KR101060458B1 - 배기가스를 이용한 융설 시스템 및 이의 제어방법 - Google Patents

Abstract

배기가스를 이용하여 도로에 눈이 쌓이거나 결빙이 발생되는 것을 제거할 수 있는 융설 시스템이 개시되어 있다. 이를 위하여 연료를 연소시켜 배기가스를 생성하는 배기가스 발생장치와 상기 배기가스 발생장치로부터 유입된 배기가스의 열을 발산하여 도로의 눈을 융설하는 방열관을 포함하는 배기가스를 이용한 융설 시스템을 제공한다. 본 발명에 의한 배기가스를 이용한 융설 시스템을 이용하면, 열전달매체로서 기체(가스)를 사용하기 때문에 액체를 사용하는 경우 발생될 수 있는 동파 및 이로 인한 운영을 불편함을 줄일 수 있다. 또한, 적은 비용으로 효율적인 융설 시스템의 구축이 가능하여 도로의 적설이나 결빙을 막을 수 있어, 이에 따른 인적 물적 피해를 최소화시킬 수 있다.

Description

배기가스를 이용한 융설 시스템 및 이의 제어방법{SNOW MELTING SYSTEM USING EXHAUST GAS AND METHOD OF CONTROLLING THE SAME}

본 발명은 배기가스를 이용한 융설 시스템 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차 엔진 등에서 발생되는 배기가스를 이용하여 경제적이고 신속하게 도로 상의 눈을 녹일 수 있는 배기가스를 이용한 융설 시스템 및 이의 제어방법에 관한 것이다.

겨울철에 도로에 눈이 쌓이거나 또는 쌓인 눈이 결빙되는 경우 차량사고가 유발되거나, 보행자가 미끄러짐 등에 의하여 안전사고를 당하는 경우가 많아진다.

예를 들어, 눈이 빈번하게 또한 많이 내리는 산간지역이나 산이나 터널 등의 지형지물로 인하여 햇빛이 들지 않는 음영지역의 경우 해마다 적설에 따른 크고 작은 인명 피해뿐만 아니라, 교통정체나 차량사고 등에 의한 재산 피해가 매년 반복하여 반복되고 있으며, 그 피해규모는 점점 늘고 있는 실정이다.

특히, 지구 환경 변화에 따라 기상예보에서 예측하기 어려운 국지적 폭설이나 기온 강하 등이 빈번해 짐에 따라 적설이나 결빙에 대한 제설제 투여 등의 예방적 또는 사후적인 조치가 점점 어려워지고 있으며, 운전자 역시 이러한 기상이변을 예상하여 스노우타이어나 체인을 장착하는 것이 쉽지 않게 되었다.

이러한 사고를 방지하기 위해서 도로가 결빙되거나 눈이 쌓이는 경우에는 눈을 제거하기 위하여 도로에 모래나 염화칼슘과 같은 수화 발열체를 뿌리거나 스크레이퍼 등의 제설차를 이용하여 제설작업을 하고 있으나, 수화 발열체나 제설차의 사용은 많은 비용 및 인력이 요구된다. 그리고 염화칼슘은 차체의 부식을 촉진시킬 뿐만 아니라 토양에 침투될 경우 지하수를 오염시키고 생태계를 악화시키는 요인이 된다.

또한, 모래는 하수구에 흘러들어갈 경우 하수구가 막히게 되고, 지표면을 덮음으로써 생태계에 악영향을 미치게 될 뿐만 아니라 도로가 건조된 후에는 미세먼지를 발생시킴으로써 건강을 위협하는 요인이 된다. 아울러, 스크레이퍼와 같은 제설용 중장비를 이용하는 기계적인 제설방법은 지속성이 없는 문제점을 갖는다. 이와 같이, 제설제나 모래를 사용한 제설작업은 결빙된 노면에 대한 임시방편적인 조취만 취할 수 있을 뿐, 결빙된 얼음이나 쌓인 눈을 완벽히 제거할 수 없다는 한계가 있다.

또한, 상기 조치들은 눈이 쌓이기 전이나 초기 단계에서는 효과적일 수 있으나, 이미 상당량 적설이 이루어진 경우는 교통수단을 통하여 해당 지역에 접근하는 것이 어렵기 때문에 그 활용도가 제한적이다.

앞서 언급한 수화 발열체나 스크레이퍼를 이용한 제설차 사용의 대안으로서 종래에는 도로의 바닥판 내부에 전기적인 열선을 깔아 바닥판 자체를 가열하여 해빙하는 기술이 제안되었다. 그러나 이러한 열선을 이용한 해빙구조에서는 차량 통행으로 인하여 열선이 단선되는 경우가 자주 발생할 수 있으며, 열선이 단선되는 경우에는 해빙기능이 급격히 저하되는 문제가 발생한다.

특히, 이와 같이 열선이 손상되더라도 손상된 열선을 찾아내는 것이 어려울 뿐만 아니라, 손상된 열선을 보수하기 위해서는 도로 자체를 부분 파손시켜야 하기 때문에 손상된 열선의 보수는 사실상 불가능하다. 아울러, 이와 같은 전기 에너지를 이용한 시스템을 설치하면, 융설 시스템이 전혀 필요 없는 여름철을 비롯하여 일년 내내 기본적인 전기요금이 부과되기 때문에 이를 운영하는 국가나 지자체의 입장에서는 경제적으로 큰 부담이 된다.

또한, 전기를 많이 사용하는 한낮에 전열선을 이용한 제설 및 제빙 시스템을 가동할 경우 전력부하를 가중시킬 뿐만 아니라, 높은 전기사용료를 지불해야 하므로 운영비가 많이 소요된다. 이러한 이유로 열선을 이용하여 도로에 해빙기능을 부여하려는 시도는 실용화에 한계를 보이고 있다.

한편, 도로 하부에 수배관을 설치하고, 겨울철에 뜨거운 액체, 예를 들면 온수를 통과시켜 융설을 시키고자 하는 방법이 제안되고 있으나, 이는 액체가 가진 성질 때문에 효율이 낮고 시스템의 내구성이 보장되지 못하는 문제점이 있다. 구체적으로, 액체의 경우 배관을 통과하면서 많은 유동마찰을 받기 때문에 넓은 지역을 융설하지 못한다. 또한 겨울철에 동파될 우려가 있으며, 동파를 방지하기 위해서는 겨울철에 열전달 매개체인 액체를 제거하였다가 눈이 오는 경우 다시 주입하여야 하는 운영상의 불편함이 발생한다.

이 밖에도 최근에는 태양열, 자동차의 배기가스 등을 이용한 제설장치에 대한 기술들이 개발되고 있다.

이러한 일예로서, 대한민국 공개특허공보 제2003-0078445호(2003년10월08일 공개)에는 도로용 방음벽에 태양빛을 집열하기 위한 집열판을 구비하고, 그 내측에 이 집열판으로부터 집열된 에너지를 전기에너지로 변환시키는 축전수단을 구비하며, 이 축전수단에 의해 생성된 전기에너지를 통해 도로에 배열된 히팅열선을 가열시켜 도로의 결빙을 방지하는 태양열 방음벽이 개시되어 있다.

그러나 태양열을 이용한 제설장치는 축적된 에너지가 모두 소모되면 폭설이나 저온이 지속될 경우에 제설작업을 수행할 수 없다는 한계가 있다.

다른 예로서, 대한민국 공개특허공보 제2003-0078445호(2003년10월08일 공개)에는 자동차의 마후라(muffler) 후방 배기구에 연결하여 배기가스의 방향을 노면으로 향하도록 변경시켜 줌으로서 차량의 배기열에 의해 노상의 적설 및 결빙상태를 해소시킬 수 있도록 구성된 차량의 배기가스를 이용한 제설장치가 개시되어 있다.

그러나 차량을 이용한 제설장치는 도로에 눈이 쌓이거나 결빙되는 것을 미연에 방지할 수 없고, 많은 차량에 상기 제설장치가 설치되지 않으면 제설효과가 미미하며, 상기 제설장치가 설치된 차량이 도로를 주행해야 된다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 제1 목적은 도로에 눈이 쌓이거나 결빙이 발생되는 것을 사전적으로 예방할 수 있거나 사후적으로 제거할 수 있으며, 또한, 인력의 투입이 필요없고 경제적이며, 운영이 편리하고 그 내구성이 보장되는 배기가스를 이용한 융설 시스템을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 제2 목적은 상기 배기가스를 이용한 융설 시스템의 제어방법을 제공하는데 있다.

상술한 본 발명의 제1 목적을 달성하기 위한 일실시예에 의하면, 연료를 연소시켜 배기가스를 생성하는 배기가스 발생장치와 상기 배기가스 발생장치로부터 유입된 배기가스의 열을 발산하여 도로의 눈을 융설하는 방열관을 포함하는 배기가스를 이용한 융설 시스템을 제공한다.

상술한 본 발명의 제1 목적을 달성하기 위한 다른 실시예에 의하면, 연료를 연소시켜 배기가스를 생성하는 배기가스 발생장치, 상기 배기가스 발생장치에 연결되어 유입되는 배기가스를 분기하는 제어밸브, 그리고 상기 제어밸브에 의하여 분기된 배기가스가 유입되어 도로의 눈을 융설할 수 있도록 분획된 도로마다 설치되는 복수개의 방열관을 포함하는 배기가스를 이용한 융설 시스템을 제공한다.

상술한 본 발명의 제1 목적을 달성하기 위한 또 다른 실시예에 의하면, 연료를 연소시켜 배기가스를 생성하는 동력발생장치, 상기 동력발생장치로부터 유입된 배기가스의 열을 발산하여 도로의 눈을 융설하는 방열관, 상기 동력발생장치의 구동력을 이용하여 전기에너지를 생성하는 발전기, 상기 발전기에서 생성된 전기에너지를 저장하는 축전지, 상기 방열관에 설치되어 가열되는 가열코일, 및 상기 동력발생장치의 가동 정도 및 상기 가열코일의 가열 정도를 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스를 이용한 융설 시스템을 제공한다.

상술한 본 발명의 제2 목적을 달성하기 위한 실시예에 의하면, 제1 센서에서 도로의 상태를 측정하는 제1 단계; 상기 측정된 도로의 상태에 따라 제어부에서 배기가스 발생장치의 가동여부 및 정도를 결정하는 제2 단계; 제2 센서에서 융설 시스템을 통과한 배기가스의 온도를 측정하는 제3 단계; 및 상기 측정된 배기가스의 온도에 따라 제어부에서 상기 배기가스 발생장치의 가동정도를 조절하는 제4 단계를 포함하는 융설 시스템의 제어방법을 제공한다.

본 발명에 의한 배기가스를 이용한 융설 시스템을 이용하면, 열전달매체로서 기체(가스)를 사용하기 때문에 액체를 사용하는 경우 발생될 수 있는 동파 및 이로 인한 운영을 불편함을 줄일 수 있다.

그리고 기체는 액체에 비하여 유동시 마찰이 적기 때문에 배관을 통하여 마찰 손실없이 원거리 까지 이동이 가능하여 본 시스템을 이용하면 넓은 지역에 효율적으로 열을 전달할 수 있다.

또한, 전열선을 매설하는 경우 발생될 수 있는 단선 등에 따른 시스템의 불안정성을 해결할 수 있고, 필요한 경우에만 휘발유 등의 연료를 공급하여 가동시키면 되기 때문에, 전기에너지를 이용하는 경우 발생될 수 있는 기본요금에 의한 경제적 부담 등을 방지할 수 있고, 상습 적설지역의 오지에 전력선을 설치하여야 하는 불편함을 해소할 수 있다.

나아가, 본 시스템은 자동차 엔진을 개조하여 구현할 수 있기 때문에, 폐차를 이용하면 자원재활용의 효과를 기대할 수 있으며 매우 적은 비용으로 시스템을 구축할 수 있다.

또한, 원격으로 조절할 수 있도록 설치하면 인력이 필요 없을 뿐만 아니라, 막대한 제설비용과 노력을 절감할 수 있으며, 제설약품의 부적절한 사용으로 인한 환경오염, 생태계파괴, 시설물 부식을 방지할 수 있다.

결과적으로 적은 비용으로 효율적인 융설 시스템의 구축이 가능하여 도로의 적설이나 결빙을 막을 수 있어, 이에 따른 인적 물적 피해를 최소화시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 배기가스를 이용한 융설 시스템의 일 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 배기가스를 이용한 융설 시스템의 다른 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 배기가스를 이용한 융설 시스템의 또 다른 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 4은 본 발명에 따른 배기가스를 이용한 융설 시스템의 또 다른 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 5는 본 발명에 따른 배기가스를 이용한 융설 시스템의 제어방법을 설명하기 위한 평면도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 의한 배기가스를 이용한 융설 시스템을 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 배기가스를 이용한 융설 시스템의 일 실시예를 나타내는 평면도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 의한 융설 시스템은 배기가스 발생장치(10)와 이에 연결되어 배기가스가 통과하며 도로표면으로 열을 전달하는 방열관(20)을 가진다.

먼저, 본 실시예에 의한 융설 시스템은 배기가스 발생장치(10)를 포함한다. 상기 배기가스 발생장치(10)는 연료(휘발유, 등유 등)를 연소시켜 고온의 배기가스를 생성한다. 이러한 배기가스 발생장치(10)는 구체적으로 가스기관, 가솔린기관, 디젤기관, 열구기관, 석유기관, 가스터빈, 제트엔진, 또는 증기터빈 등에서 선택하여 구성할 수 있다.

본 발명에서 바람직하게는 상기 배기가스 발생장치(10)로는 휘발유나 경유 또는 등유 등을 연료로 공기에 의하여 연소하는 자동차 엔진일 수 있다. 특히, 폐 자동차의 엔진을 이용하면 별도의 배기가스 발생장치(10)를 제작하여야 하는 비용을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 자원 재활용 및 환경오염의 방지라는 측면에서 유리하다.

이와 같이 자동차 엔진 등에서 연료가 공기에 의하여 연소된 후 발생되는 배기가스는 그 온도가 수백 도에 이르기 때문에 이러한 충분한 열기를 사용하면 도로에 쌓인 눈이나 이들이 결빙된 노면 상의 얼음을 신속하게 녹일 수 있다.

그리고 본 실시예에 의한 배기가스를 이용한 융설 시스템은 방열관(20)을 포함한다.

상기 방열관(20)은 상기 배기가스 발생장치(10)로부터 발생된 배기가스가 유입되어 유동하는 통로로서, 상기 방열관(20)은 아스팔트나 시멘트 도로 등의 도로 포장 구조물의 하부나 인도의 보도블록 하부에 설치된다. 상기 배기가스 발생장치(10)에서 발생된 배기가스는 상기 방열관(20)을 통과하면서 자연스럽게 외부로 열을 발산하여 도로의 눈을 융설하거나 얼음을 융빙하게 된다. 이와 같이 방열관(20)을 통과하면서 도로의 눈을 녹인 후 온도가 낮아진 배기가스는 외부 대기 중으로 배출되거나 또는 다시 상기 배기가스 발생장치(10)로 환류되어 재사용될 수 있다.

이러한 방열관(20)으로는 금속재질 또는 합성수지 재질을 사용하여 형성될 수 있다. 기체는 일반적으로 액체에 비하여 유동에 의한 마찰손실이 적기 때문에, 액체를 열전달 매체로 사용하는 경우보다 일회의 추동력으로 먼거리까지 이동할 수 있다. 따라서 본 발명과 같이 열전달 매체로서 가스를 이용하면, 하나의 배기가스 발생장치(10)를 사용하여 보다 넓은 면적의 도로를 융설시킬 수 있다.

나아가, 본 발명은 시스템이 가동되는 경우에만 기체가 유동하게 되므로, 부피가 팽창하는 여름철이나 부피가 줄어드는 겨울철에 상기 방열관(20)의 내구성을 보장하기 위하여 별도로 배기가스를 제거하여야할 필요가 없다. 이는 액체를 열전달 매체로 사용하는 경우 겨울철 동파 등을 방지하기 위하여 눈이 오지 않는 겨울철에는 액체를 배관에서 제거하여야 하는 운영상의 불편을 현저히 감소시킬 수 있는 장점을 나타낸다.

나아가 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 융설 시스템은 제어부(30)를 더 포함할 수 있다.

상기 제어부(30)는 사람의 조작에 의하여 또는 미리 설정된 프로그램에 따라 도로의 융설에 필요한 상기 배기가스 발생장치(10)의 가동 정도를 제어하게 된다. 즉, 제어부(30)를 통하여 강설이 있고 온도가 낮은 등 일정한 조건이 충족되면 본 시스템을 작동시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 융설 시스템은 제1 센서(42) 또는 제2 센서(44) 또는 제1 센서(42) 및 제2 센서(44)를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 센서(42)는 도로의 상태를 측정하는 역할을 한다. 여기서 도로의 상태란 도로 표면의 온도를 측정하는 온도센서 또는 상기 도로 표면의 습도를 측정하는 습도센서 등을 사용할 수 있다. 즉, 내린 눈이 녹지 않고 쌓일 온도인지, 또는 결빙이 얼마나 신속히 진행될 온도인지를 측정한다. 또한, 도로 표면에 물기가 얼마나 존재하는지 등을 감지하는 센서로 제1 센서(42)를 구성할 수 있다.

이와 같이 제1 센서(42)를 통하여 도로의 상태를 측정하는 경우, 상기 제어부(30)는 상기 제1 센서(42)에서 측정된 도로 상태에 따라 상기 배기가스 발생장치(10)의 가동 정도를 조절하게 된다.

상기 제2 센서(44)는 상기 방열관(20)을 통과하고 환류되거나 대기 중으로 방출되는 배기가스의 온도를 측정하게 된다. 예를 들어, 제2 센서(44)에서 측정된 배기가스의 온도가 눈을 녹이기에 충분히 높은 온도라면 상기 제어부(30)는 상기 배기가스 발생장치(10)의 작동을 멈추거나 또는 가동정도는 낮은 수준으로 유지할 수 있다. 반대로 배기가스의 온도가 융설시키기에 낮은 경우 이는 도로에 융설을 위한 충분한 열이 전달되지 못하고 있는 경우이므로 상기 제어부(30)는 높은 온도의 보다 많은 양의 배기가스가 발생될 수 있도록 상기 배기가스 발생장치(10)의 가동정도를 높은 수준으로 변경할 수 있다.

즉, 상기 제어부(30)는 상기 제1 센서(42) 및 제2 센서(44)에서 측정된 상태에 따라 상기 배기가스 발생장치(10)의 가동 정도를 조절하여 본 시스템을 효과적으로 운용할 수 있게 된다.

도 2는 본 발명에 따른 배기가스를 이용한 융설 시스템의 다른 실시예를 나타내는 평면도이다.

매우 넓은 범위에 적설이 진행되어 하나의 배기가스 발생장치(10)에 연결된 방열관(20)이 길게 연장되는 경우 방열관(20) 말단까지 융설을 위한 열이 충분히 공급되지 못하는 문제점이 있다. 본 실시예의 경우 이러한 상황에 효과적으로 대응하기 위하여 발생된 배기가스를 나누어서 임의로 구획된 도로 중간부터 배기가스를 제공할 수 있게 된다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 의한 융설 시스템은 배기가스 발생장치(10), 배기가스를 분기하는 제어밸브를 가진다. 그리고 분획된 도로마다 설치되는 복수개의 방열관(20)을 포함한다.

먼저 본 실시예에 의한 융설 시스템은 배기가스 발생장치(10)를 포함한다. 상기 배기가스 발생장치(10)는 연료를 연소시켜 융설이나 융빙을 위한 열원으로 사용되는 고온의 배기가스를 생성한다. 기체 상태의 배기가스를 배출할 수 있다면 특별히 그 종류가 제한되는 것은 아니나, 경제성을 고려하고 별도로 제작하는 불편함을 덜기 위해서는 폐 자동차의 엔진을 활용하는 것이 바람직하다. 이를 통하여 자원을 재활용할 수 있고 환경오염을 방지할 수 있게 된다.

이때, 그리고 본 실시예에 의한 배기가스를 이용한 융설 시스템은 필요에 따라 배기관(50)을 포함할 수 있다. 즉, 후술하는 제어밸브(60)어밸브가 상기 배기가스 발생장치(10)에 바로 연결될 수도 있지만, 연결의 편의를 위하여 상기 배기가스 발생장치(10)에 연결되어 배기가스를 배출하는 배기관(50)을 더 포함하고 이에 제어밸브를 연결할 수도 있다. 상기 배기관(50)을 통하여 배출된 배기가스는 제어밸브의 제어에 의하여 복수의 방열관(20)으로 분배된다.

또한, 본 실시예에 의한 융설 시스템은 제어밸브를 포함한다.

상기 제어밸브는 상기 배기가스 발생장치(10) 또는 배기관(50)에 연결되어 유입되는 배기가스를 나누어서 복수의 후술하는 방열관(20)으로 배분한다.

전술한 바와 같이, 넓은 지역에 분기없이 하나의 연장된 방열관(20)만을 설치하는 경우 배기가스가 최초 방열관(20)에 유입되는 지점의 배기가스의 온도는 매우 높지만, 방열관(20)을 모두 통과하여 방출되는 배기가스의 온도는 매우 낮게 된다. 따라서 방열관(20) 말단의 도로에는 충분한 열이 전달되지 못하여 본 시스템이 적용된 도로라고 하더라고 눈이 쌓이거나 결빙이 발생할 수 있게 된다.

이러한 문제에 대응하기 위하여 하나의 입구에서 하나의 길게 연장된 방열관(20)에 배기가스를 주입하지 않고, 임의로 구획된 도로의 영역(부분)마다 독자적인 배기가스 유입구를 가진 복수의 방열관(20)을 설치하고, 상기 복수의 방열관(20)에 배기가스를 나누어 투입하기위하여 상기 제어밸브의 제어에 의하여 배기가스를 분기한다.

또한, 본 실시예에 의한 융설 시스템은 복수개의 방열관(20)을 포함한다.

예를 들면, 도 2에서 살펴볼 수 있는 바와 같이, 본 시스템이 적용되는 도로를 A, B, C, D 네 영역으로 임의 구분하고, 해당 분획된 도로마다 별도의 배기가스 유입구를 가지는 복수의 방열관(20)을 설치한다. 이러한 복수의 방열관(20)에는 상기 제어밸브에 의하여 분기된 배기가스가 유입되어 개별적으로 각 방열관(20)마다 통과하면서 도로의 눈을 융설한 후 환류 또는 방출되게된다.

도로의 분획면적은 임의로 이루어질 수 있으나 배기가스의 온도, 배기가스가 방열관(20)을 통과하면서 생기는 배기가스의 온도낙하 정도, 해당 지역의 겨울철 평균기온이나 최저기온 등을 고려하여 적절하게 분획할 수 있고, 분획된 부분마다 개별적인 순환이 이루어질 수 있도록 상기 복수 개의 방열관(20)을 설치한다.

이와 같이 설치하면, 매우 넓은 지역에 대한 융설 작업을 수행하더라도 국부적으로 눈이나 얼음이 잔존하지 않도록 균일하게 융설 및 융빙 작업을 수행할 수 있다.

나아가, 상기 방열관(20)은 효과적인 열 전달을 위하여 다양한 형태로 형성될 수 있으나, 도 2에서 표시한 바와 같이, 굴곡진 파형관의 형태로 형성될 수도 있다.

한편, 본 실시예에 의한 배기가스를 이용한 융성시스템은 상기 분획된 도로 각각의 상태를 측정하는 복수개의 제1 센서(42)와 상기 복수개의 제1 센서(42)로부터 측정된 도로 각각의 상태를 분석하고 상기 제어밸브를 제어하여 상기 분획된 도로마다 설치된 복수개의 방열관(20)에 대한 배기가스 유입량을 조절하는 제어부(30)를 더 포함할 수 있다.

또는 상기 분획된 도로 각각의 상태를 측정하는 복수 개의 제1 센서(42) 외에, 상기 복수의 방열관(20)을 통과한 각각의 배기가스의 온도를 측정하는 복수개의 제2 센서(44)를 더 포함할 수 있다. 이 경우 상기 제어부(30)는 상기 복수 개의 제1 센서(42) 및 제2 센서(44)로부터 입력된 정보를 분석하여 상기 제어밸브를 제어하여 상기 분획된 도로마다 설치된 복수개의 방열관(20)에 대한 배기가스 유입량을 조절하게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 배기가스를 이용한 융설 시스템의 또 다른 실시예를 나타내는 평면도이다.

도 3을 참조하면, 본 실시예의 경우 배기가스를 분기하기 위하여 하나의 제어밸브를 사용하는 전술한 실시예와는 달리 다수 개의 제어밸브(62, 64, 66, 68)를 사용하여 순차적으로 사용하여 복수 개의 방열관(20)(22, 24, 26, 28)에 배기가스를 분배함으로써, 배기가스의 열 손실을 최소화할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 배기가스를 이용한 융설 시스템의 또 다른 실시예를 나타내는 개념도이다.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 의한 융설 시스템은 배기가스 뿐만 아니라 구동력을 생성하는 동력발생장치와 방열관(20)을 가진다. 또한, 전기에너지를 생성하는 발전기(72)와 이를 저장하는 축전지(74)를 포함한다. 그리고 가열코일(80)과 이러한 구성요소들을 제어하기 위한 제어부(30)을 포함한다.

이하 개별적인 구성요소 별로 자세히 상술하기로 한다.

먼저, 본 실시예에 의한 융설 시스템은 동력발생장치를 포함한다. 이러한 동력발생장치(12)로는 대표적으로 자동차 엔진을 들 수 있는데, 자동차 엔진은 연료를 연소시켜 배기가스를 발생시킬 수 뿐만 아니라, 구동력(자동차에서는 바퀴를 굴릴 수 있고, 전기 에너지를 생성하여 배터리를 충전할 수 있는 힘)을 발생시킨다.

그리고 본 실시예에 의한 융설 시스템은 상기 동력발생장치(12)로부터 유입된 배기가스의 열을 발산하여 도로의 눈을 융설하는 방열관(20)을 포함한다.

또한, 본 실시예에 의한 융설 시스템은 발전기(72)를 포함한다.

상기 발전기(72)는 상기 동력발생장치(12)의 구동력을 이용하여 전기에너지를 생성하는 장치이다. 이와 같이 얻어진 전기에너지를 이용하여 본 시스템의 각종 장치들의 제어에 필요한 전기적인 소스를 공급할 수 있으며, 후술하는 가열코일(80)을 가열하기 위한 에너지원으로 사용할 수 있다.

나아가, 본 실시예에 의한 융설 시스템은 상기 발전기(72)에서 생성된 전기에너지를 저장하는 축전지(74)를 포함한다. 상기 발전기(72)에서 생성된 전기 에너지 중 본 시스템 운영에 사용되거나 후술하는 가열코일(80)의 가열에 사용되지 않는 전기에너지를 축전하여 필요한 때에 사용할 수 있게 된다.

이러한 동력발생장치(12), 발전기(72), 축전지(74)는 일반적인 자동차에 모두 구비되어 있다. 따라서 경제적인 면이나 제작의 편의성 면에서 본다면 엔진 부분 등이 가동되는 폐차를 이용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시예에 의한 융설 시스템은 상기 방열관(20)에 설치되어 가열되는 가열코일(80)을 포함한다.

상기 가열코일(80)은 배기가스가 통과하는 방열관(20)내에 설치되거나 또는 방열관(20)에 열을 가할 수 있도록 방열관(20)을 외부를 감싸는 형식으로 설치될 수도 있다. 상기 가열코일(80)이 방열관(20) 내에 설치되는 경우, 상기 가열된 가열코일(80)에 의하여 상기 방열관(20)을 통과하는 배기가스에 포함된 불완전연소 가스가 추가로 연소될 수 있다. 이와 같이 함으로써, 배기가스가 외부로 방출되는 경우 야기되는 대기 오염 등의 문제를 해결할 수 있게 된다.

또한, 상기 가열코일(80)이 방열관(20) 내부 또는 외부에 설치되는 경우, 상기 방열관(20)을 통과하는 배기가스에 열에너지를 더 공급할 수 있다. 이와 같이 한번 더 가열된 배기가스는 많은 열 에너지를 가지고 있기 때문에 보다 신속하게 보다 넓은 면적의 도로를 융설, 융빙시킬 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 배기가스를 이용한 융설 시스템은 상기 동력발생장치(12)의 가동 정도 및 상기 가열코일(80)의 가열 정도를 조절하는 제어부(30)을 포함한다.

상기 제어부(30)는 본 시스템의 각종 구성요소의 작동을 제어할 뿐만 아니라, 특히, 상기 가열코일(80)의 가열원으로서, 상기 발전기(72)에 의하여 발생된 전기에너지를 사용할 것인지 또는 상기 축전지(74)에 저장된 전기에너지를 사용할 것인지 결정한다.　또한, 축전지(74)에 충분한 전기에너지가 저장된 경우 동력발생장치(12)의 작동을 멈추고 축전된 전기에너지를 이용하여 외부공기를 유입한 후 가열하여 방열관(20)에 순환시킬 수도 있다.

한편, 상기 도로의 상태를 측정하는 제1 센서(42)와 상기 방열관(20)을 통과한 배기가스 온도를 측정하는 제2 센서(44)를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 제어부(30)는 상기 제1 센서(42) 및 제2 센서(44)로부터 입력된 정보를 분석하여 상기 동력발생장치(12)의 가동 정도 및 가열코일(80)의 가열정도를 조절하게 된다.

구체적으로 상기 제어부(30)는 상기 동력발생장치(12)에 연료를 공급하는 연료분사기(78)를 제어하여 상기 동력발생장치(12)의 가동 정도를 조절할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 배기가스를 이용한 융설 시스템의 제어방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 의한 융설 시스템의 제어방법에 따르면, 먼저, 도로에 설치된 제1 센서에서 도로의 상태를 측정한다(제1 단계).

상기 제1 센서는 눈이 쌓여 있거나, 쌓여 있을 것으로 예상되는 도로의 상태를 측정하기 위한 센서로, 상기 도로의 습도나 노면 온도를 측정하게 된다. 상기 제1 센서에서 측정된 정보는 통상적으로 공지된 유무선 통신방법에 따라 상기 제어부로 전달된다.

이어서, 상기 측정된 도로의 상태에 따라 제어부에서 상기 배기가스 발생장치의 가동할 것인지 여부, 및 가동시킨다면 어느 정도 가동할 것인지를 결정한다(제2 단계).

상기 제어부에는 먼저, 상기 제1 센서에서 얻어진 데이터를 근거로 하여 본 시스템을 가동할지 여부를 결정한다. 예를 들면, 융설이 필요한 경우, 필요한 에너지의 양 및 이를 전달하기 위한 배기가스 발생장치(10)의 가동 정도를 계산한다. 또한, 상기 배기가스 발생자치를 가동하여 배기가스를 공급할지, 아니면 축전지에 저장된 전기에너지를 이용하여 상기 방열관 내에 위치하는 가열코일을 가열하여 뜨거운 공기를 방열관으로 공급할지 여부를 결정한다. 이 경우 고온 공기의 유동을 위하여 축전지에 저장된 전기에너지를 이용하여 송풍장치를 가동할 수 있다.

그 다음, 제2 센서에서 융설 시스템을 통과한 배기가스의 온도를 측정한다(제3 단계). 여기서 제2 센서는 본 발명에 의한 융설 시스템을 통과하고 난 후에 환류되거나 또는 외부로 방출되는 배기가스의 온도를 측정하는 센서이다. 이와 같이, 방출되는 배기가스의 온도를 측정하는 이유는 공급되는 배기가스가 본 융설 시스템에 설치된 전 영역을 융설할 수 있는 충분한 열을 공급하고 있는지를 판단하기 위함이다.

만약 방출되는 배기가스의 온도가 융설을 시킬 수 있을 만큼 충분히 높은 경우가 아니라면, 방열관의 말단 부분의 노면에는 적설이나 결빙이 발생될 수 있으므로 상기 배기가스 발생장치의 가동정도를 더 높여야 한다.

또한, 본 융설 시스템의 경우, 배기가스 발생장치에서 배출되는 배기가의 온도가 지나치게 높을 경우 아스팔트가 녹는 등의 문제점이 발생할 수 있으므로, 배기가스와 외기를 혼합하여 가스의 온도를 조절한 후 공급할 수 있으며, 이러한 기체의 혼합은 배기가스 혼합기에서 일어난다.

본 단계에서는 선택적으로 상기 배기가스 발생장치에서 발생된 배기가스와 외기가 혼합되는 배기가스 혼합기에 설치된 제3 센서를 사용하여 혼합가스 온도를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있고, 후술하는 제4단계에서 상기 제어부는 상기 혼합가스의 온도에 따라 상기 배기가스 발생장치의 가동정도, 외기의 유입정도를 조절할 수 있다.

계속하여, 상기 측정된 배기가스의 온도에 따라 제어부에서 상기 배기가스 발생장치의 가동정도를 조절한다(제4 단계).

앞서 설명한 바와 같이, 만약 배기가스 발생장치(10)를 가동시키는 경우 융설에 필요한 에너지에 대응하는 배기가스가 발생될 수 있도록 조절하고, 지나치게 온도가 높게 되는 경우 배기가스와 일반 대기 중의 공기를 배기가스 혼합기(90)에서 혼합하여 융설에 적절한 온도를 가진 배기가스가 방열관(20)에 공급되도록 제3 센서 등으로 온도를 측정하여 배기가스 발생장치(10) 및 외부에서 공급되는 기체의 양을 밸브 등을 사용하여 조절하는 것이 바람직하다.

한편, 이미 저장된 전기에너지를 이용하여 본 시스템을 가동시키는 경우, 팬(fan), 펌프(pump) 등의 송풍장치(100)를 가동시켜 외부 공기를 유입하고 이를 가열코일(80)을 사용하여 가열한 후 이를 방열관(20)에 공급하게 된다.

상기 제어부(30)는 이러한 경우 어떠한 경우이든 상기 제1 내지 제3센서에서 측정된 상태를 토대로 상기 배기가스 발생장치(10), 발전기(72), 축전지(74), 송풍장치(100), 제어밸브 등을 조절하게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 배기가스 발생장치 12 : 동력 발생장치
20 : 방열관 30 : 제어부
42 : 제1 센서 44 : 제2 센서
50 : 배기관 60, 62, 64, 66, 68 : 제어밸브
72 : 발전기 74 : 축전지
76 : 연료통 78 : 연료분사기
80 : 가열코일 90 : 배기가스 혼합기
100 : 송풍장치

Claims (22)

1. 연료를 연소시켜 배기가스를 생성하는 동력발생장치;
   상기 동력발생장치로부터 유입된 배기가스의 열을 발산하여 도로의 눈을 융설하는 방열관;
   상기 동력발생장치의 구동력을 이용하여 전기에너지를 생성하는 발전기; 및
   상기 방열관에 설치되며 상기 발전기로부터 제공되는 전기에너지를 이용하여 가열되는 가열코일을 포함하는 배기가스를 이용한 융설 시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1 항에 있어서, 상기 방열관이 도로 구조물 또는 보도블록의 하부에 설치되는 것을 특징으로 하는 배기가스를 이용한 융설 시스템.
5. 제1 항에 있어서, 상기 방열관을 통과한 배기가스가 대기 중으로 방출되는 것을 특징으로 하는 배기가스를 이용한 융설 시스템.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 도로의 융설에 필요한 상기 동력발생장치의 가동 정도를 제어하는 제어부을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스를 이용한 융설 시스템.
7. 제6 항에 있어서,
   상기 도로의 상태를 측정하는 제1 센서를 더 포함하고
   상기 제어부는 상기 제1 센서에서 측정된 도로 상태에 따라 상기 배기가스 발생장치의 가동 정도를 조절하는 것을 특징으로 하는 배기가스를 이용한 융설 시스템.
8. 제6 항에 있어서,
   상기 도로의 상태를 측정하는 제1 센서;
   상기 방열관을 통과한 배기가스의 온도를 측정하는 제2 센서를 더 포함하고,
   상기 제어부는 상기 제1 센서 및 제2 센서에서 측정된 상태에 따라 상기 배기가스 발생장치의 가동 정도를 조절하는 것을 특징으로 하는 배기가스를 이용한 융설 시스템.
9. 제7 항 또는 제 8항에 있어서, 상기 제1 센서가 상기 도로 표면의 온도를 측정하는 온도센서 또는 상기 도로 표면의 습도를 측정하는 습도센서인 것을 특징으로 하는 배기가스를 이용한 융설 시스템.
10. 연료를 연소시켜 배기가스를 생성하는 동력발생장치;
    상기 동력발생장치에 연결되어 유입되는 배기가스를 분기하는 제어밸브;
    상기 제어밸브에 의하여 분기된 배기가스가 유입되어 도로의 눈을 융설할 수 있도록 분획된 도로마다 설치되는 복수개의 방열관;
    상기 동력발생장치의 구동력을 이용하여 전기에너지를 생성하는 발전기; 및
    상기 방열관에 설치되며 상기 발전기로부터 제공되는 전기에너지를 이용하여 가열되는 가열코일을 포함하는 배기가스를 이용한 융설 시스템.
11. 제10 항에 있어서, 상기 동력발생장치에 연결되어 배기가스를 배출하는 배기관을 더 포함하고, 상기 제어밸브는 상기 배기관에 연결되어 유입되는 배기가스를 분기하는 것을 특징으로 하는 배기가스를 이용한 융설 시스템.
12. 제10 항에 있어서,
    상기 분획된 도로 각각의 상태를 측정하는 복수개의 제1 센서;
    상기 복수개의 제1 센서로부터 측정된 도로 각각의 상태를 분석하고 상기 제어밸브를 제어하여 상기 분획된 도로마다 설치된 복수개의 방열관에 대한 배기가스 유입량을 조절하는 제어부을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스를 이용한 융설 시스템.
13. 제10 항에 있어서,
    상기 분획된 도로 각각의 상태를 측정하는 복수 개의 제1 센서;
    상기 복수의 방열관을 통과한 각각의 배기가스의 온도를 측정하는 복수개의 제2 센서;
    상기 복수 개의 제1 센서 및 제2 센서로부터 입력된 정보를 분석하여 상기 제어밸브를 제어하여 상기 분획된 도로마다 설치된 복수개의 방열관에 대한 배기가스 유입량을 조절하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스를 이용한 융설 시스템.
14. 연료를 연소시켜 배기가스를 생성하는 동력발생장치;
    상기 동력발생장치로부터 유입된 배기가스의 열을 발산하여 도로의 눈을 융설하는 방열관;
    상기 동력발생장치의 구동력을 이용하여 전기에너지를 생성하는 발전기;
    상기 발전기에서 생성된 전기에너지를 저장하는 축전지; 및
    상기 방열관에 설치되어 가열되는 가열코일; 및
    상기 동력발생장치의 가동 정도 및 상기 가열코일의 가열 정도를 조절하는 제어부을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스를 이용한 융설 시스템.
15. 제14 항에 있어서, 상기 제어부가 상기 가열코일의 가열원으로서, 상기 발전기에 의하여 발생된 전기에너지 및 상기 축전지에 저장된 전기에너지 중에서 선택하는 것을 특징으로 하는 배기가스를 이용한 융설 시스템.
16. 제14 항에 있어서, 상기 가열된 가열코일에 의하여 상기 방열관을 통과하는 배기가스에 포함된 불완전연소 가스가 연소되는 것을 특징으로 하는 이동식 배기가스 발생장치를 이용한 융설 시스템.
17. 제14 항에 있어서, 상기 가열된 가열코일에 의하여 상기 방열관을 통과하는 배기가스가 가열되는 것을 특징으로 하는 이동식 배기가스 발생장치를 이용한 융설 시스템.
18. 제14 항에 있어서,
    상기 도로의 상태를 측정하는 제1 센서; 및
    상기 방열관을 통과한 배기가스 온도를 측정하는 제2 센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제1 센서 및 제2 센서로부터 입력된 정보를 분석하여 상기 동력발생장치의 가동 정도 및 가열코일의 가열정도를 조절하는 것을 특징으로 하는 배기가스를 이용한 융설 시스템.
19. 제18 항에 있어서,
    연료를 상기 동력발생장치에 공급하는 연료분사기를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 동력발생장치에 연료를 공급하는 연료분사기를 제어하여 상기 동력발생장치의 가동 정도를 조절하는 것을 특징으로 하는 배기가스를 이용한 융설 시스템.
20. 제1 센서에서 도로의 상태를 측정하는 제1 단계;
    상기 측정된 도로의 상태에 따라 제어부에서 배기가스 발생장치의 가동여부 및 정도를 결정하는 제2 단계;
    제2 센서에서 상기 배기가스 발생장치에서 발생된 배기가스와 외기가 혼합되는 배기가스 혼합기의 혼합가스 온도를 측정하는 제3 단계; 및
    상기 측정된 혼합가스의 온도에 따라 제어부에서 상기 배기가스 발생장치의 가동정도, 외기의 유입정도를 조절하는 제4 단계를 포함하는 융설 시스템의 제어방법.
21. 삭제
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