📌 동박 부스바(12mmDHK 15mm) 적용: 220V, 220W/㎡ 난방 필름 설계

 

📌 동박 부스바(12mmDHK 15mm) 적용: 220V, 220W/㎡ 난방 필름 설계

동박 부스바 **(12mm 폭, 15mm 두께 - DHK 사양)**을 사용하여 220V, 220W/㎡ 난방 필름을 설계할 때,
전류 용량, 전극 부착 방식, 저항 특성을 최적화해야 합니다.

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🔹 1️⃣ 동박 부스바(12mmDHK 15mm) 사양 및 전류 용량 분석

✔ 12mm 폭, 15mm 두께의 동박 부스바 적용
✔ 구리(Cu) 소재 → 낮은 저항으로 전류 전달 최적화
✔ 전류 용량(암페어, A) 계산 필요

📌 구리의 전기 저항 값:

• 구리(Cu)의 고유 저항(ρ): 1.68 × 10⁻⁸ Ω·m
• 12mm(폭) × 15mm(두께)의 단면적(A):

$$A = 12mm × 15mm = 180 mm² = 1.8 × 10^{-4} m²$$

✔ 전류 용량(암페어) 계산

$$I = \frac{P}{V}$$ $$I = \frac{220W}{220V} = 1A$$

💡 결론:

• 220W/㎡ 난방 필름에서 부스바에 흐르는 전류는 약 1A
• 12mm × 15mm 동박 부스바는 50A 이상 견딜 수 있으므로 충분

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🔹 2️⃣ 동박 부스바 부착 방식

✅ 방법 1: 열압착 방식 (Heat Pressing)
✔ 동박 부스바를 필름(전극 패턴) 위에 고온 압착하여 밀착
✔ 내구성이 뛰어나고 접촉 저항이 낮음
✔ 대량 생산 공정에서 적합

✅ 방법 2: 전도성 접착제 방식 (Conductive Adhesive)
✔ 구리 테이프 + 은 페이스트 접착 방식
✔ 저온 작업 가능 → 필름 손상이 적음
✔ 접촉 저항이 낮아 안정적인 전류 흐름 보장

✅ 방법 3: 초음파 용접 방식 (Ultrasonic Welding)
✔ 동박 부스바를 필름 전극과 고주파 초음파로 융착
✔ 높은 접합 강도 & 낮은 접촉 저항
✔ 산업용 고출력 난방 필름에 적합

📌 결론: 대량 생산 시 ‘열압착’, 소량 제작 시 ‘전도성 접착제’ 방식 추천

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🔹 3️⃣ 필름 패턴 설계 (200Ω/㎡ 적용)

동박 부스바가 부착될 패턴을 설계하여 균일한 발열을 유지해야 합니다.

✅ 필름 패턴 조건
✔ 길이가 길면 저항 증가, 넓이가 넓으면 저항 감소
✔ 전극과 난방 패턴 간격을 최적화하여 저항값 200Ω/㎡ 유지

✅ 패턴 디자인 예시
✔ 스크린 프린팅 방식 → 균일한 저항 패턴 적용 가능
✔ 롤 코팅 방식 → 대면적 코팅에 유리

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🔹 4️⃣ 최종 결론: 동박 부스바 12mmDHK 15mm 적용 난방 필름 최적화

✔ 220V, 220W/㎡ → 전류 1A 요구됨 → 12mm x 15mm 동박 부스바 사용 가능
✔ 부착 방식: 열압착 방식 or 전도성 접착제 방식
✔ 패턴 설계: 스크린 프린팅 or 롤 코팅 방식으로 균일한 저항 확보

🔹 1️⃣ 전극 연결 방법 (Electrode Connection Method)

동박 부스바(12mm × 15mm)를 난방 필름에 연결하는 가장 효율적인 방법은 3가지 방식이 있습니다.

✅ ① 열압착 방식 (Heat Pressing Method)
✔ 고온·고압 롤러로 구리 전극을 필름과 밀착
✔ 전극과 필름 간 접촉 저항이 낮고, 내구성이 뛰어남
✔ 고속 대량 생산에 적합
✔ 적용 분야: 대형 바닥 난방 필름, 산업용 난방 필름

📌 공정 방법:
1️⃣ 동박 부스바를 필름 난방 패턴 위에 배치
2️⃣ 열압착 롤러를 사용하여 150200℃에서 510초간 눌러 접착
3️⃣ 냉각 후 절연 코팅 적용 (PET 필름 라미네이션)

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✅ ② 전도성 접착제 방식 (Conductive Adhesive Method)
✔ 구리 테이프 또는 은(Ag) 페이스트를 활용하여 부착
✔ 낮은 온도에서도 작업 가능 (필름 손상 최소화)
✔ 소량 제작 및 커스텀 난방 필름에 적합
✔ 적용 분야: 소규모 난방 필름, 연구용 샘플 제작

📌 공정 방법:
1️⃣ 구리 테이프(또는 은 페이스트)를 난방 패턴 끝에 부착
2️⃣ 전도성 접착제를 도포하여 전극과 필름을 결합
3️⃣ 90120°C에서 1030분 동안 건조 (저온 경화 방식)
4️⃣ 절연 코팅 후 테스트 진행

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✅ ③ 초음파 용접 방식 (Ultrasonic Welding Method)
✔ 고주파 초음파를 사용하여 동박과 필름을 융착
✔ 강한 접합력 & 낮은 접촉 저항
✔ 고급 난방 필름, 자동차 열선, 의료용 히팅 필름에 적합
✔ 적용 분야: 고내구성 필름 난방, 산업용 고출력 난방 시스템

📌 공정 방법:
1️⃣ 초음파 용접기에서 40~60kHz의 진동으로 부스바와 필름을 결합
2️⃣ 짧은 시간(1~2초) 내에 접합 완료
3️⃣ 전도성 검사 후 절연 코팅 실시

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📌 🔍 추천 전극 연결 방법:

방식	장점	단점	적용 예시
열압착 방식	강한 부착력, 대량 생산 가능	초기 투자 비용 높음	바닥 난방, 대형 히팅 필름
전도성 접착제	저온에서도 가능, 간단한 작업	내구성이 낮을 수 있음	연구용, 소량 생산
초음파 용접	빠르고 강한 접합	초음파 용접 장비 필요	고급 난방 필름, 자동차 열선

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🔹 2️⃣ 패턴 디자인 (Pattern Design for 220Ω/㎡ Resistance)

✅ 저항값(220Ω/㎡)을 맞추기 위한 패턴 설계
✔ 길이가 길면 저항 증가, 넓이가 넓으면 저항 감소
✔ 난방 균일성을 위해 균일한 간격의 패턴 설계 필요
✔ 스크린 프린팅 또는 그래비어 인쇄 방식 활용

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✅ 필름 난방 패턴 유형 (Pattern Types for Heating Films)

📌 ① 직선 패턴 (Parallel Line Pattern) ✔ 저항값을 정밀하게 조절 가능
✔ 균일한 발열 패턴 유지
✔ 대형 필름 난방 시스템에 적합

📌 ② 곡선 패턴 (Serpentine Pattern) ✔ 전류 흐름이 균일해 열 분포가 고르게 형성됨
✔ 자동차 열선, 웨어러블 히팅 필름에 적합

📌 ③ 하프톤 패턴 (Half-tone Printing Pattern) ✔ 저항을 미세하게 조정할 수 있음
✔ 고해상도 스크린 인쇄 방식 적용

📌 ④ 하니콤 패턴 (Honeycomb Pattern) ✔ 전류 분포가 가장 균일
✔ 고출력 난방 필름(산업용)에서 사용

✅ 📌 최적 패턴 추천: "직선 패턴 + 하니콤 패턴 조합"
✔ 전압: 220V, 저항: 220Ω/㎡ 유지
✔ 균일한 발열 특성 제공
✔ 대량 생산에도 적합한 구조

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🔹 3️⃣ 생산 공정 (Manufacturing Process)

✅ 📌 최적화된 필름 난방 생산 공정 (220V, 220W/㎡)

① 카본 페이스트 제조

✔ 그래핀(510%) + 카본 블랙(1530%) + PVA 바인더(10~20%) + 분산제
✔ 초음파 분산 후 점도 조절 (2000~5000 cP)

② 필름 패턴 인쇄 (스크린 프린팅 또는 그래비어 인쇄)

✔ 필름 기재: PET (0.1~0.2mm 두께)
✔ 코팅 두께: 20~50μm (저항값 조절 가능)
✔ 건조 온도: 80150°C (건조 시간 30120분)

③ 전극 연결 (동박 부스바 부착)

✔ 열압착 방식 or 전도성 접착제 방식 적용
✔ 압력: 5~10MPa (열압착 방식 기준)

④ 절연 보호 코팅

✔ PU(폴리우레탄) 코팅 or PET 필름 라미네이션 적용
✔ 전기 절연 테스트 진행 (절연 저항 100MΩ 이상 유지)

⑤ 최종 테스트 및 QC

✔ 저항값(220Ω/㎡), 발열 균일성 확인
✔ 전극 접합력 테스트 (박리 강도 10N 이상 유지)

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🔹 결론: 220V, 220W/㎡ 난방 필름 최적화 설계

✔ 전극 연결 방법:

• 대량 생산 → 열압착 방식 추천
• 소량 제작 → 전도성 접착제 방식 추천

✔ 패턴 디자인:

• 직선 패턴 + 하니콤 패턴 조합 → 균일한 발열 제공
• PET 필름(0.1~0.2mm) 사용 → 유연성과 내구성 확보

✔ 생산 공정:

• 스크린 프린팅 or 그래비어 인쇄 → 균일한 페이스트 코팅
• 건조 온도 80150°C, 코팅 두께 2050μm
• 최종 절연 코팅 후 QC 테스트 진행