The positive temperature coefficient (PTC) behavior observed in semiconductive polymer composites for power-cable applications is closely associated with structural changes in the conductive network induced by temperature increase. Previous studies have investigated PTC behavior through approaches such as hybrid filler systems, surface modification of conductive fillers, and crosslinking. However, a quantitative analysis that defines the stability of the conductive network as a continuous material parameter and directly links it to the temperature-dependent behavior of volume resistivity has not been sufficiently established. In this study, semiconductive composites based on ethylene–butyl acrylate (EBA) were examined by measuring volume resistivity, storage modulus (G′), and loss factor (tan δ) under identical temperature conditions. The temperature dependence of the storage modulus was defined as an indicator reflecting structural changes in the conductive network, while the tan δ peak observed in the softening region was introduced as a sensitivity parameter representing the nonlinear amplification of electrical response. The results confirm that rheological softening and the rapid increase in volume resistivity occur within the same temperature range. Based on this correlation, an PTC–VR model incorporating the volume resistivity at 30 °C (VR_30°C), the normalized storage modulus ratio, and tan δ peak as key variables is proposed. The proposed model extends the interpretation of electrical PTC behavior to a framework that enables quantitative explanation and prediction through viscoelastic characteristics.

전력케이블용 반도전성 고분자 복합재료에서 나타나는 positive temperature coefficient(PTC) 거동은 온도 상승에 따른 전도 네트워크의 구조적 변화와 밀접하게 관련되어 있다. 기존 연구들은 혼합 필러, 전도성 필러의 표면 개질, 가교(crosslinking) 등의 접근을 통해 PTC 거동을 연구해 왔다. 하지만, 전도 네트워크의 안정성을 하나의 연속적인 물성 지표로 정의하고 이를 체적저항의 온도 의존 거동과 직접적으로 연결한 정량적 해석은 제시되지 않았다. 본 연구에서는 ethylene–butyl acrylate(EBA) 기반 전력케이블용 반도전성 복합재료를 대상으로 동일한 온도 조건에서 체적저항(volume resistivity, VR)과 저장 탄성률(storage modulus, G′) 및 손실 탄성비(tan δ)를 각각 측정하였다. 저장 탄성률의 온도 의존성을 전도 네트워크의 구조적 변화를 반영하는 지표로 정의하였으며, 연화 구간에서 나타나는 tanδ_peak를 전기적 응답의 비선형적 증폭을 반영하는 민감도 지수로 도입하였다. 그 결과, 저장 탄성률(G′) 감소가 나타나는 온도 구간에서 체적저항이 급격히 증가함을 확인하였으며, 이러한 상관관계를 기반으로 상온 체적저항(VR_30℃), 정규화된 저장 탄성률의 비율과 tan δ_peak를 핵심 변수로 하는 PTC–VR 모델을 제안하였다. 본 모델은 전기적 PTC 거동을 유변학적 특성과 연계하여 정량적으로 설명 및 예측이 가능한 모델로 확장하였다.

Keywords: semiconductive polymer composites, positive temperature coefficient, volume resistivity, storage modulus, power cable materials, positive temperature coefficient-volume resistivity model.