KR20020001749A

KR20020001749A - 표면상에서 얼음을 제거하기 위한 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR20020001749A
Application number: KR1020017011116A
Authority: KR
Inventors: 빅터 페트렌코; 찰스 설리반
Original assignee: 존 에프. 카바나프; 트러스티스 오브 다트마우스 칼리지
Priority date: 1999-03-01
Filing date: 2000-03-01
Publication date: 2002-01-09
Also published as: CA2365845C; DE60044394D1; JP2003530801A; CN1181706C; US20020175152A1; EP1166599A4; AU4169900A; CA2365845A1; US6653598B2; KR100449411B1; EP1166599A1; CN1347630A; ATE468000T1; EP1166599B1; DK1166599T3

Abstract

강유전체, 손실 유전체, 강자성체 또는 반도체 물질로 이루어지는 코팅(626)은 물체(620)의 근처에 구비된다. 교류 전류는 전기적 도전체(624)를 통해 흐르고, 전자기장을 생성시킨다. 상기 코팅(626)은 상기 전자기장으로부터 에너지를 흡수하고, 이로써 상기 물체의 눈과 얼음을 녹이는 열을 발생시킨다.

Description

표면상에서 얼음을 제거하기 위한 방법 및 시스템{Methods and systems for removing ice from surfaces}

어떤 표면에 대한 얼음 부착력은 많은 문제점을 일으킨다. 예를 들어, 전력선상의 결빙은 전력선의 중량을 증가시켜 파손시킨다. 수리비용 외에 또, 정전의 결과는 직접 및 간접적으로 수십억달러의 경제적인 손실을 일으킨다. 결빙상태에 노출된 전력선과 많은 장거리 전력선의 방대한 표면적은, 신뢰할 수 있고 단위 길이당 저가의 제빙 시스템을 필요로 한다.

항공기 날개상의 과도한 얼음 축적은 항공기와 승객을 위협한다. 선박 선체상의 얼음은 항해상의 곤란, 물과 얼음 및 어떤 불안전한 상태를 통해 항해하는데 추가적인 전력소비의 원인이 된다. 자동차 바람막이 유리상에 형성된 얼음을 긁어내는 것은 대부분의 사람들에게 귀찮고 반복되는 잡일로서 간주된다. 그리고 남겨진 얼음은 운전자의 시야 및 안전을 위협한다.

또한, 결빙과 얼음 부착력은 헬리콥터의 날개 및 공용 도로상에서 문제점을 일으킨다. 얼음과 눈을 제거하고 억제하는데 수십억 달러가 소비된다. 또, 얼음은 금속, 플라스틱, 유리 및 세라믹에 부착하여 다른 일상적인 곤란을 일으킨다. 종래 기술에 있어서, 얼음을 처리하는 방법은 다양하지만, 대부분의 기술이 긁어내거나, 녹이거나 또는 분쇄하는 형태를 포함한다. 예를 들어, 항공기 산업은 얼음을 녹이기 위해 항공기 날개에 끼얹는 에틸 글리콜(ethyl glycol)과 같은 제빙액을 이용한다. 이 방법은 비용적으로나 환경적으로 위험하지만, 승객의 안전을 보장한다. 다른 항공기는 항공기 날개의 전면을 따라 정렬된 고무튜브를 이용하고, 이 튜브가 주기적으로 팽창되어 그 위에 놓여있는 얼음을 분쇄한다. 또한 다른 항공기는 얼음을 녹이기 위해 제트 엔진의 열을 날개쪽 방향으로 돌린다.

이들 종래의 방법은 제한되거나 곤란을 가진다. 첫번째로, 프로펠러 항공기는 제트엔진이 없다. 두번째로, 항공기 날개 전면의 고무튜브는 공기역학적으로 비효율적이다. 세번째로, 제빙 비용은 1회 적용에 $2500~$3500로 매우 비싸다. 그리고 어떤 항공기에는 하루에 약 10회 정도까지 적용될 수 있다.

많은 종류의 물체에 대해서, 얼음과 눈의 저항성 직류(DC) 가열은 공통적이다. 그러나, 어떤 물체의 가열은 기술적으로 비실용적이다. 또한, 많은 에너지 소비 및 복잡한 가열장치는 가열하는데 종종 비용이 많이 든다.

이 출원은 1999년 11월 30일 제출된, 공동 출원중인 PCT 출원 PCT/US99/28330의 일부 계속출원이고, 각각 참고로 여기에 편입된 1999년 3월 1일 제출된 미국 출원 번호 60/122,463과, 1999년 4월 26에 제출된 미국 출원 번호 60/131,082에 부분적으로 기초를 둔다.

본 발명에 대한 자금지원은 DOD Award #DAAH04-95-1-0189와 NSF Award #MSS-9302797를 통해 제공되었다.

정부 허가 권리. 미국 정부는 육군 조사사무국에 의해 수여된 Grant #DAAH04-95-1-0189에 의해 제공된 본 발명에 대해 일정한 권리를 가진다.

본 발명은 표면상에서 얼음을 제거하기 위한 방법, 시스템 및 구조에 관한 것이다.

본 발명의 더 완전한 이해는 도면에 의한 참조로 얻어질 수 있다.

도 1은 코팅된 전력선에서 얼음을 감소시키거나 또는 제거하는데 적합한 본발명의 실시예를 나타내는 도면,

도 2는 본 발명에 따라 제조된 코팅된 전력선의 단면도,

도 3은 코팅되지 않은 전력선의 등가 전기 회로도,

도 4는 코팅된 동일 전력선의 등가 전기 회로도,

도 5 내지 도 7은 다른 두께의 절연 코팅을 사용할 때, 전압의 함수로서 Watt/meter의 단위로, 최대 가열전력의 계산 결과를 나타내는 도면,

도 8은 10℃의 △T를 갖는 바람 속도의 함수로서 2.5㎝ 도전체로부터 전도되는 열을 나타내는 도면,

도 9는 10m/s의 바람 속도를 갖는 도전체 직경의 함수로서 도시된 도전체로부터 전도되는 열을 나타내는 도면,

도 10은 얼음의 녹는점이 273°K인 1000MW 전력선상에서 ZnO의 1mm 두께 코팅의 표준화된 가열전력의 온도 의존성을 나타내는 도면,

도 11은 6kHz 전압이 60Hz 전원을 통과하는 것을 방지하기 위해 2개의 공진컨투어(resonance contour)가 사용되는 회로도,

도 12는 도전체와 단락될 수 있는 도전성 피복을 가지는 전력선 제빙 시스템을 나타내는 도면,

도 13은 가열의 로컬 제어를 가지며, 코팅, 도전성 피복, 콘트롤 박스, IGBT 전력 스위치 및 로컬센서를 가진 전력선의 진보된 실시예를 나타낸 도면,

도 14는 코팅에 에너지를 제공하기 위하여 전력선에 설치된 트랜스포머를 가지는 실시예를 나타낸 도면,

도 15는 유전체, 강유전체, 강자성체 또는 반도전체 코팅을 활용하여 비활성면을 제빙하는 본 발명에 따른 일반화된 구조 및 시스템을 나타내는 도면,

도 16은 유전체, 강유전체, 강자성체 또는 반도전체 코팅에 에너지를 제공하기 위한 교류 전력공급을 가지는 전력선의 단면도,

도 17은 산재된 전극들을 가지는 구조의 단면도,

도 18은 도 17의 실시예의 평면도,

도 19는 산재된 선형 전극이 배치되어 있는 기판 면을 포함하는 구성을 나타내는 도면,

도 20은 얼음 그 자체가 손실 유전체 코팅으로 이용되는 제빙시스템을 나타내는 도면,

도 21은 5.1cm 직경의 전력선 케이블상의 얼음층에 대해, 30kV의 전압에서, 주파수 함수로서 도시된 가열전력(소비되는 열)(W_h)을 W/m의 단위로 나타낸 그래프,

도 22는 얼음-유전체 가열, 표면효과 가열 및 그 합을, W/m의 단위로, 전력선을 따라 거리(m)의 함수로 나타낸 그래프,

도 23은 총 가열을 최대로 하기 위해 얼음-유전체 가열과 표면효과 가열을 균형잡도록 교류 전류의 주파수가 조정되는 경우, 전력선의 3000m 거리에 걸친 결과를 나타낸 도면,

도 24는 도 23의 진보된 실시예에서, 50km의 거리에 걸쳐서, 가열전력의 계산된 감소율(%)을 나타낸 도면이다.

본 발명은 전력선, 항공기 날개 및 다른 물체상의 얼음 형성을 제거하거나 또는 예방하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다.

어떤 물체 표면상의 얼음 및 눈을 예방하기 위한 본 발명에 따른 시스템은 표면과 함께 구성 요소로서 도전체를 포함한다. 도전체는 교류 전류에 반응하여 교번 전자기장을 발생하도록 구성된다. 또한, 시스템은 표면 및 도전체와 함께 구성된 코팅도 포함한다. 코팅은 교번 전자기장에 반응하여 열을 발생하도록 구성된다. 코팅은 강유전체, 손실(lossy) 유전체, 반도체 및 강자성체 물질로 구성되는 물질군에서 선택된 하나의 물질을 포함한다. 도전체에서 흐르는 교류 전류에 의해 생성된 교번 전자기장내에 표면이 있으면, 도전체는 표면과 함께 "구성"된다. 도전체에서 흐르는 교류 전류에 의해 생성된 교번 전자기장내에 코팅이 있고, 코팅에 의해 발생된 열이 표면상의 얼음을 방지하면, 코팅은 도전체 및 표면과 함께 "구성"된다. 실질적으로, 도전체와 코팅은 얼음과 눈으로부터 보호되는 물체, 예를 들어 전력선 또는 항공기 날개에 일반적인 형태로 포함된다. 열발생 코팅이 표면내에 포함되거나 또는 물리적으로 표면에 직접 접촉될 때, 코팅과 표면사이의 열전도는 향상된다. 일반적으로, 도전체 그 자체의 표면은 보호된다. 예를 들어, 도전성 항공기 날개의 표면은, 본 발명에 따른 코팅을 날개 표면에 처리하고 날개를 따라 교류 전류를 흐르게 함으로써 보호 될 수 있다. 전력선 표면은 통상 주도전체를 밀봉하는 절연체 케이싱이다. 도전체는 포토리소그래피를 포함한 여러가지 기술에 의해 보호되는 물체의 표면상에 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 많은 실시예에 있어서, 예를 들어, 전력선에서 교번 전자기장을 발생시키는 교류 전류가 제공되어 코팅에서 열을 발생한다. 다른 실시예에 있어서 전용 교류 전원은 항공기 날개를 제빙하기 위해, 예를 들어, 시스템에 교류 전류를 공급하는데 사용될 수 있다.

일반적인 실시예에 있어서. 표면은, 예컨대 전력선 표면에 영구히 부착될 수 있는 코팅을 포함한다. 다른 경우에, 코팅은 얼음에 노출된 표면 아래에 보호되는 물체에 매립될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 의한 코팅은 항공기 날개내에 밀봉된 층으로 형성될 수 있다. 또는 코팅은 물체의 표면을 가열하기 위해 보호되는 물체로부터 영구히 또는 일시적으로 필요한 거리내에 배치되어 보호되는 물체로부터 완전히 분리될 수 있다.

코팅은 교번 자기장에 반응하여 열을 발생하도록 구성된 강자성체 물질일 수 있다. 코팅의 다른 형태는 용량성 교류 전류에 반응하여 열을 발생하도록 구성될 수 있다. 이와 같은 실시예에 있어서, 도전체에서의 교류 전류는 코팅에 용량성 교류 전류를 생성하는 교번 전자기장(AEF)을 발생시킨다. 용량성 교류 전류는 코팅에서 열을 발생시킨다. 이와 같은 실시예에 있어서, 접지는 용량성 교류 전류에 대해 싱크(sink)로서 기능하거나, 또는 다른 전력선이 싱크로서 기능하거나, 또는 특수한 싱크가 제공될 수 있다. 코팅은 용량성 교류 전류에 반응하여 열을 발생하도록구성된 반도체 물질을 포함할 수 있다. 이와 같은 반도체 물질의 예는 ZnO이다. 코팅은 용량성 교류 전류에 반응하여 열을 발생하도록 구성된 강유전체 물질을 포함할 수 있다. 일반적으로, 강유전체 물질은 온도의 함수로서 변화하는 유전율을 가지고, 코팅은 어는점 위에서 낮은 유전율, 어는점 아래에서 높은 유전율을 가진다. 예를 들어, 강유전체 물질은 250°~277°K의 범위의 퀴리(Curie) 온도(Tc)를 가질수 있다. 코팅은 용량성 교류 전류에 반응하여 열을 발생하도록 구성된 손실 유전체 물질을 포함할 수 있다. 손실 유전체 물질은 결빙을 예방하기 위해 상대적으로 저주파 교류 전류가 사용될 때 40~500Hz 범위내의 교류 주파수에서 최대 유전손실을 갖도록 선택될 수 있다. 다른 한편, 손실 유전체 물질은 얼음을 방지하기 위해 상대적으로 고주파 교류 전류가 사용될 때, 0.5~300kHz 범위내의 교류 주파수에서 최대 유전손실을 가질수 있다. 예를 들어, 코팅이 6kHz에서 최대 유전손실을 가진다면, 그 때 제빙 기능은 저주파 60Hz~6kHz로 교류 전류를 변환함으로써 "온"시킬 수 있다. 일반적으로, 코팅 두께는 코팅에 의해 발생되는 원하는 열의 양에 따라 선택된다. 특히, 간단한 실시예에 있어서, 손실 유전체 물질 코팅은 얼음 그 자체이다. 전력선에 적용된 실시예에 있어서, 전원은 일반적으로 100~1000kV의 범위에서 교류 전류를 제공한다.

본 발명에 따른 일실시예는 도전성 피복을 포함할 수 있고, 코팅은 도전체와 도전성 피복 사이에 배치된다. 일례는 전력선의 코팅을 둘러싸서 전력선의 외부 표면에 형성하는 알루미늄 도전성 피복이다. 제빙이 전혀 필요하지 않을 때, 도전체와 도전성 피복을 전기적으로 단락시키는 것에 의해, 코팅에서의 용량성 교류 전류는 제거되고, 코팅에 의해 열이 발생되지 않으며, 에너지도 낭비되지 않는다. 도전체와 함께, 도전성 피복은 포토리소그래피에 의해 형성될 수 있다. 일반적인 실시예는 도전체와 도전성 피복을 단락시키는 전기적 접속을 제어하기 위해 스위치를 포함한다. IGBT 전력 반도체 스위치가 매우 적합하다. 일반적인 실시예는 교번 전기장에서 전력을 유도하는 콘트롤 박스를 포함한다. 콘트롤 박스는, 예를 들어, 무선신호 또는 반송신호에 의해 원격 제어될 수 있다. 콘트롤 박스는 로컬센서로부터의 입력에 기초하여 국부적이고 자율적으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 로컬센서는 얼음을 감지하기 위해 온도센서 또는 임피던스센서를 포함할 수 있다. 전형적인 임피던스센서는 100kHz 임피던스센서를 포함한다. 몇몇 실시예에 있어서, 콘트롤 박스는 용량성 안테나로 사용할 수 있는 콘트롤 박스 케이스를 포함할 수 있다. 일실시예는 시스템의 다른 부분을 감시하는 다수의 콘트롤 박스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 콘트롤 박스는 전력선을 따라 5km마다 또는 50km마다 간격을 둘 수 있다.

일실시예는 저전압을 가지는 교류 전류를 코팅에서 열을 발생하기 위해 충분한 고전압으로 변환하는 트랜스포머(transformer)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이와 같은 트랜스포머는 전력선을 따라 적당한 거리 간격으로 위치될 수 있다.

코팅이 얼음인 실시예는, 바람직하게는, 도전체에서 흐르는 고주파 전류에 기인하는 얼음유전 가열과 표피효과 가열의 정상파 효과를 정합하기 위해 고주파 교류 전류를 주파수 튜닝하기 위한 수단을 포함한다. 또한, 일실시예는 얼음유전 가열과 표피효과 가열의 정상파 효과에 의해 생성된 가열패턴을 변경하기 위해 고주파 교류 전류를 변화시키는 수단을 포함하고, 이로써 결빙을 방지하기 위해 모든 위치에서 여러 시점에 충분한 열을 제공한다.

요약하면, 교류 전류가 도전체를 통해 흐르면서 전자기장을 생성한다. 코팅은 전자기장 에너지를 흡수하여 열을 발생한다. 코팅에서의 열은 얼음의 녹는점보다 높은 온도로 보호되는 물체의 표면을 가열한다. 코팅 물질은 강유전체, 손실 유전체, 반도체 또는 강자성체 물질일 수 있다. 몇몇 실시예에 있어서, 코팅의 유전체 또는 자성 손실 특성은 특정 온도에 의존한다. 이들 특성은 주위 온도가 얼음의 녹는점 아래로 떨어질 때에만, 전자장 에너지의 흡수와 와이어의 가열을 일으킨다. 다른 실시예에 있어서, 에너지의 흡수는 교류 전류의 주파수에 의존한다. 또, 본 발명에 따른 시스템은, 코팅 물질이 도전체와 도전성 피복 사이에 있도록 도전성 피복을 포함할 수도 있다. 도전체와 도전성 피복을 전기적으로 단락시키는 것에 의해, 가열은 에너지를 보존하면서 "오프(off)"로 될 수 있다.

특별한 변형에 있어서, 얼음 그 자체는 60kHz와 같은 고주파에서 손실 유전체 코팅으로서 이용된다. 게다가, 고주파에서의 표피효과 가열은, 전력선상의 얼음과 눈을 녹이기 위해 유전 가열과 조합될 수 있다.

본 발명은 다음에 바람직한 실시예와 결합되어 더 설명되고, 본 발명의 범위를 이탈하지 않는 범위내에서 기술분야의 숙련된 사람들에 의해 다양한 추가, 감축 및 수정이 가능한 것은 명백해질 것이다.

본 발명은 교류 전류로부터 나오는 전자기 에너지를 흡수하도록 구성된 코팅을 사용함으로써 물체의 표면에서 얼음과 눈이 발생하는 것을 방지하는 방법, 시스템 및 구조를 포함한다. 이 흡수에 의해 코팅에 열이 가해지는데, 이는 표면을 가열하여 결빙을 방지한다. 본 발명에 따른 실시예는 이하에서 기본적으로 전력선 제빙에 관하여 서술되어 있지만, 본 발명은 많은 형태의 응용에 유용하다는 점을 이해해야 한다.

전력선의 제빙

도 1 및 도 2는 전력선(100)상의 얼음을 방지하거나 제거하기에 적절한 본 발명에 따른 실시예를 나타낸다. 도 2는 본 발명에 따라 제작된 전력선(100)의 단면도(102)를 나타낸다. 두께 "t"를 가진 코팅(106)이 선(104) 위에 설치된다. 본 기술분야에서 알려진 바와 같이, 전형적인 주전력선(104)은 전력을 60Hz로 전달하지만, 4000volts/cm와 같이 매우 높은 교번 전기장을 가진다. 코팅(106)은, 주전력선(104)에 의해 생성되는 것과 같은 교번 전자기장이 존재하면 열을 발생시킨다. 특히, 교류 주기에 걸쳐서 열을 생성하는 히스테리시스(hysteresis)를 나타낸다. 따라서, 전력선상에서 결빙을 방지하거나 녹이기 위해, 열이 예전에 사용되지 않은 전력으로부터 생성된다. 이 실시예는 전력선을 통하여 흐르는 전류에 기하여 이미 존재하는 교류 전자기장을 활용한다.

코팅(106)은 본 기술분야에 알려진 바와 같이, 강유전체 물질일 수 있다. 강유전체 물질은 본질적으로, 특정한 조건에서 매우 높은 유전상수(예컨대, 10,000) 및 매우 높은 유전손실(예컨대, tan δ = 10)을 나타내고, 다른 조건에서는 상대적으로 낮은 유전상수(3-5) 및 적은 유전손실을 나타내는 세라믹이다. 그 상수를 변화시킬 수 있는 한가지 조건은 온도이다. 일반적으로, 어느점보다 높은 온도에서 유전상수가 낮고, 어는점보다 낮은 온도에서 유전상수가 높도록, 상기 물질은 선택된다. 주위의 온도가 어는점 아래로 떨어질 때, 코팅은 높은 유전상수와 유전손실 때문에 교번 전기장(AEF)에 의해 강렬하게 가열된다.

보다 상세하게는, 강유전체 또는 손실 유전체 물질이 AEF에 배치될 때, 그 물질은 유전손실에 기인하여 장(field)에 의해 가열된다. 입방미터 당 가열 전력은;

여기서, ε은 상대적 유전율(보통 ε은 전형적인 강유전체에서 대략 10⁴이다)이고, ε_o는 자유공간의 유전율(ε_o= 8.85 E-12 F/m), ω는 교류장의 각 주파수(f가 전력선의 일반적 주파수일 때, 예컨대 전통적인 전력선에서 60Hz일 때, ω= 2πf), tanδ는 유전손실의 탄젠트값이며,는 전기장의 제곱의 평균이다.

강유전체는 퀴리(Curie) 온도로 불리우는 T_c미만에서 매우 큰 값의 ε과 tanδ로, T_c초과에서 작은 ε과 tanδ를 가지는 특징이 있다. 따라서, 유전손실(또는교번 전기장의 가열전력)은 T_c초과 또는 근처에서 매우 높으며 그 온도 위에서는 매우 큰 인자(예컨대, 10⁶)로 떨어진다. 이는 녹는 온도의 근처 또는 바로 그 이상인 Tc에서의 강유전체가, 상기 설명한 바와 같은 코팅(106)으로서 최적의 선택으로 된다. 그러한 코팅은 외부 온도가 녹는점(Tm)아래로 떨어질 때 전력을 흡수하여, Tm을 초과하는 온도까지 전기장에 의해 가열되어 보통의 절연체로 재변환된다(예컨대, 더 이상 상당한 양으로 전기장을 흡수하지 않는다).

따라서, 그러한 코팅이 교류장에 위치되어 있을 때, 강유전체 물질은 Tc에 근접하고 Tm바로 위의 온도를 지속시킨다. 결빙을 방지하는 이 자체-조절 매커니즘은 매우 경제적이다: 전력선의 1미터당 또는 보호되어야 할 표면에서의 m²당 최대 가열전력은, 코팅의 두께를 변화시킴으로써 및/또는 (강유전체가 아닌) 중성 절연 페인트나 플라스틱을 코팅에 첨가시킴으로써, 증가되거나 감소될 수 있다. 본 발명에 따른 적절한 강유전체 물질의 예는 다음을 포함한다.

도표 3: 강유전성 물질들

이름 공식 Tc(Kelvin)

로셸염(Rochelle salt) NaKC₄H₄O₆4H₂O 255 - 297

중수소화 로셸염(Deuterated Rochelle salt) NaKC₄H₂D₂O₆4H₂O 251 - 308

TGSe (NH₂CH₂COOH)₃H2Se)4 295

칼륨 탄탈래이트(Potassium tantalate) KT_a2/3N_b1/3O₃271

니오배이트 앤티모미엄 질산

(niobate Antimomium nitrate) NH₄NO₃255, 305

납 마그네슘 니오배이트

(Lead magnesium niobate) Pb₃MgNb₂O₉-273 (0℃)

코팅 물질 및 바람직한 가열에 따라 다른 두께도 적용될 수 있지만, 두께 "t"는 전형적으로 0.5mm 에서 10mm의 정도이다. 두께를 바꿈으로써, 예컨대, 표면(108)에서 온도는 1~10도 만큼, 또는 그 이상 증가할 수 있다. 두께 "t"는 소정 양의 열(예컨대, 선(100)의 표면(108)상의 얼음과 눈을 녹이기에 전형적으로 충분한 열)이 생성되도록 선택된다.

도 3은 코팅(106)이 없는 전력선의 등가 전기회로를 나타낸다. 본 기술분야에서 숙련된 자들은 전력선을 나타내기 위한 이러한 구성의 저항, 커패시터, 및 인덕터의 사용을 이해한다. 커패시턴스(C_L)은 "와이어 상호 커패시턴스(interwire cap교류itance)"이다. 코팅이 없으면, 용량성의 교류 전류(Ic)는 열을 생성하기 위해 사용되지 않는다. 도 4는 유전체 또는 강유전체 코팅(106)을 가진 동일한 전력선의 등가 전기회로를 나타낸다. 코팅(106)은, 도 4에서, 저항(Rc)(422 및 426) 및 커패시턴스(Cc)(424 및 428)로 나타내어진다. 도 4에서, 와이어 상호 커패시턴스(C_L)를 통하여 흐르는 용량성 전류 및 코팅은 I'(430)로 나타내어진다. I'(430)는 코팅(106)의 부가된 저항과 커패시턴스때문에 Ic보다는 작다. 따라서, 코팅에서의열 손실의 결과로, 나머지 활성 부하들(R, R_user)에서의 전력 손실은 감소한다.

실린더형 도전체상의 강유전체 또는 손실 유전체 코팅의 가열전력(W_h)은 다음의 방정식으로 표현된다:

여기서 V는 전압, ω는 교류장의 각 주파수(ω= 2πf), R은 코팅의 (미터 당) 활성 저항, C_L은 유효 와이어 상호 커패시턴스, Cc는 코팅의 (미터 당) 커패시턴스이다. C_L은 알려진 기술을 사용하여 계산될 수 있으며, 도전체와 다양한 용량성 교류 전류의 싱크(sink) 사이, 예컨대 다른 상의 와이어들, 그라운드 와이어 및 지표의 상호작용을 포함한다.

최대 전력은 다음과 같을 때 발생한다.

방정식 25와 26을 조합하면 다음과 같은 최대 가열전력(W_max)이 도출된다:

코팅이 주파수 f_o=ω_o/2π에서 최대 전력을 위한 조건에 도달하면, 다른 주파수 f에서의 가열 전력은 다음의 방정식으로 나타난다.

예 1

예시적인 가열 전력 계산이 Pb₃MgNb₂O₉에 대해 행해졌다. 이 예에서, 중간 범위의 전력선은이며 1cm의 와이어 직경 = 2 X 반지름으로 고려되었다. 따라서, 와이서 표면에서의 전기장력은 다음과 같다:

여기서, L은 와이어 사이의 거리이다(L = 1m). 상기와 같이, 예컨대,으로 바꾸면, (1mm, 60Hz)에서 W=4.5 X 10⁵watts/m³으로 계산된다. 1mm 두께의 필름은, 예컨대, 따라서 450 watt/m²을 생성하는데, 이는 전형적으로 얼음을 녹이는 데에 충분한 정도 이상이다.

300kV에서 100kHz의 주파수는 1mm 두께의 Pb₃MgNb₂O₉의 코팅을 750kWatt/m²의 비율로 가열한다.

전력선에 적용되면, 코팅에서 소비될 수 있는 최대 전력은 와이어 사이의 커패시턴스 C_L에 의해 제한된다:

2cm 두께의 와이어들에서, 와이어 사이의 1m 거리에 대해, C_L≒1.21E-11F/m 이다. V=350kV에서의 전력선에 있어서, W_max= 300 Watt/m인데, 이는 1m 길이의 케이블에 얼음이 없도록 하기에 충분한 에너지이다.

예 2

방정식(4)를 이용하여, W/m의 단위에서 최대 가열전력(W_max)이, 3상 전력전송 시스템의 상 1에 상이한 두께의 유전체 코팅을 가지는 도전체에 대하여, 전압의 함수로서 계산되었다. 다음의 다양한 값이 사용되었다: 전력선의 주 도전체의 반경(r) 1.41 cm; 코팅의 외측 표면의 반경은 1.41cm 더하기 각 코팅의 두께; 와이어 상호간 거리 7.26 cm; 상(phase)-와이어로부터 그라운드-와이어까지의 거리, 6.44m; 상-와이어로부터 지표까지의 거리, 20.24m; ε_o, 8.85 ×10^-12; ε, 2.0 ; 주파수, 60Hz. 도 5는 10mm 두께의 유전체 코팅에 대한 전압의 함수로서의 가열 전력을 나타낸다. 도 6은 5mm 두께의 유전체 코팅에 대한 전압의 함수로서의 가열 전력을 나타낸다. 도 7는 2mm 두께의 유전체 코팅에 대한 전압의 함수로서의 가열 전력을 나타낸다. 전력선에 얼음이 없도록 하기 위해서는 약 50W/m가 요구되는 것은 알려져 있다.

유전체 코팅의 두께에 부가하여, 열 손실은 또한 전력선상의 송풍에 의존한다. 만일 많은 양의 열이 바람에 의해 전력선에서 제거되면, 열 전력의 증가는 필수적이다. 10℃의 ΔT를 갖는 2.54cm 도전체로부터 열 전달을 종래의 방법으로 계산하였다. 도 8의 그래프에서, 열 전달은 상기 전력선에 부딪히는 풍속의 함수로나타내고 있다. 상기 도전체의 지름은 또한 바람이 있을 때 열 전달에 영향을 줄 것이다. 도 9의 그래프에서, 열 전달은 10℃의 ΔT 및 10m/s의 풍속을 갖는 도전체의 지름에 관한 함수로 나타나 있다. 본 발명에 의하면, 상기 코팅이 낮은 유전 상수 및 손실을 나타낼 때(즉, 상기 코팅이 "결빙" 또는 다른 바람직한 온도 이상일 때), 매우 적은 열이 코팅(306)에 의해 생성되고, 이에 의해, 매우 적은 에너지가 선(302)에 의해 소비되고 손실된다.

당업자에게 있어서 본원에 서술한 것 외의 물체의 표면 또한 이들 코팅들로 처리될 수 있음은 자명하다. 예를 들면, 비행기 날개에 이러한 코팅을 적용하는 것은 또한 코팅에 교류를 공급함으로써, 특히, 교류의 전압 및 주파수를 증가시킴으로써, 위의 방정식(4)에 나타난 바와 같은 녹이는 기능을 제공할 것이다.

강유전체 및 유전체에 부가하여, 거의 모든 반도전체 코팅이 비슷한 효과를 제공할 것이다. 반도전체는 이것의 전도도 σ 및 유전율 ε이 하기의 조건을 만족할 때, 외부 교류 전기장으로부터 최대 에너지를 흡수할 것이다:

여기서 ε는 코팅의 유전율이고, ε₀는 자유 공간에서의 유전율이며, f는 교류 장의 주파수이다. 결과적으로, 유전손실은 전도도(σ)에 의존한다. 방정식(4)의 최대 허용치에 다다르기 위해, 코팅 유전 전도도(σ)는 하기의 조건을 만족해야 한다:

(9) σ≒εε₀

여기서 ε는 코팅의 유전율이고, ε₀는 자유 공간에서의 유전율이다. 60Hz 선과 ε≒10에서, σ≒3.4E-8(ohm·m)^-1이다. 이러한 전도도는 많은 비도핑 반도전체 및 저질 절연체에 있어서 매우 전형적이다. 그러므로, 이러한 코팅은 값비싼 것이 아니다(어떤 페인트는 이들 코팅에 적합하다). 더욱이, 온도 "튜닝"이 반도전체 물질의 전도도에 대한 강한 온도 의존성에 의해 달성될 수 있다(즉, 멱급수적 의존성).

반도전체 코팅에 적합한 물질 중 하나는 ZnO이다. 도 10은 1000MW 전력선상에서 ZnO의 1mm두께의 코팅의 정규화된 가열전력의 온도 의존성을 나타내는데, 여기서 얼음 녹는점은 273°K이다. 도 10의 곡선에 나타낸 바와 같이, 상술한 유전 가열의 형태에 관한 최적의 조건은 대개 좁은 온도 간격내에서만, 즉, -10℃≤T≤10℃에서만 만족되는데, 여기서 코팅은 얼음을 녹이거나, 적은 전력을 소비할 것이다. 당업자는 상기 온도 간격을 조정하기 위해 항상 불순물이 이용되는 것을 이해한다.

당업자에 의하면 강유전체 및 반도전체 코팅의 상술한 실시예가 녹는점에 가깝도록(또는 약간 넘도록) 코팅 온도를 유지하는데 있어서 자동제어가 가능함은 자명하다. 예를 들면, 만일 강유전체 코팅이 전력선의 전기장에 의해 과열되면, 자동적으로 강유전 상태에서 보통 상태로 상 전환을 하고, 이 시점에서 코팅은 전기장 에너지를 흡수하는 것을 멈춘다. 그러므로, 상 전이 온도를 선택함에 의해, 코팅 온도를 사용자의 필요 및 지역의 주위조건에 따라 조정할 수 있다.

다른 실시예에 있어서, 전력선의 코팅(306)은 강유전 물질인데, 이는 당업계에 있어서 알려진 바와 같다. 이 경우에, 코팅은 전력선에 의해 생성된 자기장의 에너지를 흡수한다. T_C=T_M인 강유전체 코팅은 전력선의 교류 전류에 의해 생성된 자기장의 에너지를 열로 전환하는 식의 강유전 물질에서와 같은 방법으로 얼음을 녹인다.

코팅은 0.5에서 300kHZ 범위의 높은 주파수에서 최대 유전손실을 갖는 손실 유전 물질을 포함하여 이용될 수 있다. 도전체내의 교류 전류가 40에서 500HZ 범위의 낮은 주파수를 가질 때, 실질적으로 유전 가열의 결과로 손실되는 에너지는 없다. 교류 전류가 이것의 최대 유전 손실 주파수에 가까운 주파수를 가질 때, 가열이 일어난다. 높은 교류주파수와 낮은 교류주파수 사이를 스위칭함에 의해, 가열은 "온" 및 "오프"될 수 있다. 주어진 유전체 코팅 물질에 대한 가열전력 및 작동 조건의 세트는 상기의 방정식 2∼5를 이용하여 계산한다. 주파수 상에서 유전체 코팅의 가열전력에의 강한 의존성은, 예를 들어, 60Hz 교류 대신 6kHz 전압을 인가하였을 때 전력선이 가열되는 이유를 보여준다. 높은 주파수 교류 전류는 전력원으로써 분리된 교류 전원을 이용하여 공급하거나, 또는, 당업계에 알려진 주파수 배율기를이용하여 저주파 전원의 출력을 다중화하고 이로써 고주파 교류 전류를 만들 수 있다. 2상 시스템내 전력선의 결빙을 막기 위한 고주파 교류 전류를 이용한 일실시예의 대표적인 전기 회로도의 개략도가 도 11에 도시되어 있다. 도 11에서는, 230kV 및 60Hz인 전력선 공급(440)은 제 1 전력선(442) 및 제 2 전력선(444)에 접속되어 있다. 한편, 사용자(446)는 전력선(442,444)에 접속된다. 제 1 전력선(442)은 커패시턴스(450)와 병렬로 접속된 인덕턴스(448)를 포함하는 회로 유닛(447)을 갖는다. 제 1 전력선(442)은 또한 커패시턴스(456)와 병렬로 접속된 인덕턴스(454)를 포함하는 직렬 유닛(453)을 갖는데, 이는 회로 유닛(447)과 직렬로 위치한다. 코팅 전원(452)은 6kHz에서 23kV의 전압으로 작동한다. 코팅 전원(452)은 제 1 공진컨투어(resonance contour)(458)에 접속된다. 제 1의 공진컨투어(458)는 두 개의 직렬 회로 유닛(447 및 453)사이에서 전력선(442)에 접속된다. 코팅 전원(452)은 제 2 공진컨투어(460)에 연결되는데, 이는 제 2 전력선(444)에 접속되어 있다. 상기 두 개의 공진컨투어(458 및 460)를 상기 60Hz 전원(440) 및 사용자(446)로 도통되지 않도록 6kHz 전압을 차단하는 데 이용한다.

도 12는 도전성 피복을 포함하는 일실시예의 일례를 보인다. 도 12는 전력선(500)의 단면도를 나타낸 것이다. 상기 전력선(500)은 원통형 층을 포함하여 이루어진다. 상기 전력선(500)의 중심은 스틸 코어(steel core)(502)이다. 스틸 코어(502)로 둘러싸인 것은 주도전체(502)이고, 대개 알루미늄이다. 상기 주도전체의 바깥은 코팅(506)이고, 대개 손실 유전체, 강유전체 또는 반도전체 코팅이다. 상기 코팅(506)은 외측 도전성 피복(500)에 의해 둘러싸여 있고, 대개 알루미늄이다. 이실시예는 가요성 비-동결 기술을 제공하는데, 여기서 코팅을 종래의 50∼60Hz 전기장으로 가열한다. 이 비-동결 기술은 그것이 "온" 또는 "오프"될 수 있도록 하는 점에서 완전히 제어가능하다. 그러므로, 비동결 또는 눈이 없는 조건일 때 전기 전력이 낭비되지 않는다. 도 12의 구조에서, 가열을 오프로 하면, 상기 주도전체(504)는 스위치(512)에 의해 도전성 피복(508)에 전기적으로 접속되고, 그 사이에 코팅을 두게 된다. 이것은 상기 강유전체, 손실 유전체 또는 반도전체 코팅(506)을 가로질러 제로(zero)의 포텐셜 차를 제공하므로, 제로(zero) 가열전력이다. 상기 도전성 피복(508)은 매우 얇게(0.1에서 1mm) 할 수 있으므로, 저렴하다. 상기 도전성 피복(508)은 알루미늄 또는 다른 금속 또는 어떤 도전체 또는 반도체 물질로 구성될 수 있는데, 예를 들면, 탄소가 함유된 폴리우레탄이다. 상기 교류 도전체에 접속되었을 때(대부분의 시간), 이는 총 케이블 전도도를 증가시킨다. "온" 및 "오프"로 스위칭함으로써 무선-제어 원격 스위치로 동작할 수 있다. 전력선 회사는 대개 약 100km 마다 한 개의 간단한(상기 라인의 전압에 비해 저전압, 저전력) 스위치를 장착한다. 손실 유전체 코팅의 개발은 정확하게 온도로 조정되지 않기 때문에 저렴하고 간단해진다. 더욱 다양한(그리고 저렴한) 물질들이 코팅에 이용될 수 있다. 그러므로 이들은 전력선의 가열을 선택적으로 가능케 하거나 불가능하게 하는 전기 스위치를 구비함을 특징으로 한다. 동등한 구조들 및 방법들을 전력선 외에도, 다른 물체에 이용하여 얼음 및 눈을 방지하거나 제거할 수 있다. 이러한 시스템은 많은 장점을 제공한다. 첫째, 스위치(512)에 의해 결빙을 완전히 제어하여 필요한 전력선의 결빙을 막을 수 있다. 둘째, 전력 레벨을 와이어를가열하기 위해 변화시킬 수 있다. 또한, 이 실시예는 고전압 전력선뿐 아니라, 저전압 전력선(100∼345kV 이하)에도 적용될 수 있다. 도 13은 지역적, 독립적 제어 및 스위칭을 갖는 일실시예를 포함하는 결빙방지 시스템(520)의 블록도를 도시한다. 전력선(522)은 주도전체(524), 유전체 코팅(526) 및 도전성 피복(528)을 포함한다. 스위치(532)를 닫았을 때, 도전성 피복(528) 및 도전체(524)는 전기적으로 서로 단락된다. 바람직하게는, 상기 스위치(532)는 IGBT 전력 스위치인데, 이는 매우 적은 전력을 요한다. 콘트롤 박스(534)는 콘트롤 박스 케이스(536)를 포함하는데, 이는 용량성 안테나로 사용되는 것으로, AEF로부터 에너지를 수집하고 이를 전원(538)에 제공한다. 전원(538)은 0.1W 전력을 콘트롤 박스(534)로 공급한다. 콘트롤 박스(534)는 또한 얼음을 감지하기 위한 온도센서(540) 및 임피던스센서(542)를 포함한다. 임피던스 센서(542)는 바람직하게는 100kHz 임피던스센서이다. 온도센서(540) 및 임피던스센서(542)로부터의 신호를 제어기 논리(544)에 의해 처리하는데, 이는 스위치(532)를 열거나 닫음으로써 활성화한다.

도 14는 트랜스포머(570)에 접속된 전력선(550)을 포함하는 일실시예를 나타낸다. 전력선(550)은 주도전체(552), 코팅(556) 및 도전성 피복(558)을 포함한다. 트랜스포머(570)는 권선(574)에 의해 덮힌 강유전체 코어(572)를 포함한다. 권선(574)은 도전성 피복(558) 및 주도전체(552)에 접속된다. 트랜스포머(570)는 종래의 방법으로 작동한다. 예를 들면, 도 14에서, 전압강하는 주도전체(552)의 10cm 간격을 따라 대개 1mV이다. 트랜스포머(570)는 대개 저전압에서의 60Hz 교류 전류를 100V에서 200V의 전압을 갖는 60Hz 교류 전류로 변환하는데, 이는코팅(506)이 200에서 400m 거리를 따라 결빙을 방지하기 위한 열을 생성하게 하는 전자장을 형성하는데 충분하다.

도 15는 유전체, 강유전체 또는 반도체 코팅에 사용되어 비활성 표면(즉, 내부 교류 전기장이 없는 표면)을 결빙하지 않도록 하는 본 발명에 의한 일반화된 구조 및 시스템(600)을 도시한다. 도 15에서, 박막 전극(604)은 구조 혹은 물체의 표면(602)에 위치하여 결빙으로부터 보호된다. 강유전체 코팅(606)은 박막 전극(604)상에 위치한다. 박막 전극(608)은 강유전체 코팅(606)상에 위치한다. 박막 전극(604, 608)은 강유전체 코팅(606)에 교류 전력을 인가하기 위하여 제공된다. 상기 교류 전력은 표준 교류 전원(610)으로부터 유도된다. 얼음 감지 시스템(612)(즉, 도 13을 참조하여 기술한 바와 같은 감지 시스템)은, 구조(600)의 회로내에서, 바람직하게 상기 구조(600)의 얼음을 상기 전원(610)에 알리고, 이와 같은 과정 후에, 교류 전력을 인가한다. 교류 주파수 및 코팅 두께는 바람직한 양의 열이 생성되도록 선택한다(즉, 비행기 날개에 결빙이 형성되지 않도록 하는). 이 실시예는 또한 전력선에 적용될 수 있다. 예를 들면, 도 16은 전력선(620)을 도시한 것으로, 스틸 코어(622), 주도전체(624), 코팅(626) 및 도전성 피복(628)을 갖는다. 60Hz 교류 전원(630)을, 도전체(624) 및 도전성 피복(628) 사이에 스위치(632)와 직렬로 배치한다.

상기 교류 전원의 이용은 많은 장점을 갖고 있다. 첫째, 스위치(614)에 의해 결빙을 완전히 제어하여 필요에 따라 전력선의 결빙을 막을 수 있다. 둘째, 전력 레벨을 와이어를 가열하도록 변화시킬 수 있다. 또한, 이 실시예는 고전압 전력선뿐 아니라 저전압 전력선(100∼345kV 이하)에도 적용될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 실시예들은, 도 17∼19에 도시된 바와 같이, 일정 간격으로 둔 전극 구성을 제공한다. 도 17은 산재된 전극(706)을 갖는 구조(700)의 단면도이다. 기판 표면(702)은 대개 코팅(704) 및 외부 전도층으로 덮혀있다. 외부 전도층 및 절연층을 관통하는 홀(Holes)(708)은 기판 표면에 이르러 산재된 복수의 전극(706)을 형성한다. 공간-대-공간 거리(712)는 대개 10~100㎛이다. 외부 전극층(706)의 총 두께는 대개 약 10㎛이다. 도 18은 도 17에 도시된 본 발명에 의한 실시예의 상측면도이다. 당업자에 의하면 산재된 전극의 다른 구성을 만들 수 있는 것은 자명하다. 예를 들면, 도 19에서, 구조(720)는 기판 표면(722)을 포함하는데, 그 위에는 선형의 전극(724)이 위치한다. 바람직하게는, 전극(724)은 10∼50㎛의 간격으로 떨어져있고, 각 전극은 10∼50㎛의 폭을 갖는다. 본 발명에 관한 산재된 전극을 만드는 예시적 제작 방법은: 표면을 폴리우레탄으로 코팅하고; 한 층에 포토레지스트를 가하고; 노출 영역을 빛에 노출시켜 전극을 바둑판 모양으로 한정하고(즉, 도 17에서 복수개의 홀, 도 19에서 복수개의 스트립(strips)); 노출 영역을 제거하여 폴리우레탄을 노출시키고; 흑연 가루를 가하고; 가열하여 흑연이 폴리우레탄내로 흩어지도록 한다. 이 방법은 상기 복수개의 전극을 오래가고 부식되지 않도록 한다. 그 결과의 구조는 실질적으로 탄소(도전체)로 도핑된 플라스틱의 바둑판형 전극을 포함하고, 포토리소그래피에 의해 정확한 패턴을 형성한다.

상술한 실시예에 있어서, 유전체 코팅은 전력선상에 위치해 있었고, 와이어 상호 전기장이나 특별히 인가된 교류 전압 모두 상기 코팅을 가열, 즉, 얼음을 녹이는 데 이용되었다. 도 20에 도시된, 본 발명에 의한 또 다른 실시예에 있어서, 얼음 자체가 유전체 코팅으로 이용되었다. 도 20은 3상 전력전송 시스템의 3개의 전형적인 전력선(802)을 나타내는데, 각각은 알루미늄 주도전체(806)로 둘러싸이고 얼음(810)으로 덮힌 스틸 코어(804)를 포함한다. 전기장 선(812)은 고주파 와이어 상호 전기장을 나타낸다. 얼음은 소위 디바이(Debye) 주파수(fD)에서 최대 유전손실을 갖는 손실 유전체이다. 그 주파수 및 충분한 강도의 교번 전기장내에 위치되었을 때, 얼음은 녹는다. 이는 개방 손실 유전체 코팅을 이용하는 것과 같은 메카니즘이고(즉, 외부 전도층이 없음), 이는 도 2에 도시되어 있으나, 여기서는 얼음이 코팅으로 작용한다. 도 22는 가열전력(손실열)(W_h, W/m)에 대한 그래프를 나타내고, 30kV의 전압에서 5.1cm 지름의 전력선상의 얼음층의 주파수의 함수로 나타낸다. 이러한 조건들 하에서, 50~150W/m의 필요한 가열전력이 약 50kHz의 주파수에서 얻어진다. 그러므로, 전력선의 결빙을 감소하거나 없애기 위해서, 상기 도선에 고주파 교류 전압을 인가한다: 예컨대, 50Hz~150Hz의 범위. 얼음이 없을 때에는, 전력 소비가 없다. 이는 결빙 문제의 간단하고도 저렴한 해결책을 제공한다. 얼음이 복수개의 도선상에 나타나면, 상기 시스템은 상기 교류 전기장에 의해 가열된 유전체 코팅으로서 동작하여 얼음을 녹인다. 복수개의 도선상의 물은 교류 전력을 흡수하지 않는데 왜냐하면 물은 마이크로파 주파수 범위에서 최대 유전손실을 갖기 때문이다. 같은 원리로 냉장고 및 비행기에서 동작한다. 얼음유전 가열은 얼음이 존재할 때 주도전체에 고주파 교류 전류를 공급함으로써, "온"으로 스위치될 수 있고; 저주파 교류, 예컨대, 60Hz를 이용하여 "오프"시킬수 있다.

본 발명에 의한 다른 실시예에 의하면, 표피효과 가열을 긴 거리의 전력선상의 얼음을 녹이는 데 이용할 수 있다. 자기장은 전류 라인들을 도전체의 표면으로 민다. 고주파의 경우에, 전류는 60kHz로 알루미늄내를 흐르는데, 예를 들어, 전류는 상기 도전체의 외측 0.35mm 내에서 흐른다. 2.5cm의 지름을 갖는 전력선에 대해서는, 이 전류 군집은 저항이 약 20배로 될 때까지 증가한다. 전류의 221 증폭으로, 이는 약 50W/m의 최대 가열전력이 된다. 얼음유전 가열과는 달리 표피효과 가열은 얼음이 없을 때에도 작용한다. 따라서, 표피효과 가열의 에너지 소비는 저주파 교류 전류를 이용함으로써만 오프될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예는 고주파(HF) 얼음유전 가열과 상기 HF 표피효과 가열을 조합한다. 양 얼음 유전 손실과 표피효과는 도 22에 도시된 바와 같이 정상파효과 현상에 영향을 받는다. 그러나, 공지의 주파수 튜닝 수단을 이용함으로써, 상기 두 효과로부터의 가열의 마루(peak)와 골(valley)이 서로 보충하도록 된다. 본 실시예의 이 효과는 도 23의 그래프에 나타나 있으며, 여기서 가열전력(W_h:W/m)이 전원에 대한 거리(m)의 함수로 나타내져 있다. 도 23은 3000m의 거리에 걸쳐 약 50W/m의 상대적으로 일정한 총 가열효과를 보여준다. 진보된 실시예에 있어서, 전력선을 통해 흐르는 전류의 주파수는 도전체의 여러곳에 산포된 위치에서의 가열효과를 균형잡기 위해 변화된다. 도 24는 50km의 거리에 대해 도 20의 진보된 실시예의 가열효과의 감소율(%)을 계산한 것을 나타낸다. 도 24에서의 데이터는 100km 전력선이 센터에 위치한 하나의 드라이버를 이용하여 가열되고 제빙될 수 있음을 나타낸다. 예컨대, 50km에 대한 전원은 60kHz에서 약 3.25MW를 가져야 한다. 25W/m의 순수 가열전력은 그대로 두고 25W/m의 전달손실과 50W/m의 총 가열전력(W_h)을 가지고 계산한 결과는 전력선 사이에 약 10-20분마다 가열을 스위칭함으로써 약 3시간내에 3상 전송시스템의 3상으로부터 0.5cm의 얼음이 제거되는 것을 나타낸다.

본 발명에 따른 여러가지 실시예는 물체 표면의 얼음을 방지하고 제거하는 상대적으로 간단하고 신뢰성 있으며 저렴한 시스템 및 방법을 제공한다. 비록 상기 실시예들이 주로 전력선 제빙에 관해 기술되어 있지만, 여기 기술된 상기 구조와 방법은 많은 다른 형태의 물체에 적용될 수 있다. 본 발명의 권리범위에서 이탈하지 않고 상기 장치 및 방법에 있어서 변경이 가능하므로, 상기 상세한 설명에 포함되어 있거나 첨부된 도면에 나타난 모든 것은 예시적으로 해석되며, 이에 한정되는 것은 아니다.

Claims

물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템으로서,

교류 전류에 응하여 교번 전자기장을 발생시키도록 구성되고, 상기 표면과 함께 구성된 전기적 도전체와,

상기 표면 및 상기 전기적 도전체와 함께 구성되고, 상기 교번 전자기장에 응하여 열을 발생시키는 코팅으로서, 강유전체, 손실 유전체(lossy dielectric), 반도전체 및 강자기체로 이루어지는 물질군에서 선택된 어느 하나의 물질을 포함하여 이루어지는 코팅을 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 1 항에 있어서,

교류 전류를 공급할 수 있는 교류 전원을 더 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 교류 전원은 100~1000kV 범위의 전압을 가지는 교류 전류를 공급할 수 있는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 물체는 상기 전기적 도전체를 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 전기적 도전체는 포토리소그래피에 의해 형성되는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 5 항에 있어서,

포토리소그래피에 의해 형성된 산재된 복수의 전기적 도전체를 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 5 항에 있어서,

포토리소그래피에 의해 형성된 선형의 복수의 전기적 도전체를 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 표면은 상기 코팅을 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 1 항에 있어서,

용량성 교류 전류를 위한 싱크(sink)를 더 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 코팅은 교번 자기장에 응하여 열을 발생시키도록 구성된 강자성체 물질인 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 코팅은 용량성 교류 전류에 응하여 열을 발생시키도록 구성된 반도전체 물질을 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 11 항에 있어서,

상기 반도전체 물질은 ZnO를 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 코팅은 용량성 교류 전류에 응하여 열을 발생시키도록 구성된 강유전체 물질을 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 13 항에 있어서,

상기 강유전체 물질은 온도에 따라 변하는 유전상수를 가지고, 상기 코팅은 어는점보다 높은 온도에서 낮은 유전상수를 가지고 어는점보다 낮은 온도에서 높은 유전상수를 가지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 13 항에 있어서,

상기 강유전체 물질은 250°~277°K 범위의 퀴리 온도(Tc)를 가지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 코팅은 용량성 교류 전류에 응하여 열을 발생시키도록 구성된 손실 유전체 물질을 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 16 항에 있어서,

상기 손실 유전체 물질은 40~500Hz 범위의 교류주파수에서 최대 유전손실을 가지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 16 항에 있어서,

상기 손실 유전체 물질은 0.5~300kHz 범위의 교류주파수에서 최대 유전손실을 가지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 16 항에 있어서,

상기 손실 유전체 물질은 얼음인 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 코팅은 두께를 가지고, 상기 두께는 상기 코팅에 의해 발생시키고자 하는 열의 양에 따라 선택되는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 1 항에 있어서,

도전성 피복을 더 포함하고, 상기 코팅은 상기 전기적 도전체와 상기 도전성 피복 사이에 배치되는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 21 항에 있어서,

상기 도전성 피복은 알루미늄을 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 21 항에 있어서,

상기 도전성 피복은 포토리소그래피에 의해 형성되는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 23 항에 있어서,

포토리소그래피에 의해 형성된 산재된 복수의 도전성 피복을 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 23 항에 있어서,

포토리소그래피에 의해 형성된 선형의 복수의 도전성 피복을 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템
제 21 항에 있어서,

상기 전기적 도전체 및 상기 도전성 피복은 전기적 접속에 의해 전기적으로 단락될 수 있는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 26 항에 있어서,

상기 전기적 접속을 제어하기 위한 스위치를 더 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 27 항에 있어서,

상기 스위치는 IGBT 전력 반도전체 스위치를 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 27 항에 있어서,

콘트롤 박스를 더 포함하고, 상기 콘트롤 박스는 교번 전기장으로부터 그 전력을 유도할 수 있는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 29 항에 있어서,

상기 콘트롤 박스는 원격 제어될 수 있는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 30 항에 있어서,

상기 콘트롤 박스는 무선신호에 의해 원격 제어될 수 있는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 30 항에 있어서,

상기 콘트롤 박스는 반송신호에 의해 원격 제어될 수 있는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 29 항에 있어서,

상기 콘트롤 박스는 로컬센서에 의한 입력에 기초하여 국부적으로 및 자율적으로 제어될 수 있는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 33 항에 있어서,

상기 로컬센서는 온도센서를 포함하는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 33 항에 있어서,

상기 로컬센서는 임피던스센서를 포함하는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 35 항에 있어서,

상기 임피던스센서는 100kHz 임피던스센서를 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 29 항에 있어서,

상기 콘트롤 박스는 콘트롤 박스 케이스를 포함하여 이루어지고, 상기 콘트롤 박스 케이스는 용량성 안테나로 이용될 수 있는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 29 항에 있어서,

산재된 복수의 콘트롤 박스를 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 2 항에 있어서,

트랜스포머(transformer)를 더 포함하고, 상기 트랜시포머는 저전압 교류 전류의 전압을 증가시키는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 교류 전원은 40~500Hz 범위의 저주파 교류 전류를 공급할 수 있는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 교류 전원은 0.5~300kHz 범위의 고주파 교류 전류를 공급할 수 있는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 2 항에 있어서,

40~500Hz 범위의 저주파 교류 전류를 공급할 수 있는 저주파 교류 전원과 0.5~300kHz 범위의 고주파 교류 전류를 공급할 수 있는 교류 전원을 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 42 항에 있어서,

상기 교류 전류는 상기 저주파 교류 전류와 고주파 교류 전류 사이에서 스위칭되는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 1 항에 있어서,

얼음을 검출하기 위해 고주파 임피던스 측정장치를 더 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 코팅은 얼음이고,

얼음유전 가열 및 표피효과 가열을 매칭하기 위해 상기 고주파 교류 전류을 주파수 튜닝하기 위한 수단을 더 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 코팅은 얼음이고,

얼음유전 가열 및 표피효과 가열의 정상파효과(standing wave effect)에 의해 발생되는 가열패턴을 변경하기 위해 상기 고주파 교류 전류를 변화시키기 위한 수단을 더 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 물체는 전기적 전력선이고,

상기 전기적 도전체는 상기 전력선의 주도전체이며, 상기 코팅은 상기 주도전체를 둘러싸는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 47 항에 있어서,

복수의 전기적 전력선을 더 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 47 항에 있어서,

상기 주도전체는 알루미늄을 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 47 항에 있어서,

도전성 피복을 더 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 50 항에 있어서,

상기 도전성 피복은 알루미늄을 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 47 항에 있어서,

상기 코팅은 얼음이고, 상기 교류 전원은 0.5~300kHz 범위의 고주파 교류 전류를 공급할 수 있는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 52 항에 있어서,

40~500Hz 범위의 저주파 교류 전류를 공급할 수 있는 저주파 교류 전원을 더 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 53 항에 있어서,

상기 교류 전류는 상기 저주파 교류 전류와 상기 고주파 교류 전류 사이에서 스위칭되는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템으로서,

교류 전류에 응하여 교번 전자기장을 발생시키도록 구성되고, 상기 표면과 함께 구성된 전기적 도전체를 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 55 항에 있어서,

0.5~300kHz 범위의 주파수를 가지는 고주파 교류 전류를 공급할 수 있는 교류 전원을 더 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 55 항에 있어서,

상기 전기적 도전체와 함께 구성된 얼음 코팅을 더 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
제 55 항에 있어서,

40~500Hz 범위의 저주파 교류 전류를 공급할 수 있는 저주파 교류 전원과 상기 고주파 교류 전류를 스위칭 오프하기 위한 수단을 더 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 시스템.
물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법으로서,

교류 전류에 응하여 교번 전자기장을 발생시키도록 구성된 전기적 도전체를 상기 표면과 함께 구성되도록 하는 단계와,

상기 교번 전자기장에 응하여 열을 발생시키는 코팅으로서, 강유전체, 손실 유전체, 반도전체 및 강자기체 물질로 이루어지는 물질군에서 선택된 어느 하나의 물질을 포함하여 이루어지는 코팅을 상기 표면 및 상기 전기적 도전체와 함께 구성되도록 하는 단계와,

상기 코팅을 둘러싸는 교번 전자기장을 발생시키기 위해 상기 전기적 도전체에 교류 전류를 공급하는 단계를 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 59 항에 있어서,

상기 교류 전류는 100~1000kV 범위의 전압을 가지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 59 항에 있어서,

상기 물체는 상기 전기적 도전체를 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 59 항에 있어서,

상기 전기적 도전체는 포토리소그래피에 의해 형성되는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 59 항에 있어서,

포토리소그래피에 의해 형성된 산재된 복수의 전기적 도전체를 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 59 항에 있어서,

포토리소그래피에 의해 형성된 선형의 복수의 전기적 도전체를 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 59 항에 있어서,

상기 표면은 상기 코팅을 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 59 항에 있어서,

상기 교번 전자기장은 교번 자기장을 포함하여 이루어지고, 상기 코팅은 상기 교번 자기장에 응하여 열을 발생시키도록 구성된 강자성체 물질인 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 59 항에 있어서,

상기 교번 전자기장은 상기 코팅에 용량성 교류 전류를 발생시키고, 상기 코팅은 상기 용량성 교류 전류에 응하여 열을 발생시키도록 구성된 반도전체 물질을 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 67 항에 있어서,

상기 반도전체 물질은 ZnO를 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 59 항에 있어서,

상기 교번 전자기장은 상기 코팅에 용량성 교류교류를 발생시키고, 상기 코팅은 상기 용량성 교류 전류에 응하여 열을 발생시키도록 구성된 강유전체 물질을 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 69 항에 있어서,

상기 강유전체 물질은 온도에 따라 변하는 유전상수를 가지고, 상기 코팅은 어는점보다 높은 온도에서 낮은 유전상수를 가지고 어는점보다 낮은 온도에서 높은 유전상수를 가지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 69 항에 있어서,

상기 강유전체 물질은 250°~277°K 범위의 퀴리 온도(Tc)를 가지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 59 항에 있어서,

상기 교번 전자기장은 상기 코팅에 용량성 교류교류를 발생시키고, 상기 코팅은 상기 용량성 교류 전류에 응하여 열을 발생시키도록 구성된 손실 유전체 물질을 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 72 항에 있어서,

상기 손실 유전체 물질은 40~500Hz 범위의 교류주파수에서 최대 유전손실을 가지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 72 항에 있어서,

상기 손실 유전체 물질은 0.5~300kHz 범위의 교류주파수에서 최대 유전손실을 가지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 72 항에 있어서,

상기 손실 유전체 물질은 얼음인 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 59 항에 있어서,

상기 코팅은 두께를 가지고, 상기 두께는 상기 코팅에 의해 발생시키고자 하는 열의 양에 따라 선택되는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 59 항에 있어서,

도전성 피복을 구비하는 단계를 더 포함하고, 상기 코팅은 상기 전기적 도전체와 상기 도전성 피복 사이에 배치되는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 77 항에 있어서,

상기 도전성 피복은 알루미늄을 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 77 항에 있어서,

상기 전기적 도전체와 상기 도전성 피복을 전기적으로 단락시키는 단계를 더 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 77 항에 있어서,

상기 단락을 제어하기 위한 스위치를 조작하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 80 항에 있어서,

상기 스위치는 IGBT 전력 반도전체 스위치를 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 80 항에 있어서,

콘트롤 박스를 구비하는 단계를 더 포함하고, 상기 콘트롤 박스는 교번 전기장으로부터 그 전력을 유도할 수 있는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 82 항에 있어서,

상기 콘트롤 박스를 원격 제어하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 83 항에 있어서,

무선신호에 의해 상기 콘트롤 박스를 원격 제어하는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 83 항에 있어서,

반송신호에 의해 상기 콘트롤 박스를 원격 제어하는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 82 항에 있어서,

로컬센서에 의한 입력을 이용하여 상기 콘트롤 박스를 제어하는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 86 항에 있어서,

상기 로컬센서는 온도센서를 포함하는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 86 항에 있어서,

상기 로컬센서는 임피던스센서를 포함하는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 88 항에 있어서,

상기 임피던스센서는 100kHz 임피던스센서를 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 82 항에 있어서,

상기 콘트롤 박스는 콘트롤 박스 케이스를 포함하여 이루어지고, 상기 콘트롤 박스 케이스는 용량성 안테나로 기능하는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 59 항에 있어서,

상기 전기적 도전체에 40~500Hz 범위의 주파수를 가지는 저주파 교류 전류를 공급하는 단계를 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 59 항에 있어서,

상기 전기적 도전체에 0.5~300kHz 범위의 주파수를 가지는 고주파 교류 전류를 공급하는 단계를 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 59 항에 있어서,

상기 전기적 도전체에 40~500Hz 범위의 저주파 교류 전류를 공급하고, 다음으로 0.5~300kHz 범위의 고주파 교류 전류를 공급하는 단계를 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 93 항에 있어서,

상기 저주파 교류 전류를 상기 고주파 교류 전류로 변환하기 위한 트랜스포머를 작동시키는 단계를 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 93 항에 있어서,

상기 교류 전류는 상기 저주파 교류 전류와 고주파 교류 전류 사이에 스위칭하는 단계를 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 59 항에 있어서,

상기 물체는 전기적 전력선이고,

상기 전기적 도전체는 상기 전력선의 주도전체이며,

상기 코팅은 상기 주도전체를 둘러싸는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 96 항에 있어서,

상기 주도전체는 알루미늄을 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을방지하는 방법.
제 96 항에 있어서,

도전성 피복을 구비하는 단계를 더 포함하고, 상기 코팅은 상기 주도전체와 상기 도전성 피복 사이에 배치되는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 98 항에 있어서,

상기 도전성 피복은 알루미늄을 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 98 항에 있어서,

상기 주도전체와 상기 도전성 피복을 전기적으로 단락시키는 단계를 더 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 100 항에 있어서,

상기 단락을 제어하기 위한 스위치를 작동시키는 단계를 더 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 96 항에 있어서,

얼음을 검출하기 위해 고주파 임피던스 측정을 행하는 단계를 더 포함하여이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 96 항에 있어서,

상기 코팅은 얼음이고,

얼음유전 가열 및 표피효과 가열을 매칭하기 위해 상기 고주파 교류 전류을 주파수 튜닝하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 96 항에 있어서,

상기 코팅은 얼음이고,

정상파효과(standing wave effect)에 의해 발생되는 가열패턴을 변경하기 위해 상기 고주파 교류 전류를 변화시키는 단계를 더 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법으로서,

교류 전류에 응하여 교번 전자기장을 발생시키도록 구성된 전기적 도전체를 상기 표면과 함께 구성되도록 하는 단계와,

0.5~300kHz 범위의 주파수를 가지는 고주파 교류 전류를 공급하는 단계를 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 105 항에 있어서,

상기 표면의 얼음 코팅을 더 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 105 항에 있어서,

상기 물체는 전력선인 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.
제 105 항에 있어서,

상기 고주파 교류 전류를 스위칭 오프하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 물체 표면의 얼음 및 눈을 방지하는 방법.