KR101478586B1 - Apparatus and method for preventing the drain from freezing using the microwave - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마이크로파를 이용한 배수구 동결 방지 장치 및 동결 방지 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 터널이나 도로의 노견 하부에 매립 설치된 배수관 주변에 마이크로파에 의해 발열되는 발열 시스템을 구비함으로써 전원 공급에 의해 배수구 내부의 온도를 동결점 이상으로 유지할 수 있는 배수구 동결 방지 장치 및 동결 방지 방법을 제공한다.
본 발명의 새로운 배수구 동결 방지 장치 및 방법을 이용하면 배수구 가열을 위한 전력 소모량을 최소화할 수 있는 동시에 장치의 유지 관리가 용이하고 보수 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
The present invention relates to a drainage hole freezing prevention apparatus and a freeze prevention method using a microwave, and more particularly, to a drainage hole freeze prevention apparatus and a freeze prevention method using a microwave, A freeze prevention device for a drain hole and a freeze prevention method which can keep the temperature of the freeze point at or above a freezing point.
According to the present invention, it is possible to minimize the power consumption for heating the drain hole, to easily maintain the apparatus, and to reduce the maintenance cost.

Description

마이크로파를 이용한 배수구 동결 방지 장치 및 동결 방지 방법{Apparatus and method for preventing the drain from freezing using the microwave}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a freeze prevention device for freezing a drain hole using a microwave,

본 발명은 마이크로파를 이용한 배수구 동결 방지 장치 및 동결 방지 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 터널이나 도로의 노견 하부에 매립 설치된 배수관 내부의 온도를 동결점 이상으로 유지토록 하여 동절기 배수구가 동결되는 것을 방지하기 위한 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a device for preventing freezing of a drainage hole using a microwave, and more particularly, to a device for preventing the freezing point of a drainage hole in a winter season And to a method thereof.

터널의 주행 차로 양 끝에는 터널 벽면에서 유출되는 유출수를 집수하기 위한 공동구가 설치되어 있는 것이 일반적이고 이러한 공동구에 집수된 터널 유출수는 노견의 하부에 매립 설치되는 배수구를 통해 외부로 배출된다.(도 1 참조) A tunnel for collecting the effluent from the wall of the tunnel is generally installed at both ends of the tunnel, and the tunnel effluent collected in such a tunnel is discharged to the outside through a drain hole buried in the bottom of the tunnel. Reference)

상기 배수구는 노견을 따라 일정 정도 거리를 두고 관리형 맨홀이 설치되며, 이러한 관리형 맨홀의 상부는 스틸 그레이팅(steel grating)으로 커버되어 도로 위의 노수(露水) 등이 내부로 유입된다. A manhole is provided at a certain distance from the drain port. The upper part of the manhole is covered with a steel grating, and dew water or the like on the road flows into the inside of the manhole.

동절기에는 도로 표면이 얼기 쉽기 때문에 포장층을 설계할 때 일반적으로 동결 심도까지는 얼지 않는 포장 재료로 시공을 하고 있으나, 배수구는 동결 심도보다 상부에 설치되고 또한 스틸 그레이팅을 통해 외부의 찬공기가 유입되기 때문에 배수구 내부의 물이 동결되는 경우가 발생한다. 이와 같이 배수구의 물이 동결되면 공동구에서 유출수가 배수구로 빠져나갈 수 없게 되므로 공동구에 물이 차서 넘치게 되는 경우가 발생할 수 있고, 맨홀로 유입된 노수 또한 배수구를 통해 외부로 빠져 나가지 못하고 맨홀 위로 넘쳐 나올 수 있다. 이와 같이 배수구의 물이 얼게 되면 공동구나 맨홀에서 넘쳐 나온 물이 노견 표면에서 결빙될 수가 있고 심할 경우에는 주행 차로까지 진행되어 주행 차로까지 결빙되는 경우가 발생할 수 있다. 이와 같이 노견이나 주행 차로가 결빙되게 되면 주행 차량 등이 미끄러져 사고 발생 가능성이 높아지고, 특히 터널 내의 사고는 일반 도로 구간과 달리 시야 확보가 어려운 관계로 대형 사고로 이어질 수 있다. 이와 같은 현상은 터널의 내부보다는 외기의 영향을 많이 받는 터널의 입구 또는 출구의 배수구에서 발생할 가능성이 높다.In winter, road surface is easy to freeze. Therefore, when designing the pavement layer, the pavement is generally constructed with a material that does not freeze to the freezing depth. However, the pavement is installed above the freezing depth and the cold air is introduced through the steel grating Therefore, the water inside the drain hole may be frozen. As the water in the drainage hole is frozen, the drainage water can not escape from the drainage hole to the drainage port. Therefore, the water in the drainage pipe may overflow, and the sludge introduced into the manhole can not escape through the drainage hole and overflows over the manhole . If the water in the drain hole is frozen in this way, the water overflowing from the culvert or manhole can freeze on the surface of the surface of the beater, and if severe, it may proceed to the driving lane and freeze to the lane. In this way, when the roadside of the vehicle is freezing, the driving vehicle slips and the likelihood of an accident increases. Especially, an accident in a tunnel can lead to a serious accident because it is difficult to secure a visibility unlike a general road section. Such a phenomenon is more likely to occur at the inlet or outlet of the tunnel, which is more affected by the outside air than the inside of the tunnel.

이와 같은 터널 배수구의 결빙을 방지하기 위하여 기존에는 배수구를 구성하는 배수관의 상부에 열풍기를 설치하거나 배수관 주변에 전열선을 감아서 배수관 내부의 물이 얼지 않도록 하는 방법을 사용하였다. 그러나 이와 같은 종래의 방법은 전기 사용량이 지나치게 많고 열풍기에 고장이 발생하거나 전열선이 단선되어 가열되지 않는 경우 바닥을 다시 뜯어서 수리하거나 교체해야 하므로 번거롭고 수리 비용 및 교체 비용이 과다하게 발생하는 문제가 있었다. In order to prevent the freezing of the tunnel drain, a method of installing hot air in the upper part of the drain pipe constituting the drain pipe or wrapping the heating line around the drain pipe to prevent water in the drain pipe from freezing. However, in the conventional method as described above, when the amount of electric power is excessively large and a fault occurs in the hot air or the heating line is broken and the heating is not performed, the floor must be repaired or replaced by repairing or replacing.

관련 종래 기술을 몇 가지 예를 들면, 대한민국 등록특허 제0783747호는 하수를 지면으로 배수하여 지하수 부족이나 건천 현상이 발생하는 것을 방지함과 동시에 많은 양의 하수를 원활하게 배수할 수 있고 이물질에 의해 오염이 발생하는 것을 방지할 수 있는 터널 내의 배수로 구조에 관하여 개시하고 있다. 이 기술은 적은 양의 비가 내릴 경우 집수정으로 수집된 배수공을 통해 지면으로 배수되어 건천이 발생하는 것을 방지하고 비가 많이 내려서 하수가 배수공을 통해 모두 배수되지 못할 경우 가이드 통체가 상승되어 배수관을 통해 배수함으로써 많은 양의 하수를 신속히 배수할 수 있으며 하수의 역류가 발생할 경우 개폐 밸브에 의해 가이드 통체의 개구부가 폐쇄되어 하수가 역류하는 것을 막을 수 있는 효과가 있음을 설명하고 있다. 그러나, 이 기술은 터널 내부의 지하수나 우수 등의 하수를 효과적으로 배수할 수 있는 배수로 구조에 관한 것일 뿐 동절기 배수로의 결빙을 방지하기 위한 것과는 거리가 멀다. Korean Patent No. 0783747, for example, discloses a related art in which the drainage of sewage to the ground prevents the occurrence of underground water shortage or flooding, and a large amount of sewage can be drained smoothly, Thereby preventing pollution from occurring in the tunnel. This technology prevents drainage to the ground through drains collected by collecting the collected water in case of a small amount of rain, and when the sewage is not drained through the drain, the guide cylinder is raised and drained So that it is possible to drain a large amount of sewage quickly and to close the opening of the guide cylinder by the opening / closing valve when the backwash of sewage occurs, thereby preventing the sewage from flowing backward. However, this technology is related to a drainage structure capable of effectively draining groundwater or sewage such as rainwater in the tunnel, and is far from preventing freezing of the drainage line in the winter season.

또한, 대한민국 등록특허 제0683558호는 터널 내 오픈형 배수로를 시공함에 있어서 시공성을 향상시키고 이음부에서의 누수를 방지하며 외관을 미려하게 하며 연속 시공으로 인력과 설비 및 공기를 단축하여 원가를 절감할 수 있는 배수로 시공 방법 과 장치에 관하여 개시하고 있다. 그러나, 이 기술은 새로운 구조를 가진 터널 내 현장 타설 오픈형 배수로 시공을 위한 타설 장치를 이용함으로써 위 목적을 달성할 수 있음을 설명하고 있을 뿐 동절기 터널 내 배수로의 결빙 방지를 위한 방법과는 관련성이 없다. In addition, Korean Patent No. 0683558 discloses a method for improving the workability in the construction of an open drainage path in a tunnel, preventing leakage at the joint portion, making the appearance more beautiful, and reducing costs by shortening manpower, facilities and air by continuous construction And a method and a device for installing the drainage water. However, this technique explains that the above object can be achieved by using a pouring device for construction of an open-type open drain in a tunnel having a new structure, but it is not related to a method for preventing freezing of a drain in a winter tunnel .

또한, 대한민국 등록특허 제0937259호는 터널 내에서 도로를 주행하는 차량이 펌프백을 밟고 지나가면 펌프백이 수축 및 팽창을 반복함으로써 집수 탱크 내부의 물을 흡입하여 수압모터로 공급하여 수압모터를 작동시키고 노즐 블록의 노즐을 통해 하측으로 분사되며 노즐 블록은 수압 모터와 풀리, 벤트 및 연결 로드의 작용에 의해 가이드레일을 따라 전후진되어 배수로 내부의 오니가 노즐에서 배출되는 물에 의해 씻겨 나가도록 함으로써 별도의 동력 없이도 지속적으로 오니가 제거되어 배수로가 막히는 것을 방지할 수 있는 장치에 관하여 개시하고 있다. 그러나, 이 기술은 터널 배수로의 오니 제거를 위한 장치 및 방법에 관한 것일 뿐, 동절기 터널 내부의 배수로 결빙 방지 방법과는 관련이 없다. Korean Patent Registration No. 0937259 discloses that when a vehicle traveling on a road passes through a pump bag in a tunnel, the pump bag repeats shrinkage and expansion so that water in the water collecting tank is sucked and supplied to the hydraulic motor to operate the hydraulic motor The nozzle block is sprayed downward through the nozzles of the nozzle block, and the nozzle block is moved forward and backward along the guide rail by the action of the hydraulic motor, the pulley, the vent and the connecting rod so that the sludge in the drain can be washed away by the water discharged from the nozzle Which is capable of preventing the sludge from being clogged continuously by the removal of the sludge without the power of the sewage sludge. However, this technique relates to an apparatus and method for removing sludge from a tunnel drain, and drainage in a winter tunnel is not related to a method of preventing icing.

또한, 대한민국 등록특허 제0477558호는 고강도이고 경량이며 동결 융해에 대한 저항성 및 각종 화학 물질에 대한 내식성이 우수한 폴리머 콘크리트를 이용하여 배수용 수로를 제작하며 수로 유니트 간의 이음 부위를 견고하게 하여 누수를 방지하고 수로 바닥에 침투된 물에 의해 수로 자체에 부력이 작용하는 것을 미연에 방지하며 측벽 토압에 의한 수로의 이상 변형을 방지하도록 함과 동시에 현장에서 수로 유니트의 수직벽과 바닥부를 용이하게 조립되도록 하는 폴리머 콘크리트 배수로에 관하여 개시하고 있다. 그러나, 이 기술은 토공용 배수로의 누수 발생 방지를 위한 장치에 관하여 설명하고 있을 뿐, 동절기 터널 내부의 배수로 결빙 방지 방법과는 관련이 없다. In addition, Korean Patent No. 0477558 discloses a method of manufacturing a water supply duct by using polymer concrete having high strength and light weight, excellent resistance to freezing and thawing and excellent corrosion resistance to various chemical substances, It prevents water buoyancy from acting on the waterway itself by water infiltrating the bottom of the waterway and prevents the abnormal deformation of the waterway by the side wall earth pressure and makes it easy to assemble the vertical wall and bottom of the waterway unit in the field Polymer concrete drainage channel. However, this technology only describes a device for preventing the occurrence of water leakage in the toilet drainage, and drainage in the winter tunnel is not related to the method of preventing icing.

이와 같이, 종래에는 터널 내 배수로의 동절기 결빙 방지를 위한 장치에 관해서는 깊이 연구된 바 없이, 기존의 열풍기나 전열선을 이용하는 방식만 사용되는 실정이었으며 이에 따라 여러 가지 개선이 요구되는 상황이었다.
As described above, the conventional apparatus for preventing freezing of winter in drainage in a tunnel has not been deeply studied, and only a method using a conventional hot air heater or a heating wire has been used. Accordingly, various improvements have been required.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 상황을 고려하여 새로이 개발된 것으로서, 터널의 입구나 출구뿐만 아니라 일반 도로 구간에도 적용이 가능하며, 노면 하부에 간단히 설치되어 배수구를 가열할 수 있고 전기 사용량이 기존의 열풍기나 전열선을 이용하는 방식에 비하여 훨씬 적게 들며, 관리 장치를 외부에 설치함으로써 관리 편의성까지 확보할 수 있는 신개념의 배수구 동결 방지 장치와 이를 이용한 배수구 동결 방지 방법을 제공하고자 한다.
The present invention has been developed in consideration of the circumstances of the prior art as described above. The present invention can be applied not only to the entrance and exit of a tunnel but also to a general road section. It can be installed simply under the road surface to heat the drain hole, The present invention provides a new concept of a freeze prevention device for a drainage port and a method for preventing freezing of a drainage port using the same.

상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 In order to achieve the above object,

배수관의 주변에 설치되어 배수관을 가열시키며 노면의 하부에 매립 설치되는 발열부;A heating unit installed at the periphery of the drain pipe to heat the drain pipe and to be embedded in the lower part of the road surface;

상기 발열부 및 노면의 외부에 설치된 마이크로파 발생기에 양 끝단이 연결되며, 상기 마이크로파 발생기에서 발생하는 마이크로파를 상기 발열부에 전달하는 도파관; 및 A waveguide connected to both ends of the microwave generator disposed outside the heating unit and the road surface to transmit the microwave generated from the microwave generator to the heating unit; And

상기 도파관을 통해 상기 발열부에 마이크로파를 공급하는 마이크로파 발생기를 포함하여 구성되며,And a microwave generator for supplying a microwave to the heating unit through the waveguide,

상기 발열부는 상기 도파관으로부터 전달된 마이크로파를 난반사시키는 공진룸 및 상기 공진룸에서 난반사되는 마이크로파를 흡수하여 열을 발생시키고 이 열에 의해 배수관을 가열하는 발열체로 구성되고, Wherein the heating unit comprises a resonance room for irregularly reflecting microwaves transmitted from the waveguide and a heating element for absorbing microwaves reflected from the resonance room to generate heat and to heat the drain pipe by the heat,

상기 발열체는 Fe2O3, Fe3O4 및 FeO 중 하나 이상의 산화철 화합물을 4 중량% 이상 포함하는 금속산화물 함유 조성물을 포함하여 구성되며 300MHz ~ 300GHz 마이크로파에 의해 발열되는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 배수구 동결 방지 장치를 제공한다.
Wherein the heating element comprises a metal oxide-containing composition containing at least 4% by weight of at least one iron oxide compound selected from the group consisting of Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 and FeO, and is heated by a microwave of 300 MHz to 300 GHz. A drain hole freezing prevention device is provided.

또한, 상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은In order to achieve the above object,

도로의 노견에 도로 방향으로 배수로를 형성하고 배수관을 설치하는 단계;Forming a drainage passage in the direction of the road at a roadside and installing a drainage pipe;

상기 설치된 배수관의 주변에 마이크로파에 의해 발열되는 발열부를 설치하고, 상기 발열부 및 노면의 외부에 설치된 마이크로파 발생기에 도파관의 양 끝단을 연결하고 발열부 상부를 모르타르로 마감하며, 모르타르 상부를 노면 자재로 커버하여 마이크로파에 의해 발열되는 발열 시스템을 구비하는 단계; 및 A heat generating part for generating heat by microwaves is provided around the installed drain pipe, both ends of the waveguide are connected to a microwave generator installed outside the heating part and the road surface, the upper part of the heating part is closed with mortar, Comprising a heating system that covers and covers a heating system by microwaves; And

상기 마이크로파 발생기에 전원을 공급하여 마이크로파를 발생시키고 이를 상기 도파관을 통해 상기 마이크로파에 의해 발열되는 발열부에 공급하여 상기 발열부에서 열을 발생시킴에 의해 배수구 내부의 온도를 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 배수구 동결 방지 방법으로서,And a microwave is generated by supplying power to the microwave generator and is supplied to a heating unit which generates heat by the microwave through the waveguide to generate heat in the heating unit, A method for preventing freezing of a drain hole using a microwave,

상기 마이크로파에 의해 발열되는 발열부는 상기 도파관으로부터 전달된 마이크로파를 난반사시키는 공진룸 및 상기 공진룸에서 난반사되는 마이크로파를 흡수하여 열을 발생시키고 이 열에 의해 배수구 내부를 가열하는 발열체를 포함하고, 상기 발열체는 Fe2O3, Fe3O4 및 FeO 중 하나 이상의 산화철 화합물을 4 중량% 이상 포함하는 금속산화물 함유 조성물을 포함하여 구성되며 300MHz ~ 300GHz 마이크로파에 의해 발열되는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 배수구 동결 방지 방법을 제공한다.
Wherein the heat generating part generated by the microwave includes a resonant room for irregularly reflecting microwaves transmitted from the waveguide and a heating element for absorbing microwaves reflected from the resonant room to generate heat and to heat the inside of the drain by the heat, Containing composition containing at least 4% by weight of at least one iron oxide compound selected from the group consisting of Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 and FeO, and is heated by a microwave of 300 MHz to 300 GHz. ≪ / RTI >

본 발명에 따른 마이크로파를 이용한 배수구 동결 방지 장치 및 동결 방지 방법의 특징 및 장점을 설명하면 다음과 같다. The features and advantages of the drain hole freeze prevention device and the freeze prevention method using the microwave according to the present invention will be described as follows.

1. 우선, 본 발명에 따른 배수구 동결 방지 장치는 배수관을 가열하는 방식이 마이크로파에 의해 발열되는 발열 시스템을 이용하는데, 발열체가 소량의 마이크로파에 의해서도 쉽게 온도가 상승하고 상승된 온도가 장기간 유지될 수 있으므로 기존의 열풍기나 전열선을 이용하는 방식에 비하여 훨씬 소량의 전력을 사용하더라도 원하는 온도를 유지하는 것이 가능하다. 1. First, a freezing prevention device for a drain hole according to the present invention uses a heating system in which a heating method of a drain pipe generates heat by microwaves. The temperature of a heating element can easily rise even with a small amount of microwaves, Therefore, it is possible to maintain the desired temperature even if a much smaller amount of electric power is used than the conventional method using the hot air or the heating wire.

2. 또한, 본 발명에 따른 배수구 동결 방지 시스템 중에서 발열부를 노면 하부 배수관에 설치하고 도파관을 연결하여 외부의 마이크로파 발생기를 포함하는 관리 장치에 연결한 후 발열부를 노면 자재 등으로 마감하면 장치 설치가 끝나므로 설치가 용이하다. 2. Also, in the drainage hole freezing prevention system according to the present invention, the heat generating part is installed in the drainage pipe at the bottom of the road surface, the waveguide is connected to the management device including the external microwave generator, and the heating part is closed with the road surface material. Therefore, installation is easy.

3. 또한, 마이크로파 발생기를 포함하는 관리 장치를 터널 벽 등 외부에 설치함으로써 수리나 부품 교체 작업 등 관리가 용이하고 관리 비용이 저렴하다. 3. Furthermore, by installing a management device including a microwave generator on the outside of a tunnel wall and the like, it is easy to manage such as repairs and parts replacement work, and the management cost is low.

4. 또한, 터널 입출구 쪽의 배수로 뿐만 아니라 일반 도로 구간의 배수로나 외기에 노출되는 상/하수도 구간에도 이용될 수 있는 등 적용 범위가 넓다.
4. It can be used not only in drainage on the side of the tunnel entrance and exit, but also on the drainage of general road section or on the water / sewer section exposed to the outside air.

도 1은 종래 터널 측면의 배수로쪽 단면을 나타내는 도면이다.
도 2는 종래 터널 측면의 배수로쪽 평면을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 측면의 배수로쪽 단면을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 측면의 배수로쪽 평면을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 측면의 배수로쪽을 나타내는 사시도이다.
1 is a view showing a cross section of a drainage passage on the side of a conventional tunnel.
2 is a view showing a drainage channel side plane of a conventional tunnel side.
3 is a cross-sectional view of a side of a drainage channel on a side of a tunnel according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a drainage channel side plane of a tunnel side according to an embodiment of the present invention.
5 is a perspective view showing a drainage side of a tunnel side according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 상세하게 설명한다. 다만 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 기술자가 본 발명을 용이하게 이해하고 실시할 수 있도록 설명하는 것일 뿐이고 본 발명의 범위가 하기 실시예의 범위로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments thereof. It should be understood, however, that the detailed description and specific examples, while indicating preferred embodiments of the invention, are given by way of illustration only, and thus are not limitative of the scope of the invention.

도 1은 종래 터널 측면의 배수로쪽 단면을 나타내는 도면이고, 도 2는 그 평면을 나타내는 도면이다.FIG. 1 is a view showing a drainage passage side surface of a conventional tunnel side, and FIG. 2 is a view showing its plane.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 종래의 터널 측면의 배수로쪽은 터널 라이닝(11) 이면에서 발생하는 터널 유출수는 유공관(12)을 통해 배수관(16)으로 유출되고, 터널의 벽면이나 상부에서 발생한 유출수는 공동구(13)로 집수되며 공동구에 집수된 터널 유출수는 유출관(15)을 통해 노견의 하부에 매립 설치되는 배수관(16)으로 집수되고 이를 통해 외부로 배출된다. 이 때 상기 배수관(16)은 연속되어 이어져 있어 배수구를 이루며, 상기 배수구는 노견을 따라 일정 정도 거리를 두고 관리형 맨홀이 설치되어 있고 이러한 관리형 맨홀의 상부는 스틸 그레이팅(17)으로 커버되어 도로 위의 노수(露水) 등이 내부로 유입되도록 하는 것이 일반적이다. As shown in FIGS. 1 and 2, in the drainage channel on the side of the conventional tunnel, the drainage of the tunnel generated from the back surface of the tunnel lining 11 flows out to the drainage pipe 16 through the pipe line 12, The generated effluent water is collected in the cavity 13, and the tunnel effluent collected in the cavity is collected through a drainage pipe 16 embedded in the lower part of the cavity through the outflow pipe 15 and discharged to the outside. At this time, the drain pipes 16 are continuously connected to form a drain hole. The drain hole is provided with a manhole for maintenance at a certain distance along the notch, and the upper part of the manhole is covered with a steel grating 17, It is common to let the above-mentioned dew water flow into the inside.

또한, 도로의 하부에서 발생하는 유출수는 맹암거(18)를 통해 배출된다. 이와 같은 맹암거는 시공 중에 발생하는 유출수를 배수하는 역할을 주로 하고 시공 완료 후에도 도로 하부에서 발생하는 유출수가 배출되는 통로 역할을 하는데, 이와 같은 맹암거는 통상 동결 심도 하부에 설치되기 때문에 동절기에도 문제가 되지 않는다. 그러나, 상기 배수관(16)은 동결 심도보다 상부에 설치되고 또한 스틸 그레이팅(17)을 통해 외부의 찬공기가 유입되기 때문에 배수구 내부의 물이 동결되는 경우가 발생하기 쉽고 이와 같이 배수구의 물이 동결되면 공동구나 유공관을 통해 배출되는 유출수가 배수구로 빠져나갈 수 없게 되므로 공동구에 물이 차서 넘치게 되는 경우가 발생할 수 있고 터널 벽면의 경우에도 결빙이 발생하여 터널의 안정성에 영향을 주게 되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 맨홀로 유입된 노수는 배수구를 통해 외부로 빠져 나가지 못하고 맨홀 위로 넘쳐 나올 수 있고, 이와 같이 넘쳐 나온 물이 노견 표면에서 결빙될 수 있으며 심할 경우에는 주행 차로까지 진행되어 주행 차로까지 결빙되는 경우가 발생할 수 있게 되는데, 이와 같이 노견이나 주행 차로가 결빙되게 되면 주행 차량 등이 미끄러져 사고 발생 가능성이 높아지게 된다. In addition, effluent water generated at the lower part of the road is discharged through the blind culvert 18. This type of blast furnace is mainly used to drain the effluent generated during construction and serves as a passage through which the effluent generated from the lower part of the road is discharged after completion of the construction. Since such blast furnace is usually installed at the lower part of the freezing depth, . However, since the water pipe 16 is installed above the freezing depth and the cold air is introduced through the steel grating 17, the water inside the water outlet is likely to be frozen, The effluent discharged through the cavity or the pipe can not escape to the drainage port, so that water may flow over the tunnel, and even if the tunnel wall surface is freezing, the stability of the tunnel may be affected have. In addition, the water flowing into the manhole can not escape to the outside through the drainage hole and can flood over the manhole, and the overflowing water can freeze on the surface of the water surface, If the noises or driving lanes are frozen in this way, the driving vehicle or the like slips and the likelihood of accidents becomes high.

따라서 위와 같은 문제가 발생하는 것을 방지하기 위해서는 터널 배수관의 물이 결빙되지 않도록 유지할 필요가 있다. Therefore, in order to prevent the above-described problems from occurring, it is necessary to keep the water in the tunnel drain pipe from freezing.

이를 위하여 종래에는 배수관의 상부에 열풍기를 설치하거나 배수관을 전열선으로 감싸서 배수관수가 결빙되는 것을 방지하는 방법을 사용하였는데, 이는 전력 소모량이 지나치게 많고 유지 보수가 어렵다는 문제가 있었다. Conventionally, a method of installing hot air on the upper part of the drain pipe or wrapping the drain pipe on the heating line to prevent freezing of the drain pipe is used, which has a problem that the power consumption is excessively large and maintenance is difficult.

본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위해 새로이 개발된 발명이다.The present invention is a newly developed invention for solving such a problem.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 측면의 배수로쪽 단면을 나타내는 도면이고, 도 4는 그 평면을 나타내는 도면이며, 도 5는 그 사시도이다.FIG. 3 is a cross-sectional view of a drainage channel side of a tunnel according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a plan view thereof, and FIG. 5 is a perspective view thereof.

본 발명은 배수구가 결빙되는 것을 방지하기 위하여 배수관(16)의 주변, 예를 들어 상부나 하부 또는 측부에 배수관을 가열시키기 위한 발열부(20)를 설치하고, 상기 발열부(20)에 도파관(23)을 연결한 후 도파관 끝단에 마이크로파 발생기(24)를 연결하여 마이크로파 발생기에서 발생하는 마이크로파를 도파관을 통해 발열부로 전달하고 발열부에서는 마이크로파를 공진시켜 난반사시키고 난반사된 마이크로파를 흡수하여 열을 발생시키는 발열체(22)를 공진룸(21)의 끝단에 구비하여 여기에서 열을 발생시킴에 의해 배수관(16)을 가열함으로써 배수구의 결빙을 방지하는 것을 기술의 특징으로 한다. The present invention is characterized in that a heating unit 20 for heating a drain pipe is installed around a drain pipe 16 to prevent freezing of a drain pipe and the waveguide The microwave generator 24 is connected to the end of the waveguide, and the microwave generated by the microwave generator is transmitted to the heating unit through the waveguide. The microwave is diffused and diffused in the heating unit, The heat generating element 22 is provided at the end of the resonance chamber 21 to generate heat to thereby heat the drain pipe 16 to prevent freezing of the drain hole.

본 발명에서는 상기 발열부(20)를 노면 하부에 매립 설치하여 외부로는 노출시키지 않고, 상기 도파관(23)은 노면의 외부, 예를 들어 터널의 벽면 등에 설치된 마이크로파 발생기(24)에 끝단을 연결함으로써 상기 마이크로파 발생기(24)에서 발생한 마이크로파를 발열부(20)로 전달한다. 이와 같이 마이크로파 발생기(24)와 발열부(20) 사이를 연결하는 도파관(23)은 마이크로파 발생기(24)와 발열부(2) 사이의 거리가 이격되어 있으므로 전달되는 과정에서 마이크로파가 소실되지 않도록 구비되는 것이 바람직하다. In the present invention, the heating unit 20 is embedded in the lower part of the road surface and is not exposed to the outside, and the waveguide 23 is connected to the microwave generator 24 provided on the outside of the road surface, for example, So that the microwave generated by the microwave generator 24 is transmitted to the heating unit 20. Since the waveguide 23 connecting the microwave generator 24 and the heating unit 20 has a distance between the microwave generator 24 and the heating unit 2, .

본 발명에서 상기 발열부(20)는 상기 도파관으로부터 전달된 마이크로파를 난반사시키기 위한 공진룸(21) 및 상기 공진룸에서 난반사되는 마이크로파를 흡수하여 열을 발생시키고 이 열에 의해 배수관을 가열하는 발열체(22)로 구성되고, 상기 발열체(22)는 금속산화물을 함유하는 조성물로 이루어지며, 상기 금속산화물은 Fe2O3, Fe3O4 및 FeO 중 하나 이상의 산화철 화합물을 4 중량% 이상 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 위와 같은 금속산화물을 함유한 조성물은 300MHz ~ 300GHz 범위의 마이크로파에 의해 발열 효율이 높게 유지된다. In the present invention, the heating unit 20 includes a resonance chamber 21 for diffusing microwaves transmitted from the waveguide, a heating element 22 for generating heat by absorbing the microwaves reflected in the resonance chamber, ), And the heating element (22) is made of a composition containing a metal oxide, and the metal oxide preferably contains at least 4% by weight of at least one iron oxide compound of Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 and FeO Do. In the present invention, the composition containing the metal oxide as described above is maintained at a high heating efficiency by the microwave in the range of 300 MHz to 300 GHz.

이 때 상기 공진룸(21)의 내부에는 도파관(23)에서 전달된 마이크로파를 효율적으로 분산시키기 위한 분산 장치가 구비될 수 있다. 상기 분산 장치는 예를 들어 도파관에서 마이크로파가 전파되는 공진품의 맞은편에 쐐기 모양의 금속 부재를 부착한 형태일 수도 있고, 교반기를 내부에 설치하여 마이크로파를 전체적으로 분산시키는 장치일 수도 있다. 또한, 도파관을 공진룸 쪽으로 약간 돌출되도록 구비하고 시작되는 쪽보다 끝나는 부분이 멀어질수록 폭이 넓어지는 형태(깔대기 형태)를 갖도록 구비할 수도 있다. At this time, a dispersing device for efficiently dispersing the microwave transmitted from the waveguide 23 may be provided in the resonance chamber 21. The dispersing device may be, for example, a wedge-shaped metal member attached to the opposite side of the workpiece from which the microwave is propagated in the wave guide, or a device for dispersing the microwave entirely by installing the stirrer therein. Further, the waveguide may be provided so as to protrude slightly toward the resonance room, and may have a shape (funnel shape) in which the width of the waveguide becomes wider as the end portion of the waveguide is more distant from the starting side.

본 발명에서 상기 도파관(23)은 1개만 형성될 수도 있으나, 발열부(2)의 크기가 큰 경우에는 발열 효율을 좋게 하기 위해 도파관이 복수개로 연결될 수도 있다. 또한, 도파관(23)의 단면 형태는 정사각형, 직사각형, 사다리꼴 등의 사각형 형태일 수도 있고, 원형, 반원형, 타원형 등의 원형 형태, 삼각형 형태 등일 수도 있으며 이는 원하는 목적에 따라 다양하게 변형이 가능하다. 또한, 도파관의 재질은 마이크로파를 감쇄시키지 않고 최대한 멀리까지 보낼 수 있는 재료가 적합하며, 그 예로서는 스테인레스강, 탄소강 등의 강재, 알루미늄재, 동재 등이 적합하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. In the present invention, only one waveguide 23 may be formed, but when the size of the heat generating portion 2 is large, a plurality of waveguides may be connected to improve the heat generating efficiency. In addition, the cross-sectional shape of the waveguide 23 may be a square shape such as a square, a rectangle, a trapezoid, or the like, a circular shape such as a circle, a semicircle, an ellipse, or a triangle shape. The material of the waveguide is suitably a material that can transmit the microwave as far as possible without attenuating the microwave. Examples of the material include stainless steel, carbon steel, aluminum, aluminum, and copper.

본 발명에서 상기 공진룸(21))은 상기 도파관(23)에서 배출되는 마이크로파를 발열체(22)로 난반사시키는 역할을 하는 공간이다. 공진룸의 내부에는 마이크로파의 난반사를 효율적으로 하기 위한 여러 장치들이 추가로 구비될 수 있다.The resonance chamber 21 in the present invention is a space serving to diffuse the microwave emitted from the waveguide 23 to the heating element 22. Various devices for efficiently diffusing the microwave may be additionally provided in the resonance room.

상기 노면의 하부에 매립 설치되는 발열부(20)는 도파관(23)에 연결되며, 상기 도파관은 외부로 길게 뻗어나와 노면 외부, 예를 들어 터널의 벽면에 설치되는 마이크로파 발생기(24)에 끝단이 연결된다. 상기 마이크로파 발생기(24)는 고전압변압기와 마그네트론을 포함하여 구성되며, 추가로 고전압 콘덴서, 고전압 다이오드를 포함할 수 있다. 고전압변압기는 외부로부터 입력되는 상용교류전압을 고주파 발생에 적합한 고전압(예를 들면, 4 킬로볼트[kV] 정도)으로 변압하여 마그네트론으로 인가하며, 마그네트론은 고전압변압기로부터 인가되는 고전압에 의하여 고주파발진을 하여 마이크로파를 발생시킨다. 마이크로파 주파수는 ISM(Industrial, Scientific and Medical)주파수(Frequency)를 사용하되, 부품 수급의 원활성 등 장점을 살려 주로 2,450MHz대역을 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니고, 용도에 따라 300MHz ~ 300GHz 영역의 주파수를 갖는 마이크로파를 다양하게 변형하여 사용할 수 있다. 상기 마그네트론이 구동될 때 마그네트론에서 발생되는 고열을 냉각시키기 위해 마그네트론의 하부에는 냉각팬이 설치되고, 냉각팬은 팬모터와 연결되며, 외부로부터 상용교류전압이 팬모터에 인가되면 팬모터가 가동되면서 팬모터에 의해 냉각팬이 구동되어 외부의 찬공기를 마그네트론에 송풍함으로써, 마그네트론에서 발생되는 고열을 냉각시킬 수 있다. 다만, 경우에 따라 마그네트론의 냉각을 위한 다른 장치를 사용할 경우나 외부에 노출되는 경우와 같이 개별 냉각 장치가 필요 없을 경우에는 냉각팬을 제외할 수 있다. 상기 마이크로파 발생기(24)는 도파관(23)의 일단부 측면, 상부면 및 하부면 중 하나에 고정브라켓에 의해 고정될 수 있다.The heating unit 20 embedded in a lower portion of the road surface is connected to the waveguide 23 and the waveguide extends to the outside and the microwave generator 24 installed on the outer surface of the road surface, . The microwave generator 24 includes a high voltage transformer and a magnetron, and may further include a high voltage condenser and a high voltage diode. The high voltage transformer transforms the commercial AC voltage input from the outside into a high voltage (for example, about 4 kilovolts [kV]) suitable for high frequency generation and applies it to the magnetron. The magnetron generates high frequency oscillation by the high voltage applied from the high voltage transformer Thereby generating microwaves. It is preferable to use the 2,450 MHz band in order to utilize the advantage of the microwave frequency, such as Industrial, Scientific and Medical (ISM) frequency. However, it is not limited to this, Microwave having a frequency in the range of 300 GHz can be used in various ways. A cooling fan is installed in a lower portion of the magnetron to cool the high temperature generated by the magnetron when the magnetron is driven. The cooling fan is connected to the fan motor. When a commercial AC voltage is applied to the fan motor from the outside, The cooling fan is driven by the fan motor to blow the external cool air to the magnetron to cool the high temperature generated in the magnetron. However, cooling fans may be excluded when separate cooling devices are not required, such as when using other devices for cooling the magnetron or when exposed to the outside. The microwave generator 24 may be fixed to one of the side surface, the upper surface, and the lower surface of the waveguide 23 by a fixing bracket.

본 발명에서 상기 발열부(22)는 세라믹 재질의 내열성 판 구조로 이루어지고, 유전손실계수(dielectric loss factor)가 높은 세라믹 재질의 판에 마이크로파가 조사되면 + - 쌍극자회전에 의한 열을 발생시킨다. 본 발명에서 상기 발열부(20)의 상부에는 마이크로파의 외부 노출을 방지하기 위하여 타공판이 추가로 구비될 수 있다. 이러한 타공판은 다수의 구멍을 가지는 금속판 구조로 이루어지며, 공진룸(21)에서 외부로 마이크로파가 누설되는 것을 방지할 수 있다. 다만, 마이크로파의 노출이 문제시되지 않는 용도에는 타공판 없이도 설치가 가능하다. In the present invention, the heat generating unit 22 is made of a heat resistant plate structure made of a ceramic material. When a microwave is irradiated to a ceramic material plate having a high dielectric loss factor, heat is generated by the rotation of a + dipole. In the present invention, a perforated plate may be additionally provided on the upper portion of the heat generating unit 20 to prevent the microwave from being exposed to the outside. Such a perforated plate is made of a metal plate structure having a plurality of holes, and it is possible to prevent microwave leakage from the resonance chamber 21 to the outside. However, it can be installed without using a perforated plate for applications where microwave exposure is not a problem.

본 발명에서, 발열부(2)의 설치가 용이하고 발열 효율이 극대화될 수 있도록 하기 위해 상기 배수관의 주변은 모르타르 마감되고 마감된 모르타르에 발열부가 밀착 설치되도록 하는 것이 바람직하다. In the present invention, in order to facilitate the installation of the heat generating unit 2 and to maximize the heat generation efficiency, it is preferable that the periphery of the drain pipe is closely adhered to the mortar having finished and finished with mortar.

또한, 상기 발열부(20)와 노면 자재 사이는 단열재가 구비되도록 하여 발열되는 열기를 외부로 노출되는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 이러한 단열재는 마이크로파가 감쇄되지 않고 통과하며 고온에 견딜 수 있는 재료인 것이 적합하다. 이러한 예로서는 글래스울(glass wool), 콘크리트, 석고, 내열 플라스틱, 내열 세라믹, 내열지, 돌가루 등을 예시할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 상기 단열재로 마감한 후 노면 재료로서 외부를 마감하여 발열부가 외부에 노출되지 않도록 하는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable that a heat insulating material is provided between the heat generating part 20 and the road surface material to prevent the heat generated from being exposed to the outside. It is preferable that such a heat insulating material is a material that can pass through the microwave without attenuation and withstand high temperatures. Examples thereof include, but are not limited to, glass wool, concrete, gypsum, heat-resistant plastic, heat-resistant ceramic, heat-resistant paper, and stone powder. It is preferable that the outer surface is closed as the road surface material after the heat insulating material is finished so that the heat generating portion is not exposed to the outside.

이하에서는 본 발명에 따른 마이크로파를 이용한 배수로 동결장치의 발열체(22) 재료로서, 공진룸에서 난반사되는 마이크로파를 흡수하여 열을 발생시킬 수 있는 특징을 갖는 특수 재료에 관하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, a special material having a characteristic of being able to generate heat by absorbing microwaves scattered in a resonance room will be described in detail as a heating element 22 of a freezing apparatus using a microwave according to the present invention.

본 발명에서 “이상”의 의미는 해당 수치 이상으로서 일반적으로 본 기술이 속하는 분야에서 상식적, 합리적으로 이해될 수 있는 만큼의 상한치를 갖는다는 의미이며, “이하”의 의미는 해당 수치 이하로서 일반적으로 본 기술이 속하는 분야에서 상식적, 합리적으로 이해될 수 있는 만큼의 하한치를 갖는다는 의미로서, 이는 발명을 간단하고도 명료하게 나타내기 위한 표현으로 이해되어야 한다. In the present invention, the meaning of " ideal " means that the value is not less than the corresponding value, and generally has an upper limit that is reasonably understandable in the field to which the present technology belongs. Means that the invention has a lower limit of common sense and reasonably understandable in the field to which the present invention belongs, it should be understood as an expression for expressing the invention in a simple and clear manner.

본 발명의 발열체(22)에 사용되는 재료는 산화물 형태인 Fe2O3, Fe3O4, FeO 또는 그 혼합물을 안정한 상태로 4 중량% 이상 포함하며 300MHz ~ 300GHz의 마이크로파에 의해 발열되는 금속산화물 함유 조성물을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이 때 Fe2O3, Fe3O4, FeO 또는 그 혼합물은 전체 조성물 중 4 중량% 이상, 바람직하게는 4~95중량% 포함된다. 상기 함량이 4 중량% 미만이면 발열 효율이 낮아 실제 적용은 어렵다. The material used for the heating element 22 of the present invention is a metal oxide which contains 4 wt% or more of Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , FeO, or a mixture thereof in a stable state and is heated by a microwave of 300 MHz to 300 GHz Containing composition according to the present invention. At this time, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , FeO or a mixture thereof is contained in an amount of not less than 4% by weight, preferably 4 to 95% by weight of the total composition. When the content is less than 4% by weight, the heat-generating efficiency is low and the practical application is difficult.

또한, 본 발명에서 상기 금속산화물 함유 조성물에는 Fe2O3, Fe3O4, FeO 또는 그 혼합물의 산화철 외에 Al2O3를 더 포함할 수 있으며, 이 때 포함되는 Al2O3의 함량은 1 중량% 이상이며, 더욱 바람직하게는 1 ~ 50 중량% 이다. In addition, in the present invention, the metal oxide-containing composition may further include Al 2 O 3 in addition to Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , FeO, or a mixture thereof, and the content of Al 2 O 3 , 1% by weight or more, and more preferably 1 to 50% by weight.

본 발명의 상기 금속산화물 함유 조성물에 포함되는 금속산화물의 일 예로는 Fe2O3, Fe3O4, FeO 또는 그 혼합물이 전체 조성물 중 4~95중량% 포함되고, Al2O3의 함량은 전체 조성물 중 1 ~ 50 중량% 포함되는 형태이나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 함량 범위를 더한 수치가 100이 되지 않는 경우에는 다른 성분이 추가로 포함되는 것으로 이해되어야 한다. Examples of the metal oxide contained in the metal oxide-containing composition of the present invention include Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , FeO, or a mixture thereof in an amount of 4 to 95 wt% of the total composition, and the content of Al 2 O 3 1 to 50% by weight of the total composition, but the scope of the present invention is not limited thereto. In the case where the value obtained by adding the above content range is not 100, it should be understood that other components are further included.

또한, 본 발명에서 상기 Fe2O3, Fe3O4, FeO 또는 그 혼합물 및 Al2O3 외에도 다른 금속산화물이 더 포함될 수 있으며, 이러한 추가 금속산화물의 예로는 CaO, SiO2, TiO2, MgO 등을 예로 들 수 있고 이 중에서 선택된 1종 이상이 더 포함될 수 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다. In addition, the present invention may further include other metal oxides in addition to Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , FeO or mixtures thereof and Al 2 O 3. Examples of such additional metal oxides include CaO, SiO 2 , TiO 2 , MgO, and the like, and one or more selected from these may be further included, but the present invention is not limited thereto.

이 때, 상기 Fe2O3, Fe3O4 및 FeO 중 하나 이상의 산화철 화합물, Al2O3 또는 그 혼합물 등의 극성 재료들은 CaO, SiO2, TiO2, MgO 등의 재료가 적절하게 혼합 분포되어 있으면 안정한 결정 구조 형태를 갖게 된다. At this time, polar materials such as at least one of iron oxide compounds of Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4, and FeO, Al 2 O 3, or mixtures thereof may be appropriately mixed and distributed with materials such as CaO, SiO 2 , TiO 2, , It has a stable crystal structure form.

본 발명에서 마이크로파에 의해 발열하는 상기 금속산화물 함유 조성물의 예로서는 입자크기 10 mm 이하이고 구형률이 0.5 이상인 급냉 제강슬래그 조성물, 입자크기 10mm 이하인 서냉 제강슬래그 조성물, 입자크기 10mm 이하인 동 제련 슬래그 조성물, 입자크기 10mm 이하인 아연 제련 슬래그 조성물, 입자크기 1mm 이하의 레드머드 조성물, 입자크기 25mm 이하인 적철광 조성물, 입자크기 10mm 이하인 정제 석탄회 조성물 및 입자크기 1mm 이하인 정제 황토 조성물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 들 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 상기 구체적으로 예시된 조성물 종류는 종래부터 존재하는 형태를 그대로 사용하는 것이 아니라 특정 선별 및 정제 방법을 사용하여 정제한 형태로 제조하여 사용하는 것이다.
Examples of the metal oxide-containing composition that generates heat by microwave in the present invention include a rapid cooling steelmaking slag composition having a particle size of 10 mm or less and a sphericity of 0.5 or more, a slow cooling steel slag composition having a particle size of 10 mm or less, A red mud composition having a particle size of 1 mm or less, a hematite composition having a particle size of 25 mm or less, a purified fly ash composition having a particle size of 10 mm or less, and a purified loess composition having a particle size of 1 mm or less However, the present invention is not limited thereto. The type of composition specifically exemplified above is not used as it is in the conventional form, but is prepared and used in a purified form using a specific screening and purification method.

이하에서는 이러한 상기 선별/정제 방법에 대하여 더욱 구체적으로 설명한다. Hereinafter, such a selection / purification method will be described in more detail.

먼저, 본 발명에 따른 급냉 제강슬래그 조성물의 경우 그 제조방법의 일 예는 하기와 같다. 즉, 제1단계로 시빙(sieving) 과정을 거쳐 10mm 이하의 입경을 갖는 급냉 제강 슬래그를 선정하고, 제2단계로 Fe2O3, Fe3O4, FeO 중 하나 이상이 안정한 광물상으로 존재하는 급냉 제강 슬래그를 선별하기 위해 자력 세기 500가우스 이상, 바람직하게는 700~5,000 가우스의 자력 선별기를 사용하여 선별한 후 구형 선별기를 통하여 구형률 0.5 이상인 마이크로파에 의해 발열되는 급냉 제강슬래그 조성물을 제조한다. 이 때 상기 시빙과정과 구형선별 과정 및 자력선별 과정은 순서가 바뀌어도 되고 동시에 진행해도 되며, 이 모두 본 발명의 범위에 포함된다. First, an example of a method of manufacturing the rapid-cooling steelmaking slag composition according to the present invention is as follows. That is, the rapid cooling steelmaking slag having a particle size of 10 mm or less is selected through a sieving process in the first step, and at least one of Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 and FeO is present as a stable mineral phase The rapid-cooling steelmaking slag is selected by using a magnetic separator having a magnetic force of 500 gauss or more, preferably 700 to 5,000 gauss, and then a quenched steelmaking slag composition is produced by a microwave having a sphericity of 0.5 or more through a spherical separator. At this time, the above-described seeding process, spherical sorting process, and magnetic force selecting process may be performed in sequence or simultaneously, all of which are included in the scope of the present invention.

또한, 본 발명에 따른 서냉 제강 슬래그 조성물의 제조방법의 일 예는 하기와 같다. 즉, 제1단계로 크러싱(crushing)과 시빙(sieving) 과정을 거쳐 입자크기 10mm 이하로 만든 서냉 제강 슬래그를 대상으로 자력 세기 300가우스 이상, 바람직하게는 500 ~ 2000가우스의 자력 선별기를 사용하여 제강 슬래그와 혼련되어 있는 금속 입자를 제거한다. 제2단계로 제1단계에서 얻어진 서냉 제강 슬래그를 대상으로 자력 세기 500가우스 이상, 바람직하게는 700 ~ 5,000가우스의 자력 선별기를 이용하여 Fe2O3, Fe3O4, FeO가 안정한 광물상으로 특정 함량 존재하는 마이크로파에 의해 발열되는 서냉 제강슬래그 조성물을 제조한다. 이 때 상기 입도선별 과정과 자력선별 과정은 순서가 바뀌어도 되고 동시에 진행해도 되며, 이 모두 본 발명의 범위에 포함된다. An example of a method of producing the slow cooling steel slag composition according to the present invention is as follows. That is, in the first step, a slow-cooling steel slag having a particle size of 10 mm or less after crushing and sieving is subjected to a magnetic force of 300 gauss or more, preferably 500 to 2000 gauss, The metal slag and the metal particles kneaded are removed. In the second step, the slow cooling steel slag obtained in the first step is subjected to a magnetic separator having a magnetic force of 500 gauss or more, preferably 700 to 5,000 gauss, and Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 and FeO are identified as stable minerals Thereby producing a slow cooling steel slag composition which is heated by the microwave present in the content. At this time, the granularity selection process and the magnetic force selection process may be changed in sequence or simultaneously, all of which are included in the scope of the present invention.

또한, 본 발명에 따른 동 또는 아연 제련 슬래그 조성물의 제조방법의 일 예는 하기와 같다. 즉, 제1단계로 크러싱(crushing)과 시빙(sieving) 과정을 거쳐 입자크기 10mm 이하로 만든 동 또는 아연 제련 슬래그를 대상으로 자력 세기 300가우스 이상, 바람직하게는 500 ~ 2000가우스의 자력 선별기를 사용하여 동 또는 아연 제련 슬래그와 혼련되어 있는 금속 입자를 제거한다. 제2단계로 제1단계에서 얻어진 동 또는 아연 제련 슬래그를 대상으로 자력 세기 자력 세기 500가우스 이상, 바람직하게는 700 ~ 5,000가우스의 자력 선별기를 이용하여 Fe2O3, Fe3O4, FeO가 안정한 광물상으로 특정 함량 존재하는 마이크로파에 의해 발열되는 동 또는 아연 제련 슬래그 조성물을 제조한다. 이 때 상기 입도선별 과정과 자력선별 과정은 순서가 바뀌어도 되고 동시에 진행해도 되며, 이 모두 본 발명의 범위에 포함된다. An example of a method for producing the copper or zinc smelting slag composition according to the present invention is as follows. That is, in a first step, a copper or zinc smelting slag having a particle size of 10 mm or less after crushing and sieving is subjected to a magnetic separator having a magnetic force of 300 gauss or more, preferably 500 to 2000 gauss To remove the metal particles kneaded with the copper or zinc smelting slag. In the second step, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , and FeO were produced by using a magnetic separator having a magnetic force intensity of 500 Gauss or more, preferably 700 to 5,000 Gauss in the copper or zinc smelting slag obtained in the first step A copper or zinc smelting slag composition is produced which is exothermed by a microwave present in a certain amount in a stable mineral phase. At this time, the granularity selection process and the magnetic force selection process may be changed in sequence or simultaneously, all of which are included in the scope of the present invention.

또한, 본 발명에 따른 정제 석탄회 조성물의 제조방법의 일 예는 하기와 같다. 즉, 제1단계로 시빙(sieving) 과정을 거쳐 입자크기 10mm 이하로 만든 석탄회를 대상으로 원심분리방법 또는 정전기분리법에 의해 입도 분급 또는 미연탄을 정제시킨다. 제2단계로 제1단계에서 정제된 석탄회를 대상으로 자력 세기 500가우스 이상, 바람직하게는 700~5000 가우스의 자력 선별기를 이용하여 Fe2O3, Fe3O4, FeO가 안정한 광물상으로 특정 함량 존재하는 마이크로파에 의해 발열되는 정제 석탄회 조성물을 제조한다. 이 때 상기 입도선별 과정과 정제공정 및 자력선별 과정은 순서가 바뀌어도 되고 동시에 진행해도 되며, 이 모두 본 발명의 범위에 포함된다. An example of a method for producing the purified fly ash composition according to the present invention is as follows. That is, the first step is a sieving process to purify granular or briquettes by centrifugal separation method or electrostatic separation method for coal fly ash having a particle size of 10 mm or less. As a second step, the coal fly ash recovered in the first step is subjected to a magnetic separator having a magnetic force of 500 Gauss or more, preferably 700 to 5000 Gauss, and a specific mineral content of Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , A purified fly ash composition is produced which is exothermed by the microwave present. At this time, the particle size selection process, the purification process, and the magnetic force selection process may be changed in sequence or simultaneously, all of which are included in the scope of the present invention.

또한, 본 발명에 따른 정제 황토 조성물의 제조방법의 일 예는 하기와 같다. 즉, 제1단계로 내부의 유기물 및 불순물을 제거하기 위해 50℃ 이상, 바람직하게는 70~200℃의 온도에서 충분한 시간 노출시킨 후 유기물 및 불순물이 충분하게 제거된 것을 확인한 황토를 대상으로 제2단계로 시빙(sieving) 과정을 거쳐 입자크기 1mm 이하의 황토를 선별하여, 자력 세기 500가우스 이상, 바람직하게는 700~5,000 가우스의 자력 선별기를 이용하여 Fe2O3, Fe3O4, FeO가 안정한 광물상으로 특정 함량 존재하는 마이크로파에 의해 발열되는 정제 황토 조성물을 제조한다. 이 때 상기 유기 및 불순물 제거 과정과 입도선별 과정 및 자력선별 과정은 순서가 바뀌어도 되고 동시에 진행해도 되며, 이 모두 본 발명의 범위에 포함된다. An example of a method for producing the purified loess composition according to the present invention is as follows. That is, in the first step, the organic matter and the impurities are sufficiently removed after exposure at a temperature of 50 ° C. or more, preferably 70 to 200 ° C. for a sufficient time to remove the organic substances and impurities therein, the step in sibing screening ocher or less particles through (sieving) process, size 1mm, the magnetic force strength of 500 Gauss or more, preferably 700 ~ 5,000 using a magnetic separator Fe 2 O 3, Fe 3 O 4, the Gaussian FeO A purified loess composition is produced which is generated by a microwave present in a specific amount in a stable mineral phase. At this time, the organic and impurity removal processes, the particle size selection process, and the magnetic separation process may be performed in sequence or simultaneously, all of which are included in the scope of the present invention.

또한, 본 발명에 따른 레드머드(red mud) 조성물의 제조방법의 일 예는 하기와 같다. 즉, 제1단계로 내부의 유기물 및 불순물을 제거하기 위하여 50℃ 이상, 바람직하게는 70~200℃의 온도에서 충분한 시간 노출시켜 유기물 및 불순물이 충분히 제거된 것을 확인한 후 시빙(sieving) 과정을 거쳐 입자크기 1mm 이하의 레드머드를 선별한다. 제2단계로 앞의 레드머드로부터 자력 세기 500가우스 이상, 바람직하게는 700~5,000 가우스의 자력 선별기를 사용하여 Fe2O3, Fe3O4, FeO가 안정한 광물상으로 특정 함량 이상으로 존재하는 마이크로파에 의해 발열되는 레드머드 조성물을 제조한다. 이 때 상기 유기 및 불순물 제거 과정과 입도선별 과정 및 자력선별 과정은 순서가 바뀌어도 되고 동시에 진행해도 되며, 이 모두 본 발명의 범위에 포함된다. An example of a method for producing a red mud composition according to the present invention is as follows. That is, in order to remove the organic substances and impurities in the first stage, the organic substances and the impurities are sufficiently removed at a temperature of 50 ° C. or higher, preferably 70 ° C. to 200 ° C. for a sufficient time, and then subjected to a sieving process Red mud with a particle size of 1 mm or less is selected. As a second step, a magnetic separator having a magnetic force of 500 Gauss or more, preferably 700 to 5,000 Gauss is used as a second step, and Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 and FeO are dispersed in a microwave To produce a red mud composition. At this time, the organic and impurity removal processes, the particle size selection process, and the magnetic separation process may be performed in sequence or simultaneously, all of which are included in the scope of the present invention.

마지막으로 본 발명에 따른 적철광 조성물의 제조방법의 일 예는 하기와 같다. 즉, 제1단계로 크러싱(crushing) 및 시빙(sieving) 과정을 거쳐 입자크기 25mm 이하의 적철광을 선별한다. 제2단계로 앞의 적철광으로부터 자력 세기 500가우스 이상, 바람직하게는 700~5,000 가우스의 자력 선별기를 사용하여 Fe2O3, Fe3O4, FeO가 안정한 광물상으로 다량 존재하는 마이크로파에 의해 발열되는 적철광 조성물을 제조한다. 이 때 상기 입도선별 과정 및 자력선별 과정은 순서가 바뀌어도 되고 동시에 진행해도 되며, 이 모두 본 발명의 범위에 포함된다. Finally, an example of a method for producing the hematite composition according to the present invention is as follows. That is, in the first step, hematite having a particle size of 25 mm or less is selected through crushing and sieving processes. In the second step, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , and FeO are generated by a microwave existing in a large amount in a stable mineral state by using a magnetic separator having a magnetic force of 500 Gauss or more, preferably 700 to 5,000 Gauss from the hematite A hematite composition is prepared. At this time, the granularity selection process and the magnetic force selection process may be changed in sequence or simultaneously, all of which are included in the scope of the present invention.

이와 같이 Fe2O3, Fe3O4, FeO가 안정한 광물상으로 특정 함량 이상 존재하는 마이크로파에 의해 발열되는 조성물에 대해 MIP(Microwave-irradiated pyrogen)로 명명하였다. 본 발명의 MIP로 선별되지 않은 성분(정제 후 성분)은 타 용도, 예컨대 콘크리트 조성물의 충진재 등으로 사용될 수 있다. Microwave-irradiated pyrogen (MIP) was named for a composition that generates Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , and FeO by a microwave present in a stable mineral state in a specific amount or more. The components (components after purification) not selected by the MIP of the present invention can be used for other purposes, for example, as fillers for concrete compositions.

일반적으로 정제되지 않은 제강슬래그, 황토, 점토, 석탄회 등은 크기도 클 뿐만 아니라 다량의 벌크 금속을 포함하고 있기 때문에 마이크로파를 조사해도 가열이 쉽게 되지 않는다. 이는 벌크 금속은 마이크로파의 대부분을 반사하기 때문에 가열에 이용되기 어렵기 때문이다. 또한, Fe2O3, Fe3O4 및 FeO와 같은 산화철 화합물을 특정 함량 이상으로 포함해야 발열 효과가 좋다. 본 발명에서는 그 범위를 전제 금속산화물 함유 조성물 중 4 중량% 이상으로 정하였으나, 더욱 바람직한 범위는 8 중량% 이상이다. Generally, unheated steelmaking slag, loess, clay, fly ash, etc., are not only large in size but also contain a large amount of bulk metal. This is because the bulk metal reflects most of the microwaves and thus is difficult to be used for heating. In addition, the iron oxide compound such as Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4, and FeO must be contained in a specific amount or more in order to exert a heat generating effect. In the present invention, the range is set to 4 wt% or more of the total metal oxide-containing composition, but a more preferable range is 8 wt% or more.

이하에서는 본 발명에 따른 금속산화물 함유 조성물이 마이크로파에 의해 발열되는 원리를 구체적으로 설명한다. 마이크로파는 주파수 300MHz ~ 300GHz(파장 1m ~ 1mm)의 범위에 있는 전자파를 가리키는 것으로서, 일상 생활에서 사용되고 있는 마이크로파는 전자 레인지에서 사용되는 것을 예로 들 수 있으며, 이 경우의 마이크로파는 2.45 GHz의 주파수에 일반적으로 0.2 ~ 3 kW의 출력을 가지고 있다. 마이크로파를 이용한 가열의 원리는 300MHz ~ 300GHz의 주파수를 갖는 전자파의 작용으로 유전체를 분자 운동과 이온 전도에 의해 열을 발생시켜 가열시키는 것이다. 물의 경우 마이크로파 전계 변화보다 물분자(전기쌍극자)의 전계 변화가 늦기 때문에 마이크로파 전계 변화의 저항으로 작용하여 진동 발열이 생겨 가열되게 된다. 그러나, 벌크 금속은 마이크로파의 대부분을 반사하기 때문에 가열에 이용된 예는 거의 없다. 그러나 Fe2O3, Fe3O4, FeO 또는 Al2O3 등 세라믹 재료들이 안정한 형태로 존재하는 입자에 마이크로파를 조사하면 마이크로파가 극성의 Fe2O3, Fe3O4, FeO 또는 Al2O3를 진동시키면서 비전도성인 세라믹 재료에 마이크로파가 침투하여 흡수 가열되면서 발열된다. Hereinafter, the principle that the metal oxide-containing composition according to the present invention generates heat by microwaves will be described in detail. The microwave indicates an electromagnetic wave having a frequency in a range of 300 MHz to 300 GHz (wavelength 1 m to 1 mm). The microwave used in everyday life can be exemplified by that used in a microwave oven. In this case, the microwave is generally used at a frequency of 2.45 GHz And has an output of 0.2 to 3 kW. The principle of heating using microwaves is to heat the dielectric by molecular motion and ion conduction by the action of an electromagnetic wave having a frequency of 300 MHz to 300 GHz. In the case of water, the change of the electric field of the water molecule (electric dipole) is later than the change of the microwave electric field, so that it acts as a resistance of the microwave electric field change, and the vibration heat is generated and heated. However, since the bulk metal reflects most of the microwaves, there are few examples used for heating. However, Fe 2 O 3, Fe 3 O 4, FeO or Al 2 O 3, etc. If a ceramic material are irradiated with microwaves to the particles present in a stable form microwaves of a polar Fe 2 O 3, Fe 3 O 4, FeO or Al 2 O 3 is vibrated, the microwave penetrates into the non-conductive ceramic material and is absorbed and heated.

일반적으로 세라믹 재료는 마이크로파의 침투 깊이가 물보다 수십배 정도 되기 때문에 마이크로파의 에너지가 세라믹 재료 내부로 깊이 침투한다. 그러나 재료의 두께가 침투 깊이보다 얇으면 공급된 마이크로파의 에너지 중 일부만이 재료에 흡수되고 흡수되지 않은 에너지는 재료를 떠난 후 방사되지만, 재료 내부에 Fe2O3, Fe3O4, FeO 또는 Al2O3와 같은 금속 재료가 존재한다면 흡수되지 않은 에너지가 재료 내부의 Fe2O3, Fe3O4, FeO 또는 Al2O3와 같은 금속에 의해 반사되어 다시 세라믹 재료에 에너지를 공급하게 된다. 그러나 이 경우 조성물 형상이 길죽하고 뾰족하거나 각이 난 형태라면 모서리 부분에서 에너지 손실이 발생하기 때문에 에너지 손실을 경감하기 위해서는 조성물 형상은 구형에 가까울수록 좋다. 따라서 안정한 상태의 Fe2O3, Fe3O4, FeO 또는 Al2O3와 같은 재료와 CaO, SiO2, MgO, TiO2 등과 같은 재료가 적절하게 혼합 분포되어 있으면 Fe2O3, FeO 또는 Al2O3가 CaO, SiO2, MgO, TiO2 등에 의해 안정한 결정 구조 형태를 가진다. 특히 구형의 형상(바람직하게는 구형율 0.5 이상)을 가지는 급냉 제강 슬래그 조성물 등은 진동에 의한 가열과 흡수가열의 효과를 보일 수 있다. 여기서, 구형률이란 다른 말로 형상계수로서 입자의 가장 긴 쪽 지름에 대한 가장 작은 쪽 지름의 비율을 의미한다. 만약 구형률이 0.5가 안되는 급냉 제강 슬래그의 경우 찌그러진 모양을 갖게 되어 마이크로파가 뾰족한 부분으로 수렴할 수 있으며 이 경우에는 스파크가 발생할 수 있는 문제가 있어 사용이 제한될 수 있다. 이와 같은 급냉 제강 슬래그는 도체와 부도체의 중간적인 반 부도체의 성격을 가지기 때문에 흡수 가열과 유도 가열이 이뤄지며, 충전 상태에 따라 내부 마이크로파의 전달이 이루어진다. 즉, 연속되어 있는 구형의 급냉 제강 슬래그에 마이크로파가 가해질 경우 표면 효과에 의해 급냉 제강 슬래그를 따라 마이크로파가 전달되면서 인접한 급냉 제강 슬래그에 이전과 마찬가지로 흡수 가열과 유도 가열이 이루어지는 것이다. In general, the depth of microwave penetration of ceramics materials is several tens of times greater than that of water, so that the energy of microwaves deeply penetrates into the ceramic material. However, if the thickness of the material is thinner than the penetration depth, only a part of the energy of the supplied microwaves is absorbed by the material and the unabsorbed energy is emitted after leaving the material. However, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , FeO or Al 2 O 3 is present, the unabsorbed energy is reflected by a metal such as Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , FeO, or Al 2 O 3 in the material and supplies energy again to the ceramic material . However, in this case, if the shape of the composition is elongated and sharp or angular, energy loss occurs at the corner portion, so that the shape of the composition is more spherical in order to reduce the energy loss. Therefore, when materials such as Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , FeO, or Al 2 O 3 in a stable state and materials such as CaO, SiO 2 , MgO, and TiO 2 are appropriately mixed and distributed, Fe 2 O 3 , FeO, Al 2 O 3 has a stable crystal structure form by CaO, SiO 2 , MgO, TiO 2 or the like. In particular, the quenched steelmaking slag composition or the like having a spherical shape (preferably a sphere ratio of 0.5 or more) can exhibit the effect of heating by vibration and heating by absorption. Here, the sphericity is, in other words, the shape factor, which means the ratio of the smallest diameter to the longest side diameter of the particle. If the quench steelmaking slag having a sphericity of less than 0.5 is crushed, the microwave can converge to a pointed portion. In this case, there is a problem that a spark may occur, which may restrict the use. Since such rapid steelmaking slag has the characteristics of a semi-insulator which is intermediate between a conductor and a non-conductor, absorption heating and induction heating are performed, and internal microwaves are transferred according to the charged state. That is, when the microwave is applied to the continuous spherical rapid cooling steel making slag, the microwave is transferred along the rapid cooling steel slag by the surface effect, and absorption heating and induction heating are performed in the adjacent rapid cooling steel slag as before.

이것에 더하여 구형이 아니더라도 Fe2O3, Fe3O4, FeO와 같은 다량의 극성 재료와 Al2O3, CaO, SiO2, MgO, TiO2 등과 같은 재료가 적절하게 혼합 분포되어 있는 특정 입자의 서냉 제강슬래그 조성물, 동 제련 슬래그 조성물, 아연 제련 슬래그 조성물, 레드머드 조성물(알루미늄 제련시 발생하는 부산물) 및 적철광 조성물, 정제 석탄회 조성물 및 정제 황토 조성물도 진동에 의한 가열과 흡수가열의 효과를 보일 수 있다. In addition to this, in addition to a spherical shape, a large amount of polar material such as Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , and FeO and a specific particle having appropriately mixed and distributed materials such as Al 2 O 3 , CaO, SiO 2 , MgO, TiO 2 , The zinc-smelting slag composition, the red mud composition (a by-product generated in the smelting of aluminum) and the hematite composition, the purified fly ash composition and the purified yellow loose composition exhibit the effect of heating by vibration and absorption heating .

이를 위하여 본 발명자들은 Fe2O3, Fe3O4, FeO 또는 Al2O3가 안정한 광물상으로 존재하면서 CaO, SiO2, TiO2, MgO 등을 성분으로 하는 조성물을 제조한 후 입경이 일정 크기 이하인 것만 선별하여 제조되는 금속산화물 함유 조성물을 이용할 경우 마이크로파에 의해 매우 급속하고 안정적으로 가열될 수 있음을 발견하였다. For this purpose, the present inventors have made a composition comprising CaO, SiO 2 , TiO 2 , MgO and the like in the presence of Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , FeO or Al 2 O 3 as a stable mineral phase, Or less, can be heated very rapidly and stably by microwave irradiation.

이와 같이 Fe2O3, Fe3O4, FeO 또는 그 혼합물이 안정한 광물상으로 특정 함량 이상 존재하며 300MHz ~ 300GHz의 마이크로파에 의해 발열되는 조성물(MIP)는 흑연류 등의 탄소 성분이 없이도 자체 발열될 수 있는 특징을 갖는다. As described above, the composition (MIP) generated by the microwave of 300 MHz to 300 GHz in which Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , FeO, or a mixture thereof is present in a stable mineral phase in a specific amount or more and does not have a carbon component such as graphite, .

본 발명에서 상기 조성물들은 마이크로파에 의해 발열이 가능하기 위해서는 Fe2O3, Fe3O4, FeO 또는 그 혼합물이 최소 4 중량% 이상은 되는 것이 효과가 좋으며, 더욱 바람직하기로는 8 중량% 이상이 좋다. 이때 Fe2O3, Fe3O4 및 FeO 중에서 그 단독으로 포함되어도 되고 2종 이상이 혼합된 형태이어도 된다. 또한 상기 조성물 중 정제 석탄회 조성물 및 정제 황토 조성물이 마이크로파에 의해 발열이 가능하기 위해서는 Fe2O3, Fe3O4 및 FeO가 최소 4 중량% 이상이면서, Al2O3가 1 중량% 이상은 되는 것이 효과가 좋으며, 더욱 바람직하기로는 Al2O3가 5 중량% 이상이 좋다. In the present invention, it is effective that at least 4% by weight of Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , FeO or a mixture thereof is contained in the composition in order to generate heat by microwave, more preferably not less than 8% good. In this case, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 and FeO may be contained singly or two or more of them may be mixed. Also, in order for the refined fly ash composition and the purified loess composition to exothermically emit microwave, at least 4 wt% of Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 and FeO, and 1 wt% or more of Al 2 O 3 More preferably at least 5% by weight of Al 2 O 3 .

본 발명에 있어서, 상기 발열체(22)는 상기 금속산화물 함유 조성물이 파티클 형태로 구비되어 있을 수도 있고, 상기 금속산화물 함유 조성물과 시멘트의 모르타르 블록 형태로 구비될 수도 있다. 모르타르 블록 형태로 구비될 경우에는 본 발명에 따른 상기 금속산화물 함유 조성물이 골재 대용으로 사용될 수도 있다. In the present invention, the metal oxide-containing composition may be provided in the form of a particle, or may be provided in the form of a mortar block of the metal oxide-containing composition and cement. In the case of being provided in the form of a mortar block, the metal oxide-containing composition according to the present invention may be used as an aggregate substitute.

이와 같은 본 발명에 따른 상기 발열체(22)는 마이크로파를 소량만 투입하여도 순간적으로 온도가 급속하게 올라가고 온도 하강 속도는 매우 느리므로 간헐적으로 전력을 공급하기만 하여도 온도 컨트롤러에 의해 요구되는 온도의 유지가 가능하므로 기존의 열풍기를 이용한 경우나 전열선을 이용한 경우에 비해 전력 소모량을 획기적으로 감소시킬 수 있는 장점이 있다. Since the temperature of the heating element 22 according to the present invention is rapidly increased even when only a small amount of microwaves are supplied and the temperature lowering speed is very slow, the temperature of the heating element 22 It is advantageous in that the power consumption can be drastically reduced as compared with the case using the conventional hot air fan or the case using the heating wire.

본 발명에 있어서, 상기 발열체(22)는 상기 금속산화물 함유 조성물과 기존에 마이크로파에 의해 발열되는 소재로 알려졌으나 고가인 이유로 사용이 제한적이던 소재인 흑연, 인상 흑연, 인조 흑연, 탄소섬유, 탄화규소(SiC) 등을 소량 추가로 포함하여 혼합물 형태로 구성될 수도 있다. In the present invention, the heating element 22 is a material which is known as a material which is heated by a microwave and the metal oxide-containing composition. However, it is not limited to graphite, impression graphite, artificial graphite, carbon fiber, (SiC), or the like.

본 발명에서 사용되는 상기 배수로 동결 장치는 일반 도로 구간이나 상하수도 등에도 적용될 수 있으며, 특히 터널의 입구 또는 출구에 형성된 배수구에 사용될 경우 동절기 터널 입출구 노면의 동결 현상을 방지할 수 있다.
The freezing apparatus used in the present invention can be applied to a general road section, a water supply and drainage system, and particularly, when it is used for a drain port formed at an entrance or an exit of a tunnel, it is possible to prevent the freezing of the road surface.

본 발명은 마이크로파를 이용한 배수구 동결 방지 장치를 사용하여 배수구의 동결을 방지하는 방법도 포함된다. The present invention also includes a method for preventing a freezing of a drain hole by using a drain hole freezing prevention device using a microwave.

즉, 본 발명에 따른 마이크로파를 이용한 배수구 동결 방지 방법은That is, the method of preventing freezing of a drain hole using a microwave according to the present invention

도로의 노견에 도로 방향으로 배수로를 형성하고 배수관을 설치하는 단계;Forming a drainage passage in the direction of the road at a roadside and installing a drainage pipe;

상기 설치된 배수관의 주변에 마이크로파에 의해 발열되는 발열부를 설치하고, 상기 발열부 및 노면의 외부에 설치된 마이크로파 발생기에 도파관의 양 끝단을 연결하고 발열부 상부를 모르타르로 마감하며, 모르타르 상부를 노면 자재로 커버하여 마이크로파에 의해 발열되는 발열 시스템을 구비하는 단계; 및 A heat generating part for generating heat by microwaves is provided around the installed drain pipe, both ends of the waveguide are connected to a microwave generator installed outside the heating part and the road surface, the upper part of the heating part is closed with mortar, Comprising a heating system that covers and covers a heating system by microwaves; And

상기 마이크로파 발생기에 전원을 공급하여 마이크로파를 발생시키고 이를 상기 도파관을 통해 상기 마이크로파에 의해 발열되는 발열부에 공급하여 상기 발열부에서 열을 발생시킴에 의해 배수구 내부의 온도를 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 배수구 동결 방지 방법으로서,And a microwave is generated by supplying power to the microwave generator and is supplied to a heating unit which generates heat by the microwave through the waveguide to generate heat in the heating unit, A method for preventing freezing of a drain hole using a microwave,

상기 마이크로파에 의해 발열되는 발열부는 상기 도파관으로부터 전달된 마이크로파를 난반사시키는 공진룸 및 상기 공진룸에서 난반사되는 마이크로파를 흡수하여 열을 발생시키고 이 열에 의해 배수구 내부를 가열하는 발열체를 포함하고, 상기 발열체는 Fe2O3, Fe3O4 및 FeO 중 하나 이상의 산화철 화합물을 4 중량% 이상 포함하는 금속산화물 함유 조성물을 포함하여 구성되며 300MHz ~ 300GHz 마이크로파에 의해 발열되는 것을 특징으로 한다. Wherein the heat generating part generated by the microwave includes a resonant room for irregularly reflecting microwaves transmitted from the waveguide and a heating element for absorbing microwaves reflected from the resonant room to generate heat and to heat the inside of the drain by the heat, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 and FeO in an amount of 4 wt% or more, and is characterized in that it is heated by a microwave of 300 MHz to 300 GHz.

본 발명에 따른 상기 배수구 동결 방법에서 구체적인 사항은 상기 본 발명에 따른 배수구 동결 방지 장치에 관한 부분에서 설명한 것과 같으므로 중복 설명은 생략한다. The details of the method for freezing the drain port according to the present invention are the same as those described in the section related to the drain port freeze prevention apparatus according to the present invention, and thus a duplicate description thereof will be omitted.

이상, 본 발명에 따른 마이크로파를 이용한 배수구 동결 방지 장치 및 그 방법에 관하여 설명하였다. 본 발명의 새로운 배수구 동결 방지 장치 및 방법을 이용하면 배수구 가열을 위한 전력 소모량을 최소화할 수 있는 동시에 장치의 유지 관리가 용이하고 보수 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
The present invention has been described above with respect to an apparatus and method for preventing freezing of a drain hole using a microwave. According to the present invention, it is possible to minimize the power consumption for heating the drain hole, to easily maintain the apparatus, and to reduce the maintenance cost.

이상과 같이, 본 발명을 도면을 참조하여 그 특징에 관하여 구체적으로 설명하였으나, 본 발명은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications, and variations will be apparent to those skilled in the art. And should be construed as falling within the scope of protection.

11: 터널 라이닝 12: 유공관
13: 공동구 14: 공동구 커버
14‘: 공동구 커버 홈 15: 유출관
16: 배수관 17: 스틸 그레이팅
18: 맹암거 19: 노면
20: 발열부 21: 공진룸
22: 발열체 23: 도파관
24: 마이크로파발생기 25: 고전압변압기
11: Tunnel lining 12: Pipe
13: cavity 14: cavity cover
14 ': Cavity cover cover groove 15: Outflow tube
16: Water pipe 17: Steel grating
18: Bengal cave 19: The road
20: heating part 21: resonance room
22: Heating element 23: Waveguide
24: microwave generator 25: high voltage transformer

Claims (10)

배수관의 상부 또는 측부에 설치되어 배수관을 가열시키며 노면의 하부에 매립 설치되는 발열부;
상기 발열부 및 터널 벽면에 설치된 마이크로파 발생기에 양 끝단이
Figure 112014039282755-pat00006
형태로 연결되며, 상기 마이크로파 발생기에서 발생하는 마이크로파를 상기 발열부에 전달하는 도파관; 및
상기 도파관을 통해 상기 발열부에 마이크로파를 공급하는 마이크로파 발생기를 포함하여 구성되며,
상기 발열부는 상기 도파관으로부터 전달된 마이크로파를 난반사시키는 공진룸 및 상기 공진룸에서 난반사되는 마이크로파를 흡수하여 열을 발생시키고 이 열에 의해 배수관을 가열하는 발열체로 구성되되, 상기 공진룸은 마이크로파가 전파되는 공진룸의 맞은 편에 쐐기 모양의 금속 부재를 부착한 형태의 분산 장치를 포함하고,
상기 발열체는 Fe2O3, Fe3O4 및 FeO 중 하나 이상의 산화철 화합물을 4 중량% 이상 포함하는 금속산화물 함유 조성물을 포함하여 구성되며 300MHz ~ 300GHz 마이크로파에 의해 발열되는 것을 특징으로 하되, 상기 금속산화물 함유 조성물은 파티클 형태로 구비되고, 상기 발열체는 상기 금속산화물 함유 조성물과 탄화규소의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 배수구 동결 방지 장치.
A heating unit installed on an upper portion or a side portion of the drain pipe to heat the drain pipe and to be embedded in the lower portion of the road surface;
Both ends of the microwave generator provided on the heating portion and the wall surface of the tunnel
Figure 112014039282755-pat00006
A waveguide connected to the microwave generator and transmitting the microwave generated from the microwave generator to the heating unit; And
And a microwave generator for supplying a microwave to the heating unit through the waveguide,
Wherein the heat generating unit comprises a resonance room for diffusely reflecting microwaves transmitted from the waveguide and a heating element for generating heat by absorbing the microwaves reflected from the resonance room and heating the drain pipe by the heat, And a dispersing device in which a wedge-shaped metal member is attached on the opposite side of the room,
Wherein the heating element comprises a metal oxide-containing composition containing at least 4% by weight of at least one iron oxide compound selected from the group consisting of Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 and FeO, and is heated by microwave at 300 MHz to 300 GHz, Wherein the oxide-containing composition is provided in a particle form, and the heating element is made of a mixture of the metal oxide-containing composition and silicon carbide.
삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 배수관의 주변은 모르타르 마감되고 마감된 모르타르에 발열부가 밀착 설치되는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 배수구 동결 방지 장치.
[2] The apparatus according to claim 1, wherein the periphery of the drain pipe is installed in close contact with the heating part in the mortar finished and finished mortar.
청구항 1에 있어서, 상기 발열부와 노면 자재 사이는 단열재가 구비되는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 배수구 동결 방지 장치.
The apparatus according to claim 1, wherein a heat insulating material is provided between the heating unit and the road surface material.
청구항 1에 있어서, 상기 발열체를 구성하는 상기 금속산화물 함유 조성물은 입자크기 10 mm 이하이고 구형률이 0.5 이상인 급냉 제강슬래그 조성물, 입자크기 10mm 이하인 서냉 제강슬래그 조성물, 입자크기 10mm 이하인 동 제련 슬래그 조성물, 입자크기 10mm 이하인 아연 제련 슬래그 조성물, 입자크기 1mm 이하의 레드머드 조성물, 입자크기 25mm 이하인 적철광 조성물, 입자크기 10mm 이하인 정제 석탄회 조성물 및 입자크기 1mm 이하인 정제 황토 조성물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 배수구 동결 방지 장치.
The metal oxide containing composition according to claim 1, wherein the metal oxide-containing composition constituting the heating element is a rapid-cooling steelmaking slag composition having a particle size of 10 mm or less and a sphericity of 0.5 or more, a slow cooling steel slag composition having a particle size of 10 mm or less, A red mud composition having a particle size of 1 mm or less, a hematite composition having a particle size of 25 mm or less, a purified fly ash composition having a particle size of 10 mm or less, and a purified loess composition having a particle size of 1 mm or less A freezing prevention device for a drain hole using a microwave.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 배수구는 터널의 입구 또는 출구에 형성된 배수구인 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 배수구 동결 방지 장치.
[2] The apparatus according to claim 1, wherein the drain hole is a drain hole formed at an entrance or an exit of the tunnel.
도로의 노견에 도로 방향으로 배수로를 형성하고 배수관을 설치하는 단계;
상기 설치된 배수관의 상부 또는 측부에 마이크로파에 의해 발열되는 발열부를 설치하고, 상기 발열부 및 터널 벽면에 설치된 마이크로파 발생기에 도파관의 양 끝단을
Figure 112014039282755-pat00007
형태로 연결하고 발열부 상부를 모르타르로 마감하며, 모르타르 상부를 노면 자재로 커버하여 마이크로파에 의해 발열되는 발열 시스템을 구비하는 단계; 및
상기 마이크로파 발생기에 전원을 공급하여 마이크로파를 발생시키고 이를 상기 도파관을 통해 상기 마이크로파에 의해 발열되는 발열부에 공급하여 상기 발열부에서 열을 발생시킴에 의해 배수구 내부의 온도를 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 배수구 동결 방지 방법으로서,
상기 마이크로파에 의해 발열되는 발열부는 상기 도파관으로부터 전달된 마이크로파를 난반사시키는 공진룸 및 상기 공진룸에서 난반사되는 마이크로파를 흡수하여 열을 발생시키고 이 열에 의해 배수구 내부를 가열하는 발열체를 포함하되, 상기 공진룸은 마이크로파가 전파되는 공진룸의 맞은 편에 쐐기 모양의 금속 부재를 부착한 형태의 분산 장치를 포함하고, 상기 발열체는 Fe2O3, Fe3O4 및 FeO 중 하나 이상의 산화철 화합물을 4 중량% 이상 포함하는 금속산화물 함유 조성물을 포함하여 구성되며 300MHz ~ 300GHz 마이크로파에 의해 발열되는 것을 특징으로 하되, 상기 금속산화물 함유 조성물은 파티클 형태로 구비되고, 상기 발열체는 상기 금속산화물 함유 조성물과 탄화규소의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 배수구 동결 방지 방법.
Forming a drainage passage in the direction of the road at a roadside and installing a drainage pipe;
A heat generating part that generates heat by microwaves is provided on the upper or side of the installed drain pipe and the both ends of the wave guide are connected to the microwave generator provided on the heating part and the wall surface of the tunnel
Figure 112014039282755-pat00007
And heating the upper part of the heating part with mortar, covering the upper part of the mortar with the road surface material and generating heat by the microwave; And
And a microwave is generated by supplying power to the microwave generator and is supplied to a heating unit which generates heat by the microwave through the waveguide to generate heat in the heating unit, A method for preventing freezing of a drain hole using a microwave,
Wherein the heating unit that generates heat by the microwave includes a resonance room for irregularly reflecting the microwave transmitted from the waveguide and a heating element for generating heat by absorbing the microwaves reflected from the resonance room and heating the inside of the drain by the heat, Wherein the heating element comprises at least 4 wt% of at least one iron oxide compound selected from the group consisting of Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4, and FeO, and a dispersing device in which a wedge-shaped metal member is attached on the opposite side of the resonance chamber in which the microwave is propagated. Wherein the metal oxide-containing composition is in the form of particles, and the heating element is a mixture of the metal oxide-containing composition and the silicon carbide The microwave oven according to claim 1, A method of preventing freezing.
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