📌 수성 그래핀 카본 페이스트를 필름 난방(히팅 필름)에 적용

 

📌 수성 그래핀 카본 페이스트를 필름 난방(히팅 필름)에 적용하는 방법

**필름 난방(Heating Film)**은 카본 페이스트를 전극 패턴으로 인쇄하여 전기 저항을 이용해 열을 발생시키는 방식입니다.
수성 그래핀 카본 페이스트는 환경 친화적이며 균일한 난방 성능을 제공할 수 있어 필름 난방 시스템에 적합합니다.

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🔹 1️⃣ 필름 난방의 기본 원리

✔ 저항성 카본 페이스트를 필름 위에 인쇄하여 전기가 흐를 때 열을 발생
✔ 전압(V)와 저항(R)에 따라 발열량(W)이 결정됨
✔ 주요 공식:

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

• P(W): 난방 필름의 출력(발열량)
• V(V): 전압(일반적으로 110V 또는 220V)
• R(Ω): 카본 패턴의 저항값

✔ 저항값(R)이 클수록 발열이 줄어들고, 낮을수록 발열이 증가
✔ 적절한 저항값 조절이 중요 (보통 20~200Ω/㎡ 범위에서 조정)

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🔹 2️⃣ 수성 그래핀 카본 페이스트를 필름 난방에 적용하는 과정

📌 ① 필름 기재(기본 소재) 선택

✅ PET(폴리에스터) 필름 → 내열성, 절연성이 우수
✅ PI(폴리이미드) 필름 → 고온 내성이 뛰어남 (고급 히팅 필름용)
✅ PE(폴리에틸렌) 필름 → 저가형 난방 필름용

➡ PET 필름(0.1~0.2mm)이 일반적으로 사용됨

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📌 ② 수성 그래핀 카본 페이스트 제조 및 인쇄

✅ 전도성 페이스트 준비
✔ 그래핀 + 카본 블랙 + 바인더(PVA, PU) + 분산제 + 증류수 혼합
✔ 초음파 분산기 또는 볼밀(Ball Mill) 사용하여 1~3시간 분산
✔ 적절한 점도(1000~5000 cP)로 조정

✅ 스크린 인쇄 또는 롤 코팅 방식 적용
✔ 스크린 프린팅(Screen Printing) → 높은 정밀도 가능
✔ 그래비어 인쇄(Gravure Printing) → 대량 생산 가능
✔ 롤 코팅(Roll Coating) → 균일한 두께 형성 가능

✅ 카본 패턴 설계
✔ 일정한 저항값을 유지하기 위해 균일한 패턴 디자인 적용
✔ 저항값 20~200Ω/㎡로 조절 (발열량 목표에 따라 조정)

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📌 ③ 건조 및 열처리

✅ 건조 온도: 80150°C (저온에서 서서히 건조)
✅ 건조 시간: 30120분 (필름 두께 및 코팅 방식에 따라 조절)
✅ 열처리를 통해 페이스트가 완전히 경화되고 내구성이 증가

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📌 ④ 전극(버스 바, Bus Bar) 부착 및 보호 코팅

✅ 전극 재료: 구리(Cu) 또는 은(Ag) 전극 사용
✅ 부착 방식:
✔ 스크린 프린팅 방식(전도성 페이스트) → 은 페이스트로 직접 인쇄
✔ 전도성 접착 방식 → 구리 테이프 또는 은 전극을 필름에 부착

✅ 보호 코팅: 난방 필름의 내구성을 위해 절연 코팅(라미네이션) 적용
✔ PU(폴리우레탄) 코팅 → 유연성과 내구성 향상
✔ 실리콘 코팅 → 방수 기능 강화

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🔹 3️⃣ 수성 그래핀 카본 페이스트 적용 시 고려할 사항

✅ 목표 저항값(Ω/㎡) 조절

• 전도성(저저항) → 히터 출력을 높이기 위해 그래핀 함량을 증가
• 절연성(고저항) → 과열 방지를 위해 바인더 비율 조정

✅ 전압 및 전력 소비 최적화

• 일반 가정용: 110V 또는 220V 사용
• 저전력 난방 필름: 24V 또는 48V DC 적용 가능

✅ 코팅 두께 조절

• 두꺼울수록 저항이 낮아지고, 얇을수록 저항이 증가
• 일반적인 히팅 필름 두께: 10~50μm (마이크로미터)

✅ 내구성 및 유연성 고려

• 유연성이 높은 난방 필름 → PU 바인더 사용
• 고온 내구성이 필요한 필름 → 실리콘 바인더 사용

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🔹 4️⃣ 수성 그래핀 카본 페이스트 필름 난방의 장점

특징	장점
친환경적	유기 용매가 없고 VOC 배출이 없음
균일한 발열	그래핀 분산성이 뛰어나 열이 균일하게 퍼짐
유연성 우수	필름이 구부러져도 전도성 유지 가능
낮은 에너지 소비	전력 효율이 높아 경제적
고온 내성	80~200°C에서도 성능 유지

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🔹 5️⃣ 응용 분야

✔ 바닥 난방 필름 → 전기 패널 난방 시스템
✔ 벽면·천장 난방 → 저전력 소비형 난방 시스템
✔ 자동차 시트 히터 → 그래핀 기반 난방 시스템
✔ 의료용 온열 필름 → 저전력 히팅 매트
✔ 스마트 웨어러블 발열 소재 → 유연한 난방 섬유

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🔹 6️⃣ 결론

✅ 수성 그래핀 카본 페이스트는 필름 난방에 최적화된 친환경 발열 소재
✅ 전도성 조절(Ω/㎡), 코팅 방법, 전극 설계가 중요
✅ 균일한 발열, 유연성, 낮은 전력 소비로 다양한 산업에 적용 가능