KR101202262B1 - 도로용 무인 제설장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 도로 포장면 상단에 적재된 눈 또는 결빙을 제거하는 제설제빙장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 도로 포장면의 아래에 열선을 설치하며, 온도측정센서 의 측정값 및 미리 설정된 값을 비교하여 효율적으로 제어하고, 태양광 및 풍력 등을 통한 자체 전원공급원을 갖고 생산된 전기를 계절에 따라서 효율적으로 관리하고, 제설시 혹은 야간에 안전등을 통하여 보행자 및 차량을 유도할 수 있는 도로용 무인 제설장치에 관한 것이다.

Description

도로용 무인 제설장치{Automatic Snow Melting Machine for road}
본 발명은 도로 포장면 상단에 적재된 눈 또는 결빙을 제거하는 제설제빙장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 도로 포장면의 아래에 열선을 설치하며, 온도측정센서 의 측정값 및 미리 설정된 값을 비교하여 효율적으로 제어하고, 태양광 및 풍력 등을 통한 자체 전원공급원을 갖고 생산된 전기를 계절에 따라서 효율적으로 관리하고, 제설시 혹은 야간에 안전등을 통하여 보행자 및 차량을 유도할 수 있는 도로용 무인 제설장치에 관한 것이다.
우리나라는 국토의 대부분이 산지로 이루어져 있어 도로망의 많은 부분이 산지에 분포하고 있다. 이러한 도로망은 동절기 영하 이하의 온도에서 쉽게 눈이 쌓이고 결빙되며 쉽게 녹지 않는 특성을 가지고 있다. 또한 근래의 기상이변으로 인하여 폭설이 빈번하게 발생하고 있어 사람들이 통행하는 보도 또한 눈이 쌓이거나 결빙되는 일이 잦아지고 있다. 이러한 눈 또는 결빙을 제거하기 위하여 염화나트륨과 모래가 보편적으로 쓰이고 있다. 하지만 염화나트륨의 경우 살포함에 따라 환경오염 및 자동차등의 금속제품의 부식을 야기하며 도로 포장면의 열화를 유발한다는 단점을 가지고 있으며, 모래의 경우 효율이 떨어지며 도로 포장면의 파손 유발할 수 있다는 단점을 가지고 있었다. 또한 눈이 녹은 후 결빙되었을 때에는 염화칼슘과 모래 모두 효과적으로 녹이지 못한다는 단점을 가지고 있었다. 따라서 매년 겨울마다 결빙으로 인하여 사고 및 교통 불편 등으로 막대한 사회적 손실이 발생되고 있는 상황이다.
이러한 단점을 해결하기 위해 고안된 것이 도로 포장면 아래에 열선을 매입하여 제설 및 제빙을 하는 장치였다. 이것은 도로위의 눈 또는 결빙은 도로 포장면 아래의 열선으로 녹임으로써 결빙 또는 눈을 녹인 후 발생되는 2차 결빙을 효과적으로 방지 할 수 있었다.
위와 같은 열선을 이용한 제설 및 제빙 장치가 공개특허 2008-0066507호(2008. 07. 16 등록)로 개시된 바 있다.
그러나 이러한 제설 및 제빙 장치는 외부에서 제어해야만 하기 때문에 기상과 같이 여러 변수가 함께 작용해 일어나는 현상에 있어서 신속하고 적절한 대처가 어려웠으며, 자체 발전으로 생산한 전기를 동절기 이외의 기간에 사용하지 않아 전기 이용의 효율성이 낮다는 단점이 있었다.
한국 공개특허 제2008-0066507호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 도로 포장면 아래에 중공된 공간으로 형성되는 설치관과 상기 설치관에 구비되는 열선을 포함하는 발열부 통하여 효율적이며 친환경적인 제설이 가능하도록 하며, 태양광모듈 또는 풍력발전모듈을 전력원으로 사용하여, 발열부의 가동이 필요하지 않을 때에 생산된 전력을 주위의 가로등 또는 신호등에 사용이 가능하며, 안전등을 구비하여 보행자 및 차량의 안전한 유도가 가능한 도로용 무인 제설장치를 제공하는 것에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 도로용 무인 제설장치(100)는, 도로 포장면 아래에 중공된 공간으로 형성되는 설치관(111)과 상기 설치관에 구비되는 열선(112)을 포함하는 발열부(110)와, 상기 열선에 사용되는 전력을 공급하는 전원부(120), 그리고 상기 도로 포장면의 온도를 측정하는 온도측정센서(130) 및 상기 온도측정센서(130)의 측정값과 결정된 제1설정값 및 제2설정값을 이용하여, 상기 온도측정센서(130)의 측정값이 제1설정값 이하이면 상기 열선(112)에 전원부(120)를 통하여 전력을 공급하고 상기 온도측정센서(130)의 측정값이 제2설정값 이상이면 상기 열선(112)에 전력을 차단하는 제어부(140)로 구성된다.
상기 전원부(120)는, 외부의 전력을 공급받는 전력공급부(124)와 전력을 외부로 송출하는 전력송출부(125)가 더 포함되어 구성되며, 상기 열선(112)에 전력 공급이 차단되어 있을 때 상기 전력송출부(125)를 통해 상기 전원부(120)의 전력을 외부로 송출한다.
또한 상기 전원부(120)는, 태양광을 이용하여 전기를 생산하는 태양광발전모듈(121) 또는 풍력을 이용하여 전기를 생산하는 풍력발전모듈(122) 중 선택되는 적어도 어느 하나의 모듈을 구비하여 전기를 생산하며, 생산된 전기를 저장하는 축전지(123)로 구성된다.
도로 포장면에 설치되며 상기 열선(112)에 전력이 공급 될 때에 점등되고 전력이 차단 될 때 소등되는 안전등(150)을 구비한다.
상기 제어부(140)는, 상기 열선(112)에 전력이 공급되지 않을 때의 상기 안전등(150) 점등시간의 조절을 위하여 상기 제어부에 타이머(141)를 구비한다.
상기 온도측정센서(130)는, 상기 도로 포장면의 설치관(111) 또는 상부표면중 선택되는 적어도 어느 하나의 위치에 다수개가 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부(140)는, 상기 제1설정값 및 제2설정값의 입력을 위한 입력장치(142)를 더 포함하여 구성된다.
본 발명의 도로용 무인 제설장치는 도로 포장면 아래에 중공된 공간으로 형성되는 설치관과 상기 설치관에 구비되는 열선을 포함되어 열로써 제설작업을 하는 제설장치에 있어서, 상기 온도측정센서의 측정값이 제1설정값 이하이면 상기 열선에 전원부를 통하여 전력을 공급하고 상기 온도측정센서의 측정값이 제2설정값 이상이면 상기 열선에 전력을 차단된다는 특징을 갖는다.
이는 종래의 열선을 이용한 도로 제설장치가 자체의 센서를 이용한 자동제어를 이용하는 방식이 아니라 외부의 제어를 받아 작동되었던 반면에 온도센서가 도로포장면 혹은 도로포장면 아래에 설치되어 실제 온도에 따른 자동제어가 가능하기 때문에 제설작업을 적절한 시기에 시작할수 있으며, 제설 작업에 투입되는 인력의 최소화를 가능하게 한다.
또한, 태양광발전모듈 혹은 풍력발전모듈을 구비하여 외부 전력을 이용하기 어려운 곳에서도 사용이 가능하다는 장점이 있으며, 전력을 운용하는데 있어서, 종래의 제설장치는 제설장치가 작동하지 않을 때의 잉여전력을 사용하지 못하였지만, 본 발명은 제설장치가 장동하지 않을 때의 잉여전력을 외부로 전력을 송출할 수 있어 효율적 전력 운영이 가능하도록 한다.
이와 더불어, LED등을 이용하여 제설시 혹은 야간에 보행자 및 차량의 안전을 위하여 안전등을 형성하여 보행 또는 운전을 유도할 수 있다는 장점을 갖는다.
도 1은 본 발명의 도로용 무인 제설장치의 구조도.
도 2는 본 발명의 열선 매입의 실시예.
도 3은 본 발명의 전원부의 구조도.
도 4는 본 발명의 제어부의 흐름도.
이하, 상술한 바와 같은 본 발명의 도로용 무인 제설장치를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 아래 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 도로용 무인 제설장치의 구조도이고, 도 2는 본 발명의 열선 매입의 실시예이며, 도 3은 본 발명의 전원부의 구조도이고, 도 4는 본 발명의 제어부의 흐름도이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 도로용 무인 제설장치(100)는, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 도로 포장면 아래에 중공된 공간으로 형성되는 설치관(111)과 상기 설치관(111)에 구비되는 열선(112)을 포함하는 발열부(110)와, 상기 열선에 사용되는 전력을 공급하는 전원부(120), 그리고 도 4에 도시된 바와 같이, S01에서 상기 온도측정센서(130)의 측정값을 수신하고, S02에서 측정값이 제1설정값 이하이면 상기 열선(112)에 전원부(120)를 통하여 전력을 공급하고 S03과 같이 상기 온도측정센서(130)의 측정값이 제2설정값 이상이면 상기 열선(112)에 전력을 차단하는 제어부(140)로 구성된다.
상기 발열부(110)는 도로 포장면 아래에 형성되어 포장면 상부에 적재되는 눈 또는 결빙을 상기 열선(112)을 통하여 실질적으로 도로의 제설 작업을 하는 부분이다. 도 2에 도시된 바와 같이 상기 열선(112)의 설치 형태는 어떠한 형태에 한정되지 않고 다양한 형태로 구성될 수 있다. 또한 상기 설치관(111)이 설치된 보도는 800kg에서 1ton까지의 하중을 견딜 수 있으며, 차도의 경우 도로 표면 및 하중 지지부를 우레탄으로 형성하고 그 아래에 콘크리트를 사용하여 우레탄의 완충효과로 15ton ~ 25ton의 하중을 견딜 수 있다. 이와 더불어 아스콘 포장을 할 경우에, 상기 열선(112)은 보호 파이프를 사용하여 매설이 가능하다. 또한 상기 제어부(140)는 상기 열선(112)에 전력을 공급하는 상기 전원부(120)를 상기 온도측정센서(130)의 측정값과 제1설정값, 제2설정값의 비교를 통하여 제어하여 상기 열선(112)의 발열을 조절한다. 이때에 제1설정값은 눈 또는 결빙이 도로 표면에 형성되는 결빙점으로 설정되며, 제2설정값은 눈 또는 결빙이 충분히 녹을 수 있는 온도로 지역마다 차이가 있으므로 그에 맞는 값을 설정하도록 함으로써, 눈이 쌓이거나 결빙될 때에 즉시 제설작업이 이루어질 수 있으며, 또한 각 지역의 기후에 따른 적절한 강도로 제설작업을 하게 됨으로써 불필요한 전력의 사용을 방지할 수 있게 되어 상기 무인 제설장치(100)의 사용에 있어서 비용을 최대한 줄일 수 있다. 또한 S05이후에 생산된 전력은 축전지(123)로 저장된다. 이와 더불어 상기 제어부(140)는 도로 근접한 위치에 별도로 구성되는 컨트롤 박스에 설치된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 전원부(120)는, 외부의 전력을 공급받는 전력공급부(124)와 전력을 외부로 송출하는 전력송출부(125)가 더 포함되어 구성되며, 상기 열선(112)에 전력 공급이 차단되어 있을 때 상기 전력송출부(125)를 통해 상기 전원부(120)의 전력을 외부로 송출한다.
따라서, 상기 전원부(120)에서 자체적으로 전기를 생산하지 못하는 경우에는 외부의 전력을 공급받아 상기 무인 제설장치(100)가 언제나 가동이 가능한 상태를 유지되도록 하며, 또는 결빙이 일어나지 않는 봄에서 가을까지에는 상기 전원부(120)에서 생성된 전력이 버려지는 것이 아니라 도로 주변에 설치되어 있는 가로등, 신호등과 같은 안전 시설물에 전력을 공급하여 활용할 수 있도록 한다. 이를 통하여 기존의 제설장치를 구비하는 도로는 지속적으로 유지비가 들어갈 뿐 유지비를 회수할 수 있는 뚜렷한 수익모델이 없었던 것에 비하여 본 발명이 설치된 도로에서는 전력을 생산하는 기능까지 수행할 수 있게 됨으로써 설치비에 대하여 최대한의 효과를 낼 수 있게 된다.
또한 도 3에서 도시된 바와 같이, 상기 전원부(120)는, 태양광을 이용하여 전기를 생산하는 태양광발전모듈(121) 또는 풍력을 이용하여 전기를 생산하는 풍력발전모듈(122) 중 선택되는 적어도 어느 하나의 모듈을 구비하여 전기를 생산하며, 생산된 전기를 저장하는 축전지(123)로 구성된다.
이를 통하여 전력 연결의 어려움으로 인하여 설치에 제약을 받았던 지역에 상기 태양광발전모듈(121) 또는 풍력발전모듈(122)을 이용하여 전력공급이 가능해짐으로써 설치 편리성이 향상되며, 필요에 따라 두가지 발전을 모두 사용함으로써 충분한 발전용량을 확보할 수 있게 된다. 이와 더불어 상기 전원부(120)의 전력공급부(124)와 전력송출부(125) 및 축전지(123)은 상기 제어부(140)가 위치하는 컨트롤 박스에 함께 구비될 수 있다.
그리고 도로 포장면에 설치되며 상기 열선(112)에 전력이 공급 될 때에 점등되고 전력이 차단 될 때 소등되는 안전등(150)이, 보도의 경우 보도와 도로의 경계구역에 구비하며, 도로의 경우 차선에 구비한다.
상기 안전등(150)은 상기 열선(112)에 전력이 공급 될 때인 도로에 눈 또는 결빙이 있는 상황에서 점등되어 도로 구조물이 잘 보이지 않아 발생되는 여러 사고를 미리 방지할 수 있으며, 보행자 및 운전자에게 시각적인 주의를 주게 되어 안전사고 예방에 있어서 더욱 효과가 있다.
상기 제어부(140)는, 상기 열선(112)에 전력이 공급되지 않을 때의 상기 안전등(150) 점등시간의 조절을 위하여 상기 제어부에 타이머(141)를 구비한다.
이를 통하여 상기 안전등은 상기 무인 제설장치(100)에 전력이 공급되는 제설작업 중에만 점등되는 것이 아니라 평상시 점등이 필요한 야간에도 점등할 수 있게 된다. 이를 통하여 보행자 및 운전자의 효과적인 동선 유도가 가능하게 되어 더욱 능동적이고 안전한 보행 및 운전이 가능하게 한다.
상기 온도측정센서(130)는, 상기 도로 포장면의 설치관(111) 또는 상부표면중 선택되는 적어도 어느 하나의 위치에 다수개가 설치되는 것을 특징으로 한다.
이를 통하여 상기 온도측정센서(130)는 설치 위치에 따라 발생될 수 있는 여러 가지 오차를 최소화하여 제어부에 전달하게 됨으로써 좀 더 정확한 자동제어가 가능하도록 한다.
상기 제어부(140)는, 상기 제1설정값 및 제2설정값의 입력을 위한 입력장치(142)를 더 포함하여 구성된다.
상기 입력장치(142)는, 본 발명의 무인 제설장치에 유선으로 직접적으로 연결되어 있는 단말기의 키보드나 기기의 숫자를 간소화 하여 터치로 입력 가능한 터치스크린이 될 수도 있다. 하지만 유선으로 직접 연결되어있는 단말기의 경우 직접 설치된 지역으로 가서 입력해야하는 번거로움이 있게 되므로, 유지 관리의 편리성 향상을 위하여 유선 통신망 혹은 무선 통신망에 연결된 전용 단말기 혹은 컴퓨터 프로그램을 통한 입력될 수도 있다. 또한 무선통신망의 발달로 어떠한 장소에서나 즉시 이용이 가능한 휴대 전화가 입력장치로 쓰일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것 일뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 무인 제설장치를 갖는 도로
110: 발열부
111: 설치관 112: 열선
120: 전원부
121: 태양광발전모듈 122: 풍력발전모듈
123: 축전지 124: 전력공급부
125: 전력송출부
130: 온도측정센서
140: 제어부
141: 타이머 142: 입력장치
150: 안전등

Claims (7)

  1. 도로 포장면 아래에 중공된 공간으로 형성되는 설치관(111)과 상기 설치관(111)에 구비되는 열선(112)을 포함하는 발열부(110);
    상기 열선에 사용되는 전력을 공급하는 전원부(120);
    상기 도로 포장면의 온도를 측정하는 온도측정센서(130);
    상기 온도측정센서(130)의 측정값이 미리 결정한 제1설정값 이하이면 상기 열선(112)에 상기 전원부(120)를 통하여 전력을 공급하고 상기 온도측정센서(130)의 측정값이 미리 결정한 제2설정값 이상이면 상기 열선(112)에 전력을 차단하는 제어부(140); 및
    도로 포장면에 설치되며 상기 열선(112)에 전력이 공급 될 때에 점등되고 전력이 차단 될 때 소등되는 안전등(150);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 도로용 무인 제설장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 전원부(120)는,
    외부의 전력을 공급받는 전력공급부(124)와 전력을 외부로 송출하는 전력송출부(125)가 더 포함되어 구성되며,
    상기 열선(112)에 전력 공급이 차단되어 있을 때 상기 전력송출부(125)를 통해 상기 전원부(120)의 전력을 외부로 송출하는 것을 특징으로 하는 도로용 무인 제설장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 전원부(120)는,
    태양광을 이용하여 전기를 생산하는 태양광발전모듈(121) 또는 풍력을 이용하여 전기를 생산하는 풍력발전모듈(122) 중 선택되는 적어도 어느 하나의 모듈을 구비하여 전기를 생산하며,
    생산된 전기를 저장하는 축전지(123)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 제설장치를 갖는 도로.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제어부(140)는,
    상기 열선(112)에 전력이 공급되지 않을 때의 상기 안전등(150) 점등시간의 조절을 위하여 상기 제어부에 타이머(151)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 도로용 무인 제설장치.

  6. 제 1항에 있어서, 상기 온도측정센서(130)는,
    상기 설치관(111) 또는 도로의 상부표면 중 선택되는 적어도 어느 하나의 위치에 다수 개가 설치되는 것을 특징으로 하는 도로용 무인 제설장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 제어부(140)는,
    상기 제1설정값 및 제2설정값의 입력을 위한 입력장치(152)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 도로용 무인 제설장치.
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