전도성 탄소섬유 소재의 자동차 온열시트 적용 가능성 검토

국문 초록 (Abstract)

자동차 업계에서 자동차의 발열시트 기술을 개선하기 위한 노력은 지속적으로 이루어져 왔다. 그러나 기존의 금속열선을 사용한 발열시트는 온도, 전자파, 내구성, 인장강도 등의 측면에서 많은 문제점이 있는 것이 현실이었다. 이를 개선하려면 자동차 발열시트에 물리적 특성이 우수하며 열 분산 기술의 특성을 가지고 있는 탄소섬유 소재를 적용할 필요성이 있다.
이러한 연구의 필요성에 따라서 본 연구에서는 기존의 금속열선을 사용한 발열시트에서 나타날 수 있는 여러 가지 문제점을 개선하기 위해서 전도성 탄소섬유 소재를 자동차 온열시트에 적용함으로써 제품화 가능성이 있는지를 검토하는 것을 목적으로 시험 설계를 하고 분석하였다. 특히 본 연구에서는 탄소섬유 면상발열체의 온열시트에 대한 적용 가능성을 검토하기 위해서 탄소섬유 면상발열체의 물리적 특성들인 온도, 전자파, 내구성 등을 중심으로 실험하였다.
본 연구의 시험 결과를 요약하면 다음과 같다.
첫째, 온열시트의 온도와 열 분포를 분석한 결과 탄소섬유 면상발열체가 고른 열 분산 효과를 가지고 있음을 알아내었다. 이러한 시험 결과는 자동차 온열시트에 착좌한 사람들이 기존 제품보다 훨씬 쾌적한 느낌을 제공할 수 있음을 시사해 준다.
둘째. 온열시트의 전자파를 분석한 결과 탄소섬유 면상발열체의 경우 전자파 방출이 0.69mG로 나타나 적합한 것으로 나타났다.
마지막으로, 온열시트의 내구성 시험을 시행한 결과 내구성 시험 전후의 저항값이 차이가 거의 없는 것으로 나타나 내구성이 매우 양호함을 알 수 있다.
이상의 탄소섬유 면상발열체의 물리적 특성 분석 결과, 탄소섬유 면상발열체는 기존의 금속열선을 사용하는 경우보다 훨씬 우수한 물리적 특성을 보여주고 있음을 알 수 있다. 결론적으로 탄소섬유 면상발열체는 자동차 온열시트에 적용될 수 있는 가능성이 매우 높다는 결론을 내릴 수 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Efforts to improve automotive heat sheet technology have continued in the automotive industry. However, it has been a reality that a heat generating sheet using a conventional metal hot wire has many problems in terms of temperature, electromagnetic wave, durability, and tensile strength. In order to improve this, there is a need to apply a carbon fiber material having excellent physical properties and heat dissipating characteristics to a heat generating sheet of a car.
The purpose of this study is to investigate the feasibility of applying a conductive carbon fiber material to an automotive heat-resistant sheet in order to solve various problems that may occur in a heating sheet using a conventional metallic hot-wire. Especially, in order to investigate the applicability of carbon fiber surface heating element to the heating sheet, the physical characteristics such as temperature, electromagnetic wave and durability of carbon fiber surface heating element were experimented.
The results of this study are summarized as follows.
First, the temperature and heat distribution of the heat sheet were analyzed. As a result, it was found that the carbon fiber surface heating element had an even heat dissipation effect. These test results suggest that those seated on the car's heated seat can provide a much more comfortable feel than the existing ones.
Second. Analysis of the electromagnetic wave of the heat sheet showed that the emission of carbon fiber surface heating element was 0.69mG.
Lastly, the durability test of the heat sheet showed that there was almost no difference in resistance before and after the durability test.
As a result of physical properties analysis of the carbon fiber surface heating element, it can be seen that the carbon fiber surface heating element has much better physical properties than the conventional metal heating wire. In conclusion, it can be concluded that the carbon fiber surface heating elements are very likely to be applied to automotive heat sheets.

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• Ⅰ. 서 론 1
• 1. 문제제기와 연구목적 1
• 2. 연구방법과 논문의 구성 3
• Ⅱ. 이론적 배경과 선행연구 5
• 1. 자동차 온열시트의 기술 동향과 구조 그리고 기능 5
• 2. 탄소섬유의 정의와 특성 12
• 가. 탄소섬유의 정의 12
• 나. 탄소섬유의 특성 13
• 다. 탄소섬유 발열체에 대한 국외 실태 분석 14
• 3. 자동차 온열시트와 관련된 선행연구 16
• Ⅲ. 탄소섬유 적용 온열시트의 제품화 시험과 결과 18
• 1. 시험 조건과 목표 18
• 2. 온열시트 온도와 열 분포 분석 19
• 3. 온열시트 전자파 분석 20
• 4. 온열시트 내구성 시험 21
• Ⅳ. 결 론 25
• 1. 시험 결과 요약 25
• 2. 본 연구의 의의와 한계 및 향후 연구방향 26
• 참 고 문 헌 28
• Abstract 29