📌 200Ω/㎡ 저항값 필름 난방 설계 (전압 및 코팅 방식 포함)

 

📌 200Ω/㎡ 저항값 필름 난방 설계 (전압 및 코팅 방식 포함)

200Ω/㎡ 저항값을 가지는 수성 그래핀 카본 페이스트 기반 필름 난방 시스템을 설계하려면,
전압(V), 발열량(W/㎡), 코팅 두께, 페이스트 조성 등을 최적화해야 합니다.

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🔹 1️⃣ 전압 및 발열량 설정

전압과 발열량(P)을 결정하려면, 옴의 법칙과 전력 공식을 활용합니다.

✔ 옴의 법칙 (Ohm's Law):

$$V = I \times R$$

✔ 전력 공식 (Power Calculation):

$$P = \frac{V^2}{R}$$

• P(W/㎡): 난방 필름의 발열량
• V(V): 전압 (일반적으로 110V, 220V)
• R(Ω/㎡): 필름의 저항값 (200Ω/㎡)

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✅ 예제 계산: 전압 220V 기준

$$P = \frac{220^2}{200} = 242W/㎡$$

✅ 예제 계산: 전압 110V 기준

$$P = \frac{110^2}{200} = 60.5W/㎡$$

✅ 결론:

• 220V 전압 → 242W/㎡ (고출력 난방용)
• 110V 전압 → 60.5W/㎡ (저출력 난방용, 바닥난방 적합)
• 24V 저전압 사용 시 발열량이 너무 낮아지므로 비효율적

📌 일반 가정용 필름 난방 시스템에서는 110V 또는 220V를 사용하는 것이 적절함.

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🔹 2️⃣ 수성 그래핀 카본 페이스트 조성 (200Ω/㎡)

200Ω/㎡ 저항값을 맞추기 위해 카본 페이스트의 그래핀 농도 및 패턴을 최적화해야 합니다.

✅ 전도성 필러 조성

성분	함량(%)	역할
그래핀(Graphene, 1~5층)	5~10%	전도성 확보
카본 블랙(Carbon Black)	15~30%	저항 조절
폴리비닐알코올(PVA) 또는 PU 바인더	10~20%	필름 강도 향상
분산제(SDS, Triton X-100)	1~2%	균일한 페이스트 유지
증류수(DI Water)	50~65%	수성 페이스트 희석

📌 그래핀 함량을 낮추고 카본 블랙 비율을 조절하여 저항값을 200Ω/㎡로 맞춤
📌 점도 조절: 2000~5000 cP 유지 (스크린 프린팅 및 롤 코팅 최적화)

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🔹 3️⃣ 코팅 방식 (Printing & Coating)

✅ (1) 스크린 인쇄(Screen Printing)

✔ 두께 조절 가능 (10~50μm) → 저항값 균일하게 조절
✔ 패턴 디자인 최적화 가능 (길고 좁은 패턴 → 저항 증가 가능)
✔ 대량 생산 가능하며 내구성이 높음

📌 추천: 100~200 Mesh 스크린 사용 → 균일한 카본 분포 확보

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✅ (2) 그래비어 인쇄(Gravure Printing)

✔ 연속적인 롤 투 롤(Roll-to-Roll) 공정으로 대량 생산 가능
✔ 균일한 패턴 인쇄 가능 → 난방 필름의 품질 안정성 높음
✔ 전극 부착 후 보호 코팅 가능 → 내구성 증가

📌 추천: 25~50μm 코팅 두께 유지 → 200Ω/㎡ 저항 유지 가능

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✅ (3) 롤 코팅(Roll Coating)

✔ 대면적 코팅 가능 (넓은 바닥 난방용 필름 적합)
✔ 균일한 필름 두께 유지 → 전기저항 편차 최소화
✔ 건조 후 두께 조절을 통해 저항값 미세 조정 가능

📌 추천: 20~40μm 두께 유지 → 200Ω/㎡ 세팅 가능

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🔹 4️⃣ 보호 코팅(절연층 적용)

필름 난방의 내구성을 높이기 위해 절연 보호 코팅(라미네이션)이 필수적입니다.

✅ 보호 코팅 재료

코팅 재료	특성	적용 예시
PU(폴리우레탄) 코팅	유연성, 내구성 우수	바닥 난방 필름
실리콘(Silicone) 코팅	방수, 고온 내성	고온 난방 필름
PET(폴리에스터) 필름 라미네이션	전기 절연	표준 난방 필름

📌 난방 필름의 전기 안전성을 위해 반드시 보호 코팅을 적용해야 함.

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🔹 5️⃣ 전극 연결 (Bus Bar)

✅ 전극 재료 선택
✔ 구리(Cu) 테이프 → 저항이 낮고 일반적인 난방 필름용
✔ 은(Ag) 전극 페이스트 → 고내구성 필름 난방 (고급형)

✅ 전극 부착 방법
✔ 구리 테이프 + 전도성 접착제 → 경제적인 방법
✔ 은 페이스트 + 스크린 인쇄 → 높은 내구성과 균일한 접촉 가능

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🔹 6️⃣ 최종 결론: 200Ω/㎡ 난방 필름 적용 최적화

✔ 전압 설정:

• 110V → 60.5W/㎡ (저전력 난방) → 바닥 난방용 적합
• 220V → 242W/㎡ (고출력 난방) → 천장, 벽 난방용 적합

✔ 카본 페이스트 조성:

• 그래핀(510%) + 카본 블랙(1530%) + 바인더(10~20%)

✔ 코팅 방식:

• 스크린 프린팅 (정밀 패턴 가능)
• 그래비어 인쇄 (대량 생산 가능)
• 롤 코팅 (대면적 난방 필름 가능)

✔ 보호 코팅:

• PU 코팅 → 유연성 증가
• PET 라미네이션 → 절연 보호

✔ 전극 연결:

• 구리(Cu) 테이프 + 전도성 접착제
• 은(Ag) 페이스트 + 스크린 인쇄 (고급형)