면상발열체 이용한 휠체어용 손난로 개발

[하늘에서 온 편지 1통]

                        ▲  나노 기술을 이용한 투명 면상 발열 휴대용 난로와 유리창난로. ⓒ서인환

 주식회사 테엔비나노일렉(TNB)사는 나노기술을 이용한 투명면상 발열체를 개발한 바 있다.

이 회사는 2008년에 설립된 회사로, 임기주 사장은 산화물 나노 입자를 이용하여 유리 전체에서 열을 낼 수 있는 투명 면상 발열체를 개발하여 다산기술상을 수여받은 바 있다.

이 기술은 유리 전체에 투명한 나노입자를 씌워 전기를 흐르게 하면 열을 내는 것으로, 난방을 할 경우 열효율이 매우 높다는 특징이 있다.

주로 열을 내는 다리미, 토스트기, 전기히터 등은 매우 많은 전기를 소모하지만 나노기술을 이용하면 45%의 전기로도 충분히 그 열을 얻을 수 있다는 것이다. 잦은 원전사고와 여름과 겨울의 전기부족도 해결하는 방안이 될 것이다.

그리고 투명하기 때문에 열은 내지만 불꽃이 있는 것도 아니어서 밖을 내다보는 데에 아무런 문제가 없다는 것이다.

열을 손실하는 부분이 대부분 창문으로 틈새와 유리에서 열을 빼앗겨 온도가 내려가는데, 유리 자체가 발열함으로써 그러한 손실도 상당부분 유리하게 된다.

그리고 나노 면상 발열체는 화재나 화상 등의 위험으로부터 안전하다는 것이다. 매우 높은 온도로 많은 열을 발생하여 주위를 덥히는 것이 아니므로 안전하다는 얘기다.

나노는 10의 마이너스 9승을 의미하며, 과거에는 마이너스 3승 즉, 천분의 1인 밀리와 백만분의 1을 의미하는 미크론(마이크로미터)를 합쳐 밀리미크론이라 불렀으나 최근에는 이를 나노라고 부르고 있다.

TNB는 파인테크닉스사와 합작으로 열 효율성이 좋은 난방기를 개발한 데 이어 1분 30초의 발열로 1시간 이상 따뜻하게 하는 휴대용 난방기(손난로)와 투명 토스트, 온열 매트 등도 연이어 개발했다.

임 사장은 ‘세상을 바꾸는 기술로 세상을 따뜻하게 하고 싶다’며, 앞으로 유아용 유모차, 자동차 시트, 겨울용 옷감 등에도 기술을 이용하는 방안을 확대해 나갈 방침을 밝혔다.

현재도 방한복에 발열 기능이 있는 군복 등은 개발되어 있으나, 열 효율성이 낮고 무겁다는 단점이 이 기술을 이용하면 개선될 것이다.

임직원 7명, 자본금 5억이라는 작은 벤처기업이지만 신기술 개발로 먼저 장애인을 생각했다. 그래서 휠체어 장애인들이 겨울철에 거리에 나오면 손이 시릴 것이고, 전동휠체어로 거리를 다니면 몸이 차가워져 마비가 더욱 심해질 것이라고 생각했다.

그 결과 개발된 것이 휴대용 면상 발열체이다. 이는 충전식이 아니다. 전원에 연결하면 1분 30초 내에 나노 입자가 열을 내게 되고 이 열이 1시간 이상 간다는 것이다.

앞으로 별도의 충전기능을 추가하면 열이 식은 것을 다시 따뜻하게 할 수 있으나 이 경우 제품 비용이 상승하기 때문에 전동휠체어 전원을 이용하여 발열을 할 수 있도록 할 예정이다.

크기가 가로와 세로가 20센티미터 크기 정도로 신체에서 추위를 많이 타는 부위에 붙일 수도 있다. 나노입자가 계속 열을 받으면 과열될 수도 있어 일정 온도로 발열되면 자동으로 전기를 차단하고 열이 내려가면 다시 전원이 공급되도록 되어 있다.

이 기술을 이용하여 토스트기를 개발하였는데, 불꽃이 없고 고온으로 상승하는 것이 아니라 필요한 열만 발생시키므로 아동이 토스트기를 조작하여도 안전할 수 있으며, 장애인에게도 안전한 가전제품이 될 것으로 보인다.

담배가 순간 온도가 3천도이고, 히터들도 1600도 이상이지만 빵을 굽는 데에는 350도 정도면 충분하므로 나노 입자는 350도 정도의 온도만 내게 된다. 골고루 익힐 수 있고, 굽히는 모습을 그대로 밖에서 볼 수 있다.

저항코일을 이용하는 금속발열체(시즈), SCI 히터, 세라믹발열체보다 열효율이 매우 좋으면서도 안전한 발열방식이 바로 나노 면상발열체이다.

이것으로 매트를 만들면 모든 면이 골고루 같은 온도를 유지하게 된다. 산화물 물질변화가 없으므로 내구성이 강하여 반영구적이며, 스크린 프린팅 방식으로 나노 입자가 붙어 있어 직접 가열방식으로 열을 내기 때문에 열효율이 좋은 것이다.

전기히터 등의 가전제품과 의류, 산업용 등 다양하게 이 기술을 적용 가능할 것이며, 장애인용품에도 기여할 것이다. 그리고 난방비 걱정이나 전기료 걱정도 절반 이하로 낮추어 줄 것이다. 그리니 자연을 보호하는 녹색 환경산업임이 틀림 없다.

TNB는 자동차용, 가정용, 산업용 등 약 2조 5천억원의 시장규모기 있다고 판단하고, 장애인에게 저렴하고 안전하게 사용할 수 있는 기술응용에도 힘을 기울이고 있다.