KR101293236B1 - 터널 입출구부용 융설설비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터널 입출구부용 융설설비에 관한 것으로서, 터널의 상면을 따라 측부로 흐르는 지하수를 유도 배출하도록 상기 터널의 측부 하측에 길이방향을 따라 형성된 배수로에 설치되며, 내부에서 부동액이 유동하는 흡열관; 상기 터널의 입출구부의 하부에 매설되며, 상기 흡열관과 연통되어 내부에서 상기 부동액이 유동하는 방열관; 및 상기 부동액이 상기 흡열관 및 상기 방열관의 내부를 유동하도록 동력을 제공하는 펌프장치;를 포함하여, 상기 부동액이 상기 흡열관의 내부를 유동하면서 상기 배수로의 상기 지하수로부터 열을 흡수하고, 상기 방열관의 내부를 유동하면서 상기 입출구부에 열을 방출하도록 구비된다.
본 발명에 의하면, 터널의 상면을 따라 측부로 흐르는 지하수를 유도 배출하기 위한 배수로의 지하수의 열을 흡수하여 터널의 입출구부에 방출할 수 있도록 부동액이 유동하는 흡열관 및 방열관이 구비됨으로써, 배수로의 지하수의 열을 입출구부의 적설 또는 결빙을 제거하는 데에 효과적으로 이용할 수 있고, 부동액이 터널의 내부도로 하부의 지열을 추가적으로 흡수할 수 있도록 보조흡열관이 구비됨으로써 내부도로 하부의 지열도 적설을 제거하는 데에 이용할 수 있을 뿐만 아니라, 가열부에 의해 가열되는 부동액을 수용하는 완충조가 구비되어 제설을 위해 다량의 열량이 필요한 경우에도 입출구부에 안정적으로 열을 공급할 수 있다.

Description

터널 입출구부용 융설설비 {Snow melting system for entry and exit road of tunnel}

본 발명은 터널 입출구부용 융설설비에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 터널의 배수로를 통해 유도 배출되는 지하수의 열을 이용하여 적은 에너지를 소모하면서도 터널의 입출구부의 적설 또는 결빙을 신속하고 간편하게 제거할 수 있고, 터널의 내부도로 하부의 지열을 추가적으로 이용하여 입출구부의 적설 또는 결빙을 더 효과적으로 제거할 수 있는 터널 입출구부용 융설설비에 관한 것이다.

일반적으로 도로상에 적설이나 결빙이 발생하면 이를 제설차량으로 물리적으로 제거하거나 염화칼슘 등을 이용하여 화학적으로 제거함으로써, 도로상의 적설 또는 결빙에 의한 차량 미끄러짐으로 인한 안전사고의 발생 및 교통마비 현상의 발생을 방지하고, 교통안전을 확립한다.

특히, 도로 중에서도 터널의 입출구부의 경우 적설이나 결빙에 의해 차량이 미끄러지면, 미끄러진 차량이 터널의 출입구부나 내벽에 충돌하게 되어 큰 교통사고가 유발되고, 이러한 교통사고가 발생하면 직접적인 인적ㆍ물적 피해도 클 뿐만 아니라, 갓길이나 우회로가 없는 터널 입출구부나 내부도로의 차선을 사고 차량이 가로막게 되어 교통 정체가 매우 극심해지고, 사고 처리도 지연된다.

또한 터널로 진입 또는 진출 시에는 조명도 변화가 크기 때문에 블랙홀 현상 또는 화이트홀 현상으로 인해 운전자의 대처 능력이 저하되는 만큼, 이러한 터널의 입출구부에 발생한 적설이나 결빙은 일반 도로보다 더 치명적인 교통사고를 유발할 수 있다.

따라서 이와 같은 터널의 입출구부에 적설이나 결빙이 발생하는 것을 방지하기 위해, 기상 악화나 한파 시에 터널관리인이 항상 대기하며 적절히 제설작업을 해 주게 되는데, 최근에는 이러한 번거로움을 줄이기 위해 터널의 입출구부 하부에 전열선을 매설하여 적설이나 결빙이 발생하면, 이 전열선에 전기를 공급함으로써 적설이나 결빙을 간편하게 융해시켜 제거하는 터널 입출구부용 융설설비가 개발되었다.

그러나 이와 같은 종래의 터널 입출구부용 융설설비은, 작동 중에 많은 전기 에너지를 소모하게 되므로, 화석 연료 에너지의 고갈 우려와 친환경을 위한 이산화탄소 배출량 억제 등의 기조로 에너지 절약의 중요성이 크게 부각되고 요즘에 적합하지 않은 문제점이 있다.

따라서 많은 에너지를 소모하지 않으면서도 터널의 입출구부에 발생하는 적설이나 결빙을 신속하고 간편하게 제거함으로써 교통안전을 확보할 수 있는 터널 입출구부용 융설설비의 개발이 시급한 실정이다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 터널의 배수로를 통해 유도 배출되는 지하수의 열과 이에 추가적으로 터널의 내부도로 하부의 지열을 입출구부의 상면에 효과적으로 전달할 수 있고, 적설량이 많거나 극심한 한파 시에 제설을 위한 열량이 부족할 경우에 가열부의 열을 입출구부의 상면에 안정적으로 전달할 수 있는 터널 입출구부용 융설설비를 제공하고자 한다.

상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 터널 입출구부용 융설설비은, 터널의 상면을 따라 측부로 흐르는 지하수를 유도 배출하도록 상기 터널의 측부 하측에 길이방향을 따라 형성된 배수로에 설치되며, 내부에서 부동액이 유동하는 흡열관; 상기 터널의 입출구부의 하부에 매설되며, 상기 흡열관과 연통되어 내부에서 상기 부동액이 유동하는 방열관; 및 상기 부동액이 상기 흡열관 및 상기 방열관의 내부를 유동하도록 동력을 제공하는 펌프장치;를 포함하여, 상기 부동액이 상기 흡열관의 내부를 유동하면서 상기 배수로의 상기 지하수로부터 열을 흡수하고, 상기 방열관의 내부를 유동하면서 상기 입출구부에 열을 방출하도록 구비된다.

상기 터널 입출구부용 융설설비은, 상기 부동액을 내부에 수용하며, 상기 흡열관의 상기 부동액이 유입되고 상기 방열관으로 상기 부동액이 유출되도록 상기 흡열관 및 상기 방열관과 연통되는 완충조; 및 상기 완충조에 수용된 상기 부동액을 가열하는 가열부;를 더 포함할 수 있다.

상기 터널 입출구부용 융설설비은, 상기 터널의 내부도로의 하부에 매설되며, 상기 흡열관과 연통되어 내부에서 상기 부동액이 유동하는 보조흡열관;을 더 포함하되, 상기 부동액은 상기 보조흡열관의 내부를 유동하면서 상기 내부도로의 하부의 지열을 흡수하도록 구비될 수 있다.

상기 보조흡열관은, 상기 입출구부로부터 상기 터널의 내측으로 소정의 거리만큼 이격되어 상기 흡열관에 연통되게 상기 내부도로의 하부에 매설될 수 있다.

상기 흡열관, 상기 방열관 및 상기 보조흡열관은, 상기 부동액이 상기 보조흡열관, 상기 흡열관 및 상기 방열관의 순서로 순환 유동할 수 있도록 서로 연통 구비될 수 있다.

이러한 본 발명의 터널 입출구부용 융설설비에 의하면, 터널의 상면을 따라 측부로 흐르는 지하수를 유도 배출하기 위한 배수로의 지하수의 열을 흡수하여 터널의 입출구부에 방출할 수 있도록 부동액이 유동하는 흡열관 및 방열관이 구비됨으로써, 배수로의 지하수의 열을 입출구부의 적설 또는 결빙을 제거하는 데에 효과적으로 이용할 수 있다.

그리고 이에 추가적으로 부동액이 터널의 내부도로 하부의 지열을 흡수할 수 있도록 보조흡열관이 구비됨으로써, 내부도로 하부의 지열도 적설을 제거하는 데에 이용할 수 있다.

이때, 이러한 보조흡열관이 입출구부에서 터널 내측으로 이격되게 내부도로의 하부에 매설되어 부동액이 가급적 많은 지열을 보조흡열관에서 흡수할 수 있게 구비됨으로써, 보조흡열관에서의 지열 흡수를 극대화시킬 수 있다.

또한, 입출구부에 열을 공급한 차가운 부동액이 보조흡열관 및 흡열관을 순차적으로 통과하게 구비되므로, 차가운 부동액은 1차적으로 내부도로 하부의 지열로 가열되고, 2차적으로 내부도로 하부보다 더 높은 온도를 가지며 비열이 큰 지하수로 가열되어 가장 따뜻해진 상태에서 방열관에 공급됨으로써 입출구부의 적설 또는 결빙을 효과적으로 제거할 수 있다.

따라서 흡열관, 보조흡열관 및 방열관 내부에 부동액을 유동시키는 적은 에너지의 공급만으로 배수로의 지하수의 열과 내부도로 하부의 지열이 입출구부에 전달되므로, 적은 에너지로 입출구부의 적설 또는 결빙을 효율적으로 제거하여 교통 안전을 확보할 수 있다.

뿐만 아니라, 적설량이 많은 경우나 극심한 한파 시에 다량의 열량이 필요한 경우에도 부족한 열을 부동액에 공급하는 가열부가 구비되어 입출구부의 적설을 신속하게 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 이러한 가열부에 의해 가열되는 부동액을 수용하는 완충조가 구비되어 다량의 열량이 필요한 경우에 가열부가 미리 부동액을 가열해 둘 수 있으므로, 이러한 경우에도 입출구부의 상면에 안정적으로 열을 공급하여 제설 작업을 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 터널 입출구부용 융설설비가 터널에 설치된 상태를 개략적으로 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 터널 입출구부용 융설설비에 있어서, 흡열관을 통과하며 가열된 부동액이 곧바로 방열관으로 공급되게 작동하는 상태를 도시한 사용상태도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 터널 입출구부용 융설설비에 있어서, 부동액이 흡열관을 통과하며 가열된 후 완충조에서 가열부에 의해 추가적으로 가열되어 방열관으로 공급되게 작동하는 상태를 도시한 사용상태도,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 터널 입출구부용 융설설비가 터널에 설치된 상태를 개략적으로 도시한 사시도,
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 터널 입출구부용 융설설비에 있어서, 부동액이 보조흡열관 및 흡열관을 순차적으로 통과하며 가열된 후 곧바로 방열관으로 공급되게 작동하는 상태를 도시한 사용상태도,
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 터널 입출구부용 융설설비에 있어서, 부동액이 보조흡열관 및 흡열관을 통과하며 가열된 후 완충조에서 가열부에 의해 추가적으로 가열되어 방열관으로 공급되게 작동하는 상태를 도시한 사용상태도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 그 범위가 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명에 따른 터널 입출구부용 융설설비은, 터널에 설치되고 터널의 측부 하측에 구비된 배수로를 통해 유도 배출되는 지하수의 열과 추가적으로 터널의 내부도로 하부의 지열을 터널의 입출구부에 전달 공급함으로써, 터널의 입출구부에 발생하는 적설이나 결빙을 적은 에너지로써 신속하고 간편하게 제거할 수 있는 융설설비가다.

상기 배수로는 터널의 외벽을 감싸도록 구비된 방수층을 통해 터널의 양측부로 흘러 모이게 되는 지하수를 유도 배출하도록 구비된 일종의 유로 구조물로서, 이하의 설명 및 도면에서는 편의상 터널의 외측 하부에 구비되는 것으로 기재 및 도시하였으나, 일반적으로는 터널 내측 하부에 구비되는 구조물임을 명시해 둔다.

이하, 첨부된 도 1을 참조하여, 본 발명의 제1실시예에 따른 터널 입출구부용 융설설비의 구성 및 작용효과를 구체적으로 설명한다.

본 발명의 제1실시예에 따른 터널 입출구부용 융설설비은 흡열관(100), 방열관(200), 펌프장치(300), 완충조(400) 및 가열부(500)를 포함하여 이루어진다.

상기 흡열관(100)은 도 1에 화살표로 표시된 바와 같이 땅 속에서 터널(10)의 상면을 따라 측부로 흐르는 지하수(GW)를 유도 배출하도록 터널(10)의 측부 하측에 터널(10)의 길이방향을 따라 형성된 배수로(11)에 설치되며, 그 내부에서 부동액이 유동하게 구비된다.

상기 흡열관(100)은 터널(10)의 입출구부(12)에 매설되는 방열관(200)과 연통되는데, 그 내부의 부동액은 흡열관(100)에서 지하수(GW)의 열을 흡수하고, 방열관(200)에서 열을 방출하게 된다.

상기 흡열관(100)은 배수로(11)를 흐르는 지하수(GW)의 유량이 줄어든 경우에도 지하수(GW)와 접촉될 수 있도록 배수로(11)의 바닥부에 설치되는 것이 바람직하고, 그 접촉 면적을 넓히기 위해 반복적으로 만곡된 형상으로 이루어지거나 그 외주면에 돌출부 또는 홈부가 형성될 수도 있다.

상기 방열관(200)은 터널(10)의 입출구부(12)의 하부에 매설되고, 흡열관(100)과 연통되어 내부에서 부동액이 유동한다. 이 방열관(200)에서는 흡열관(100)을 통과하며 지하수(GW)의 열을 흡수한 부동액이 그 열을 방출함으로써, 입출구부(12)에 발생한 적설이나 결빙을 융해 제거하게 된다.

이를 위해, 상기 방열관(200)은 입출구부(12)의 내구성을 저하시키지 않는 범위 내에서 가급적 그 표면에 가깝게 얕게 매설되는 것이 바람직하다. 그 이유는 깊게 매설될 경우 방열관(200) 내부의 부동액이 방출한 열이 입출구부(12)의 적설에 잘 도달할 수 없기 때문이다.

그리고 상기 방열관(200)은 입출구부(12)에 고루 열을 방출할 수 있도록 도 1에 도시된 바와 같이 입출구부(12)의 진행방향을 따라 지그재그 형태로 구비되는 것이 바람직하다. 그러나 상기 방열관(200)의 배치 형태가 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 흡열관(100)과 방열관(200)은 그 내부와 외부 간에 열전달이 활발히 이루어져야 하므로, 열전달 효율이 높은 동관 등의 재질로 이루어질 수 있다.

상기 펌프장치(300)는 부동액이 흡열관 및 방열관의 내부를 유동하도록 동력을 제공한다. 이러한 펌프장치(300)는 열을 흡수한 부동액이 방열관(200) 내에서 입출구부(12)로 열을 원활하게 방출할 수 있도록 부동액이 방열관(200)으로 유입되기 직전의 위치인 후술되는 완충조 유출관(420)에 설치되는 것이 바람직하지만, 그 설치 위치가 이에 한정되는 것은 아님을 밝혀둔다.

한편, 강설량이 매우 많거나 극심한 한파가 몰아치는 경우에는, 터널(10)의 입출구부(12)에 많은 적설이나 결빙이 발생하는데, 이에 따라 이러한 많은 적설이나 결빙을 융해 제거하기 위해서는 많은 열량이 필요하다. 따라서 이러한 경우 배수로(11)의 지하수(GW)로부터 얻은 열량만으로는 제설작업이 충분하지 이루어지지 않을 수 있다.

이렇게 많은 적설이나 결빙이 발생하는 경우에 제설작업이 원활히 이루어지기 위해서는, 방열관(200)으로 유입되는 부동액에 추가적인 열을 공급해 주어야 하는데, 이처럼 부동액에 추가적인 열을 공급하기 위해 구비되는 것이 완충조(400) 및 가열부(500)이다.

보다 구체적으로 설명하면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 완충조(400)는 소정의 큰 용량으로 부동액을 내부에 수용할 수 있도록 수용탱크 형상으로 구비되고, 흡열관(100)의 부동액이 유입될 수 있도록 완충조 유입관(410)을 통해 흡열관(100)과 연통되고, 방열관(200)으로 내부의 부동액이 유출될 수 있도록 완충조 유출관(420)을 통해 방열관(200)과 연통된다.

그리고 상기 가열부(500)는 완충조(400) 내부에 수용된 부동액을 가열할 수 있도록 완충조(400)에 설치된다.

따라서 1차적으로 배수로(11)의 지하수(GW)로부터 열을 흡수한 흡열관(100)의 부동액이 완충조 유입관(410)을 통해 완충조(400) 내부로 유입되어 수용되고, 완충조(400)에 수용된 부동액은 가열부(500)에 의해 가열되어 2차적으로 열을 흡수하며, 이러한 부동액은 완충조 유출관(420)을 통해 방열관(200)으로 유출된다.

상기 완충조 유입관(410)과 완충조 유출관(420)에는 각각 제1밸브(411)와 제2밸브(421)가 구비되고 완충조 유입관(410)과 완충조 유출관(420)을 연결하는 연결관(430)에는 제3밸브(431)가 구비되는데, 추가적인 열 공급이 필요하지 않은 경우에는 제1ㆍ제2밸브(411, 421)는 폐쇄되고 제3밸브(431)만 개방되어 흡열관(100)의 부동액이 방열관(200)으로 곧바로 공급된다.

반면에 추가적인 열 공급이 필요한 경우에는 제3밸브(431)가 폐쇄되고, 제1ㆍ제2밸브(411, 421)가 개방되어 흡열관(100)의 부동액이 완충조(400)를 거쳐 추가적으로 가열된 후 방열관(200)으로 공급되게 된다.

본 발명의 제1실시예에 있어서, 상기 흡열관(100)의 부동액이 방열관(200)으로 공급되기 전에 추가적으로 가열하도록 가열부(500)가 흡열관(100)에 직접 설치되도록 구현할 수 있음에도 불구하고 전술된 바와 같이 완충조(400)를 구비하도록 구현한 것은, 많은 적설이 발생하거나 외부 기온이 매우 낮은 경우에는 추가적으로 다량의 열이 부동액에 공급되어야 하는데, 이 경우 가열부(500)가 흡열관(100)을 통과하는 부동액에 실시간으로 열을 공급하기에는 가열시간이 부족하거나 이를 극복하기 위해 가열부(500)를 매우 큰 용량으로 구비해야하기 때문에, 부동액을 미리 가열해 두기 위한 일종의 완충 역할을 하는 완충조(400)가 구비되는 것이 바람직하기 때문이다.

즉, 다량의 강설이나 외부 기온의 급강하가 예보된 경우에는, 흡열관(100)의 부동액이 방열관(200)으로 곧바로 공급되게 작동하며 가열부(500)가 미리 완충조(400) 내부에 수용된 부동액을 가열해 두게 된다. 그리고 추후 다량의 열 공급이 필요한 경우에는 흡열관(100)의 부동액이 완충조 유입관(410)을 통해 완충조(400)로 유입되면서 앞서 가열된 부동액에 혼입되고 이 완충조(400)에 수용된 부동액이 완충조 유출관(420)을 통해 방열관(200)으로 공급됨으로써, 미리 가열해 둔 부동액을 많은 열량을 필요로 하는 방열관(200)에 공급한다.

이렇게 완충조(400)가 구비되면, 방열관(200)의 부동액이 입출구부(12)에 방출하는 열량의 크기에 큰 영향을 받지 않고 균일한 온도의 부동액을 방열관(200)에 공급할 수 있는 장점이 있다.

여기서, 방열관(200)의 부동액이 입출구부(12)에 방출하는 열량의 크기는 방열관(200) 내부의 부동액과 입출구부(12) 상면의 온도차에 비례하므로, 이러한 장점은 곧 입출구부(12) 상면에 다량의 적설 또는 결빙이 발생하거나 외부 기온이 매우 낮은 경우에도 균일한 온도의 부동액을 방열관(200)에 공급할 수 있는 장점을 의미한다.

본 발명의 제1실시예에 있어서 흡열관(100)과 방열관(200) 내부에서 유동하면서 열을 전달하는 열전달 매체로서 부동액이 적용되었는데, 비열이 크고 낮은 기온에도 고화되지 않으며 저렴하여 바람직하다. 그러나 그 열전달 매체가 반드시 부동액으로 한정되는 것은 아니다.

그리고 상술한 본 발명의 제1실시예에 따른 터널 입출구부용 융설설비은, 흡열관(100)이 배수로(11) 내에 위치되도록 설치될 뿐, 터널(10)의 다른 구조물 내부에 구성요소가 설치되지 않으므로, 터널(10)이 완공된 상태에서도 시공이 가능한 장점도 있다.

이하, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 제1실시예에 따른 터널 입출구부용 융설설비의 동작 및 사용상태를 구체적으로 설명한다.

먼저, 터널(10)의 입출구부(12) 상면에 소량의 적설이나 결빙이 발생한 경우에는 도 2에 도시된 바와 같이, 완충조 유입관(410)의 제1밸브(411) 및 완충조 유출관(420)의 제2밸브(421)가 폐쇄되고, 연결관(430)의 제3밸브(431)만 개방되어 흡열관(100)의 부동액이 방열관(200)으로 곧바로 공급되게 부동액의 유로가 형성된다.

그리고 펌프장치(300)가 작동함으로써 부동액이 흡열관(100)과 방열관(200)을 번갈아 순환하게 된다. 상기 부동액은 흡열관(100)을 통과하면서 배수로(11)의 지하수(GW)로부터 열을 흡수하여 온도가 상승한다.

그리고 상기 부동액이 방열관(200)으로 이송되면 터널(10)의 입출구부(12) 상면과의 온도 차이로 인해 열을 방출하고, 이렇게 방출된 열은 입출구부(12) 상면에 발생한 적설이나 결빙을 융해시켜 제거한다.

이때, 지하수(GW)는 터널(10)의 상면을 따라 흘러 배수로(11)를 통해 지속적으로 배출되며 따뜻한 땅 속에 오랜 시간 존재하여 상대적으로 높은 온도를 가지므로, 이렇게 배수로(11)를 통과하는 따뜻한 지하수(GW)를 통해 부동액은 흡열관(100)에서 지속적인 열 흡수가 가능하다.

또한, 이러한 열원으로서의 지하수(GW)는 액체 상태이고 유동이 자유로워 배수로(11) 내에 설치된 흡열관(100)의 외주부에서 자유롭게 유동되면서 열원이 고체 물질인 경우와 비교하여 높은 열전달 효율을 유지할 수 있다.

한편, 다량의 강설이나 기온의 급강하가 예보된 경우에는 소정의 시간을 앞서 가열부(500)가 작동함으로써, 완충조(400)에 수용된 부동액을 가열한다.

이후, 터널(10)의 입출구부(12) 상면에 다량의 적설이나 결빙이 발생한 경우에는 도 2에 도시된 바와 같이, 완충조 유입관(410)의 제1밸브(411) 및 완충조 유출관(420)의 제2밸브(421)가 개방되고, 연결관(430)의 제3밸브(431)는 폐쇄되어 흡열관(100)의 부동액이 완충조(400)를 거쳐 방열관(200)으로 공급되게 부동액의 유로가 형성된다.

즉, 상기 부동액은 흡열관(100)을 통과하면서 배수로(11)의 지하수(GW)로부터 열을 흡수하여 1차적으로 온도가 상승한다. 그리고 상기 부동액은 완충조 유입관(410)을 통해 완충조(400)로 유입되어 완충조(400)에 수용된 부동액에 혼입된다.

이때 완충조(400)에 수용된 부동액은 가열부(500)에 의해 가열된 상태이고 완충조(400)는 소정의 큰 용량으로서 그 부동액의 양이 많으므로, 상대적으로 저온인 흡열관(100)의 부동액이 혼입되더라도 완충조(400)에 수용된 부동액의 온도는 크게 낮아지지 않는다.

다음, 이러한 완충조(400)에 수용된 부동액이 완충조 유출관(420)을 통해 방열관(200)으로 공급되고, 방열관(200)으로 이송된 부동액은 입출구부(12) 상면과의 큰 온도 차이로 인해 다량의 열을 방출하고, 이렇게 방출된 열은 입출구부(12) 상면에 발생한 다량의 적설이나 결빙을 효과적으로 융해시켜 제거한다.

결국 상기 부동액은 흡열관(100)을 통과하면서 배수로(11)의 지하수(GW)로부터 열을 흡수하여 1차적으로 가열되고, 완충조(400)로 유입되어 완충조(400) 내부에서 가열부(500)에 의해 2차적으로 충분히 가열됨으로써, 방열관(200)에서 입출구부(12) 상면에 다량의 열을 방출할 수 있는 것이다.

이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따른 터널 입출구부용 융설설비의 구성 및 작용효과를 구체적으로 설명한다. 본 발명의 제2실시예에 따른 터널 입출구부용 융설설비은 흡열관(100')에 연결되는 보조흡열관(600)을 제외하고는 본 발명의 제1실시예와 그 구성이 유사하다. 따라서 이하, 본 발명의 제2실시예에 따른 터널 입출구부용 융설설비를 설명함에 있어서, 보조흡열관(600)을 중심으로 설명하고 제1실시예와 유사한 구성은 제1실시예와 동일한 도면부호로 표기하면 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 보조흡열관(600)은 흡열관(100')과 연통되게 터널(10)의 내부도로(13) 하부에 매설됨으로써, 방열관(200)에서 열을 방출한 부동액이 내부도로(13) 하부의 지열을 추가적으로 흡수할 수 있도록 한다.

상기 보조흡열관(600)도 방열관(200)과 유사하게 한정된 공간에서 충분한 열전달이 이루어질 있도록 내부도로(13)의 진행방향을 따라 지그재그 형태로 매설된다.

상기 보조흡열관(600)은 도 4에 도시된 바와 같이, 입출구부(12)로부터 소정의 거리만큼 이격되어 흡열관(100')에 연통되게 내부도로(13)의 하부에 충분한 깊이로 매설되는 것이 바람직하다.

그 이유는, 입출구부(12)에 가까울수록 터널(10) 내부로 차가운 외기가 유입됨으로 인해 내부도로(13) 상면의 온도가 낮고, 얕게 매설되면 이러한 낮은 온도의 영향을 많이 받게 되어 지열을 충분히 활용할 수 없기 때문이다.

그리고 상기 보조흡열관(600)은 방열관(200)을 통해 부동액이 유입되고, 보조흡열관(600)을 통과한 부동액은 흡열관(100')으로 유출되게 구비되는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명의 제2실시예에 따른 터널 입출구부용 융설설비은, 부동액이 보조흡열관(600), 흡열관(100') 및 방열관(200)의 순서로 순환 유동하게 구현되는 것이 바람직하다.

그 이유는, 서로 접촉되는 물질 간에는 그 온도차이가 클수록 열전달량이 증가하게 되는데, 터널(10) 내부로 차가운 외기가 유입됨에 따라 내부도로(13) 하부의 온도가 배수로(11)의 지하수(GW)의 온도가 더 낮아지므로, 부동액이 흡열관(100')을 먼저 통과하게 구현되면 흡열관(100')에서 먼저 열을 흡수하여 보조흡열관(600)을 통과하는 부동액과 내부도로(13) 하부의 온도차이가 작아 보조흡열관(600)에서의 열 흡수 효율이 저하될 수 있기 때문이다.

이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따른 터널 입출구부용 융설설비의 동작 및 사용상태를 구체적으로 설명한다.

우선, 터널(10)의 입출구부(12) 상면에 소량의 적설이나 결빙이 발생한 경우에는 도 2에 도시된 바와 같이, 완충조 유입관(410)의 제1밸브(411) 및 완충조 유출관(420)의 제2밸브(421)가 폐쇄되고, 연결관(430)의 제3밸브(431)만 개방되어 부동액이 보조흡열관(600), 흡열관(100') 및 방열관(200)을 순서대로 통과하여 순환하도록 유로가 형성되며, 펌프장치(300)가 작동함에 따라 이 유로대로 부동액이 순환을 시작한다.

그러면 상기 부동액은 보조흡열관(600)을 먼저 통과하면서 내부도로(13) 하부의 지열을 흡수하여 1차적으로 온도가 상승한다.

이어서 상기 부동액이 흡열관(100')을 통과하면서 배수로(11)의 지하수(GW)로부터 열을 흡수하여 2차적으로 온도가 상승한다. 이때 앞서 설명한 바와 같이 터널(10) 내부로 유입되는 차가운 외기로 인해 내부도로(13) 하측보다는 지하수(GW)의 온도가 높으므로, 이처럼 부동액이 내부도로(13) 하부의 지열을 먼저 흡수하고 지하수(GW)로부터 열을 흡수하도록 구현되는 것이 바람직하다.

그 후, 상기 부동액이 방열관(200)으로 이송되면 터널(10)의 입출구부(12) 상면과의 온도 차이로 인해 열을 방출하고, 이렇게 방출된 열은 입출구부(12) 상면에 발생한 적설이나 결빙을 융해시켜 제거한다.

한편, 다량의 강설이나 기온의 급강하의 경우에 있어, 가열부(500)가 완충조(400)에 수용된 부동액을 미리 가열하며, 완충조 유입관(410)의 제1밸브(411) 및 완충조 유출관(420)의 제2밸브(421)가 개방되고, 연결관(430)의 제3밸브(431)는 폐쇄되어 부동액이 보조흡열관(600) 및 흡열관(100')을 통과한 후 완충조(400)를 거쳐 방열관(200)으로 공급되게 부동액이 순환하는 동작 상태는, 부동액이 보조흡열관(600)을 추가적으로 통과하는 것 이외에는 본 발명의 제1실시예의 도 3에 대한 동작 및 사용상태 설명과 유사하므로, 제1실시예의 설명과 도 6을 참조하도록 하고 더 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 터널 입출구부용 융설설비에 의하면, 터널(10)의 상면을 따라 흐르는 지하수(GW)를 유도 배출하기 위한 배수로(11)의 지하수(GW)의 열을 흡수하여 터널(10)의 입출구부(12)에 방출할 수 있도록 부동액이 유동하는 흡열관(100) 및 방열관(200)이 구비됨으로써, 지하수(GW)의 열을 입출구부(12)의 적설 또는 결빙을 제거하는 데에 효과적으로 이용할 수 있고, 부동액이 터널(10)의 내부도로(13) 하부의 지열을 추가적으로 흡수할 수 있도록 보조흡열관(600)이 구비됨으로써 내부도로(13) 하부의 지열도 적설을 제거하는 데에 이용할 수 있을 뿐만 아니라, 가열부(500)에 의해 가열되는 부동액을 수용하는 완충조(400)가 구비되어 제설을 위해 다량의 열량이 필요한 경우에도 입출구부(12)의 상면에 안정적으로 열을 공급할 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부되어 있는 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

＊ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ＊
10 : 터널 11 : 배수로
12 : 입출구부 13 : 내부도로
100, 100' : 흡열관 200 : 방열관
300 : 펌프장치 400 : 완충조
410 : 완충조 유입관 411 : 제1밸브
420 : 완충조 유출관 421 : 제2밸브
430 : 연결관 431 : 제3밸브
500 : 가열부 600 : 보조흡열관
GW : 지하수

Claims (5)

1. 터널의 길이방향을 따라 측부 하측에 형성된 배수로에 설치되며, 내부에 부동액이 유동하는 흡열관;
   상기 터널의 입출구부의 하부에 매설되며, 상기 흡열관과 연통 연결되어 내부에 부동액이 유동하는 방열관;
   상기 흡열관 또는 상기 방열관상에 설치되어 부동액이 유동하도록 동력을 제공하는 펌프장치;
   내부에 부동액을 수용하는 수용탱크 형상의 완충조;
   상기 완충조 내에 수용된 부동액을 가열하는 가열부;
   상기 흡열관과 상기 완충조 사이를 연통 연결하며, 이들 사이의 부동액 유동을 단속하기 위한 제 1 밸브를 구비한 완충조 유입관;
   상기 방열관과 상기 완충조 사이를 연통 연결하며, 이들 사이의 부동액 유동을 단속하기 위한 제 2 밸브를 구비한 완충조 배출관; 및
   상기 완충조 유입관과 상기 완충조 배출관 사이를 연통 연결하며, 이들 사이의 부동액 유동을 단속하기 위한 제 3 밸브를 구비한 연결관;을 포함한 구성으로 이루어지되,
   상기 제 1 밸브와 제 2 밸브가 폐쇄되면 제 3 밸브가 개방되어 부동액이 상기 흡열관에서 방열관으로 유동하는 순환이 이루어지고, 추가적인 열 공급이 필요한 경우 상기 제 1 밸브와 제 2 밸브가 개방되고 제 3 밸브가 폐쇄되며 부동액이 상기 흡열관에서 상기 가열부에 의해 미리 가열된 부동액이 채워진 완충조를 거치면서 추가적으로 가열된 다음 상기 방열관으로 순환이 이루어지는 것을 특징으로 하는 터널 입출구부용 융설설비.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 터널의 내부도로의 하부에 매설되며, 상기 흡열관과 연통되어 내부에서 상기 부동액이 유동하는 보조흡열관;을 더 포함하되,
   상기 부동액은 상기 보조흡열관의 내부를 유동하면서 상기 내부도로의 하부의 지열을 흡수하는 것을 특징으로 하는 터널 입출구부용 융설설비.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 보조흡열관은,
   상기 입출구부로부터 상기 터널의 내측으로 소정의 거리만큼 이격되어 상기 흡열관에 연통되게 상기 내부도로의 하부에 매설되는 것을 특징으로 하는 터널 입출구부용 융설설비.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 흡열관, 상기 방열관 및 상기 보조흡열관은,
   상기 부동액이 상기 보조흡열관, 상기 흡열관 및 상기 방열관의 순서로 순환 유동할 수 있도록 서로 연통 구비되는 것을 특징으로 하는 터널 입출구부용 융설설비.

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