나노합금열선을 이용한 난방장치 시설농업 연료비 절감을 설비 구축
한.몽 비즈니스센터(회장 강동구)는 나노합금열선을 이용한 난방장치 설비를 몽골에서 시범사업을 진행한다.
시범사업이 예정되로 실행될경우 관련기술제품의 중앙아시아 시장의 수출길이 확대될 예정이다.
세계최초 첨단기술 나노합금열선에서 230℃이상 고온발열을 하며
비닐하우스(온실) 내부 거대공간에 원적외선 및 음이온을 다량방사
완전 원적외선 비닐하우스(온실) 난방
[세계 최초이며 유일무이한 기술]
□ 비닐하우스(온실) 난방비의 획기적 절감
◇ 기존 전기난방제품(전기열선, 전기보일러, 전기열풍기 )대비 260%이상 난방비 절감
◇ 경유 보일러 대비 430%이상 난방비 절감
□ 세계최초 비닐하우스 거대공간을 원적외선만으로 고온난방 시현
◇ 비닐하우스(온실) 내부 습도 조절(습도를 80%수준에서 40%수준으로 낮춰 에너지절감 )
◇ 농작물의 획기적 소출 증대(기존 난방방식 재배 대비 2~3배 농작물 소출이 증가함)
◇ 생산 농작물의 품질 향상 (특히, 과육 짓무름 현상이 거의 없어짐)
◇ 바이러스 병충해 획기적 감소로 농약 없는 유기 농 재배가 가능해 짐
◇ 원적외선 및 음이온에 방출로 단 시간 내에 고온난방 시현(보일러 및 열 교환손실 없음)
□ 태양광발전에 의한 비닐하우스(온실) 난방이 가능 함
◇ 나노합금열선은 태양광에서 발전되는 전기(DC24V 이하)로 직접 및 ESS(축전지) 에
충전하여 비닐하우스(온실) 내부 난방을 가능하게 하는 세계최초 기술임
나노합금열선을 이용한 난방장치
특수 재료를 사용 첨단기술로 만들어 지는 “특수 나노 합금사” 합금열선은 머리카락처럼 극세 합금 발열사 가 수 백 가닥으로 이루어진 100% 금속 열선으로 써 기존 열선들의 1/20 정도로 가늘고 나이론 실 정도 밖에 안되며, 아주 질기고 , 유연성이 뛰어나 봉재가 가능하며, 저항 값이 균일하고, 산화 ,경화되지 않아, 장기간 사용해도 전혀 저항 값 변화가 없고, 부스러짐 현상이 발생하지 않아 반영구적 사용이 가능하고, 70만회 구부림 TEST를 통과, 단선 확률이 거의 없고, 열선 소재 자체에서 온도 자기제어 기능이 있어 한번 설계해서 열선을 만들면 그 열선은 항상 설계 온도를 일정하게 유지하며 ,또한 전기회로 화 시킨 감열선이 필요 없어, 기존열선들이 일으키는 화재 위험이 전혀 없으며 ,합금열선 자체에서 원적외선이 방출되고, 아주 낮은 전압(1~24V) 직류전기(DC)에서도 순간 초고속 발열을 한다
초정밀화 , 안전하게 무고장(반영구적) 사용 !
직경0.5mm내외 극미세 합금열선으로 단위 길이당 전류밀도가 아주 균일
하고 내구성 ,유연성,과 인장강도가 뛰어나 안전성 과 반영구성 확보
초고속 발열 , 온도 자기 제어 !
3초 안에 100°c 이상으로 초고속 발열하는 뛰어난 발열속도
열선 소재 자체에서 온도 제어(항상 설계 된 일정온도 유지)
DC(직류) 초 저 전압(1~24V) 에서도 초고속 발열 !
기존에 없는 세계 최초이며 첨단 기술임
기존 열선들의 모든 단점을 해결 !
기존 열선들 ( 예 : 무자계 열선 ) 이 가진 약점들 즉, 단선심각, 인장강도 저하, 유연성 부족, 저항값 균일성 저하…
특히 무자계 열선들의 유해 전자파, 심각한 방출과 감열선을 전기
회로에 연결 사용함으로써, 큰 화재 위험에 노출 (보도자료 2011-01-06 “무자계열선 전기매트 화재위험 심각” 참조)되는 등의 기존 합금열선들의 모든 단점을 완전하게 해결한 초 첨단 합금열선 임.
나노합금열선을 이용한 난방장치
규 격 및 효율
○ 사용전압 : AC 220V(DC 1~24V 가능)
○ 합금열선 : 0.2mm 수준(조절가능), 내구성(압력 5kg/㎠)
○ 소비전력 1㎾h 합금열선 지름0.15mm(150℃), 합금열선 지름 0.18mm(230℃)
○ 난방 발열량(kcal/㎾h) : 2,200kcal/㎾h
특 장점
○ 한번 설치하면 반영구적 사용
- 특수나노함금사 열선소재의 뛰어난 기술로 사용도 중, 고장, 화재,
누전, 단선 등에 의한 수명이 단축되는 문제점을 완전극복 함.
○ 화재위험 ZERO
- 열선소재 자체에서 정온유지 기능을 가져 어떠한 경우에도 설정온도
이상 온도가 상승하지 않음
○ 뛰어난 에너지 절약(고효율)
- 타사 합금열선 제품 대비 동일조건에서 소비전력 50%이상 절감
○ 완벽한 방수 기능
- 습기가 심한 장소에서, 심지어 물속에서 설치하여도 누전되지 않음
○ 뛰어난 적용성
- 합금열선 두께가 0.2mm내외로 얇고 유연성이 뛰어나 설치하기 용이함
○ 우수한 견공성
- 충격에 강하고 내구성(압력 5kg/㎠)높아 무거운 밑에서도 문제 없음.
○ 다양한 응용제품 적용 우수
- 보일러, 히터, 열풍기, 밥솥, 전자레인지, 건조기 등
○ 열선소재에서 원적외선 및 음이온이 방출
-식물은 생산량 향상 ,옥내에 설치할 경우는 인간의 건강 증진에 효과가 큼
나노합금열선을 이용한 난방장치
구분 기존발열체[금속합금열선] 탄소(면상)발열체류 특수나노합금사 합금열선 발열효율성(소비전력) 주울열법칙의 30~60% 주울열 법칙의 90~98% 기존발열체 1.5~3배 저항값 균일성 및 사용시 저항값 변화 성 (화재 발생 위험성) 저항값 균일치 못하고 사용여건에 따라 설계 저항값 변화가 일어남(화재발생 가능성 상존) 항상 저항값 균일 단선 가능성 (화생 발생 위험성) 작은 굽힘으로 접힘시 즉시 단선됨 70만회 굽힘이나 접힘 소재 자체 온도 안정성 (화재발생위험성) 소재 자체적 온도 조절 능력 한계점 소재 자체적으로 설계된 균일온도 항상 유지 소재 수명 성 (산화,경화작용 부스러짐) 소재가 2~3년 산화작용발생 반영구적 사용가능 초고속 발열성 발열속도가 늦음 초고속 발열을 함 사용범위 성 및 초전압 DC발열성 (변경,생산성,적용성) 발열체의유연성이 떨러짐 초저전압 DC전기에서 발열못함 광범위하며, 초저전압,DC에서 발열됨 초고온 1,000도 발열성 초고온 발열 불가능함 초고온 발열 성 우수함 150도 이상 고온으로 원적외선 음이온 방사기능 기술적 한계로 본 기능 수행 불가 150~230℃이상 고온으로 원적외선 음이온 다량 방사기능 뛰어남
타사 제품과 비교 시 유리한 점
기존 타사 히팅 케이블 본사 특수나노합금 발열 케이블 ○ 고온 발열 불가로 극한(極寒) 시 융설 기능을 수행하지 못함 (극한(極寒)지역 융설 시 열선온도 : 250℃ 이상) - 최고 발열 열선온도 ▪ 금속열선 류: 120℃ ~ 130℃ ▪ 혼합열선(정온열선) 류: 60℃ ~ 70℃ ○ 고온 발열이 가능하여 극한(極寒) 시 융설 기능을 완벽히 수행 함 (극한(極寒)지역 융설 시 열선온도 : 250℃ 이상) - 최고 발열 열선온도 : 250℃~300℃ ○ 사용 수명 짧고 고장발생 율이 큼 - 최고 사용수명 : 3년 이내 ▪ 산화(열화)에 의한 경화에 취약하며 사용 시간이 경과하며 경화가 심화, 부스러짐 ▪ 신축, 팽창 율이 커 열선에 응력작용 심함 ▪ 발열체가 두껍고 유연성이 떨어지며 ▪ 내구성, 인장강도가 아주 약함 ○ 사용수명 길고 고장발생 율이 거의 없음 반영구적 사용 가능 ▪ 산화(열화)에 의한 경화에 강한 구조이며 시간이 경과해도 경화현상 거의 없음 ▪ 신축, 팽창 율이 작아 열선 응력작용 거의 없음 ▪ 발열체가 얇고 유연성이 뛰어남 ▪ 내구성, 인장강도 아주 우수함 ○ 전력 소모량 큼(저 효율 발열) - 열선 1m, 120℃유지 소모전력: 50W~60W (일반적으로 80℃ 이하로 발열되고 있으며 1m당 40W 정도로 전력을 소비함) ○ 전력 소모량 작음(고 효율 발열) - 열선 1m, 120℃유지 소모전력: 15W ○ 낙후된 기술 (기술의 한계성)로 제작 - 유연성, 적용 성 결여, 시공 성 떨어짐 - 쉽게 단선 됨 - DC(24V이하) 전기 사용 시 발열 불가 ○ 첨단기술 (세계최초, 유일무이)로 제작 - 유연성, 적용 성 우수, 시공 성 뛰어남 - 쉽게 단선 되지 않음 - DC(24V이하) 전기 사용 시 고온 발열 가능
나노 합금열선 농업분야 원적외선이 미치는 영향
▶ 미국이나, 일본의 선진 농업에서는 CO2의 농도를 높여 광합성을 촉진
▶ 원적외선과, 음이온을 쪼여 주어 생산량 증가를 도모
▶ 메커니즘은 원적외선과 음이온이 세포 깊은 곳까지 침투하여 세포조직을 촉진시켜
광합성과 대사 작용(ATP)을 용이하게 함
▶ 생산량이 증가됨
▶ 칼슘(Ca), 인(P), 규소(Si)는 뿌리에서 잎 과일까지 매우 느리게 전달 되는데 원적외선
과 음이온의 지극에 의하면 이러한 성분들이 빨리 세포에 전달되게 되어 칼슘, 인,
규소의 함량이 높아지고 수분의 함량이 적어지며, 당도가 오르고, 신선도가 오래
가며 잘 부패 되지 않는 것
▶ 토양의 수분은 다소 높고 대기의 수분은 낮아야 좋은데, 즉 잎에 있는 수분이
빨리 증발되어야 작물의 대사와 광합성은 촉진되는 것
▶ 위 조건중 온실(하우스) 농사에서는 이러한 모든 요소와 조건을 충족하기 힘들다
▶ 나노 합금 합금열선을 설치
1) 내부에 습도가 아주 적정하게 자동적으로 잡혀 나갈
2) 원적외선과 음이온이 항균과 살균이 되는 효과가
3) 열선에서는 열이 발생되면 자동적으로 원적외선과 음이온이 다량 방사
4) 고유의 자동 습도유지 기능, 원적외선 음이온 방사 기능의 영향
5) 설치 전에는 한 달에 4-5회 농약을 살포하던 걸, 설치 후에는 실제로
한번만 살포하는 농가가 나타나고 있는 실정
▶ 결론 쾌적한 환경이 조성되어야 생산성과 면역성이 높아지는 것인데, 원적외선과
음이온은 유해성분을 분해시키고 탈취효과까지 있기 때문에 이 열선의 적정 습도
유지 기능과 원적외선 음이온 방출 기능은 농작물의 생장에 있어 쾌적한 환경 조성
에 많은 도움을 주게 될 것이고, 농부는 하루에 10시간 이상을 온 실속 에서 일을
하기 때문에 원적외선과 음이온으로 인해 피곤함을 덜 수도 있을 것이다나노합금열선 버섯농장 분야 원적외선이 미치는 영향
▶ 버섯은 담자균류와 자낭균류의 고등균류를 버섯이라 하는데 엄격히 말하면 버섯
은 광합성을 할 수 없기 때문에 식물이 아니라 균류이다. 그러나 대사 작용은 하기
때문에 CO2 의 농도는 올라가고 산소의 농도는 떨어지면 버섯의 생산량을 떨어
뜨린다. 그러나 어느 정도는 균사체의 활동을 촉진시키는 역할을 한다.
▶ 일반적으로 대기 중에 CO2의 농도는 370-400ppm인데 버섯농장의 경우 이것보다
1.2-1.3배는 상회해도 좋으며, 환기 시 문을 열어놓고 1시간이상을 매일 시키는데
이것은 열량손실 뿐 만 아니라, 수분이 갑자기 빠져 나가면 버섯이 쇼크를 받는다.
왜냐하면 버섯의 좋은 수분유지는 75-80%인데 외기수분은 (동절기)30-35% 이므
로 스트레스를 받는다.
▶ 일본 같은 경우는 CO2는 산소보다 무거워 바닥에 가라앉으므로 바닥코너에
두 세 곳에 그릴을 만들어 환기시킨다.
▶ 그런데 나노합금합금열선을 사용하면 열효율도 일반열선보다 두 배 이상효율도
좋을뿐더러 원적외선과 음이온이 방출되기 때문에 생장촉진,노화방지,신선도유지,
당도증가,살균,항균 및 CO2와 유해성분을 분해하므로 많은 효과도 있지만 특히
CO2를 분해하면 환기를 절반만 시켜도 된다.
▶ CO2분해를 어느 정도 농도에서 환기 시킬 지는 경험과 CO2측정기를 이용하여
최상의 조건을 만들어 과학적으로 농사를 지으면 경쟁력을 가질 수 있는 것으로
사료된다.
나노합금열선 ” 농업용 비닐하우스 융설 시스템 시장
1.기존 제품이 없는 신규 블루오션 시장
○ 적용 장소 : 모든 비닐하우스, 농업용 각종온실 지붕에 적용
○ 혁신 과제(해결해야 할 문제점)
- 지구 이상기온 심화로 폭설이 시기와 양을 예측할 수 없이 쏟아 지며 최근 5년간
평균 국내에서만 해도 연간 1조원 이상의 비닐 하우스와 농작물 피해를 보고
있어, 범국가적으로도 비닐하우스 용 융설 시스템이 절실히 필요한데,
- 기본적으로 열선(융설 시스템)의 문제점은 상기에서 살펴본 “도로․공 항 활주로 융설
시스템”의 문제점 과 동일하여 기술적 한계가 있고
- 여기에 추가로, 비닐하우스 지붕에 올려서 사용하기에 문제가 없 게 끔 얇고 가벼운
상태를 유지하며, 햇빛을 완전히 통과 시킬 수 있는 열선(발열체)을 만들 수 있는 기술
이 지금까지는 없었고
- 또한 비닐하우스 위로 폭설이 내릴 경우 대량의 폭설을 순간적으로 녹이려면
전력소비가 엄청나게 커짐으로써 결국, “전력설비 대용량 필요”라는 문제점을
해결할 수 없어서 현재 까지 매년 전국적으로 상당한 농가들과 지자체들이 폭설
피해를 해마다 당하면서도 해결책을 찾지 못하고 있는 실정임
2. . 특수 나노 합금 열선으로 농업용 비닐하우스 전용 융설 시스템을 만들어 대체 시 :
모든 기존의 문제점이 해결 됨(혁신 과제의 해결)
○ 기존에 해결하지 못한 기본적 열선(융설 시스템) 문제점이 모두 해결 되는 것은 물론
이고 상기의 융설 시스템 관련항목에서 살펴본 바와 같이 쉽게 해결 됨
○ 본 열선의 첨단 기술적 특성 중 뛰어난 유연성 기능과 최적의 가볍고 미세한 기하학적
구조를 가질 수 있는 기능을 활용 “미세열선을 실처럼 활용 그물망으로 짜서 비닐
하우스 융설 전용으로 만들어 적용” 하면 비닐하우스 지붕에 올려서 사용하기에 전혀
문제가 없고, 햇빛을 완전히 통과시킬 수 있어 관련 문제점이 해결되는 것이며
○ 추가적 문제점인 “대용량의 전력설비 필요”라는 문제점도 상기의 융설 시스템 관련
항목에서 살펴본 바와 같이 쉽게 해결 됨
3. 시장 규모 : 세계적 이상기후가 갈수록 심화 되고 있어, 적극 대응 여부에
따라 신규 거대 시장으로 신속히 떠오를 가능성이 크다.
나노합금열선 건조기․건조로 제품 시스템 시장
혁신 과제(해결해야 할 문제점) : 기존에 건조기․건조로 사용하는
모든 열선(발열체)들은 기술적 낙후로 기본적으로 아래와 같은
문제점을 가지고 있음
○ 건조된 제품 품질이 떨어짐
- 전도(열선, 발열체)나 대류(열풍기)로 열 전달이 되어 속과 겉의 건조도가 차이
나는 점, 표피가 딱딱해지는 점 등
○ 대공간을 가지는 건조로 제작이 불가함
- 거대공간을 균일하게 고온으로 데워 줄 기술이 없었음
○ 에너지(전기)소모가 과다 함
○ 잦은 고장발생(단선, 화재)
○ 부하 량 변화(기간이 지나면서 온도가 안 나옴)
○ 열선(발열체) 사용 수명이 짧음
특수나노합금 열선으로 신개념의 건조기․건조로 제품을 만들어
대체 시 : 모든 기존의 문제점이 해결 됨(혁신 과제의 해결)
○ 건조된 제품 품질이 아주 좋아짐
- 본 열선을 사용하면 복사열(원적외선)로 열전달이 되어 속과 겉의 건조도가
동일하고, 표피가 부드러워지는 등 품질이 향상됨
○ 거대공간을 가지는 건조로 제작이 가능함
- 열선은 초고온 발열이 가능하며 강력한 복사열이 나와 거대공간을 균일하게
데울 수 있음
○ 에너지(전기) 획기적 절감(기존제품들 대비 1/2∼1/3 소모)
○ 잦은 고장발생(단선, 화재)이 거의 없음
○ 부하 량 변화가 없어 장기간 사용해도 일정한 온도가 나옴
○ 사용 수명이 반영구적(10년 이상 무조건 보장) 임
나노합금열선 ” 물 데우기․끓이기․증발 시장
특수나노합금 열선의 물 데우기․끓이기․증발 첨단기능
○ 본 열선을 물에 직접 담가서 장기간 지속 물을 끓여도 전혀 문제 없는특수코팅
(단말처리) 기법을 개발완료
○ 본 열선을 물에 직접 담가서 물을 끓이면 주울 열의 1.3∼1.4배 의 열량이 발생됨
(기존 돼지꼬리열선에 비해서는 물에 전달시키는 열량이 2∼3배 가량 증가됨)
- 주울 열 : 전기 1㎾로 기존 저항에 전기를 공급하여 1시간 동안 발열 시킬 경우
발생되는 열량은 최대 861Kcal 이다
- 보일의 법칙 : 물 1kg를 1시간 동안에 1℃ 상승 시키는데 필요한 열량은 861Kcal 이다
○ 물 속 온도를 장기간 동안 일정온도로 정온유지 가능 함
○ 거대 용량의 물 데우기․끓이기․증발 모두 가능 함
○ 기존 물 끓이는 용도의 열선(발열체)에 비해 사용 수명이 수십 배 길어짐
- 기존 돼지꼬리 열선(발열체) : 보통 6개월∼1년
- 본 열선 : 반영구적(10년 이상 무조건 보장)
○ 본 열선으로 물속에서 물을 데우면 아주 좋은 상태의 살균효과가 나옴
- 물속에서 원적외선과 음이온은 약하지도 강하지도 않은 상태의 살균 효과가 있어
특히 어류 양식에 효과적인데 본 열선은 온도 상승 시 물속에서도 원적외선 음이온을
방출 함
○ 본 열선으로 물속에서 물을 데우면 적조를 50%이상 줄일 수 있음
- 원적외선과 음이온은 물속에서 유해성분을 분해시켜 적조 원을 줄임
나. 특수나노합금 열선의 상기의 기능으로 무한시장 창출 가능 : 지금까지는
기술적 한계로 적용이 불가 했던 시장들에 적용
○ 거대 용량의 물 데우기․끓이기․증발 시장 창출
- 지역 온수난방 설비, 사우나 와 같은 거대용량 온수가 필요한 시장
- 농업용수 탱크 ; 비닐하우스 농작물에 물 줄 때 온수가 대량 필요
- 축사 물탱크 : 축사에서도 많은 온수가 필요 함
○ 거대한 표면적에서 물 데우기․끓이기․증발 시장 창출 : 염전 증발 시장
○ 기존 온수 시장의 열선(발열체)을 대체시킴
- 기존 전기보일러 시장 : 전기 절감 정도가 2∼3배 차이 남을 활용
수막재배 란 겨울철 해가 진후 다중 비닐하우스 지붕 사이에 지하수를 뿌려 수막을 만들어, 낮 동안 데워진 하우스 내부 열 유출을 막는 시설재배농법이다.
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구 분 |
주 요 설 명 |
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온풍난방 |
- 시설 내 양 옆면의 온도가 낮고, 고르지 못해 전반
적인 작물 생육도 고르지 못함 - 난방비 과다로 부담 |
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온수난방 |
- 보일러와 연계된 방열배관으로 열 이용효율은
좋으나, 설치비용 과다로 부담 |
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수맥재배 |
- 겨울철 난방효과, 여름철 냉방효과로 에너지 절감
- 1월경 지하수 부족으로 가동 어려워, 경유난방 및
온풍기 추가 가동으로 난방비 부담 |
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대수층 순환식 수막재배 (한국지질자원연구원) |
- 지하수위 복원과 고갈방지를 위해, 지하수와 빗물
을 함께 지하로 환원해 저수위를 일정하게 보존해 수막재배에 재활용할 수 있게 하는 기술 - 적정 온도를 위해 별도 냉난방설비 가동 |
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측면차단 온수커튼 (국립원예특작과학원)
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- 비닐하우스 양 측면에 난방배관으로 순간가열
온수기에서 가열한 온수를 순환하는 방식. 전체적으로 작물 생육을 균일하게 유지시켜 줌.
시설농업 애로사항 : 연료비가 생산원가 30~40% 현행 보급된 설비와 기술은 - 보일러 및 난방장치 효율한계로 더 이상 연료비 절감은 어렵다. - 현행 재배 방법으로는 단위 면적당 생산량 증대가 어렵다.
○ 고효율 난방장치 및 보일러를 교체할 경우 - 정부지원금에도 불구하고 영세농 대부분이 자기부담하기 어렵다.
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