KR20200113830A

KR20200113830A - Anti-fogging goggles

Info

Publication number: KR20200113830A
Application number: KR1020190034570A
Authority: KR
Inventors: 성광제; 김진호; 박찬영; 임광혁; 푸야 가셈루; 남현식
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2019-03-26
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2020-10-07

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 김서림 방지 고글로서, 외부로부터의 전원전압 인가시에, 상기 고글에 열을 전달하여 상기 고글의 김서림을 방지하는 그래핀 발열 소자를 구비하되, 상기 그래핀 발열 소자는, 제1 그래핀 발열 필름과, 제2 그래핀 발열 필름과, 상기 제1 그래핀 발열 필름과 제2 그래핀 발열 필름 사이에 장착되어 상기 제1 그래핀 발열 필름과 제2 그래핀 발열 필름을 가동시키는 전극을 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 그래핀 발열 소자를 이용하고, 전원제어장치를 통해 전력 절감이 가능한 김서림 방지 고글을 제공할 수 있는 효과가 있다.As an anti-fog goggles according to an embodiment of the present invention, when a power voltage is applied from the outside, a graphene heating element for preventing fogging of the goggles by transferring heat to the goggles is provided, wherein the graphene heating element, Mounted between the first graphene heating film, the second graphene heating film, and the first graphene heating film and the second graphene heating film to operate the first graphene heating film and the second graphene heating film It characterized in that it comprises an electrode to make. The present invention uses a graphene heating element and has an effect of providing anti-fog goggles capable of saving power through a power control device.

Description

Anti-fog goggles {ANTI-FOGGING GOGGLES}

본 발명은 김서림 방지 고글에 관한 것으로, 특히 그래핀 발열 소자를 이용한 김서림 방지 고글에 관한 것이다.The present invention relates to anti-fog goggles, and in particular, to anti-fog goggles using a graphene heating element.

현재 스키를 비롯한 겨울철 익스트림 스포츠의 대중화 및 비약적 발전이 이루어지고 있다. 특히, 많은 인구수를 자랑하는 중국에서 스키산업이 대중화 되면서, 뒤늦게 비약적으로 발전하고 있다. 중국은 동계 아시안 게임이 열렸던 1996년에 스키 산업이 본격적으로 활성화되기 시작하였고, 2016년에는 스키인구가 1만 명에서 1510만 명으로 증가했다. 또한, 2022 베이징 동계올림픽 개최와 함께 중국 정부는 대중들의 빙설스포츠 참여를 유도하겠다는 정책을 내세웠고, 이에 따라 스키를 타는 중국 어린이들이 대폭 증가했다. 중국의 빙설스포츠 참여 유도 정책 실시 후, 2022년 중국의 스키장 수는 800개, 빙설스포츠 인구는 5000만 명을 초과하여 빙설산업 총 규모는 약 165조 원에 달하는 것으로 추정되며, 중국의 스키 산업은 지속적인 성장이 기대된다. Currently, extreme sports in winter including skiing are popularized and rapidly developed. In particular, with the popularization of the ski industry in China, which boasts a large population, it is rapidly developing belatedly. In 1996, when the Asian Winter Games were held in China, the ski industry began to revitalize in earnest, and in 2016, the ski population increased from 10,000 to 151.1 million. In addition, with the hosting of the 2022 Beijing Winter Olympics, the Chinese government made a policy to induce the public to participate in ice and snow sports, and accordingly, the number of Chinese children skiing has increased significantly. After China's policy to encourage participation in ice and snow sports, in 2022, the number of ski resorts in China exceeds 800 and the population of ice and snow sports exceeds 50 million, and the total size of the ice and snow industry is estimated to reach about 165 trillion won. Continuous growth is expected.

도 1 및 도 2는 스키 고글에 대한 설문 조사 결과를 나타내는 도면이다. 1 and 2 are views showing the results of a survey on ski goggles.

도 1을 참조하면, 절반 이상의 응답자가 스키를 탈 때 스키 고글을 착용한다고 답변하였으며, 그 중에서 81.3%의 사람들이 스키 고글이 불편하다고 답변한 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 1, more than half of the respondents answered that they wear ski goggles when skiing, and 81.3% of them answered that ski goggles are uncomfortable.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 절반 이상의 응답자가 스키 고글 착용시 김서림으로 인한 시야 확보에 어려움이 있다고 답변한 것을 확인할 수 있다. In addition, as shown in FIG. 2, it can be seen that more than half of the respondents answered that there is difficulty in securing a field of view due to fogging when wearing ski goggles.

도 3은 종래의 김서림 방지 솔루션을 비교하는 표이다.3 is a table comparing a conventional anti-fog solution.

도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 김서림 방지 솔루션은 크게 고글에 김서림 방지 필름을 부착하거나, 김서림 방지 용액을 코팅하는 다회성 방법과 김서림 방지 스프레이, 크림 또는 젤을 고글에 뿌리는 일회성 방법으로 나눌 수 있다. 종래의 김서림 방지 솔루션 모두 효과 기간이 소모적이며, 완벽한 김서림 방지가 어려운 한계점이 있다. As shown in Figure 3, the conventional anti-fog solution is largely divided into a one-time method of attaching an anti-fog film to goggles or coating an anti-fog solution, and a one-time method of spraying an anti-fog spray, cream or gel on the goggles. I can. All of the conventional anti-fog solutions have a limitation in that the effective period is consuming, and it is difficult to completely prevent fogging.

본 발명은 그래핀 발열 소자를 이용한 김서림 방지 고글을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide anti-fog goggles using a graphene heating element.

본 발명의 실시예에 따른 김서림 방지 고글로서, 외부로부터의 전원전압 인가시에, 상기 고글에 열을 전달하여 상기 고글의 김서림을 방지하는 그래핀 발열 소자를 구비하되, 상기 그래핀 발열 소자는, 제1 그래핀 발열 필름과, 제2 그래핀 발열 필름과, 상기 제1 그래핀 발열 필름과 제2 그래핀 발열 필름 사이에 장착되어 상기 제1 그래핀 발열 필름과 제2 그래핀 발열 필름을 가동시키는 전극을 구비하는 것을 특징으로 한다.As an anti-fog goggles according to an embodiment of the present invention, when a power voltage is applied from the outside, a graphene heating element for preventing fogging of the goggles by transferring heat to the goggles is provided, wherein the graphene heating element, Mounted between the first graphene heating film, the second graphene heating film, and the first graphene heating film and the second graphene heating film to operate the first graphene heating film and the second graphene heating film It characterized in that it comprises an electrode to make.

본 발명은 그래핀 발열 소자를 이용하고, 전원제어장치를 통해 전력 절감이 가능한 김서림 방지 고글을 제공할 수 있는 효과가 있다.The present invention uses a graphene heating element and has an effect of providing anti-fog goggles capable of saving power through a power control device.

도 1 및 도 2는 스키 고글에 대한 설문 조사 결과를 나타내는 도면이다.
도 3은 종래의 김서림 방지 솔루션을 비교하는 표이다.
도 4는 그래핀 발열 필름의 종류를 비교하기 위한 표를 나타내는 도면이다.
도 5는 그래핀 투명 발열 필름을 나타내는 도면이다.
도 6은 AgNW-그래핀 하이드로 필름의 특징을 나타낸 도면이다.
도 7은 박막의 면저항 측정 방법을 나타내는 도면이다.
도 8은 그래핀 발열 소자의 활용 방안을 나타내는 도면이다.
도 9는 사전 결정된 크기의 예시적인 그래핀 발열 필름을 나타내는 도면이다.
도 10은 국부적으로 그래핀 발열 필름을 적용한 예시를 나타내는 도면이다.
도 11은 가로 줄무늬형 패널을 갖는 그래핀 발열 필름을 적용한 예시를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 그래핀 발열 소자를 이용한 고글을 실험하기 위한 장치를 나타내는 도면이다.
도 13a 및 도 13b는 도 12의 실험 장치를 이용한 실험과정을 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 전원 제어 방식을 나타내는 타이밍도이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 그래핀 발열 필름을 적용한 렌즈 구조를 나타내는 도면이다.
도 16은 종래 제품과 본 발명의 실시예에 따른 그래핀 발열 소자를 이용한 김서림 방지 고글의 비교표를 나타내는 도면이다.1 and 2 are views showing the results of a survey on ski goggles.
3 is a table comparing a conventional anti-fog solution.
4 is a diagram showing a table for comparing types of graphene heating films.
5 is a view showing a graphene transparent heating film.
6 is a view showing the characteristics of the AgNW-graphene hydro film.
7 is a diagram illustrating a method of measuring sheet resistance of a thin film.
8 is a diagram illustrating a method of utilizing a graphene heating element.
9 is a diagram showing an exemplary graphene heating film of a predetermined size.
10 is a diagram showing an example of locally applying a graphene heating film.
11 is a view showing an example of applying a graphene heating film having a horizontal stripe type panel.
12 is a view showing an apparatus for experimenting with goggles using a graphene heating element according to an embodiment of the present invention.
13A and 13B are diagrams illustrating an experiment process using the experimental apparatus of FIG. 12.
14 is a timing diagram illustrating a power control method according to an embodiment of the present invention.
15 is a view showing a lens structure to which a graphene heating film according to an embodiment of the present invention is applied.
16 is a view showing a comparison table between a conventional product and anti-fog goggles using a graphene heating element according to an embodiment of the present invention.

본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. Specific structural or functional descriptions of the embodiments of the present invention disclosed in this specification or application are exemplified only for the purpose of describing the embodiments according to the present invention, and the embodiments according to the present invention may be implemented in various forms. And should not be construed as limited to the embodiments described in this specification or application.

본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Since the embodiments according to the present invention can be modified in various ways and have various forms, specific embodiments are illustrated in the drawings and will be described in detail in the present specification or application. However, this is not intended to limit the embodiments according to the concept of the present invention to a specific form of disclosure, and it should be understood that all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention are included.

제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.Terms such as first and/or second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are only for the purpose of distinguishing one component from other components, for example, without departing from the scope of the rights according to the concept of the present invention, the first component may be named as the second component, and similarly The second component may also be referred to as a first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다. When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in the middle. Should be. On the other hand, when a component is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in the middle. Other expressions describing the relationship between components, such as "between" and "just between" or "adjacent to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. The terms used in this specification are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of a set feature, number, step, action, component, part, or combination thereof, but one or more other features or numbers It is to be understood that the presence or additional possibilities of, steps, actions, components, parts, or combinations thereof are not excluded in advance.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms as defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present specification. .

도 4는 그래핀 발열 필름의 종류를 비교하기 위한 표를 나타내는 도면이다.4 is a diagram showing a table for comparing types of graphene heating films.

도 4를 참조하면, 그래핀 발열 필름은 크게 3종류로 나눌 수 있으며, 육안으로 구분되지 않으나 각 그래핀 발열 필름은 전기적 특성 및 물성이 모두 상이하다. 먼저, 순수 그래핀 발열 필름은, 그래핀 외에 다른 금속이 포함되지 않았으며, 이로 인해 전기적 특성이 그래핀에만 의존하여 저항이 크다. 저항을 낮추기 위해서는 그래핀 필름 제작의 기술이 발전하여 전도성이 더 높아지거나 그래핀을 3겹 또는 4겹 이상으로 도포하여야 하며, 물적 특성으로는 전단응력이 약하여 스크래치 및 외부 충격에 민감하지만, 높은 전압을 가해도 쉽게 단선되지 않는 특징이 있다. Referring to FIG. 4, graphene heating films can be largely divided into three types, and they are not distinguished by the naked eye, but each graphene heating film has different electrical properties and physical properties. First, the pure graphene heating film does not contain other metals other than graphene, and thus, the electrical properties depend only on graphene and have high resistance. In order to lower the resistance, the technology of graphene film production has advanced and the conductivity is higher, or graphene must be applied in 3 or 4 layers or more, and the shear stress is weak, so it is sensitive to scratch and external impact, but high voltage It has the characteristic that it does not easily disconnect even if it is applied.

그래핀과 나노와이어(Nanowire)가 결합된 그래핀-하이드로 필름(Graphene-hydrid film)의 경우, 금속과 그래핀의 장점을 둘다 가지고 있어서, 전기적 특성이 매우 좋으며, 코팅이 되어 있으므로 스크래치에 강하고 활용도가 높은 특징이 있다. In the case of graphene-hydrid film, which is a combination of graphene and nanowire, it has both the advantages of metal and graphene, so its electrical properties are very good, and since it is coated, it is resistant to scratches and is usable. There are high features.

은-나노와이어 필름(Ag-Nanowire film)의 경우, 전기적 특성이 좋으나, 스크래치에 약하여 단선이 쉽게 되고, 낮은 전압에서도 쉽게 나노와이어가 터져서 단선이 되는 특징이 있다. 따라서, 본 실시예에서는 그래핀-하이드로 필름을 이용한 김서림 방지 고글을 개발하기로 한다.In the case of an Ag-Nanowire film, the electrical characteristics are good, but it is weak against scratches, so that the disconnection is easy, and even at a low voltage, the nanowire easily bursts, resulting in a disconnection. Therefore, in this embodiment, it is intended to develop anti-fog goggles using a graphene-hydro film.

도 5는 그래핀 투명 발열 필름을 나타내는 도면이며, 도 6은 AgNW-그래핀 하이드로 필름의 특징을 나타낸 도면이다. 5 is a view showing a graphene transparent heating film, Figure 6 is a view showing the characteristics of the AgNW-graphene hydro film.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 그래핀 투명 발열 필름, 특히 AgNW-그래핀 하이드로 필름은, 그래핀을 도포하는 층수를 통해 투명도를 조절할 수 있으므로, 고글에 적합한 광량을 쉽게 조절할 수 있다. 또한, 균일하게 전 면적을 고루 발열할 수 있으므로, 나노와이어(NW) 열선으로는 구현하기 힘든 넓은 시야 확보에 용이한 장점이 있다. 또한, 1분 이내로 최대 온도까지 올릴 수 있는 빠른 반응 속도를 통해 원하는 타이밍에 즉각 사용할 수 있는 편리성이 있다. 5 and 6, the graphene transparent heating film, in particular, AgNW-graphene hydro film, since the transparency can be adjusted through the number of layers to which graphene is applied, the amount of light suitable for goggles can be easily adjusted. In addition, since the entire area can be uniformly heated, there is an advantage in that it is easy to secure a wide field of view, which is difficult to implement with a nanowire (NW) heating wire. In addition, it is convenient to use immediately at any desired timing through a fast reaction speed that can raise the maximum temperature within 1 minute.

도 7은 박막의 면저항 측정 방법을 나타내는 도면이다.7 is a diagram illustrating a method of measuring sheet resistance of a thin film.

도 7에 도시된 바와 같이, 면저항이란, 박막의 전기적 특성을 측정하기 위해 정의한 저항값이며, 표면저항이라고도 한다. 단위는 Ω/sq로 표시할 수 있다. 면저항은, 전류를 흘려주고 전압계를 이용해 일정 거리만큼 떨어진 곳의 전위차를 측정하여 계산할 수 있다. 면저항은 박막의 길이가 길수록, 폭이 좁을수록 증가하며, 따라서 같은 전압일 때 전력소모량이 감소한다.As shown in FIG. 7, sheet resistance is a resistance value defined to measure electrical properties of a thin film, and is also referred to as surface resistance. The unit can be expressed in Ω/sq. Sheet resistance can be calculated by passing a current and measuring the potential difference at a distance by a certain distance using a voltmeter. The sheet resistance increases as the length of the thin film increases and the width of the thin film decreases, and thus, power consumption decreases at the same voltage.

도 8은 그래핀 발열 소자의 활용 방안을 나타내는 도면이다.8 is a diagram illustrating a method of utilizing a graphene heating element.

도 8에 도시된 바와 같이, 그래핀 발열 소자는 김서림으로 시야가 축소되는 모든 상황에 적용할 수 있다. 예컨대, 적용 분야는 욕실의 거울, 자동차의 창문 및 사이드미러, 오토바이 헬멧, 자전거 고글 및 스키 고글 등을 포함할 수 있다.As shown in Figure 8, the graphene heating element can be applied to any situation in which the field of view is reduced due to fogging. For example, applications may include bathroom mirrors, automobile windows and side mirrors, motorcycle helmets, bicycle goggles, and ski goggles.

그래핀 발열 소자를 가동하기 위해서는 전력 공급이 필수적이다. 도 7에 도시된 일상생활 전반의 다양한 김서림 문제들은 전력 공급의 한계가 존재하며, 처한 환경에 따라 발열량, 전력량 등이 크게 달라진다.Power supply is essential to operate the graphene heating element. Various fogging problems in the general daily life illustrated in FIG. 7 have a limitation in power supply, and the amount of heat generated and the amount of power varies greatly depending on the environment in which they are located.

도 9는 사전 결정된 크기의 예시적인 그래핀 발열 필름을 나타내는 도면이다. 9 is a diagram showing an exemplary graphene heating film of a predetermined size.

도 9에 도시된 바와 같이, 일반적인 스키 고글 렌즈 크기와 비슷한 12cm*6cm의 크기를 갖는 평면의 발열 필름으로 그래핀-하이드로 필름을 적용하는 경우, 면저항은 6Ω이고, 5V의 2200mAh 배터리를 적용할 경우, 3시간 정도의 사용이 가능하다.As shown in FIG. 9, when a graphene-hydro film is applied as a flat heating film having a size of 12cm*6cm similar to the size of a general ski goggle lens, the sheet resistance is 6Ω, and a 5V 2200mAh battery is applied. , It can be used for about 3 hours.

도 10은 국부적으로 그래핀 발열 필름을 적용한 예시를 나타내는 도면이다.10 is a diagram showing an example of locally applying a graphene heating film.

도 10에 도시된 바와 같이, 눈 부분에만 국부적으로 그래핀 발열 필름을 적용하는 경우, 줄어든 면적 만큼 전력의 소모가 감소되나, 왼쪽 눈과 오른쪽 눈이 보는 시야가 서로 달라 거리감각이 사라지며, 이는 모든 방향을 주시해야 하는 고속 스포츠인 스키에 적용하기 어려운 문제가 있다.As shown in FIG. 10, when the graphene heating film is applied locally only to the eye, the power consumption is reduced by the reduced area, but the sense of distance disappears due to the difference between the left eye and the right eye. There is a problem that is difficult to apply to skiing, which is a high-speed sport that requires attention in all directions.

도 11은 가로 줄무늬형 패널을 갖는 그래핀 발열 필름을 적용한 예시를 나타내는 도면이다.11 is a view showing an example of applying a graphene heating film having a horizontal stripe type panel.

도 11에 도시된 바와 같이, 그래핀 발열 필름을 가로 줄무늬형으로 형성하는 경우, 발열 소자가 없는 부분도 전도에 의해 김서림이 제거되며, 저항이 2배 가량 증가하여 소모 전력이 감소하고, 사용시간이 증가하는 효과가 있으나, 나노와이어 열선과 동일하게 일부분의 단선이 줄 전체의 단선을 야기시키는 문제가 있다.As shown in Fig. 11, when the graphene heating film is formed in a horizontal stripe shape, fogging is removed by conduction even in the part without the heating element, and the resistance is increased by about 2 times to reduce power consumption and use time Although there is an increasing effect, there is a problem that the disconnection of a part of the wire causes the disconnection of the entire string, similar to the heating wire of the nanowire.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 그래핀 발열 소자를 이용한 고글을 실험하기 위한 장치를 나타내는 도면이다. 12 is a view showing an apparatus for experimenting with goggles using a graphene heating element according to an embodiment of the present invention.

도 12에 도시된 바와 같이, 실험 장치는 온도 및 습도를 조절할 수 있는 가습기 및 가열장치와 온도 및 습도를 체크할 수 있는 온습도 센서를 포함한 아크릴 장치일 수 있으며, 국부적으로 본 발명의 실시예에 따른 그래핀 발열 필름의 부착이 가능한 창을 포함할 수 있다. 즉, 실험 장치의 내부는 고글의 내부, 실험 장치의 외부는 고글의 외부를 대신할 수 있다. 그래핀 발열 필름에 연결된 배터리는, 고글에 장착할 수 있는 크기로 효과적인 김서림 제거가 가능하도록 5V의 2200mAh 배터리를 적용할 수 있다. 이는, 5V 이상의 배터리의 경우 안전 사고가 우려될 뿐 아니라, 부피가 커져서 고글에 탑재가 불가능 하며, 3.7V 배터리의 경우 그래핀 발열 필름의 효과적인 발열을 기대하기 어렵기 때문이다.As shown in Figure 12, the experimental device may be an acrylic device including a humidifier and a heating device capable of controlling temperature and humidity, and a temperature and humidity sensor capable of checking temperature and humidity, and locally according to an embodiment of the present invention. It may include a window in which the graphene heating film can be attached. That is, the inside of the experiment device may replace the inside of the goggles, and the outside of the experiment device may replace the outside of the goggles. For the battery connected to the graphene heating film, a 5V 2200mAh battery can be applied to effectively remove fogging with a size that can be attached to goggles. This is because, in the case of a battery of 5V or more, safety accidents are not only a concern, but also because the volume is large, it is impossible to mount it on the goggles, and in the case of a 3.7V battery, it is difficult to expect effective heat generation of the graphene heating film.

도 13a 및 도 13b는 도 12의 실험 장치를 이용한 실험과정을 나타내는 도면이다.13A and 13B are diagrams illustrating an experiment process using the experimental apparatus of FIG. 12.

도 13a에 도시된 바와 같이, 내부 상대습도를 약 97%까지 상승시켜 김서림 현상을 유발한 후, 도 13b에 도시된 바와 같이, 발열 필름에 전압을 인가하여 김서림 제거를 살펴보는 과정을 통해, 발열 필름에 필요한 전압 및 발열 필름의 효과를 확인할 수 있다. As shown in FIG. 13A, after causing the fogging phenomenon by increasing the internal relative humidity to about 97%, as shown in FIG. 13B, through the process of applying a voltage to the heating film to examine the removal of fogging, heat generation. The voltage required for the film and the effect of the heating film can be checked.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 전원 제어 방식을 나타내는 타이밍도이다. 14 is a timing diagram illustrating a power control method according to an embodiment of the present invention.

도 14에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 고글은 전원이 온(On)되어 있는 시간의 1/4 동안만 가열을 진행할 수 있다. 렌즈의 저항을 높여 배터리의 지속시간을 늘리는 경우에는, 온도가 낮은 환경에서 저전력으로 지속적인 발열을 할 때, 필름의 비열이 극히 작지 않으면, 발열시키는 사이에 열 평형에 의해 외부로 열이 빠져나가기 때문에 온도를 쉽게 올릴 수 없는 문제점이 있다. As shown in FIG. 14, the goggles according to the present embodiment can heat only for a quarter of the time when the power is turned on. In the case of increasing the battery's duration by increasing the resistance of the lens, if the specific heat of the film is not very small, when heat is continuously generated at low power in a low temperature environment, heat is lost to the outside due to thermal equilibrium between heating. There is a problem that the temperature cannot be raised easily.

따라서, 본 실시예에서는 전원전압의 듀티비(Duty ratio)를 조절하는 전원 제어 방식을 도입하여 빠른 시간 안에 필름 온도를 높여 김서림을 제거하고, 다음 김서림이 생길때까지 배터리를 아낄 수 있는 효과가 있다. Therefore, in this embodiment, by introducing a power control method that adjusts the duty ratio of the power voltage, the film temperature is increased in a short time to remove fogging, and there is an effect of saving the battery until the next fogging occurs. .

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 그래핀 발열 필름을 적용한 렌즈 구조를 나타내는 도면이다. 15 is a view showing a lens structure to which a graphene heating film according to an embodiment of the present invention is applied.

도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 그래핀 발열 필름을 적용한 렌즈는, 필름의 중앙에 가로로 투명 전극을 설치하여 전원이 가해지도록 하며, 필름의 위/아래에 그라운드(Ground)를 설치하여 전류가 양방향으로 흐르는 구조를 적용하였다. 즉, 두 개의 필름을 병렬 연결한 효과를 낼 수 있으며, 따라서 폭이 2배로 넓어지고, 길이가 1/2로 줄어 들어, 저항이 1/4로 줄어든 효과를 얻을 수 있다. As shown in FIG. 15, in the lens to which the graphene heating film according to the embodiment of the present invention is applied, power is applied by installing a transparent electrode horizontally in the center of the film, and ground (Ground) above and below the film. ) Was installed to apply a structure in which current flows in both directions. That is, the effect of connecting two films in parallel can be achieved, and thus the width is doubled, the length is reduced by 1/2, and the resistance is reduced to 1/4.

본 실시예는 도 15의 렌즈 구조를 적용하여 렌즈 발열부의 저항을 감소시키고, 이에 따라 높을 발열을 통해 순간적으로 목표 온도를 달성시켜서 에너지가 손실되는 것을 방지할 수 있다. 예컨대, 도 15의 렌즈 구조에 5V의 전압을 가하는 경우, 김서림이 5초만에 제거되고, 약 2분 동안 김서림이 발생하지 않는다고 가정하면, 도 14의 전원 제어 방식을 10초간 가열, 1분 50초간 오프(off)로 조절하는 방식으로 듀티비를 조절함으로써 약 8.4시간 동안 사용가능한 김서림 방지 고글을 형성할 수 있다. In the present embodiment, the resistance of the lens heating unit is reduced by applying the lens structure of FIG. 15, and accordingly, the target temperature is instantaneously achieved through high heat generation, thereby preventing energy loss. For example, if a voltage of 5V is applied to the lens structure of FIG. 15, assuming that fogging is removed in 5 seconds and no fogging occurs for about 2 minutes, the power control method of FIG. 14 is heated for 10 seconds, and for 1 minute 50 seconds. By adjusting the duty ratio in a way that is controlled to off, anti-fog goggles that can be used for about 8.4 hours can be formed.

도 16은 종래 제품과 본 발명의 실시예에 따른 그래핀 발열 소자를 이용한 김서림 방지 고글의 비교표를 나타내는 도면이다.16 is a view showing a comparison table between a conventional product and anti-fog goggles using a graphene heating element according to an embodiment of the present invention.

도 16에 도시된 바와 같이, 종래 제품(Abom)의 경우, 충격 및 전류에 민감한데 반해, 본 실시예의 그래핀 발열 소자를 이용한 김서림 방지 고글은 외부 충격 및 고전압 등의 다양한 환경에서 안정적으로 작동하는 특징이 있다. 또한, 종래 제품 대비 가격이 저렴하고, 사용 가능시간이 증가되는 장점이 있다.As shown in Figure 16, in the case of the conventional product (Abom), while sensitive to shock and current, the anti-fog goggles using the graphene heating element of this embodiment stably operate in various environments such as external shock and high voltage. There are features. In addition, there is an advantage in that the price is lower than that of the conventional product, and the usable time is increased.

이상으로 해결하고자 하는 과제를 위한 다양한 실시예들이 기재되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자진 자라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있음은 명백하다.Various embodiments have been described for the problem to be solved above, but it is clear that various changes and modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention if a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs. .

Claims

As anti-fog goggles,
Provided with a graphene heating element for preventing fogging of the goggles by transferring heat to the goggles when applying a power voltage from the outside,
The graphene heating element,
Mounted between the first graphene heating film, the second graphene heating film, and the first graphene heating film and the second graphene heating film to operate the first graphene heating film and the second graphene heating film Having an electrode
Anti-fog goggles.

The method of claim 1,
The electrode is a transparent electrode
Anti-fog goggles.

The method of claim 1,
Further comprising a voltage controller for controlling the heating temperature of the graphene heating element by adjusting the duty ratio of the power voltage applied to the electrode
Anti-fog goggles.