전기방석

전기방석

전기방석(電氣方席)은 전기 저항에 의하여 발생하는 열을 이용한 방석을 말한다.

개요

전기방석은 의자, 소파 등에 쓰기 좋은 작은 크기의 난방용품이다. 1인용은 사무실 등의 개인용 의자에 쓰기 좋은 1인용 방석 크기이며 2인용 이상은 소파 등 여럿이 앉는 긴 의자용이다. 전기방석이란 전기장판처럼 인체의 전부를 가열하는 제품이 아니고 인체의 일부분을 가열하는 제품이며 면적이 0.3m² 이하라고 하였다. 크기로 보면 가로×세로가 40cm×75cm 이하가 된다. 품목은 패드(pad)로 분류가 되고 방석, 찜질기, 허리벨트 등이 있으며 방석제품으로는 1단이나 2단 정도의 크기가 해당된다. 3단 소파 방석부터는 면적이 규정치를 벗어나게 되어 전기요, 매트류에 속하게 되므로 3단 방석의 경우 소비자는 제품에 부착되어있는 품질표시라벨을 반드시 확인하여 불법제품인지 여부를 확인해야 한다.

방석의 표면온도는 최고 50도이며 발열선의 온도는 100도 이하이며 2시간 이하만 표면온도가 50도를 초과할 수 있다. 찜질기와 같은 제품은 좀 더 높은 온도가 필요하기 때문이며 2시간 이상 고온으로 사용하는 경우 화상의 위험이 있기 때문이다. 전열제품은 반드시 규정온도가 있다. 전기용품 안전관리법은 매우 엄격하여 규정온도가 1도라고 초과되면 허가가 취소되고 제품을 수거하여야 한다. 사용자의 안전과 관련이 있기 때문이다. 그래서 방석 본체에는 온도과승방지 장치인 바이메탈이 반드시 들어가야 한다.

방석용 온도조절기

방석용 온도조절기

온도조절기가 없는 방석

온도 조절기가 없고 전원선만 설치가 되어있다. 사용자가 온도를 설정할 수가 없고 방석 내부에 온도과승방지 장치인 바이메탈이 설치되어있다. 주로 가격이 싼 제품들이다.

2단계 온도설정 방석

가장 일반적인 방석 조절기이며 저온과 고온의 2단계 온도조절이 되고 방석내부에는 바이메탈이 설치되어있다. 저온에 설정하면 표시 소비전력의 1/2이 되고 고온에 설정하면 표시전력 전부가 소비된다. 저온에 설정해도 시간이 지나면 표면 온도가 50도 가까이 상승하게 되어 고온과 비슷해지는 단점이 있으며 40도 이하의 저온설정이 어렵다. 고온에 설정하면 반드시 바이메탈이 동작하게 되며 바이메탈의 동작과 복귀가 반복되면서 표면 온도가 10도 가량 편차가 발생한다.

3단계 온도설정 방석

저온-중온-고온의 3단계의 온도조절이 되며 방석 내부에는 바이메탈이 설치되어 있다. 온도설정 범위가 넓어 40도이하-45도-50도이하의 3단계의 온도설정이 가능하다.

온도조절 다이얼이 있는 전기방석(온도감지센서 없음)

저온부터 고온까지 여러 단계의 온도설정을 할 수가 있으며 방석 내부에는 바이메탈이 설치되어있다. 온도선택의 폭이 넓고 온도제어는 되지만 자동온도제어는 되지 않다.

온도조절 다이얼이 있는 전기방석(온도감지센서 있음)

저온부터 고온까지 여러단계의 온도설정이 가능하며 방석내부에는 바이메탈과 온도감지센서가 설치되어있다. 온도선택 폭이 넓고 자동온도제어가 된다. 제품가격은 당연히 제일 비싸다.

※ 온도제어가 된다는 말과 자동온도제어가 된다는 말을 비슷하지만 다르다. 온도제어가 된다는 말은 다이얼을 고온으로 돌리면 소비전력이 커지면서 온도상승속도가 빨라지지만 설정 온도에서 멈추지 않고 계속 조금씩 온도가 상승한다는 뜻이며 자동온도제어가 된다는 말은 설정 온도까지는 빠르게 온도가 상승하며 설정 온도에 이르면 설정 온도를 일정하게 유지한다는 뜻이다.

구조 및 동작

전기제품중에서 전기방석은 내부구조가 간단한 편이지만 전기를 사용하는 제품이므로 아무리 간단한 구조라고 해도 반드시 안전인증을 받아야 한다. 기술표준원 고시 전기용품안전기준 K60335-2-17에는 방석에 관한 규정이 있다. 우리가 말하는 방석이나 뜸질기, 찜질기는 다 같은 품목으로 패드(pad)로 분류가 된다. 3.107절을 보면 패드는 0.3m²이하의 발열면적을 갖는 인체의 일부분을 가열하는 기기라고 되어 있으며(전기요, 장판, 매트는 인체의 전부를 가열하는 셈입니다) 3.111절에는 발열면적이란 발열선 간격의 0.5배 여유분을 포함한다라고 되어있다.

방석은 외관이 (40cm×40cm)~(45cm×45cm)가 일반적이며 발열판 면적은 30cm×30cm이다. 발열선의 간격이 5cm정도이니 발열면적이란 간격의 절반인 2.5cm를 발열판 양쪽에 포함하면 전체 길이는 35cm가 되고 방석의 면적은 0.35m×0.35m=0.1225m²가 된다. 즉, 규정은 0.3m²이하이니 규정 내에 들어가는 셈이다. 의자에 부착하여 사용하는 등받이가 있는 2단 방석은 1단방석 곱하기 2를 하면 0.1225m²×2=0.245m²가 되어 이 또한 규정 내에 들어간다. 소파용으로 사용하는 3단 방석은 곱하기 3을 해야 하는데 0.1225m²×3=0.3675m² 가 되어 규정인 0.3m²이하가 아니고 이상으로 벗어나는 셈이다. 이 말은 소파용 방석이라고 파는 3단 방석은 안전인증을 방석으로는 받을 수가 없다는 것을 말하며 소파용 3단 방석의 안전인증 표시사항에 방석으로 인증이 나와 있으면 불법제품이 되는 셈이다. 3단 크기의 방석부터는 인체의 일부분이 아닌 전체를 가열하는 것이 되므로 안전인증허가는 전기요, 장판, 또는 매트로 허가를 받아야 하며 허가기준도 방석 기준보다 엄격하고 온도조절장치도 방석조절기보다 복잡하고 가격이 비싸게 된다.

이제 방석의 내부 구조는 본체 외관, 발열판, 온도조절기의 3부분으로 구성이 되어있다. 본체의 제일 밑은 견면이나 스펀치를 사용하여 단열을 시키고 그 위에 발열판이 설치가 되며 발열판 위에는 상판이 부착된다. 상판은 섬유, 레자, 또는 세라믹이나 옥돌등을 사용하고 태두리는 봉제로 마무리를 하게 된다. 발열판에는 자동기계를 사용하여 발열선을 부직포에 끼거나 손으로 일일이 끼어서 부착하게 되며 온도과승방지인 바이메탈을 2개 사용하게 된다.

발열선의 양쪽 끝 2가닥은 방석의 귀퉁이에 있은 접속기 단자에 납땜으로 접속하게 된다. 발열선의 길이는 대부분 2.5m를 사용하며 간격은 5cm, 소비전력은 약 15W이다. 방석의 종류에 따라, 크기에 따라 소비전력도 달라지며 바이메탈외에 온도센서를 설치하여 여러 단계의 온도제어가 되는 제품도 있으나 여기서는 가장 많이 사용되는 전원꺼짐-저온-고온의 3단 스위치 구조로 되어있는 방석을 기준으로 설명을 했다. 발열선의 구조를 보면 피복은 대부분 실리콘 열선을 사용하게 되며 그 구조는 다음과 같다. 실리콘 내부의 발열선은 니켈, 크롬등을 섞은 합금선을 사용하게 되는데 납땜이 되지를 않아(구리선과는 달리 납땜이 안됨) 일반 배선과 압착단자를 사용하여 실리콘 선과 압착한 후 수축튜브를 사 용하여 서로 연결하게 된다.

발열체는 너무 가늘어서 동단자와 연결 작업시 잘못하면 접촉저항이 생겨서 스파크가 발생하거나 끊어지는 경우가 발생하게 되어 주의가 필요하다. 전기장판, 전기매트의 소비전력은 100W~200W 정도인데 비하여 전기방석은 15W 정도이므로 발열선의 길이도 장판보다 짧고 발열체의 저항값이 커지게 되어 전기장판에 사용되는 발열체보다 직경이 매우 가늘어지게 된다. 그래서 매트용 발열선보다 방석용 발열선 굵기가 가늘어지게 되는 셈이다. 발열체의 양끝 2가닥은 다시 직경이 큰 일반 배선과 연결되고 접속기 단자에 납땜하여 연결하게 된다. 작업 순서는 (밑지+단열재+열판+상판)-봉제-접속기 납땜 후 케이스 조립하면 끝나게 된다. 물론 안전인증 표시라벨을 제품에 부착해야 된다.

온도조절기의 구조를 살펴보면 방석의 온도조절기는 전기장판에 비하여 매우 간단한 구조로 이루어져 있다.

방석 회로도

방석 스위치 구조

3단 스위치를 사용하게 되며 1단에 위치하면 전원공급이 끊어진 상태이고 2단으로 밀어서 올리면 AC1-전류휴즈-바이메탈-발열선-정류다이오드 D1-3단스위치 3번,2번-AC2의 순으로 전류가 흐르게 되는데 교류 전류가 정류다이오드를 거치면서 반만 흐르게 되어 소비전력은 1/2이 된다. 전체 소비전력이 15W라고 했으니 7.5W가 된다는 뜻이다. 전기용품안전기준 11.7절 표 101을 보면 방석의 발열선의 온도는 100도, 표면온도는 50도를 넘지 못하게 되어있다. 일반 방석의 경우는 온도센서도 없고 온도 조절기 내부에도 온도감지 및 제어장치가 없으므로 고온에 스위치를 선택하면 온도가 계속 상승하게 되어 화상, 화재 발생의 우려가 있어 온도과승방지 장치인 바이메탈이 반드시 필요하게 된다. 보통 바이메탈은 2개를 사용하게 되며 1개는 온도유지용으로 사용하고 다른 1개는 온도과승방지인 안전장치로 사용하게 된다.

이러한 바이메탈에 의하여 온도는 더 상승하지 않으나 온도가 상승하면 바이메탈이 동작하여 전원 공급이 중단되어 온도가 내려가고 다시 바이메탈이 복귀하면 온도가 급속하게 올라가게 되어 발열선과 표면 온도는 일정하지 않게되며 다음과 같은 온도곡선이 나오게 된다. 온도센서를 사용하고 온도조절기 내부에 온도감지 및 제어장치가 있는 방석인 경우는 설정온도대로 표면 온도는 편차가 없이 일정하지만 이러한 보급형 방석의 표면온도는 바이메탈의 동작 때문에 일정하지 않다는 것을 알 수가 있다. 온도조절기에 사용되는 전원선은 전원선과 꽂음 플러그로 분류를 하고 있다. 그래서 전원선만의 안전인증이 있고 전원선 끝의 플러그를 꽂음플러그라고 해서 또 안전인증이 있다.

전원선에는 회사명과 규격이 인쇄가 되어 있으며 전기방석 및 매트에 사용되는 전원선은 0.75mm²이라고 적혀있는데 이는 전원선 1가닥의 단면적을 말하며 약 10A까지 전류를 흘릴수는 있으나 꽂음플러그의 규격은 2.5A로 되어있어 2.5A×220V=550W가 된다. 그래서 이 전원선의 규격은 500W 이하의 소비전력 기기에 사용해야 한다. 방석의 경우는 15W 정도이니 충분한 여유가 있다. 참고로 더 이야기하자면 대형 전기매트나 모노륨 장판등 소비전력이 500W가 넘는 제품의 전원선도 굵기는 전기방석의 전원선과 같은 0.75mm²이며 꽂음플러그의 전류용량이 10A가 되어 소비전력이 큰 제품도 사용할 수가 있습니다(10A×220V=2200W). 즉, 같은 규격의 전원선이라도 꽂음플러그의 용량에 따라 사용소비전력이 다를 수가 있다는 것을 알 수가가 있다.

참고자료

• 〈전기방석〉, 《네이버 국어사전》
• 〈전기방석〉, 《쇼핑용어사전》
• 골마루, 〈63번째 이야기-전기장판구조 6(방석)〉, 《네이버 블로그》, 2017-09-18
• 골마루, 〈62번째 이야기-전기장판구조 5(방석)〉, 《네이버 블로그》, 2017-07-02

같이 보기

• 전기
• 방석
• 매트
• 온도
• 고온
• 발열선
• 찜질기
• 소비자
• 난방용품
• 전기장판
• 불법제품
• 허리벨트
• 전기장판
• 바이메탈

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