스크랩 전자파와 화재 걱정 없는 `탄소섬유발열매트`

[아름다운 그녀(서울)]

따뜻한 아랫목이 그리워지는 계절입니다. 하지만 우리 집은 날씨가 추운데도 웬만해선 보일러를 틀지 않습니다. 지난 해 겨울, 고지서를 보고 너무 많이 나온 가스비에 놀란 기억이 아직도 생생하게 남아있기 때문입니다. 작년 유난히 추운 날씨 때문에 계속해서 보일러를 틀어놨던 게 화근이라면 화근이었죠. 몇십만원짜리 요금폭탄을 한 번 맞고 나니, 다들 정신이 번쩍 들었죠. 이후 우리 가족은 전기매트를 구입해 사용하고 있습니다. 그런데 각종 언론에서 전기매트의 전자파, 단선, 누전, 화재 등의 이야기를 보도할 때마다 가슴이 철렁 내려앉곤 합니다. 난방비는 많이 줄였는데, 안전성 문제를 해결할 방법은 없을까요?

얼마 전, 이웃집 사람이 새로 나온 ‘탄소섬유발열매트’라는 것을 구입했다고 합니다. 일단 발열매트라니 분명 전기매트 같은 것일 텐데, 탄소섬유발열매트라니 이름만 들어도 생소합니다. 그런데 이 매트의 용도는 전기매트와 동일하다고 합니다. 그런데 신기하게도 이 매트 안에는 열을 내는 전기 코일이 전혀 들어있지 않다고 합니다. 어떻게 그런 일이 가능할까요? 원리는 간단합니다. 탄소섬유발열매트는 매트 내부에 발열 코일 대신 탄소섬유를 깔아 전기코일에 의해 가열된 열이 아닌 원적외선에 의한 복사열을 발산하도록 한 것입니다. 이 때문에 매트에 발열 코일이 없어도 온돌보일러처럼 뜨끈뜨끈하게 열을 전달할 수 있는 것입니다. 다시 말해 인체에 해로운 전자파나 화재의 위험성을 일으켜 문제시 되었던 발열 코일을 없애고 그 대신 열전도성이 뛰어난 탄소섬유 선상발열체로 원단을 짜서 만든 것입니다. 

▲탄소섬유발열매트 도면사진(사진제공: 봄빛테크놀)

그렇다면 어떻게 전기선이나 코일 없이도 열을 전달할 수 있는 것인지, 탄소섬유에 대해서 조금 더 자세히 알아보도록 하겠습니다. 국제표준화기구(ISO) 규정상 섬유에 기본적으로 탄소 함량이 90%가 넘는 탄소소재를 사용한 것을 탄소섬유라고 합니다. 이 세상에서 처음 만들어진 탄소섬유는 미국의 발명왕 에디슨이 제작한 전구에 사용된 필라멘트라고 합니다. 이 필라멘트는 대나무를 탄화시켜 만들었다고 하는데요, 탄소섬유를 공업용으로 제작하기 시작한 것은 1959년으로 셀룰로스계 섬유에 기초해 생산한 것이랍니다.

현재 탄화 원료로는 셀룰로스, 아크릴 섬유, 비닐론, 피치 등이 쓰이는데, 원료나 처리 온도에 따라 분자배열과 소재 결정에 변화가 생긴다고 합니다. 일반적으로 탄소의 결정은 육각고리가 연이어 층상격자를 형성한 구조로, 금속성 광택이 있고 회색이나 흑색을 띱니다. 강도와 비중이 큰 탄소는 내열성과 내충격성이 뛰어나고, 화학약품에 강하고 열전도성이 우수합니다. 탄소섬유를 만들 때에는 가열 및 탄화과정에서 산소, 수소, 질소 등의 분자가 빠져나가 중량이 감소하며, 알루미늄보다 가볍고 철보다 강한 탄성과 인장강도를 가지게 됩니다. 이런 특성으로 탄소섬유는 강성이 요구되는 각종 스포츠용품이나 항공 우주산업, 자동차, 토목, 환경 등의 다양한 산업용 소재로 사용되고 있습니다. 

이웃집에서 구입한 탄소섬유발열매트도 실 모양으로 된 탄소사를 전기 발열선으로 사용한 것인데요, 이것을 방수천 사이에 병렬식으로 고정한 뒤 우와 아래를 방수천으로 접합한 구조로 되어있기 때문에 물에 빨거나 세탁을 해도 문제가 없다고 합니다. 이처럼 손쉽게 청결을 유지할 수 있기 때문에 위생적으로도 훌륭하고, 민감한 피부도 효과적입니다. 또 직렬식 구리선이나 니크롬선을 이용한 기존의 발열매트는 구기거나 접혀서 전열선 중 어느 한 부분이 손상되거나 잘리면 못쓰게 되는 문제점이 있었는데, 탄소섬유발열매트는 이런 문제점도 깔끔히 해결한 멋진 제품이라고 합니다. 

(사진제공: 봄빛테크놀)

1. 

대표적인 보강재인 아라미드나 유리섬유의 강도 한계가 100℃ 정도인데 반해, 

탄소섬유는 2,000℃까지 변화가 없습니다. 따라서 구조 보강재로 우수한 내열성을 지닙니다. 

2. 

전도성이 있어 금속도선과 같은 용도로 사용할 수 있습니다.

3. 

열팽창 계수가 다른 재료에 비해 매우 낮고, 치수 안정성이 우수합니다.

4. 

대부분 산, 알칼리 및 용제에 대한 용해성이 매우 높습니다.

5. 

공기 중에서는 300℃ 정도에서 산화에 따른 열화현상이 있습니다.

6. 

미세한 구멍이 있고 표면에는 항산소 작용기가 존재하며 고분자 재료와 

친화성도 좋지 않습니다. 이런 이유로 보강재로 사용할 경우는 표면처리가 필요합니다. 

7. 

세균에 의한 부패가 일어나지 않습니다.

8. 

생체 친화성이 우수해 피부 접촉감이 좋습니다. 

9. 

다른 무기섬유에 비해 부드러워 가공이 쉽습니다.

10. 

전자파 방어기능이 있으며 높은 열전도성과 원적외선 방사 능력에 따라 전기가 

통하는 순간 발열과 원적외선방사로 광범위한 공간의 난방이 가능합니다. 

11. 
높은 열전도 특성은 전자 통신기기나 산업용 방열소재로 사용할 수 있고, 

발열의류나 방열의류 소재로도 활용이 가능합니다.