KR100383430B1 - 댐수면 결빙 방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지열 또는 댐저수위의 내열을 이용하여 댐수면의 결빙을 방지함으로써, 댐의 붕괴를 예방할 수 있는 댐수면 결빙 방지장치에 관한 것으로, 이것의 구조를 보면, 내부에 열전달 매체가 유동하는 중공부(14)가 형성되어 있는 본체(12)와, 상기 중공부(14)를 통해서 가열된 열전달 매체가 유입되어 방열되는 방열부(18)가 구비되고, 상기 본체(12)의 상부에 일체적으로 형성된 다수의 방열핀(16)으로 이루어져 있다. 또한, 상기 방열핀(16)의 상부에는 댐수면과 외기와의 열전달을 차단하기 위한 차단판(32)이 추가로 설치되어 있다.

Description

댐수면 결빙 방지장치{DEVICE FOR PROHIBIT WATER FREEZING OF DAM}

본 발명은 댐수면 결빙 방지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 지열 또는 댐저수위의 내열을 이용하여 본체 내부의 중공부에 들어있는 열전달 매체를 가열하고, 가열된 열전달 매체를 상부의 냉각핀 내의 방열부로 보내 댐수면의 물을 가열함으로써, 댐수면의 결빙을 막아 댐의 붕괴현상을 방지할 수 있는 댐수면 결빙 방지장치에 관한 것이다.

산업화의 진전에 따라 많은 댐들이 만들어져 왔으며, 특히 농업용수뿐만 아니라 댐의 저수량을 이용하여 전기를 생성하고 여름에는 방수량을 조절하여 홍수를 조절하는 등의 역할을 갖는 다목적 댐의 개발이 활발히 진행되고 있다.

이러한 다목적 댐을 비롯한 대부분의 댐들은 겨울철에 댐수면이 결빙되는 현상이 발생하며, 얼음의 두께가 두꺼울수록 댐에 가해지는 압력이 증가되어 심한 경우에는 댐의 붕괴를 초래하게 된다.

그러나, 종래에는 댐의 결빙현상을 방지할 수 있는 적절한 수단이 개발되어 있지 않기 때문에, 댐의 붕괴위험을 항상 내포하고 있다. 특히, 철근 콘크리트 구조로 이루어진 댐의 평균수명을 감안하여 볼 때에 30년이 지난 댐의 경우에는 붕괴될 위험이 더욱 높다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 지열 또는 4∼8℃ 정도인 댐 바닥면 근처의 물에 의해 가열된 열전달 매체를 댐수면으로 공급하여 물이 결빙되지 않도록 함으로써, 댐수면의 결빙으로 인한 댐의 붕괴현상을 미연에 방지할 수 있는 댐수면 결빙 방지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 댐수면 결빙 방지장치의 구성을 보인 사시도,

도 2는 도 1에 도시한 댐수면 결빙 방지장치의 설치상태를 보인 사시도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 댐수면 결빙 방지장치의 작동과정을 보인 단면도,

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 댐수면 결빙 방지장치의 작동과정을 보인 단면도.

♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣

10:히팅 파이프 12:본체

14:중공부 16:방열핀

18:방열부 20:지층

30:댐 32:단열판

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 댐수면 결빙 방지장치는 내부에 열전달 매체가 유동하는 중공부가 형성되어 있는 본체와, 상기 중공부를 통해서 가열된 열전달 매체가 유입되어 방열되는 방열부가 구비되고, 상기 본체의 상부에 일체적으로 형성된 다수의 방열핀으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 댐수면 결빙 방지장치에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 댐수면 결빙 방지장치의 구성을 보인 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 댐수면 결빙 방지장치의 설치상태를 보인 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 댐수면 결빙 방지장치의 작동과정을 보인 단면도이다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 댐수면 결빙 방지장치에서는 일예로서, 상부에 다수의 방열핀(16)이 구비된 "ㄱ" 형상의 히팅 파이프(10)를 예시하였다. 이 히팅 파이프(10)는 내부에 중공부가 형성되어 있고 이 중공부에는 열전달 매체가 들어있는 진공관 형태로서, 열전달 매체는 물 또는 알콜과 같이 열전도율이 큰 액체를 사용하며, 암모니아, 냉매와 같은 기체를 사용할 수도 있다. 방열핀(16)의 일측면에는 방열면적을 증대시키기 위한 다수의 돌기(16a)가 형성되어 있다. 필요한 경우에, 이들 돌기(16a)는 방열핀(16)의 양측면 모두에 형성하는 것도 가능하다.

도 2는 본 발명에 따른 히팅 파이프(10)가 댐(30)에 설치되어 있는 상태를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 다수의 히팅 파이프(10)는 적어도 하나 이상의 고정 파이프(22)에 의해 서로 적당한 간격을 두고 연결되어 고정된 상태를 유지하고 있다. 또한, 방열핀(16)의 상부에는 도 3에 도시한 바와 같은 차단판(32)을 설치하여 댐수면과 외기와의 열전달을 차단하는 것이 바람직하다.

다음에는 도 3을 참조하면서 본 발명에 따른 히팅 파이프(10)를 이용하여 댐수면의 결빙을 막는 과정을 설명한다.

히팅 파이프(10)를 구성하는 본체(12)는 상하로 연장되는 "ㄱ" 형상의 길이가 긴 원통형상으로 이루어져 있으며, 내부에는 열전달 매체가 들어있는 중공부(14)가 형성되어 있다. 이 중공부(14)는 상부의 방열핀(16)내부에 형성된 방열부(18)와 연통되어 열전달 매체의 이동이 가능하게 된다. 본 실시예에 있어서, 본체(12)의 하단은 댐 바닥의 지층(20)에 매설되어 있으나, 바닥면 근처의 물속 온도가 4∼8℃정도이므로, 본체(12)의 하단을 매설하지 않고 바닥으로부터 소정의 높이만큼 떨어져 있는 상태로 배치할 수도 있다. 히팅 파이프(10)의 상부를 이루고 있는 다수의 방열핀(16)은 댐수면과 인접한 위치에 배치된다. 또한, 도시하지는 않았으나, 주로 땅속에 매설되도록 히팅 파이프(10)를 설계하는 경우에는 매설작업을 용이하게 하기 위하여 본체의 하단을 뾰족한 콘형상으로 만드는 것이 바람직하다.

추운 겨울철에는 일반적으로 댐수면의 온도는 낮아도, 댐 바닥 근처의 물속 온도나 지층(20)의 온도는 항상 어느 정도 이상의 높은 온도를 유지하고 있다. 따라서, 지층(20)의 열이 히팅 파이프(10)를 이루고 있는 본체(12)의 하부로 전달됨으로써, 본체(12)의 중공부(14)에 들어 있는 열전달 매체가 따뜻하게 가열된다. 가열된 열전달 매체는 화살표(P)로 도시한 바와 같이, 본체(12)내에서의 자연 대류에 의해 상승되어, 본체(12)의 상부에 형성된 방열부(18)로 확산된다.

이와 같이, 방열부(18)까지 전달된 열은 방열핀(16)을 통해서 댐수면 근처의 물로 전달되며, 그로 인해 댐수면의 결빙이 방지된다.

한편, 방열부(18)에서 열을 방출하고 냉각된 열전달 매체는 화살표(Q)를 따라서 하강하여 본체(12)의 하부로 돌아온다. 이러한 방식으로 본체(12)내부의 대류가 계속되어 방열핀(16)을 통한 방열이 지속적으로 이루어지며, 그로 인해 댐수면 근처의 물을 지속적으로 가열할 수 있게 되어 댐수면의 결빙이 방지된다. 이때, 댐(30)의 일측면과 댐수면의 얼음(34)사이에는 외기와의 열전달을 막기 위한 차단판(32)이 배치되어 있어, 방열핀(16)을 통해 방출되는 열이 대기로 방출되지 않고 차단판(32)의 하방에 그대로 유지되어 댐수면의 결빙을 지속적으로 방지할 수 있게 된다.

이러한 구성을 지닌 본 발명의 히팅 파이프(10)는 복잡한 다른 장치들과 결합하여 사용할 필요가 없으며, 고정 파이프(22)를 이용하여 현장에서 쉽게 작업할 수 있으므로, 시공이 간단하고, 적은 비용으로도 간단히 시공할 수 있다.

다음에 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 댐수면 결빙 방지장치의 작동과정을 보인 단면도로, 본 실시예에서는 열전도율이 높인 알루미늄과 같은 열전도판(40)을 이용하여 댐수면의 결빙을 방지하는 구조를 예시하였다.

즉, 이를 위해서 차단판(32)의 하부에 열전도판(40)을 부착한 다음, 이 열전도판(40)의 하부에 본 발명의 히팅 파이프(10')을 부착함으로써, 댐저수위의 내열을 이용하여 댐수면의 결빙을 방지한다. 이때, 댐저수위에 있는 내열은 히팅 파이프(10')의 본체(12')로 전달됨으로써, 본체(12')의 내부에 들어있는 열전달매체가 가열되면서 도 3에서 설명한 바와 같이 열전도부(16')로 공급된다. 이렇게 공급된 열은 열전도부(16')와 밀착되어 있는 열전도판(40)으로 전달됨으로써, 댐수면의 결빙을 방지하게 된다.

지금까지 설명한 본 발명의 바람직한 실시예에서는 댐수면 결빙 방지장치로서 상부에 다수의 방열핀이 구비되어 있는 원형의 히팅 파이프를 예시하였으나, 본 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어남이 없이 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 가령, 히팅 파이프나 방열핀을 원형 대신에, 사각형이나 그 밖의 다른 다각형 형상으로 구성할 수 있으며, 본체 둘레에 다수의 방열핀이 등간격을 이루며 방사상으로 배치되어 있는 형상으로 구성하는 것도 가능하다.

이상으로 설명한 본 발명에 의하면, 지열 또는 댐저수위의 내열을 이용하여 본체 내부의 중공부에 들어있는 열전달 매체를 가열하고, 가열된 열전달 매체를 상부의 냉각핀내의 방열부로 보내 열을 물속으로 전달함으로써, 댐수면의 결빙을 막아 댐의 붕괴현상을 방지할 수 있다. 또한, 구조가 간단하고 시공이 용이하므로,가동비용이나 유지 보수비용이 저렴한 이점이 있다.

Claims (2)

1. 내부에 열전달 매체가 유동하는 중공부(14)가 형성되어 있는 본체(12)와,

   상기 중공부(14)를 통해서 가열된 열전달 매체가 유입되어 방열되는 방열부(18)가 구비되고, 상기 본체(12)의 상부에 일체적으로 형성된 다수의 방열핀(16)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 댐수면 결빙 방지장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 본체(12)는 다수의 고정 파이프(22)에 의해 고정되고, 상기 방열핀(16)의 상부에는 댐수면과 외기와의 열전달을 차단하기 위한 차단판(32)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 댐수면 결빙 방지장치.