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추운 겨울에도 안전한 시야 확보를 돕는 자동차열선의 비밀!

2017년 1월 19일

 LG화학 대학생 에디터 4기 박미영 PEN NAME: 케미영 / 23, 재료공학 Chemi가 무엇인지 확실히 알려드릴게요. 남녀노소 모두 화학을 즐길 수 있는 그날까지 화이팅!

작년보단 덜하지만 겨울은 겨울이네요. 추운 날씨가 한층 더 기승을 부리고 있습니다. 그런데 여기서 잠깐! 이런 추운 날씨에도 안전한 운전을 할 수 있도록 자동차 앞뒤 창문에는 열선이 설치되어 있답니다! 이 열선을 통해 창문에 김이나 서리가 덜 생기도록 돕는다고 하는데요~ 좀 더 자세히 알아볼까요?


뒷유리 열선에는 어떤 과학 원리가 적용될까?

자동차 뒷유리

자동차 뒷유리에는 유리 표면 전체에 열선 및 열선 시트를 부착하여 열을 발생시키고 이에 의하여 유리 표면의 온도를 올리는 원리를 이용한답니다. 전자의 경우 ‘열선인쇄’라 불리는데, 일반판유리 표면에 은을 주원료로 한 은 페이스트(Silver Paste)를 인쇄해서 융착열처리를 시킨 강화유리를 의미합니다. 양쪽 단자에 전기를 통하면, 열선에 발열되는 열로 유리표면의 서리나 결빙현상을 제거해서 운전자의 시야를 확보해줍니다. 후자의 경우 유리 속에 넣은 가는 니크롭선으로 열을 발생시켜서 김서림을 없애주는 원리인데요. ‘열선 유리’라고 불립니다. 이 열선에는 방송 전파를 수신하는 기능을 포함한 ‘글라스 안테나’도 있습니다.

앞 유리와 뒷유리의설치 방식이 다른 이유

깨진 유리 조각들

반면 앞 유리는 뒷유리와 다른 방식으로 열선이 설치되어 있다고 하는데요, 그 이유부터 한번 알아볼까요?
뒷유리의 열선 방식은 이온마이그레이션에 가장 취약한 은(Ag)을 재료로 사용하는데요, 수분에 노출된 환경에 전원이 발생하면 이온마이그레이션이 발생하고 회로 단선 때문에 유리 깨짐이 발생할 가능성이 커져서 상대적으로 위험성이 더 높은 앞쪽 유리에는 잘 설치하지 않는다고 합니다. 좀 더 자세히 알아볼게요!

이온마이그레이션의 원리!

이온마이그레이션의 원리

① (+)극에서 로 산화 현상이 발생
② 양이온()가 (+)극에서 (-)극으로 이동
③ (-)극에서 로 환원 현상 발생
④ Ag의 확산 현상 발생 (Dendrite)
⑤ (+)극에 dendrite가 접촉
⑥ Short 현상에 의한 과열 및 단선 발생, Glass crack

자동차 앞유리창에 적용된 원리는?

자동차 앞유리창에 적용된 원리

일반적으로는 와이퍼 디아이서라는 방식을 많이 활용합니다. 이는 자동차 전면 유리의 테두리에 열선을 형성하고, 열선의 하단부에는 와이퍼가 정지된 상태의 와이퍼 라인과 일치하도록 하는 특징이 있습니다. 테두리 부분부터 열을 주어 서서히 유리 중심까지 열이 전달됨으로써 김서림을 제거할 수 있죠.

탄소나노튜브 구조

탄소나노튜브 구조ⓒAJC1, flickr.com

이 외에도 요즘 많은 관심을 받고 있는 투명히터가 있는데요, 탄소나노튜브를 이용한 투명히터는 얇은 면 형태의 전도성 발열체 위에 금속 전극을 양 끝에 설치하고 면유리 전체에 발열하는 방식을 말합니다. 시야 확보에 문제를 주는 요인을 일체 제거한 방법이라고 할 수 잇겠죠. 투명히터는 자동차 유리 전면에 약 50나노미터 두께의 탄소나노튜브를 얇은 층으로 코팅한 것을 의미하는 데요, 탄소나노튜브가 잘 알려진 것과 같이 유연성과 전기전도율, 투과율이 우수하여 보다 쉽고 경제적으로 제작할 수 있다고 합니다. 이를 통해 김서림 및 성에 방지는 물론 투명도 80% 이상 유지까지 가능하다고 합니다.


알수록 보이는 생활 속 과학! 안전한 겨울철 운전길 되시길 바랍니다.

 

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