KR101565568B1 - 초산칼륨 및 글리세린을 포함하는 액상 동결방지제 분사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 초산칼륨 및 글리세린을 포함하는 액상 동결방지제를 분사하는 장치는, 초산칼륨 및 글리세린을 포함하는 액상 동결방지제를 분사하는 장치는, 상기 동결방지제가 저장된 저장탱크; 상기 저장탱크로부터 상기 동결방지제를 공급받아 대상지역에 상기 동결방지제를 분사하는 제1 및 제2 분사구를 가지는 연장노즐을 포함하는 분사유닛; 상기 대상지역에 인접설치되어 상기 대상지역의 풍속을 감지하는 풍속센서; 그리고 상기 풍속센서 및 상기 분사유닛에 전기적으로 연결되며, 상기 풍속센서를 통해 감지된 상기 대상지역의 풍속에 따라 상기 제1 및 제2 분사구 중 어느 하나를 통해 상기 동결방지제를 분사하는 제어기를 포함한다.

Description

초산칼륨 및 글리세린을 포함하는 액상 동결방지제 분사장치{APPARATUS FOR INJECTING LIQUID ANTI-FREEZER INCLUDING POTASSIUM ACETATE AND GLYCERIN}

본 발명은 동결방지제 분사장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대상지역의 풍속을 감지하여 동결방지제를 분사하는 동결방지제 분사장치에 관한 것이다.

일반적으로 동절기에 눈이 내려 도로에 눈이 쌓이거나 결빙되었을 경우, 특히 고속도로의 톨게이트나 교량, 커브길, 경사길, 터널 출입구 등과 같은 취약한 도로에 눈이 쌓이거나 결빙으로 인하여 차량의 통행에 지장을 초래하거나 교통사고의 원인이 되게 된다.

따라서, 도로상에 쌓인 눈을 제거하는 제설작업이나 도로의 결빙을 강제적으로 해빙시키는 것이 절대적으로 요구되고 있다.

이와 같이 도로의 눈을 제거하거나 해빙하는 종래의 가장 보편적인 방법으로 도로에 염화칼슘과 같은 제설수 및 해빙제, 또는 모래나 소금과 같은 마찰제를 살포하거나 또는 스크레이퍼 등의 제설차를 이용하여 제설작업을 하는 방법이 널리 시행되고 있다.

그러나, 상기와 같은 제설수나 해빙제를 살포하는 종래의 방법으로 자동차를 이용하여 수작업으로 제설수를 살포하기 때문에 막대한 인력과 장비 및 비용이 소요됨과 동시에 작업의 효율성이 떨어지는 문제점이 있었다.

또한, 수작업에 의해 제설재를 살포함으로써, 도로에 제설재가 골고루 살포되지 않아 제설작업이 제대로 이루어지지 않게 되는 문제점이 있었다.

즉, 도로의 경우에는 여러개의 차선으로 이루어져 있어 도로의 폭이 넓어 수작업에 의존하여 제설수를 살포하는 경우 여러번 반복하여 제설수를 살포하여야 함으로써, 제설작업을 수행하는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.

또한, 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제설재를 전용으로 살포하는 전용 살포자동차를 이용하여 살포하는 기술이 제안된 바 있다.

그러나, 이러한 기술은 살포자동차가 고가일 뿐 아니라 살포자동차가 주행하면서 작업이 이루어지기 때문에 도로의 전체면을 한번에 제설수를 살포할 수 없어 여러번 반복 운행하여야 하므로, 작업성이 좋지 못하고 주행하면서 살포하기 때문에 주행중인 다른 차량의 주행을 방해하게 되는 문제점이 있었다.

특히, 톨게이트의 하이패스 구간의 경우에는 차량이 정차하지 않고 통과하게 되어 하이패스 구간에 눈이 쌓이거나 결빙이 발생하는 경우에는 차량의 통행으로 인해 제설작업을 수행하고자 할 때에는 차량의 운행을 통제하고 제설작업을 수행하므로 차량의 정체가 유발되고, 차량통제에 따른 하이패스 구간 통과 차량에 많은 불편을 주게 되는 문제점이 있었다.

한국공개특허공보 2003-0043352호(2003.06.02.)

본 발명의 목적은 대상지역의 결빙을 방지할 수 있는 동결방지제 분사장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 대상지역의 풍속을 감지하여 동결방지제를 분사하는 동결방지제 분사장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 초산칼륨 및 글리세린을 포함하는 액상 동결방지제를 분사하는 장치는, 초산칼륨 및 글리세린을 포함하는 액상 동결방지제를 분사하는 장치는, 상기 동결방지제가 저장된 저장탱크; 상기 저장탱크로부터 상기 동결방지제를 공급받아 대상지역에 상기 동결방지제를 분사하는 제1 및 제2 분사구를 가지는 연장노즐을 포함하는 분사유닛; 상기 대상지역에 인접설치되어 상기 대상지역의 풍속을 감지하는 풍속센서; 그리고 상기 풍속센서 및 상기 분사유닛에 전기적으로 연결되며, 상기 풍속센서를 통해 감지된 상기 대상지역의 풍속에 따라 상기 제1 및 제2 분사구 중 어느 하나를 통해 상기 동결방지제를 분사하는 제어기를 포함한다.

상기 제1 분사구가 상기 제2 분사구보다 작은 직경을 가지고 상기 제1 및 제2 분사구는 동일한 높이에 위치하며, 상기 제어기는 상기 대상지역의 풍속이 상대적으로 작으면 상기 제1 분사구를 통해 상기 동결방지제를 분사하고 상기 대상지역의 풍속이 상대적으로 크면 상기 제2 분사구를 통해 상기 동결방지제를 분사할 수 있다.

상기 제1 및 제2 분사구는 동일한 직경을 가지고 상기 제1 분사구는 상기 제2 분사구보다 높게 위치하며, 상기 제어기는 상기 대상지역의 풍속이 상대적으로 작으면 상기 제1 분사구를 통해 상기 동결방지제를 분사하고 상기 대상지역의 풍속이 상대적으로 크면 상기 제2 분사구를 통해 상기 동결방지제를 분사할 수 있다.

상기 분사유닛은, 상기 저장탱크와 상기 연장노즐을 연결하여 상기 연장노즐에 상기 동결방지제를 공급하며, 상기 제1 및 제2 분사구와 각각 연통되는 하나의 공급라인; 그리고 상기 공급라인에 설치되어 상기 연장노즐에 상기 동결방지제를 강제공급할 수 있다.

상기 동결방지제는 비중이 1.2~1.3이며, 점도가 9~10cP일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면 대상지역의 풍속을 감지하고 풍속에 따라 선택된 분사구를 통해 동결방지제를 분사할 수 있으며, 이를 통해 동결방지제의 분사범위를 극대화할 수 있다. 또한, 분사된 동결방지제가 차량의 통행을 통해 확산되어 대상지역의 결빙을 방지할 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동결방지제 분사장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3 내지 도 6은 동결방지제의 분사여부에 따른 도로상태를 나타내는 도면이다.
도 7 및 도 8은 차도 상에 설치된 동결방지제 분사장치와 염화칼슘 분사장치의 위치를 나타내는 도면이다.
도 9는 염화나트륨 및 염화칼슘과 동결방지제의 응고점을 비교하는 그래프이다.
도 10은 염수분사장치와 동결방지제 분사장치의 사용년수를 비교하는 그래프이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도 1 내지 도 10을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동결방지제 분사장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 동결방지제 분사장치는 차량의 원활한 통행과 안전사고 예방을 위해 설치되어 차도(대상지역)에 동결방지제를 분사함으로써, 노면의 동결을 방지하고 미끄럼 마찰 계수를 향상시킨다.

동결방지제 분사장치는 본체(20)와 연장노즐(10), 그리고 차량감지센서를 포함한다. 액상의 동결방지제는 본체(20) 내에 설치된 저장탱크에 저장되며, 저장탱크는 공급라인(16) 및 공급라인(16)으로부터 분기된 분기라인(12,14)을 통해 연장노즐(10)에 연결된다. 연장노즐(10)은 차량이 통행하는 차도의 일측에 설치되며, 공급라인(16)을 통해 동결방지제를 공급받아 차도에 동결방지제를 분사한다. 분사된 동결방지제는 차량의 이동에 의해 확산될 수 있으며, 확산방향은 차량의 이동방향과 일치한다. 확산거리(또는 확장길이)는 약 200m 이다.

차량감지센서는 연장노즐(10)의 전방에 설치되어 차도를 통한 차량의 통행여부를 감지할 수 있으며, 이를 통해 동결방지제의 확산을 원활하게 할 수 있다. 즉, 차량감지센서는 제어기(50)에 연결되며, 차량이 차량감지센서를 통과하는 과정에서 차량감지센서는 차량통행을 감지하여 제어기(50)에 신호를 전달한다. 제어기(50)는 신호에 따라 연장노즐(10)을 통한 동결방지제의 분사를 허용하며, 차량이 연장노즐(10)을 통과하는 과정에서 분사된 동결방지제는 차량에 의해 확산될 수 있다.

구체적으로, 연장노즐(10)은 제1 및 제2 분사구(10a,10b)를 가지며, 제1 분사구(10a)는 제1 분기라인(12)과 연결되고 제2 분사구(10b)는 제2 분기라인(14)과 연결된다. 또한, 제1 밸브(22)는 제1 분기라인(12)에 설치되어 제1 분기라인(12)을 개폐하며, 제2 밸브(24)는 제2 분기라인(14)에 설치되어 제2 분기라인(24)을 개폐한다.

제1 분사구(10a)는 직경이 1.5mm일 수 있으며, 제2 분사구(10b)는 2.5mm일 수 있다. 제1 및 제2 분사구(10a,10b)는 동일한 높이에 위치할 수 있다. 또한, 동결방지제 분사장치는 풍속센서(40)를 더 포함할 수 있으며, 풍속센서(40)는 차도의 풍속을 감지한다. 제어기(50)는 풍속센서(40)에 연결되어 차도의 풍속에 따라 제1 및 제2 분사구(10a,10b) 중 하나를 통해 동결방지제를 분사한다. 예를 들어, 풍속이 상대적으로 작으면 제1 분사구(10a)를 통해 동결방지제를 분사하고 풍속이 상대적으로 크면 제2 분사구(10b)를 통해 동결방지제를 분사한다. 이를 위해, 제어기(50)는 제1 및 제2 밸브(22,24)를 선택적으로 개폐할 수 있다.

위 내용에 대하여 부연설명하면, 동결방지제를 분사하는 과정에서, 풍속이 상대적으로 크면 작은 직경의 분사구를 통해 분사한 동결방지제가 바람에 의해 흩날려 원하는 지역에 동결방지제를 분사할 수 없을 뿐만 아니라 동결방지제의 도포효과를 나타낼 수 없는 반면, 큰 직경의 분사구를 통해 분사한 동결방지제는 작은 직경의 분사구를 통해 분사한 동결방지제에 비해 영향이 적다. 따라서, 풍속에 따라 연장노즐(10)의 분사구(10a,10b) 직경을 선택하여 동결방지제를 분사하여야 원하는 동결방지효과를 얻을 수 있다.

한편, 위 실시예와 달리, 제1 및 제2 분사구(10a,10b)는 동일한 직경을 가지고 제1 분사구(10a)가 제2 분사구(10b) 보다 높게 위치할 수 있다. 예를 들어, 풍속이 상대적으로 작으면 제1 분사구(10a)를 통해 동결방지제를 분사하고 풍속이 상대적으로 크면 제2 분사구(10b)를 통해 동결방지제를 분사한다. 이를 위해, 제어기(50)는 제1 및 제2 밸브(22,24)를 선택적으로 개폐할 수 있다.

위 내용에 대하여 부연설명하면, 동결방지제를 분사하는 과정에서, 풍속이 상대적으로 크면 높은 곳에 위치한 분사구를 통해 분사한 동결방지제가 바람에 의해 흩날려 원하는 지역에 동결방지제를 분사할 수 없을 뿐만 아니라 동결방지제의 도포효과를 나타낼 수 없는 반면, 낮은 곳에 위치한 분사구를 통해 분사한 동결방지제는 높은 곳에 위치한 분사구를 통해 분사한 동결방지제에 비해 영향이 적다. 따라서, 풍속에 따라 연장노즐(10)의 분사구(10a,10b)를 선택하여 동결방지제를 분사하여야 원하는 동결방지효과를 얻을 수 있다.

동결방지제 분사장치는 공급라인(16) 상에 설치되어 동결방지제를 강제공급하는 펌프(30)를 더 포함할 수 있다. 펌프(30)는 제어기에 전기적으로 연결되며, 제어기는 풍속에 따라 펌프(30)의 출력을 조절할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 분사구의 직경이 증가하거나 분사구의 높이가 높아지면 제어기(50)는 펌프(30)의 출력을 조절하여 동결방지제의 분사거리를 조절할 수 있다.

동결방지제는 초산칼륨과 글리세린, 그리고 물을 포함하는 액상이다. 초산칼륨은 동결 방지 효과를 나타내며, 글리세린은 지속성과 보수성, 확산성을 가진다. 글리세린의 어는점은 약 18도이지만 글리세린 농도 66.7wt%일 때 -46.5도로 최저가 된다. 비중은 1.2-1.3이고 점도는 9-10cp이며, pH는 8~9를 나타낸다.

한편, 염화칼슘이나 염화나트륨 등은 동결방지제로 많이 사용되고 있지만 염소계 화합물의 동결 방지제는 "염해"가 문제될 수 있을 뿐만 아니라, 일정 농도 이상 포화 상태에 도달하면 급격히 어는 점이 상승하는 성질이 있다.

동결방지제 분사장치는 온도센서를 더 포함할 수 있으며, 온도센서는 차도의 온도 또는 연장노즐이 설치된 곳의 기온을 측정하여 동결방지제의 분사여부 또는 동결방지제의 분사량을 온도에 따라 결정할 수 있다.

구체적으로 설명하면, 온도센서는 제어기(50)에 연결되어 온도에 따른 전기적인 신호를 제어기에 전달한다. 제어기(50)는 온도가 영상인 경우(0도 제외) 동결방지제의 분사를 제한하는 대기모드로 동작하며, 온도가 영하인 경우(0도 포함) 동결방지제를 분사하는 작동모드로 동작할 수 있다. 즉, 온도센서를 통해 동결방지제를 분사할 필요가 있는 경우에만 동결방지제 분사장치를 작동시켜 장치운용비용을 최소화할 수 있다.

또한, 제어기(50)는 측정된 온도에 따라 동결방지제의 분사랑을 조절할 수 있다. 예를 들어, 0도인 경우 10㎖/㎡, 0도 미만~-5도인 경우 55㎖/㎡, -5도 미만~-10도인 경우 90㎖/㎡, -10도 미만~-15도인 경우 200㎖/㎡로 할 수 있다. 즉, 분사량은 차도의 면적에 따라 증가할 수 있으며, 온도가 낮아짐에 따라 분사량은 증가할 수 있다. 이를 통해, 동결방지제의 분사량을 효율적으로 조절할 뿐만 아니라, 충분한 양의 동결방지제를 분사하여 차도의 노면 상태를 최상으로 관리할 수 있다.

또한, 동결방지제 분사장치는 태양전지를 더 포함할 수 있으며, 태양전지는 제어기 등에 전원을 공급한다. 동결방지제 분사장치는 차도 상에 설치되어 전원 공급이 원활하지 않은 문제가 있으므로, 태양전지를 통해 전원을 공급함으로써 위치에 구애받지 않고 어느 곳에나 설치할 수 있을 뿐만 아니라, 높은 이동성을 확보할 수 있다. 한편, 기상조건이 여의치 않아 태양전지를 통한 전원공급이 곤란한 경우를 위해, 별도의 전지가 추가로 제공될 수 있다.

도 3 내지 도 6은 동결방지제의 분사여부에 따른 도로상태를 나타내는 도면이다. 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 동결방지제가 분사된 경우, 차도의 노면에 동결방지제가 막을 형성하여 적설시에도 얼음층이 형성되지 않는 반면, 동결방지제가 분사되지 않은 경우 노면에 얼음층이 형성된다.

또한, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 동결방지제가 분사된 경우, 적설층을 제거하면 표면결빙이 존재하지 않는 반면, 동결방지제가 분사되지 않은 경우 ㅈ적설층 제거시 표면결빙이 존재한다.

도 7 및 도 8은 차도 상에 설치된 동결방지제 분사장치와 염화칼슘 분사장치의 위치를 나타내는 도면이다. 본 발명에 따른 동결방지제 분사장치의 경우 약제의 확산효과가 크므로, 설치거리(특히, 연장노즐의 설치거리)가 200m인 반면, 염수분사장치의 경우 약제의 확산효과가 극히 미미하므로, 설치거리가 50m에 불과하다.

도 9는 염화나트륨 및 염화칼슘과 동결방지제의 응고점을 비교하는 그래프이다. 도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 동결방지제는 농도가 낮아져도 노면의 마찰력(마찰계수)이 유지되는 반면, 염화나트륨 또는 염화칼슘은 농도 저하시 재결빙되는 문제가 있다.

도 9는 염수분사장치와 동결방지제 분사장치의 사용년수를 비교하는 그래프이다. 도 9에 도시한 바와 같이, 염수분사장치(녹색선)는 동결방지제 분사장치에 비해 사용년한이 짧고 유지비용도 저렴하다.

본 발명을 바람직한 실시예들을 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 바람직한 실시예들에 한정되지 않는다.

10 : 연장노즐
12,14 : 분기라인
16 : 공급라인
20 : 본체
30 : 펌프
40 : 풍속센서
50 : 제어기

Claims (5)

1. 초산칼륨 및 글리세린을 포함하는 액상 동결방지제를 분사하는 장치에 있어서,
   상기 동결방지제가 저장된 저장탱크;
   상기 저장탱크로부터 상기 동결방지제를 공급받아 대상지역에 상기 동결방지제를 분사하는 제1 및 제2 분사구를 가지는 연장노즐, 상기 저장탱크와 상기 연장노즐을 연결하여 상기 연장노즐에 동결방지제를 공급하는 하나의 공급라인, 및 상기 공급라인에 설치되어 상기 연장노즐에 상기 동결방지제를 강제공급하는 펌프를 포함하는 적어도 하나의 분사유닛;
   상기 대상지역에 인접설치되어 상기 대상지역의 풍속을 감지하는 풍속센서; 및
   상기 풍속센서 및 상기 분사유닛에 전기적으로 연결되며, 상기 풍속센서를 통해 감지된 상기 대상지역의 풍속에 따라 상기 제1 및 제2 분사구 중 어느 하나를 통해 상기 동결방지제를 분사하며, 상기 펌프를 제어하여 분사되는 상기 동결방지제의 양을 제어하는 제어기를 포함하며,
   상기 제1 분사구는 상기 제2 분사구보다 작은 직경을 가지며,
   상기 제어기는 상기 대상지역의 풍속이 상대적으로 작으면 상기 제1 분사구를 통해 상기 동결방지제를 분사하고 상기 대상지역의 풍속이 상대적으로 크면 상기 제2 분사구를 통해 상기 동결방지제를 분사하는, 액상 동결방지제 분사장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 분사구는 상기 제2 분사구보다 낮게 위치하는, 액상 동결방지제 분사장치.
4. 삭제
5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 동결방지제는 비중이 1.2~1.3이며, 점도가 9~10cP인, 액상 동결방지제 분사장치.

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