁기술과의 차별성)

○ 기존 면상 발열체 대비 가격 경쟁력을 확보하여 산화물 면상 발열체와 비교하여 1/3 이하 가격 수준의 면상 발열체 제조 가능

○ 기존 선상 발열체 대비 발열체의 빠른 온도 조절이 용이하며 우수한 열확산 및 발산 특성으로 인해 에너지 소비 효율이 높음

CNT 기반 면상 발열체

 

○ 카본블랙 발열체 대비 고온안정성을 확보하여 200도 이상 고온에서 발열 안정성을 가지는 면상 발열체 제조 가능

○ CNT 기반 발열체 적용으로 내구성 및 유연성이 뛰어나며 저온 소결이 가능하여 유연 기판에 적용 가능 

활용범위 및 응용분야

○ 건축용 난방 분야에서 면상 발열체 범위가 확대되고 있으며 기존의 선상 발열체와 비교할 때 발열량이 높으며 신속한 난방 조절이 가능한 장점으로 인해 적용 범위가 점차 확대되고 있음

○ 고온발열체 분야는 현재 금속 열선 및 ITO 나노입자 발열체가 주로 적용되는데 발열체 구조, 높은 공정 비용, 온도 제약 등으로 인해 적용 범위가 제한되고 있음

○ 공기 공조 시스템, 공기 청정 시스템, 보조 난방 기구 등 현재 고온 발열체의 산업적 수요가 증가하고 있으며 저렴한 코팅 방식을 통해 다양한 기판에 적용할 수 있기 때문에 타 발열체에 비해 충분한 경쟁력을 가짐

○ 전기 및 하이브리드 자동차 보급과 함께 향후 이차전지 사용량이 늘어감에 따라 베리 효율 향상을 위해 고효율 면상 발열체 시장도 급격히 증가될 것으로 예상

○ 이 밖에 내충격성, 유연성이 필요한 발열필름, 발열직물, 발열 고무 등 다양한 분야에 기술이 적용되어 활용될 것으로 기대 

 

CNT 기반 면상 발열체

시장동향 및 전망

○ 국내 발열 제품 관련 시장은 수 조원 규모로 추산되고 있음. 특히 건물 및 수송용 난방 제품의 경우 전기 스토브, 전기 장판, 전기 온열기, 전기온풍기 등이 메이져 제품군을 형성하며 연 2~3천억원 규모의 시장을 형성하고 있음

○ 현재 면상발열체의 경우 저온 발열 온도의 제약으로 인해 난방 제품에 부분적으로 활용되고 있으며 현재 연 200억 수준의 국내 시장을 형성하고 있음. 향후 고효율 발열 제품 개발 시 시장 규모를 크게 증가할 것으로 예상

○ 산업체 분야의 가열 및 건조, 발전, 정화, 성형, 합성 등 거의 모든 분야에서 다양한 제품과 결합되어 발열체가 적용되고 있으며 자동차용 2차 전지 시장의 성장과 함께 신규 면상 발열체 시장이 확대될 것으로 예상

지식재산권 현황 및 기술이전 내용

○ 기술이전 내용 및 방법

구 분

기술이전 내용

형식

제공방법

1

나노카본 발열체 코팅액 제조 기술

recipe

파일

2

나노카본 발열체 코팅 공정 기술

설명서

파일

3

나노카본 발열체 주요 조성품 기술

recipe

파일

 

 

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