KR101552162B1 - 도로 결빙 방지 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도로 결빙 방지 시스템, 그 도로 결빙 방지 시스템의 열 확산 부재, 및 그 도로 결빙 방지 시스템 시공방법에 관한 것으로, 전열선에서 발생하는 열을 열 확산 부재를 통해서 확산시킴으로써 결빙 방지 및 해빙 효율을 높일 수 있음은 물론 발열 효율이 높아서 기존에 비해서 전열선을 더 적게 배치 가능하므로 작업성과 시공성을 높일 수 있다.

Description

도로 결빙 방지 시스템{ROAD FREEZING PREVENTING SYSTEM}

본 발명은 도로 결빙 방지 시스템에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 전열선에서 발생하는 열을 열 확산 부재를 통해서 확산시킴으로써 결빙 방지 및 해빙 효율을 높일 수 있음은 물론 발열 효율이 높아서 기존에 비해서 전열선을 더 적고 더 넓게 배치 가능하므로 작업성과 시공성 향상은 물론 시공비용을 절감할 수 있는 도로 결빙 방지 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 동절기에 도로상에 적설이나 결빙이 발생하는 경우 차량의 운행과 보행자의 보행에 안전문제가 발생하기 때문에 제설차량을 이용하여 이를 제거하거나 염화칼슘과 같은 화학적인 방법을 통하여 제거한다. 인력을 통하여 제설이나 제빙작업을 하는 경우에는 노동이나, 장비사용 및 화학약품의 사용에 따른 비용이 현저히 증가하는 문제가 있고, 특히 제설용 화학약품을 사용하는 경우에는 환경오염이나 도로 시설물의 부식 등의 문제가 발생하기도 한다.

또한, 염화칼슘과 같은 물질을 사용하는 경우에는 노면의 눈이나 얼음을 적은 노력으로 녹이는 데는 효과적이지만, 노면에 잔류하는 염화칼슘 및 염화칼슘에 함유된 수분이 또 다른 안전사고의 문제를 야기하기도 한다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 터널의 진출입로의 노면 하부에 전열선을 매설하고 이러한 전열선에 전기를 공급함으로써, 눈이나 얼음을 전열로 인하여 녹여서 제거하는 전열 융설 시스템이 사용되기도 한다. 이러한 전열 융설 시스템의 경우에는 작동을 위하여 많은 전기 에너지를 소모하게 되므로, 최근 화석에너지의 고갈에 따른 에너지 절약과 이산화탄소 배출의 억제의 필요성에 관한 추세에도 부응하지 못하는 문제가 있다.

도 1은 종래의 도로 결빙 방지 시스템을 보인 종단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 도로 결빙 방지 시스템은 슬라브(1) 위에 기초 콘크리트(2)가 포설되고, 그 기초 콘크리트(2)의 상면에 전열선 삽입 줄눈(3)이 약 15㎝ 간격으로 형성된다. 상기 전열선 삽입 줄눈(3) 안에는 전열선(4)이 배치되고, 몰탈(5) 시공으로 전열선(4)이 고정된다. 기초 콘크리트(2)의 상면에는 아스팔트(또는 콘크리트)(6)가 약 5-7㎝ 두께로 포설된다. 전열선(4)의 케이블(4a)은 전원부(7)에 연결되고, 제어부(8)에서 전열선(4)의 발열을 조작하도록 구성된다.

그러나 이와 같이 구성된 종래 도로 결빙 방지 시스템은 초기 시공 비용이 과다하고, 도로 안의 전열선 매설이 복잡하며, 전열선 위치 고정이 용이하지 않아 시공에 어려움이 있고, 발열 성능이 충분히 발휘되지 않아 도로 표면에 쌓인 눈을 녹이기 위해서 전기가 과다하게 소모되는 문제가 있다.

국내 공개번호 제10-2009-0100314호 국내 등록번호 제10-0903747호

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 전열선이 발열하고, 그 열은 열 확산 부재를 통해서 도로 표면층 전체를 가열함으로써, 도로 표면층의 가열로 인하여 도로 표면층의 결빙이 방지되고, 이미 결빙된 곳은 신속하게 해빙될 수 있으며, 열 확산 부재를 알루미늄 재질로 제조함으로써, 형상 변환이 쉬워서 커팅이 쉽고 시공이 용이하며, 열 전도율이 높아서 전열선 간격을 기존보다 더 넓게 배치함으로써, 시공시 전열선 재료를 절감하고, 시수(M/H)를 낮추어 시공 비용을 낮출 수 있는 도로 결빙 방지 시스템을 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 도로의 결빙 방지 또는 해동을 위하여 상기 도로에 매설되는 도로 결빙 방지 시스템에 있어서, 상면에 연이어 전열선 삽입 줄눈이 형성되는 기초 콘크리트; 상기 전열선 삽입 줄눈을 따라 상기 전열선 삽입 줄눈 안에 배치되는 전열선; 상기 전열선에 전기를 인가하기 위한 전원 제어부; 상기 전열선에서 발생하는 열을 확산시키기 위하여 상기 전열선 삽입 줄눈을 따라 설치되는 열 확산 부재; 및 상기 기초 콘크리트의 상부에 포설되는 도로 표면층;을 포함하는 도로 결빙 방지 시스템을 제공한다.

상기 열 확산 부재는 전열선의 열이 잘 전도되도록 알루미늄 재질로 제조되며, 전열선 삽입 줄눈을 따라 플렉시블 하게 설치될 수 있다.

상기 열 확산 부재는 상기 전열선 삽입 줄눈에 삽입되는 제1 몸체와, 상기 제1 몸체로부터 상방으로 연장 형성되어 상기 기초 콘크리트의 상면과 상기 도로 표면층의 하면에 접하는 제2 몸체로 구성될 수 있다.

상기 제1 몸체의 하부에는 상기 전열선을 삽입하기 위한 전열선 장착 부가 형성될 수 있다.

상기 전열선 장착 부의 끝단에는 캡이 결합할 수 있다.

상기 제2 몸체의 상면에는 길이방향을 따라 더브 테일 홈이 형성되어 열 전달 표면 적을 넓게 하고, 도로 표면층 포설시 더브 테일 홈 안으로 도로 표면층의 몰탈이 삽입되어 열 확산 부재가 견고하게 설치될 수 있다.

한편, 본 발명은 도로의 결빙 방지 또는 해동을 위하여 상기 도로에 매설되는 도로 결빙 방지 시스템 시공방법에 있어서, 슬라브 위에 기초 콘크리트를 포설하고, 상기 기초 콘크리트의 상면에 전열선 삽입 줄눈을 형성하는 제1 단계; 상기 전열선 삽입 줄눈을 따라 상기 전열선 삽입 줄눈 안에 전열선을 배선하는 제2 단계; 상기 전열선에서 발생하는 열을 확산시키기 위하여 상기 전열선 삽입 줄눈을 따라 열 확산 부재를 설치하는 제3 단계; 및 상기 기초 콘크리트의 상부에 도로 표면층을 포설하는 제4 단계를 포함하는 도로 결빙 방지 시스템 시공방법을 제공한다.

상기 열 확산 부재의 끝단 부에 캡을 결합하는 경우에는 상기 제1 단계 이후에 상기 캡을 상기 전열선 삽입 줄눈 안에 넣고 상기 전열선을 배설한 후에 상기 열 확산 부재를 상기 캡에 억지 끼움으로 결합한다.

또한, 상기 열 확산 부재의 상부에는 열 확산 시트, 예를 들어 메쉬 망을 설치할 수도 있다.

상기 도로 표면층은 수경성 시멘트 100중량부와 흑연 35∼90 중량부를 함유하는 분말에, 이 원료 분말의 총 중량에 대해 물 10∼35% 중량을 첨가하여 포설하되, 공극율이 15∼30%의 다공질 구조로 형성하고, 투수 계수는 1×1O ^-1 cm/sec 의 투수능력을 가지며, 휨강도 2.46N/㎜ ², 압축강도 100∼300㎏/㎝ ², 인장강도 1.18N/mm ² 로 할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 전열선이 발열하고, 그 열은 열 확산 부재를 통해서 도로 표면층 전체를 가열함으로써, 도로 표면층의 가열로 인하여 도로 표면층의 결빙이 방지되고, 이미 결빙된 곳은 신속하게 해빙될 수 있다.

또한, 본 발명은 열 확산 부재의 상부에 열 확산 시트, 예를 들어 메쉬 망을 설치할 수도 있는데, 이러한 구조에서는 절연선에서 발생하는 열이 열 확산 부재로 전달 확산된 후, 메쉬 망을 통해서 열이 급속하게 도로 표면층 전체로 번져서 결빙 방지 및 해빙 효과를 극대화할 수 있다.

또한, 본 발명은 열 확산 부재를 알루미늄 재질로 제조함으로써, 형상 변환이 쉬워서 커팅이 쉽고 시공이 용이하며, 열 전도율이 높아서 전열선 간격을 기존더욱 더 넓게 배치함으로써, 시공시 전열선 재료를 절감하고, 시수(M/H)를 낮추어 시공 비용을 낮출 수 있다.

도 1은 종래의 도로 결빙 방지 시스템을 보인 종단면도
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 도로 결빙 방지 시스템을 보인 종단면도
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 도로 결빙 방지 시스템에서 열 확산 부재의 설치를 보인 사시도
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 도로 결빙 방지 시스템에서 열 확산 부재 위에 도로 표면층을 포설한 사시도
도 5는 열 확산 부재의 변형 예를 보인 사시도
도 6은 열 확산 부재의 다른 변형 예를 보인 측면도
도 7은 본 발명의 변형 예에 따른 도로 결빙 방지 시스템을 보인 종단면도
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 도로 결빙 방지 시스템을 보인 종단면도
도 9는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 도로 결빙 방지 시스템 시공방법을 설명하는 블록도
도 10은 본 발명의 도로 결빙 방지 시스템이 적용된 도로를 촬영한 사진

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 도로 결빙 방지 시스템, 그 도로 결빙 방지 시스템의 열 확산 부재, 및 그 도로 결빙 방지 시스템 시공방법에 대하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 도로 결빙 방지 시스템을 보인 종단면도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 도로 결빙 방지 시스템에서 열 확산 부재의 설치를 보인 사시도이며, 도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 도로 결빙 방지 시스템에서 열 확산 부재 위에 도로 표면층을 포설한 사시도이고, 도 5는 열 확산 부재의 변형 예를 보인 사시도이며, 도 6은 열 확산 부재의 다른 변형 예를 보인 측면도이고, 도 7은 본 발명의 변형 예에 따른 도로 결빙 방지 시스템을 보인 종단면도이다.

도 2 내지 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 도로 결빙 방지 시스템은 상면에 전열선 삽입 줄눈(111)이 연이어 형성되는 기초 콘크리트(110); 상기 전열선 삽입 줄눈(111)을 따라 상기 전열선 삽입 줄눈(111) 안에 배치되는 전열선(120); 상기 전열선(120)에 전기를 인가하기 위한 전원 제어부(130); 상기 전열선(120)에서 발생하는 열을 확산시키기 위하여 상기 전열선 삽입 줄눈(111)을 따라 설치되는 열 확산 부재(140); 및 상기 기초 콘크리트(110)의 상부에 포설되는 도로 표면층(150)을 포함한다. 기초 콘크리트(110)는 슬래브 위에 포설될 수 있으며, 전열선 삽입 줄눈(111)은 기초 콘크리트(110) 포설시 형성하거나 콘크리트(110) 포설 이후에 공지(公知)의 장치인 커팅장비(미도시)를 이용하여 형성할 수 있다. 전열선 삽입 줄눈(111)은 기존(15㎝)보다 넓은 간격, 예를 들어 약 20㎝ 내지 25㎝ 간격을 두고 형성될 수 있기 때문에 시공성 및 작업성 향상은 물론 시공비용을 대폭 절감할 수 있으며, 직선뿐만 아니라 곡선으로도 형성할 수 있다. 본 발명의 전원 제어부(130)는 전원인가는 물론 전열선의 작동 및 제어를 포함하는 개념으로 정의한다.

본 발명의 도로 결빙 방지 시스템은 도로의 결빙 방지, 융설 또는 해동을 위하여 도로에 전열선(120)이 매설되고, 전열선(120)의 열이 열 확산 부재(140)를 통해서 확산되도록 구성된다.

상기 열 확산 부재(140)는 전열선(120)의 열이 잘 전도되고 형상 변경이 용이하여 커팅 및 시공이 쉬운 알루미늄 재질 혹은 동 재질로 제조될 수 있으며, 전열선 삽입 줄눈(111)을 따라 플렉시블 하게 설치될 수 있도록 적당한 두께를 갖는 것이 바람직하다. 상기 열 확산 부재(140)와 상기 기초 콘크리트(110) 사이에는 단열재(I)가 설치될 수도 있다(도 2 참조). 단열재(I)에 의해서 상기 열 확산 부재(140)에 전달된 열이 누출되지 않고 도로 표면층(150)으로만 전달됨으로써 열 효율을 더욱 높일 수 있다. 단열재(I)의 재질은 열을 잘 차단하는 재질, 예를 들어 탄소섬유, 부직포, 합성수지 등을 모두 포함한다.

상기 열 확산 부재(140)는 상기 전열선 삽입 줄눈(111)에 삽입되는 제1 몸체(141)와, 상기 제1 몸체(141)로부터 상방으로 연장 형성되어 상기 기초 콘크리트(110)의 상면과 상기 도로 표면층(150)의 하면에 접하는 제2 몸체(142)로 구성될 수 있다.

상기 제1 몸체(141)의 하부에는 상기 전열선(120)을 삽입하기 위한 전열선 장착 부(141a)가 형성될 수 있다.

상기 제2 몸체(142)는 납작한 부채꼴 형상으로 형성되어 발연 표면 적을 넓게 하는 것이 바람직하고(도 4 참조), 제2 몸체(142)의 상면에는 더브 테일 홈(142a)이 형성되어 그 더브 테일 홈(142a) 안으로 몰탈이 고착되어 열 확산 부재(140)를 견고하게 시공할 수 있다(도 5 참조). 또한, 제1 몸체(141)가 삼각형상으로 형성될 수도 있다(도 6 참조).

이와 같이 구성된 본 발명의 제1 실시 예에 따른 도로 결빙 방지 시스템에서는, 전원 제어부(130)에서 전기가 인가되어 전열선(120)이 발열하고, 그 열은 열 확산 부재(140)를 통해서 도로 표면층(150) 전체를 가열한다. 도로 표면층(150)의 가열로 인하여 도로 표면층(150)의 결빙이 방지되고, 이미 결빙된 곳은 신속하게 해빙될 수 있다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 열 확산 부재(140)의 상부에 열 확산 시트, 예를 들어 메쉬 망(160)을 설치할 수도 있다. 이러한 구조에서는 절연선(120)에서 발생하는 열이 열 확산 부재(140)로 전달 확산된 후, 메쉬 망(160)을 통해서 급속하게 도로 표면층(150) 전체로 번져서 결빙 방지 및 해빙 효과를 극대화할 수 있다.

한편, 도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 도로 결빙 방지 시스템을 보인 종단면도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 도로 결빙 방지 시스템은 상면에 연이어 전열선 삽입 줄눈(211)이 형성되는 기초 콘크리트(210); 상기 전열선 삽입 줄눈(211)을 따라 상기 전열선 삽입 줄눈(211) 안에 배치되는 전열선(220); 상기 전열선(220)에 전기를 인가하기 위한 전원 제어부(230); 상기 전열선(220)에서 발생하는 열을 확산시키기 위하여 상기 전열선 삽입 줄눈(211)을 따라 설치되는 열 확산 부재(240); 및 상기 기초 콘크리트(210)의 상부에 포설되는 도로 표면층(250)을 포함한다.

본 발명의 도로 결빙 방지 시스템은 도로의 결빙 방지 또는 해동을 위하여 상기 도로에 전열선(220)이 매설되고, 전열선(220)의 열이 열 확산 부재(240)를 통해서 확산되도록 구성된다.

상기 열 확산 부재(240)는 상기 전열선 삽입 줄눈(211)에 삽입되는 제1 몸체(241)와, 상기 제1 몸체(241)로부터 상방으로 연장 형성되어 상기 기초 콘크리트(210)의 상면과 상기 도로 표면층(250)의 하면에 접하는 제2 몸체(242)로 구성될 수 있다.

상기 제1 몸체(241)의 하부에는 상기 전열선(220)을 삽입하기 위한 전열선 장착 부(241a)가 형성될 수 있다. 상기 전열선 장착 부(241a)의 끝단에는 캡(C)이 억지끼움 방식 등으로 결합할 수 있다.

이와 같이 캡(C)에 의해서 전열선(220)의 외부가 밀봉됨으로써, 전열선(220)에서 발생하는 열이 기초 콘크리트(110) 쪽으로 누출되어 소모되지 않고 열 확산 부재(240)로 신속하게 전달될 수 있으므로, 열 전도를 높여 결빙 방지 효율을 향상시킬 수 있다. 도면에 도시하지는 않았으나, 캡(C)은 접착제 또는 몰탈 등을 이용하여 전열선 삽입 줄눈(211)의 바닥에 고정할 수 있다.

한편, 도 9는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 도로 결빙 방지 시스템 시공방법을 설명하는 블록도이다.

도 2 및 도 9를 참조하면, 본 발명은 도로의 결빙 방지 또는 해동을 위하여 상기 도로에 매설되는 도로 결빙 방지 시스템 시공방법으로서, 슬라브 위에 기초 콘크리트(110)를 포설하고, 상기 기초 콘크리트(110)의 상면에 전열선 삽입 줄눈(111)을 형성하는 제1 단계(S 10); 상기 전열선 삽입 줄눈(111)을 따라 상기 전열선 삽입 줄눈(111) 안에 전열선(120)을 배선하는 제2 단계(S 20); 상기 전열선(120)에서 발생하는 열을 확산시키기 위하여 상기 전열선 삽입 줄눈(111)을 따라 열 확산 부재(140)를 설치하는 제3 단계(S 30); 및 상기 기초 콘크리트(110)의 상부에 도로 표면층(150)을 포설하는 제4 단계(S 40)를 포함한다.

상기 도로 표면층(150)은 수경성 시멘트 100중량부와 흑연 35∼90 중량부를 함유하는 분말에, 이 분말의 총 중량에 대해 물 10∼35% 중량을 첨가하여 포설하되, 공극율이 15∼30%의 다공질 구조로 형성하고, 투수 계수는 1×1O ^-1 cm/sec 의 투수능력을 가지며, 휨강도 2.46N/㎜ ², 압축강도 100∼300㎏/㎝ ², 인장강도 1.18N/mm ² 로 할 수 있다.

도 10은 본 발명의 도로 결빙 방지 시스템이 적용된 도로를 촬영한 사진으로, 본 발명의 도로 결빙 방지 시스템 적용으로 도로의 결빙 방지, 융설, 해동을 효율적으로 구현할 수 있음을 확인하였다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 전열선에 열 확산 부재를 연결하여 전열선에서 발생하는 열을 열 확산 부재를 통해서 도로 표면층으로 신속하게 전달함으로써 결빙 방지 및 해동 효율을 높일 수 있다.

또한, 본 발명은 열 확산 부재를 알루미늄 재질로 제조함으로써, 형상 변환이 쉬워서 커팅이 쉽고 시공이 용이하며, 열 전도율이 높아서 전열선 간격을 기존더욱 더 넓게 배치함으로써, 시공시 전열선 재료를 절감하고, 시수(M/H)를 낮추어 시공 비용을 낮출 수 있다.

111: 전열선 삽입 줄눈
110: 기초 콘크리트
120: 전열선
130: 전원 제어부
140: 열 확산 부재
150: 도로 표면층
141: 제1 몸체
142: 제2 몸체
141a: 전열선 장착 부
142a: 더브 테일 홈
160: 메쉬 망
I: 단열재

Claims (13)

1. 도로의 결빙 방지 또는 해동을 위하여 상기 도로에 매설되는 도로 결빙 방지 시스템에 있어서,
   상면에 연이어 전열선 삽입 줄눈이 형성되는 기초 콘크리트;
   상기 전열선 삽입 줄눈을 따라 상기 전열선 삽입 줄눈 안에 배치되는 전열선;
   상기 전열선에 전기를 인가하기 위한 전원 제어부;
   상기 전열선에서 발생하는 열을 확산시키기 위하여 상기 전열선 삽입 줄눈을 따라 설치되는 열 확산 부재; 및
   상기 기초 콘크리트의 상부에 포설되는 도로 표면층;을 포함하되,
   상기 열 확산 부재는 알루미늄 재질로 제조되며, 플렉시블 가능하게 설치되고,
   상기 열 확산 부재는 상기 전열선 삽입 줄눈에 삽입되는 제1 몸체와, 상기 제1 몸체로부터 상방으로 연장 형성되어 상기 기초 콘크리트의 상면과 상기 도로 표면층의 하면에 접하는 제2 몸체로 구성되며,
   상기 제1 몸체의 하부에는 상기 전열선을 삽입하기 위한 전열선 장착 부가 형성되고, 상기 전열선 장착 부의 끝단에는 캡이 억지끼움 방식으로 결합되며, 상기 캡은 접착제 및 몰탈에 의해 고정되고,
   상기 캡에 의해서 상기 전열선의 외부가 밀봉됨으로써, 상기 전열선에서 발생하는 열이 기초 콘크리트 쪽으로 누출되어 소모되지 않고 상기 열 확산 부재로 전달되며,
   상기 제2 몸체의 상면에는 길이방향을 따라 더브 테일 홈이 형성되고, 상기 열 확산 부재와 상기 기초 콘크리트 사이에는 단열재가 설치되고, 상기 단열재는 탄소섬유, 부직포, 및 합성수지를 포함하며,
   상기 열 확산 부재의 상부에 열 확산 시트인 메쉬 망을 설치하며, 상기 절연선에서 발생하는 열이 상기 열 확산 부재로 전달 확산된 후, 상기 메쉬 망을 통해서 상기 도로 표면층 전체로 번져서 결빙 방지 및 해빙하도록 구성되며,
   상기 제2 몸체(142)는 납작한 부채꼴 형상으로 형성되어 발연 표면적을 넓게 하고, 상기 더브 테일 홈(142a) 안으로 몰탈이 고착되어 상기 열 확산 부재(140)를 견고하게 시공할 수 있으며, 상기 제1 몸체(141)가 삼각형상으로 형성되며,
   상기 도로 표면층은 수경성 시멘트 100중량부와 흑연 35∼90 중량부를 함유하는 원료 분말에, 이 원료 분말의 총 중량에 대해 물 10∼35% 중량을 첨가하여 포설하되, 공극율이 15∼30%의 다공질 구조로 형성하고, 투수 계수는 1×1O ^-1 cm/sec 의 투수능력을 가지며, 휨강도 2.46N/㎜ ², 압축강도 100∼300㎏/㎝ ², 인장강도 1.18N/mm ² 인 것을 특징으로 하는 도로 결빙 방지 시스템.
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