철도 인프라 적용을 위한 발열필름 제작 및 성능 평가

초록

상용 니크롬선을 비롯한 금속 기반의 열선 방식은 장시간 사용하는 경우 발열체의 부식으로 단선이 되거나 국부적으로 높은 온도로 발열하는 문제가 발생한다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 비금속 재료인 탄소섬유를 이용하여 시공성이 우수한 사전제작형 발열 필름을 개발하였다. 그리고, 철도 인프라 현장에 대한 적용성 평가를 위해 발열 필름 시편을 이용하여 발열 성능 및 저항 안정성 평가와 발열 균일도 분석을 실험적으로 수행하였다. 실험 결과, 인가 전압에 따라 발열 성능이 증가하고 발열 온도 증가에 따른 저항 변화가 없음을 확인하였다. 구체적으로, DC 5, 9, 12V의 인가전압에서 약 3, 9, 16℃/min.의 승온 속도를 보였고, 발열 상승 온도는 약 10, 33, 54℃의 변화를 보였다. 그리고, 발열 균일도를 평가를 통해 필름 표면의 온도 분포도가 인가 전압에 따라 Kurtosis는 0.25, Skewness는 0.2 이내의 차이를 보여 일정하게 유지되는 것을 확인하였다. 본 실험을 통해 발열 성능 및 안정성을 평가하여 철도 인프라 적용성을 확인하였다.

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