KR100806933B1 - 도로 융설장치 - Google Patents

Abstract

도로 표면의 눈을 융설하는 도로 융설장치가 개시된다. 도로 융설장치는 도로의 표면 포장체의 표면 일부에 채워지는 발열포장재와, 발열포장재에 전원을 공급하는 전선과, 전원과 연결되어 발열포장재의 발열량을 조절하는 제어부를 포함하여 구성된다. 또한, 도로의 온도를 감지하여 제어부에 전달하는 온도 감지 센서와, 도로의 적설 여부를 감지하여, 제어부에 전달하는 적설 감지 센서를 더 포함한다. 제어부는 온도 감지센서와 적설 감지 센서에서 전송된 신호에 따라서 발열포장재의 발열량을 조절한다. 따라서, 겨울철에 도로에 쌓인 눈을 자동으로 융설하여, 도로상의 쌓이 눈이 결빙되는 것을 방지하도록 한다. 그리고, 발열 포장체에 표면에 위치함으로써, 융설을 위해 소요되는 전기에너지를 절약할 수 있을 뿐만 아니라, 설치 및 유지 보수 시 도로의 훼손을 줄일 수 있도록 한다.

융설장치

Description

도로 융설장치{SNOW MELTING APPARATUS FOR ROAD}

도 1은 도로에 매설된 본 발명의 일실시예의 도로 융설장치의 발열부의 구조를 도시한 분리 사시도

도 2는 도 1의 절단선 Ⅱ-Ⅱ에 따른 단면도

도 3은 도 1의 발열부를 구비하는 도로 융설장치의 구성을 도시한 블록도

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

1: 표면 포장체

100: 발열포장재

110: 발열혼합물

120: 치핑(Chipping) 골재

130: 전원선

200: 제어부

410: 온도 감지 센서

420: 적설 감지 센서

430: CCTV

600: 전원

본 발명은 도로 융설장치에 관한 것으로서, 상세하게는 겨울철에 도로 상에 눈이 쌓여 결빙되는 것을 방지할 수 있는 도로 융설장치에 관한 것이다.

도로는 아스팔트 콘크리트(이하 아스콘이라 함) 혹은 시멘트 콘크리트를 이용하여 포장된다. 특히, 대부분의 도로 포장 재질로 사용되는 아스콘은 아스팔트와 굵은 골재(자갈), 잔 골재(모래)또는 포장용 채움재(필러,석분)를 가열 또는 상온으로 혼합한 것으로서, 사용목적 이나 용도, 기능, 공법에 따라 여러 가지로 구분된다.

일반적으로 겨울철에 도로에 눈에 내려 결빙되는 경우에는 차량 사고와 보행자의 안전사고가 발생할 수가 있으므로 도로에 쌓인 눈을 신속히 융설하여 도로가 결빙되는 것을 방지할 필요가 있다.

특히, 교량의 경우 일반 땅에 비해 지열이 올라오지 않아, 동일한 조건에서 일반도로에 비해 결빙이 더욱 쉽게 된다. 항시 응달이 지는 터널 입출구도 상습 결빙지역이다. 그리고, 고속도로의 나들목 등은 경사가 급격하여 노면의 동결시 큰 사고로 이어질 수 있다. 따라서, 이러한 구간에는 상시적으로 결빙을 방지하기 위한 노력이 필요하다.

종래에는 주로 염화칼슘 등의 약품 등을 살포하여 융설하거나, 모래 등을 도로에 뿌려 미끄러짐 사고를 방지하였다. 그러나, 갑자기 폭설이 내리는 경우는 염화칼슘 또는 모래를 도로에 직접 살포해야 하므로 신속한 융설작업이 불가능하게 되며, 많은 시간과 인원, 및 장비를 필요로 하게 된다. 또한, 염화칼슘은 살포 후에 차량 또는 시설물 등을 부식시킬 수가 있으며, 강설량에 따라서는 빠른 융설 효과를 기대하기가 어려운 문제점 등이 발생하게 된다.

종래에 적용된 또 다른 도로융설 방안의 하나는 포로 포장체의 표면하부 5cm 이상의 깊이에 전열선 등과 같은 발열체를 매설하여 전기에너지를 사용한 융설이 시도되었다. 그러나, 종래의 발열체는 표면 하부 5cm 이상 깊이에 매설됨으로써, 도로 포장체 표면에 쌓인 눈을 녹이기 위해서, 전기가 과다하게 소모된다. 또한, 기존 도로에 설치하거나, 기존에 설치된 것을 유지 보수하기 위해서는 도로를 5cm 이상 파헤친 후, 설치 혹은 보수를 하여야 하므로 도로의 훼손이 크다. 따라서, 실제 적용이 미미하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 겨울철에 도로에 쌓인 눈을 자동으로 융설하여, 도로상의 눈이 결빙되는 것을 방지할 수 있으며, 전기 에너지를 절약할 수 있으며, 신규 설치 혹은 유지 보수 시 도로의 훼손이 적은 도로 융설장치를 제공함을 그 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 도로의 표면 포장체의 상부에 박막으로 설치되는 발열포장재; 상기 발열포장재에 전원 공급을 위한 전선; 전원과 연결되어 상기 발열포장재의 발열량을 조절하는 제어부;를 포함하는 도로 융설장치를 제공한다. 따라서, 겨울철에 도로에 쌓인 눈을 자동으로 융설하여, 도 로상의 눈이 결빙되는 것을 방지할 수 있다.

여기서, 상기 발열포장재는 기존 포장과의 접착을 강화하기 위해 메틸-메타놀-아크릴(이하 MMA) 수지 또는 에폭시 수지와 골재를 혼합한 혼합물이 바람직하다. 또한 전기에너지에 의해 발열작용을 일으킬 수 있는 탄소계열 또는 이규화 몰리브덴의 첨가가 필요하다.

그리고, 상기 발열포장재는, 도로포장 표면의 상부 1cm 이하의 깊이로 차량의 폭 만큼 2개가 서로 마주보고 배치된 것이 바람직하다. 따라서, 바퀴가 바닥과 접하는 면을 우선적으로 융설할 수 있으므로, 효율을 증대시켜 전력의 소모를 최소화할 수 있다.

또한, 상기 도로의 온도를 감지하여, 상기 제어부에 전달하는 온도 감지 센서; 를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 온도 감지 센서의 온도에 따라서, 상기 발열포장재의 발열량을 조절하는 것이 효과적이다. 따라서, 결빙의 우려가 있는 온도로 떨어질 때에만 작동함으로써, 효율을 증대시킬 수 있다.

그리고, 상기 제어부는 기상정보를 유선 혹은 무선으로 수신하여, 상기 발열포장재의 발열량을 조절하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐트리지 않도록 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 1은 도로에 매설된 본 발명의 일실시예의 도로 융설장치의 발열포장재의 구조를 도시한 분리 사시도이다.

도시된 바와 같이, 발열포장재(100)는 도로의 표층 포장체(1) 일부에 폭 d, 깊이 h 만큼 절삭하여 기존 포장을 제거하고 유동성이 있는 발열포장재를 채우고 일정시간 양생하는 방법으로 설치된다. 표층 포장체(1)는 도로의 표면을 형성하는 것으로서, 자동차와 직접 접촉하는 부분이다. 표층 포장체(1)는 아스팔트 콘크리트나, 시멘트 콘크리트 등으로 형성된다. 따라서, 발열포장재는 아스팔트 콘크리트 또는 시멘트 콘크리트와 결합력이 우수하고 기존 표층 포장재료와 일체화된 거동을 할 수 있는 재료가 바람직하다. 또한, 기존 표층 포장체(1)와의 접착을 강화하고 평탄성을 유지하기 위해 기존 표층 표면으로부터 깊이 h만큼 절삭한 다음 발열포장재(100)를 설치하는 것이 바람직하다.

발열포장재(100)는 간극을 두고 2개의 열로 배치된다. 2개 열의 발열포장재(100) 간극(D)은 자동차의 바퀴 폭과 유사한 크기인 것이 바람직하다. 따라서, 자동차의 바퀴가 지나는 자리를 먼저 융설할 수 있으며, 도로 전체를 융설하기 위해 과도하게 전력을 소모하는 것을 방지할 수 있다. 발열포장재(100)의 폭(d)은 타이어의 폭을 고려하여 1m 내외로 형성되는 것이 바람직하다. 또한 발열포장재(100)의 높이 h는 전력 손실을 최소화하기 위하여 1cm 이내로 형성되는 것이 바람직하다.

도 2는 도 1의 절단선 Ⅱ-Ⅱ에 따른 단면도이다.

발열포장재(100)는 발열을 일으키는 발열혼합물(110)에 전기공급을 위해 내설된 전선(110)과 미끄럼저항 향상을 위해 표면에 일부 삽입된 치핑(chipping) 골재(120)로 구성된다. 발열혼합물(110)은 직경 3mm 이하의 골재와 골재들을 결합할 수 있는 결합재 그리고 발열작용을 일으키는 발열재 등으로 구성된다. 골재는 천연골재 뿐만 아니라 폐유리 조각, 규사, 제강 슬래그 등을 사용할 수 있다. 골재들간의 결합을 위한 결합재는 에폭시 수지, MMA 수지, 초속경 시멘트 등을 사용할 수 있다. 발열작용을 일으키는 발열재는 탄소계열, 이규화 몰리브덴 등을 사용할 수 있다. 치핑용 골재(120)는 자동차 타이어와 발열포장재(100) 사이의 미끄럼 저항을 향상시키는 역할을 수행하는 것으로서 겨울철 강설시 뿐만 아니라 평상시에도 차량이 미끄러지는 것을 방지하는 역할을 수행한다. 치핑용 골재(120)는 강도가 우수한 쇄석골재, 규사, 제강슬래그 등으로 형성될 수 있다.

도 3은 도 1 내지 도 2의 발열포장재(100)를 구비하는 도로 융설장치의 구성을 도시한 블록도이다.

도로 융설장치는 전술한 발열포장재(100)와, 발열포장재(100)에 전원을 공급하는 전원 공급부(600)와, 전원 공급부(600)와 연결되어 발열포장재(100)의 발열량을 조절하는 제어부(200)와, 외부환경을 측정하는 센서부(400)로 구성된다.

센서부(400)는 도로의 온도를 감지하여 제어부(200)에 전달하는 온도 감지 센서(410)와, 도로의 적설 여부를 감지하여 제어부(200)에 전달하는 적설 감지 센서(420)와, 도로의 상태를 확인할 수 있는 CCTV(430)로 구성된다. 센서부(400)는 온도 감지 센서(410)와 적설 감지 센서(420)와 CCTV(430)를 모두 구비해야 하는 것은 아니며, 이들 중 어느 하나로 구성되어도 무방하다.

온도 감지 센서(410)는 도로 표면의 온도를 측정하거나, 기상의 온도를 측정할 수 있다. 제어부(200)는 온도 감지 센서(410)에서 감지된 온도를 이용하여 발열 포장재(100)에 전원 공급 여부를 결정한다. 한 예로 포장의 온도가 기준온도(5℃) 이하일 때, 발열포장재(100)에 전원을 공급하도록 설정할 수 있다. 기준온도를 5℃로 정한 것은 산간지역의 경우 겨울철에 기온이 급강하하는 경우가 종종 있으며, 대기의 온도와 지표면의 온도의 차이가 존재하기 때문이다.

적설 감지 센서(420)는 노면까지의 거리를 측정하거나, 노면에서 반사되는 빛을 분석하여 적설여부를 판단하는 장치이다. 따라서, 노면에 적설여부를 적설 감지 센서(420)가 감지하여 제어부(200)에 전송하면, 제어부(200)는 적설여부에 따라, 발열포장재(100)를 가동한다.

CCTV(430)는 육안으로 적설여부를 판별할 수 있도록 도로의 영상을 통제소(500)로 전송한다. 따라서, 통제소(500)의 작업자가 CCTV(430)에서 전송된 영상을 보고, 발열포장재(100)를 구동할지 여부를 판단한다.

이외에도 제어부(200)는 기상청(300)과 같은 기상 정보를 제공하는 기관으로부터 기상데이터를 전송받아 이를 기준으로 발열포장재(100)를 구동할 수 있도록 구현될 수도 있다.

상기와 같이, 제어부(200)는 센서부(400)로 부터 전송되는 신호와, 기상청(300)으로 부터 전송되는 신호와, 통제소(500)로 부터 전송되는 작업자의 지시신호를 바탕으로 발열포장재(100)를 구동한다.

도 4는 본 발명의 발열 포장재의 변형 가능한 실시예를 도시한 분리 사시도이다.

도시된 바와 같이, 발열 포장재(1100)는 격자 형상의 발열체(1130)와, 발열체(1130)의 상하부에 도포된 포장재(1110, 1120)로 구성된다.

발열체(1130)는 합성수지 계통의 퀼트소재의 발열체 본체의 표면에 전기가 통하도록 탄소코팅된다. 발열체(1130)는 도 4와 같이 격자형으로 형성됨으로써, 사이 사이 공간으로 상하 포장재(1110, 1120)가 부착되므로, 구조가 보다 견고하게 형성된다. 하부 포장재(1120)는 MMA(Methyl Methyl Acrylate) 계열의 액상수지로 형성된다. 상부 포장재(1110)는 MMA계열의 수지와 세골재를 혼합한 것이다.

시공하는 방법은 도로 포장면을 1cm 정도 드러낸 후, 하부 포장재(1120)를 2mm 두께로 포설한 후, 발열체(1130)를 설치한 다음, 다시 상부 포장재(1110)를 8mm 두께로 포설하고, 마무리 칩핑(chipping)용 골재를 살포한다.

또한, 발열체(1130)의 표면에는 포장재(1110, 1120)와 화학 반응을 억제하기 위해서 제 2 코팅제가 도포된다. 제 2 코팅제는 폴리우레탄(Polyurethane) 소재의 코팅제, 라텍스(Latex) 소재의 코팅제, 폴리카보네이트(Polycarbonate) 소재의 코팅제, 고무 소재의 코팅제 및 UV 코팅제가 사용될 수 있다.

폴리우레탄은 알코올기 OH와 이소시안산기 NCO의 결합으로 만들어진다. 폴리우레탄 수지 도료는 우레탄 결합을 가지는 고분자 도막을 형성하는 도료를 말한다. 2액형, 베이킹, 유변성 폴리우레탄 도료 등의 종류가 있다.

라텍스는 원심분리법, 클리닝법, 증발법 등 여러 방법에 의해서 고무성분 함유량이 60~70%까지 농축된다. 포름산이나 아세트산을 가하면 천연고무가 응고하여 분리된다. 이것이 천연의 생고무가 된다. 합성고무를 에멀션화 중합시켜 에멀션을 만들어 합성 라텍스를 제조하기도 한다. 라텍스 소재의 코팅제는 이러한 액상의 라 텍스를 코팅제로 사용하는 것을 말한다.

폴리카보네이트는 방향족 폴리탄산 에스테르 구조를 가지는 열가소성 수지이다. 기계적 성질, 내열성, 전기적 성질 등이 우수하고 엔지니어링 플라스틱으로 이용되며, 염소화 탄화수소계 용제에 녹는다. 폴리카보네이트 코팅제는 이러한 폴리카보네이트를 주제로 한 코팅제이다.

그러나, 이들 각 각을 발열체(1130)의 표면에 도포하여 사용하여 본 결과, 라텍스 소재, 아크릴 수지 및 UV 코팅제는 저항변동이 발생하여 부적합하며, 폴리카보네이트 소재의 코팅제가 가장 안정적이었다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 실시예에 의하면 다음과 같은 사항을 포함하는 다양한 효과를 기대할 수 있다. 다만, 본 발명이 하기와 같은 효과를 모두 발휘해야 성립되는 것은 아니다.

먼저, 본 발명은 도로 표면 포장체의 상부 표면에 발열부를 구비함으로써, 도로에 쌓인 눈을 융설하여, 도로상에 쌓이 눈이 결빙되는 것을 방지할 수 있도록 한다.

그리고, 발열부가 도로의 표면에 위치함으로써, 종래에 비해 에너지 소모량을 현저히 줄일 수 있다.

또한, 기존 도로에 신규 설치 및 유지 보수 시 종래에 비해 도로의 훼손을 줄일 수 있다.

그리고, 기존 포장재료와 접착이 우수하고 양생시간이 짧아 당일 시공 후 교 통개방이 가능하고, 골재 치핑으로 미끄럼 방지 포장으로의 기능도 수행된다.

또한, 발열부가 자동차의 바퀴가 접하는 부위에 집적되어 있을 뿐만 아니라 포장 표면에 설치되어, 소모되는 전력량을 최소화할 수 있다.

그리고, 온도 혹은 적설여부를 감지하는 센서부와, 센서부의 신호에 따라 발열부를 구동하는 제어부를 구비함으로써, 자동으로 도로 상에 적설된 눈을 융설할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

삭제

Claims (14)

1. 도로의 표면 포장체의 상부에 설치되는 발열포장재; 및

   상기 발열포장재에 전기를 공급하도록 상기 발열포장재에 연결된 전선;

   을 포함하고,

   상기 발열포장재는, 골재와, 탄소계열 및 이규화 몰리브덴 중 어느 하나의 소재로 형성되어 전기에 의해 발열작용을 일으키는 발열재, 및 상기 골재와 상기 발열재를 결합하는 결합재를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 융설장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 결합재는 MMA 계열 수지로 형성된 것을 특징으로 하는 도로 융설장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 발열포장재는 도로의 표면에 1cm 깊이로 형성된 것을 특징으로 하는 도로 융설장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 발열포장재는,

   차량의 미끄럼 방지를 위하여 발열포장재 상부에 미끄럼 방지용 골재가 일부 삽입된 것을 특징으로 하는 도로 융설장치.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 발열포장재는,

   도로포장의 표면 상부에 일정 깊이와 폭만큼 차량 주행방향으로 직선으로 배치된 것을 특징으로 하는 도로 융설장치.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 발열포장재는,

   차량의 폭 만큼 2개가 서로 마주보고 배치된 것을 특징으로 하는 도로 융설장치.
7. 삭제
8. 도로의 표면 포장체의 상부에 설치되는 발열포장재; 및

   상기 발열포장재에 전기를 공급하도록 상기 발열포장재에 연결된 전선;

   을 포함하고,

   상기 발열 포장재는,

   표면에 탄소코팅된 와이어 형상의 발열체; 및

   상기 발열체의 상하부에 도포된 포장재;

   를 포함하고,

   상기 포장재는 MMA 계열 수지로 형성된 것을 특징으로 하는 도로 융설장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 발열체의 표면에 폴리카보네이트 계열의 코팅제가 도포된 것을 특징으로 하는 도로 융설장치.
10. 삭제
11. 제 1 항, 제 2 항, 제 8 항 또는 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 도로의 온도를 감지하는 온도 감지 센서; 및

    상기 온도 감지 센서의 온도에 따라서, 상기 전선에 공급되는 전류의 양을 조절하는 제어부;

    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 융설장치.
12. 제 1 항, 제 2 항, 제 8 항 또는 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 도로의 적설 여부를 감지하는 적설 감지 센서; 및

    상기 적설 감지 센서의 신호에 따라서, 상기 전선에 공급되는 전류의 양을 조절하는 제어부;

    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 융설장치.
13. 제 1 항, 제 2 항, 제 8 항 또는 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

    기상정보를 유선 혹은 무선으로 수신하여, 상기 전선에 공급되는 전류의 양을 조절하는 제어부;

    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 융설장치.
14. 제 1 항, 제 2 항, 제 8 항 또는 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

    도로관리자가 CCTV를 통해 적설여부를 감지하여 원격으로, 상기 전선에 공급되는 전류의 양을 조절하는 제어부;

    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 융설장치.

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