KR101932106B1

KR101932106B1 - 도로 융설 히팅시스템

Info

Publication number: KR101932106B1
Application number: KR1020180014057A
Authority: KR
Inventors: 송욱일; 문병호; 정정호; 김명준; 유직수; 장현
Original assignee: 군산대학교산학협력단; 송욱일; 문병호; 정정호
Priority date: 2018-02-05
Filing date: 2018-02-05
Publication date: 2018-12-24
Also published as: KR20180089875A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 도로 융설 히팅 시스템은, 인도 또는 도로상에 쌓인 눈이 녹도록 형성되는 도로 융설 히팅시스템에 있어서, 인도 또는 도로 노면 하측으로 설치되는 히팅 튜브 및 상기 히팅 튜브에 전원을 인가하는 전원부로 구성되되, 상기 히팅 튜브는 표면이 무기질 나노 물질로 코팅될 수 있다.
또한, 상기 무기질 나노 물질은, Dow corning SE 4450 또는 Dow corning TC 5080을 포함하며, 상기 히팅 튜브는 슬라이드식 커플러의 형태로 구비될 수 있다.
이를 통해, 본 발명의 실시예에 따른 도로 융설 히팅시스템의 히팅 튜브는 열 방사율이 증대되어 전기소모량을 줄일 수 있고, 또한, 슬라이드식 커플러 구조로 구비되어 열팽창이 완화될 수 있으며, 길이 가변을 통해 필요만큼의 폭만 열을 발산하도록 조절할 수 있으며 수동 또는 원격으로 제어할 수 있어 도로에 눈이 쌓이기 전에 융설하도록 대처할 수 있다.

Description

도로 융설 히팅시스템{Snowmelt heating system}

본 발명은 도로 융설 히팅시스템에 관한 것으로서, 구체적으로 도로에 쌓인 눈을 녹이도록 매설되는 히팅 튜브의 표면에 무기질 나노 물질을 코팅하여 열 방사율을 높이고, 히팅 튜브를 슬라이드식 커플러 형태로 구성함으로써, 열팽창의 문제점을 해결한 도로 융설 히팅시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 겨울철에 눈이 내리거나 비가 온 뒤에는 도로가 어는 결빙현상이 일어나며 이에 따라 자동차나 보행자의 사고율이 증가하는 현상이 발생한다.

특히, 터널이나 교량의 경우는 많은 열이 발생되지 않아 일반도로에 비해 결빙이 더 잘 형성되면서도 눈에 잘 보이지 않아 대형사고로 번지는 경우가 허다하다.

이를 방지하기 위해, 종래에는 염화칼슘이나 모래 등을 뿌리는 방식으로 사고를 방지했지만, 많은 시간과 인원을 또는 장비를 필요로 하기 때문에 한계점이 있었다.

이에 따라, 최근에는 눈을 녹이도록 도로에 직접 설치되는 파이프 히팅 방식이 제공되고 있으나, 종래의 파이프 히팅 방식은 카본스틸 파이프에 고내열 특수케이블을 삽입하여 유도식 표피가열방법으로 시행하기 때문에 열 방사율이 낮아 전기소모량이 많으며, 또한 온도가 급격히 상승하기 때문에 파이프 자체의 열팽창으로 인해 인도 또는 도로의 표면(아스팔트, 콘크리트 등)에 균열을 형성하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 도로에 쌓인 눈을 녹이도록 매설되는 히팅 튜브의 표면에 무기질 나노 물질을 코팅하여 열 방사율을 높이고, 히팅 튜브를 슬라이드식 커플러 형태로 구성함으로써, 열팽창의 문제점을 해결할 수 있는 도로 융설 히팅시스템을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 과제를 해결하고자, 본 발명은의 실시예에 따른 도로 융설 히팅시스템은, 인도 또는 도로 노면 하측으로 설치되는 히팅 튜브 및 상기 히팅 튜브에 전원을 인가하는 전원부로 구성되되, 상기 히팅 튜브는 표면이 무기질 나노 물질로 코팅되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 무기질 나노 물질은 Dow corning SE 4450 또는 Dow corning TC 5080을 포함할 수 있다.

또한, 상기 무기질 나노 물질은 히팅 튜브와 축합반응으로 코팅되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 히팅 튜브는 슬라이드식 커플러의 형태로 구비될 수 있다.

또한, 도로 융설 히팅시스템은 상기 히팅 튜브의 일단과 타단측에 설치되는 양측 지지부 및 상기 양측 지지부 중 어느 하나에 고정되는 가변 이음관을 더 포함하되, 상기 히팅 튜브는 일단과 타단이 상기 가변 이음관 및 가변 이음관이 형성되지 않은 지지부와 연결될 수 있다.

또한, 원격 모듈을 구비한 제어부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 도로 융설 히팅시스템의 히팅 튜브는 열 방사율이 증대되어 전기소모량을 줄일 수 있다.

또한, 슬라이드식 커플러 구조로 구비되어 열팽창이 완화될 수 있다.

또한, 길이 가변을 통해 필요만큼의 폭만 열을 발산하도록 조절할 수 있으며 수동 또는 원격으로 제어할 수 있어 도로에 눈이 쌓이기 전에 융설하도록 대처할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 도로 융설 히팅시스템을 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 도로 융설 히팅시스템의 측면도이다.
도 3은 도 1의 도로 융설 히팅시스템의 구성인 히팅 튜브의 단면도이다.
도 4는 도 1의 도로 융설 히팅시스템의 원격 작동을 도시한 블록도이다.

이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부한 도 1 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 도로 융설 히팅시스템을 도시한 평면도이며, 도 2는 도 1의 도로 융설 히팅시스템의 측면도이고, 도 3은 도 1의 도로 융설 히팅시스템의 구성인 히팅 튜브의 단면도이며, 도 4는 도 1의 도로 융설 히팅시스템의 원격 작동을 도시한 블록도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 도로 융설 히팅시스템은, 인도 또는 도로(10)상에 쌓인 눈이 녹도록 구비되는 수단으로서, 인도 또는 도로(10) 노면 하측으로 설치되는 히팅 튜브(20)와 히팅 튜브(20)가 열을 발산할 수 있도록 전원을 인가하는 전원부(30)로 구성될 수 있다.

여기서, 히팅 튜브(20)는 방열효율이 높으면서, 열 발산에 따라 나타나는 열팽창 문제가 적도록 구비되는 것이 바람직하다.

종래의 눈을 녹이도록 설치되는 파이프 히팅 방식은, 카본스틸 파이프에 고내열 특수케이블을 삽입하여 유도식 표피가열방법으로 시행해왔다. 그러나, 열 방사율이 낮아 전기소모량이 많으며, 또한 온도가 급격히 상승하기 때문에 파이프 자체의 열팽창으로 인해 인도 또는 도로의 표면(아스팔트, 콘크리트 등)에 균열을 형성하는 문제점이 있었다.

이와 대비하여, 본 발명은 히팅 튜브(20)의 표면에 무기질 나노 물질(25)을 코팅하여 열 방사율을 증대시킬 수 있고, 히팅 튜브(20)의 형태를 슬라이드식 커플러로 제작하여 열 팽창에 대한 문제를 해결할 수 있다.

자세하게는, 무기질 나노 물질(25)은 Dow corning SE 4450 또는 Dow corning TC 5080을 포함할 수 있다.

Dow corning SE 4450은 유동적인 열 전도성 접착제로서, 인장 강도가 높은 특징이 있다. Dow corning SE 4450은 사양은 표 1과 같다.

특성	단위	값
색상	-	회색
점도	cP	66,000
	mPa-sec	66,000
	Pa-sec	66
150℃에서 열경화 시간	minutes	30
비중(경화)	-	2.73
쇼어 경도계 A	-	95
인장 강도	Psi	965
	MPa	6.7
	Kg/cm²	68
연신율	%	46
전단접착력	psi	500
	MPa	3.45
	N/cm²	345
유전체 강도	Volts/mil	560
유전체 강도	kV/mm	22
열 전도성	W/mK	1.92
열 전도성	BTU/hr-ft-℉	1.11

또한, Dow corning TC 5080은 비경화성 열전도성 화합물로서, 우수한 열전도율을 가지고 있으며, 고온에서 안정적이다.

Dow corning TC 5080의 사양은 표 2와 같다.

특성	단위	값
색상	-	흰색
점도	cP	836,000
	mPa-sec	836,000
	Pa-sec	836
압축률	g/min	1053
유속	mm	4.5
비중(미경화)	-	2.1
오일 유출 - 150℃/24h	%	<0.01
열 전도성	Btu/hr-ft-℉	0.58
열 전도성	W/mK	1
유전체 강도	Volts/mil	220
유전체 강도	kV/mm	8.7
체적 저항	Ohm*cm	2.9E+15

상기에 표시된 바와 같이 Dow corning SE 4450 또는 Dow corning TC 5080는 높은 열전도율을 형성할 수 있어, 히팅 튜브(20)에 코팅 시, 열 방사율을 증대시킬 수 있다. 이때, 열 방사율은 키리히호프 법칙에 근거하여 종래의 히팅 파이프보다 약 3배 이상이 증대될 수 있다. 즉, 종래의 고내열 특수케이블이 삽입된 카본스틸파이프는 열 방사율이 0.05~0.25었지만 본 발명의 실시예에 따른 도로 융설 히팅시스템의 히팅 튜브(20)는 열 방사율이 0.9 이상으로 증대될 수 있어, 약 30%~80% 정도의 방열효율이 증대될 수 있다.

한편, Dow corning SE 4450 또는 Dow corning TC 5080는 히팅 튜브(20)에 코팅 시 열발사체에 의해 히팅 튜브(20)와 축합반응으로 코팅될 수 있다. 즉, 히팅 튜브(20)와 Dow corning SE 4450 또는 Dow corning TC 5080는 결합 시, 결합력이 약한 분자간의 결합을 탈락시키고, 결합력이 강한 분자간의 결합만 남기므로, 박리현상 등의 문제점을 보완하며, 또한 열 방사율이 낮아지는 것을 방지할 수 있다.

한편, 히팅 튜브(20)는 슬라이드식 커플러의 형태로 구비될 수 있다. 이는, 일체형으로 구비 시, 높은 열 발산에 따라 열이 팽창하는 것을 방지하기 위한 형태이다. 또한, 히팅 튜브(20)를 가변하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 도로 융설 히팅시스템은 양측 지지부(40), 가변 이음관(50)을 더 포함할 수 있다.

자세하게는, 양측 지지부(40)는 히팅 튜브(20)의 일단과 타단측에 설치될 수 있다. 히팅 튜브(20) 설치 시, 다수개가 매설되도록 하는 것이 바람직한데, 양측 지지부(40)는 다수개의 히팅 튜브(20)와 모두 연결되도록 길이를 형성할 수 있다. 즉, 양측 지지부(40)는 히팅 튜브(20)를 사이에 두고 이격되도록 설치될 수 있다.

가변 이음관(50)은 양측 지지부(40) 중 어느 하나에 고정될 수 있다. 또한, 가변 이음관(50)은 히팅 튜브(20)의 매설 개수에 맞추어 동일한 개수로 구비될 수 있다. 즉, 히팅 튜브(20)와 가변 이음관(50)은 서로 상응하도록 설치될 수 있으며, 가변 이음관(50)은 모두 동일한 지지부에 고정될 수도 있고, 양측 지지부(40)에 서로 교번하도록 고정될 수 있다.

일단이 지지부(40)와 연결되는 가변 이음관(50)의 타단은 히팅 튜브(20)와 연동될 수 있다. 즉, 히팅 튜브(20)는 일단과 타단이 가변 이음관(50) 및 가변 이음관이 형성되지 않은 지지부(40)와 연결되며, 가변 이음관(50)의 길이 가변에 의해 히팅 튜브(20) 또한 가변할 수 있다.

한편, 가변 이음관(50)의 길이 가변을 위해 양측 지지부(40)에는 가변 이음관(50)을 작동시키는 유압 장치 또는 공압 장치(모터, 실린더 등을 포함)를 구비할 수 있다. 여기서, 유압 장치(미도시) 또는 공압 장치(미도시)는 통상의 기술로 이루어질 수 있으므로, 이하 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 도로 융설 히팅시스템은 히팅 튜브(20)가 매설되는 곳에 인접하게 구비되는 제어부(60)를 더 포함할 수 있다.

제어부(60)는 히팅 튜브(20)의 발열과 신축을 제어할 수 있다. 즉, 전원부(30) 및 가변 이음관(50)과 통신하도록 연결될 수 있다. 이때, 제어부(60)는 자동과 수동으로 모두 작동될 수 있도록 구비될 수 있다. 이를 위해, 제어부(60)는 원격 모듈을 내장할 수 있으며, 제어부(60) 외측에는 수동 제어 수단인 버튼(미도시) 또는 스위치 수단(미도시)이 형성되어 전원부(30) 및 가변 이음관(50)과 전기적 또는 통신적으로 연결될 수 있고, 디스플레이 수단(미도시)이 결합되어 상황이 표시되도록 할 수 있다.

한편, 제어부(60)의 원격 제어 시, 컨트롤박스, 스마트폰, 리모콘 등의 컨트롤러(70)로 원격 모듈과 통신할 수 있으며, 도로 주변의 상황을 판별할 수 있도록 일측에 카메라모듈(미도시)이 더 구비될 수 있다.

이를 통해, 히팅 튜브(20)의 동작을 원격으로 수행할 수 있으며, 때에 따라 수동으로도 조작하도록 하여 어느 환경에서나 가동할 수 있다.

이러한 구조를 통해, 본 발명의 실시예에 따른 도로 융설 히팅시스템의 히팅 튜브는 열 방사율이 증대되어 전기소모량을 줄일 수 있으며, 슬라이드식 커플러 구조로 구비되어 열팽창이 완화될 수 있다. 또한, 길이 가변을 통해 필요만큼의 폭만 열을 발산하도록 조절할 수 있으며 수동 또는 원격으로 제어할 수 있어 도로에 눈이 쌓이기 전에 융설하도록 대처할 수 있다.

이상으로 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.

10 : 인도 또는 도로
20 : 히팅 튜브
200: 단
210: 일측관
211: 삽입부
220: 타측관
221: 걸림부
25 : 무기질 나노 물질
30 : 전원부
40 : 지지부
50 : 가변 이음관
60 : 제어부
70 : 컨트롤러

Claims

인도 또는 도로상에 쌓인 눈이 녹도록 형성되는 도로 융설 히팅시스템에 있어서,
인도 또는 도로 노면 하측으로 설치되는 히팅 튜브 및
상기 히팅 튜브에 전원을 인가하는 전원부로 구성되되,
상기 히팅 튜브는 표면이 무기질 나노 물질로 코팅되고,
상기 히팅 튜브는,
슬라이드식 커플러의 형태로 구비되되,
상기 히팅 튜브는 다수개의 단이 결합되어 형성되며,
상기 히팅 튜브의 일단과 타단측에 설치되는 양측 지지부 및
상기 양측 지지부 중 어느 하나에 고정되는 가변 이음관을 더 포함하되,
상기 히팅 튜브는,
일단과 타단이 상기 가변 이음관 및 가변 이음관이 형성되지 않은 지지부와 연결되고, 상기 가변 이음관의 길이 가변에 의해 가변하며,
상기 도로 융설 히팅시스템은,
원격 모듈을 구비한 제어부 및
도로 주변의 상황을 판별할 수 있도록 하는 카메라모듈을 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 전원부 및 가변 이음관과 통신하도록 연결되어, 상기 히팅 튜브의 발열과 신축을 제어하고,
상기 제어부의 원격 모듈은 컨트롤러와 통신하여 원격 제어되며,
상기 무기질 나노 물질은,
Dow corning SE 4450 또는 Dow corning TC 5080을 포함하고,
히팅 튜브와 축합반응으로 코팅되며,
다수개가 결합하여 상기 히팅튜브를 이루는 단은,
일측에 형성되며, 일단에서 내측으로 수직되게 돌출되는 삽입부를 포함하는 일측관과, 상기 일측관 타단에 연결되며, 타단에서 외측으로 수직되게 돌출되는 걸림부를 포함하는 타측관으로 형성되되,
상기 타측관은 상기 일측관보다 지름이 작게 형성되고,
하나의 단의 걸림부가 타측에 인접한 다른 단의 삽입부에 삽입되는 것으로 다수개의 단이 결합되는 것을 특징으로 하는 도로 융설 히팅 시스템.
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