KR101934538B1 - 도로포장용 복합발전 블록을 이용한 도로 발전 구조물 - Google Patents

도로포장용 복합발전 블록을 이용한 도로 발전 구조물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 콘크리트 재질에 의해 형성된 육면체 구조의 본체(210); 상기 본체(210)의 상면에 설치된 상면 압전패널(230); 상기 본체(210)의 일측면 또는 양측면에 설치된 측면 압전패널(240); 상기 상면 압전패널(230) 및 측면 압전패널(240)의 배선이 관통하도록 상기 본체(210) 내부에 형성된 배선 관통공(212);을 포함하는 것을 특징으로 하는 도로포장용 압전블록(200)을 제시함으로써, 압전패널 또는 태양광 패널의 파손 우려가 적고, 파손되더라도 교체비용이 적으며, 안정적인 배수가 가능하도록 한다.

Description

도로포장용 복합발전 블록을 이용한 도로 발전 구조물{GENERATING STRUCTURE FOR PAVEMENT USING HYBRID GENERATING BLOCK}
본 발명은 건설 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 도로 발전 구조물에 관한 것이다.
최근 기후변화의 영향으로 전 세계적으로 신재생에너지에 대한 관심이 높이지고 있다.
세계적으로도 신재생에너지 관련 산업유발효과가 큰 태양광·풍력산업 양대 분야 중심으로 성장 추세에 있고 국내에서도 폐기물 발전 비중을 축소하여 태양광과 풍력을 핵심 에너지원으로 육성할 방침이다.
국내의 경우 탈원전을 공식화 하여 신재생에너지에 대한 비중을 높일 계획에 있으며, 그 중 태양광에 대한 개발은 많이 하고 있으나 주택, 주차장, 자전거 도로 등에 태양광 패널을 설치해 태양광 발전을 시행하고 있으나, 태양광 발전 패널 시설물 설치에만 국한되어 있어 해외사례와 같이 도로분야에서는 크게 활용되지 못하는 실정이다.
또한, 도로분야에서도 압전도로, 집전도로 등의 유사 사례가 있으나, 도로포장블록과 태양광 패널의 일체형 구조에 대한 사례는 전무하다.
도로용 포장블록은 국내의 경우 1960년대 초반부터 도시개발이 본격적으로 진행됨에 따라 불투수 면적이 증가하였고 물환경, 기후변화 등 도시환경에 대한 문제가 발생하였다.
우천시 개발 이전에는 땅속으로 스며들던 빗물이 일시에 지표면과 배수시설을 통해 하천으로 유입되어 집중호우시 하천변이나 저지대 침수피해가 상습적으로 발생하고 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 분산식 빗물관리를 통해 지반으로 스며들게 하는 등의 지표면 유출을 저감시키고 있다.
따라서, 신재생에너지 생산과 도로의 지표면 유출을 저감하여 홍수예방 효과가 있는 도로 포장용 태양광 발전 기술이 절실히 필요한 실정이다.
기존의 넓은 구조의 압전패널 또는 태양광 패널을 도로 표면에 설치하는 구성을 취하는 경우, 포장 전체면적이 패널로 구성되어 있어 패널 파손의 우려가 크며, 파손 시 교체해야 하는 패널의 규모가 크므로 유지보수비가 크다는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 압전패널 또는 태양광 패널의 파손 우려가 적고, 파손되더라도 교체비용이 적으며, 안정적인 배수가 가능한 도로 발전 구조물을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 콘크리트 재질에 의해 형성된 육면체 구조의 본체(210); 상기 본체(210)의 상면에 설치된 상면 압전패널(230); 상기 본체(210)의 일측면 또는 양측면에 설치된 측면 압전패널(240); 상기 상면 압전패널(230) 및 측면 압전패널(240)의 배선이 관통하도록 상기 본체(210) 내부에 형성된 배선 관통공(212);을 포함하는 것을 특징으로 하는 도로포장용 압전블록(200)을 제시한다.
상기 본체(210)의 일측면은 상향경사지고, 타측면은 하향경사지며, 종단면이 평행사변형 구조인 것이 바람직하다.
상기 본체(210)의 상면 가장자리부를 둘러 설치된 상기 태양광 발전패널(220); 상기 본체(210)의 상면 중앙부에 설치된 상기 상면 압전패널(230);을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 본체(210)의 상면 중앙부에는 삽입홈(211)이 형성되고, 상기 상면 압전패널(230)은 상기 삽입홈(211)에 삽입된 것이 바람직하다.
운행차량의 교통하중이 상기 압전블록(200)의 태양광 발전패널(220)에 집중되지 않도록, 상기 삽입홈(211)에 삽입된 상기 상면 압전패널(230)의 높이는 상기 태양광 발전패널(220)의 높이와 같거나 높은 것이 바람직하다.
상기 본체(210)에는 복수개의 상기 태양광 발전패널(220)이 설치되고, 설치된 상기 복수개의 태양광 발전패널(220)은 본체(210)의 상면 가장자리부의 모든 영역을 채우도록 배치된 것이 바람직하다.
상기 배선 관통공(212)은, 상기 삽입홈(211)의 중앙부에서 상기 본체(210)의 저면까지 상하방향을 따라 관통하도록 형성된 중앙부 상하방향 관통공(212a); 상기 삽입홈(211)의 가장자리부에서 상기 본체(210)의 저면까지 상하방향을 따라 관통하도록 형성된 가장자리부 상하방향 관통공(212b); 상기 중앙부 상하방향 관통공(212a) 및 가장자리부 상하방향 관통공(212b)의 중앙부에서 상기 본체(210)의 양측면까지 양측방향을 따라 관통하도록 형성된 측방향 관통공(212c);을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 본체(210)의 저면에는, 상기 중앙부 상하방향 관통공(212a)과 상기 가장자리부 상하방향 관통공(212b)의 사이에 배수홈(213)이 형성된 것이 바람직하다.
상기 상면 압전패널(230) 또는 상기 측면 압전패널(240)은 복수가 적층구조로 설치되고, 적층된 상기 복수의 상면 압전패널(230)의 사이에는 반경화 절연물(231)이 충전된 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 압전블록(200)이 도로의 길이방향을 따라 열지어 배치되고, 상기 본체(210)의 상향경사진 일측면이 전방을 향하고, 상기 본체(210)의 하향경사진 타측면이 후방을 향하도록 설치된 것을 특징으로 하는 도로 발전 구조물을 제시한다.
콘크리트 재질에 의해 형성된 본체(110)와, 상기 본체(110)의 상면에 설치된 태양광 발전패널(120)과, 상기 태양광 발전패널(120)의 배선이 관통하도록 상기 본체(110) 내부에 형성된 배선 관통공(112)을 구비한 다수의 태양광 발전블록(100);을 더 포함하고, 상기 다수의 태양광 발전블록(100) 및 다수의 압전블록(200)이 열지어 설치되어 도로 포장체(A)를 형성하고, 상기 도로 포장체(A) 중 운행차량의 타이어가 접지되는 부위에는 길이방향을 따라 상기 다수의 압전블록(200)이 배치되고, 상기 다수의 압전블록(200)이 배치된 영역 이외의 영역에는 상기 다수의 태양광 발전블록(100)이 배치된 것이 바람직하다.
본 발명은 압전패널 또는 태양광 패널의 파손 우려가 적고, 파손되더라도 교체비용이 적으며, 안정적인 배수가 가능한 도로 발전 구조물을 제시한다.
도 1 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,
도 1은 압전블록의 사시도.
도 2는 압전블록의 평면도.
도 3은 압전블록의 종단면도.
도 4는 압전블록의 사용상태도.
도 5는 도로 발전 구조물의 평면도.
도 6은 태양광 발전블록의 사시도.
도 7은 태양광 발전블록의 평면도.
도 8은 태양광 발전블록의 종단면도.
도 9는 압전소자의 적층구조의 제1 실시예의 측면도.
도 10은 압전소자의 적층구조의 제2 실시예의 측면도.
도 11은 발생전력의 전압 측정결과의 그래프.
도 12는 발생전력의 전류 측정결과의 그래프.
도 13은 압전패널의 종단면도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
도 1 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 도로포장용 압전블록(200)은 기본적으로, 콘크리트 재질에 의해 형성된 육면체 구조의 본체(210); 본체(210)의 상면에 설치된 상면 압전패널(230); 본체(210)의 일측면 또는 양측면에 설치된 측면 압전패널(240); 상면 압전패널(230) 및 측면 압전패널(240)의 배선이 관통하도록 본체(210) 내부에 형성된 배선 관통공(212);을 포함하여 구성된다.
블록의 제작은 KS F 4419(보차도용 콘크리트 인터로킹 블록)에 제시되어 있는 기준을 따르며, 블록의 크기는 차량의 하나의 타이어의 하중만이 작용할 정도의 크기를 넘지 않도록 한다.
이러한 구조를 취하는 경우, 블록의 본체에 설치된 압전패널에 과도한 하중이 작용하지 않으므로 파손이 쉽게 일어나지 않고, 파손이 발생하더라고 그 블록만을 교체하면 되므로 유지보수비가 작게 소요된다.
또한, 압전블록(200) 상부에 운행하는 차량에 의한 하중이 인가되는 경우, 압전블록(200)에는 상하방향 변위 뿐만 아니라 측방향 변위도 발생하는 것이고, 도로포장체의 형성을 위해 다수의 압전블록(200)이 상호 면접촉하도록 설치되어 서로 구속을 받는 구조가 되므로, 상하방향 응력뿐만 아니라 측방향 응력도 발생한다.
압전패널에 설치된 압전소자에 대하여 대단히 큰 압력이 작용한다고 하여 반드시 대단히 많은 전력이 생산되는 것은 아니고, 어느 정도의 압력이 작용하면 생산되는 전력의 크기는 대동소이하다.
따라서 본 발명에 의한 압전블록(200)의 경우, 차량하중에 의해 발생하는 상하방향 응력이 크고 측방향 응력이 작기는 하지만, 본체(210)의 상면에 설치된 상면 압전패널(230)이나 측면에 설치된 측면 압전패널(240)이나 비슷한 양의 전력을 생산할 수 있다.
이러한 측면 압전패널(240)은 본체(210)의 일측면에만 설치될 수도 있고, 양측면에 모두 설치될 수도 있다.
나아가, 본체(210)의 일측면은 상향경사지고, 타측면은 하향경사지며, 종단면이 평행사변형 구조를 취하도록 하고, 압전블록(200)이 도로의 길이방향을 따라 열지어 배치되고, 본체(210)의 상향경사진 일측면이 전방을 향하고, 본체(210)의 하향경사진 타측면이 후방을 향하도록 설치하는 경우, 운행하는 차량하중에 의해 블록의 측면(전면)에 작용하는 압력이 더 크게 발생하므로, 더욱 안정적인 전력생산이 가능하다(도 1 내지 4).
한편, 콘크리트 재질에 의해 형성된 본체(110)와, 본체(110)의 상면에 설치된 태양광 발전패널(120)과, 태양광 발전패널(120)의 배선이 관통하도록 본체(110) 내부에 형성된 배선 관통공(112)을 구비한 다수의 태양광 발전블록(100)과 위 압전블록(200)을 함께 설치할 수 있다(도 6 내지 8).
이 경우, 다수의 태양광 발전블록(100) 및 다수의 압전블록(200)이 열지어 설치되어 도로 포장체(A)를 형성하고, 도로 포장체(A) 중 운행차량의 타이어가 접지되는 부위에는 길이방향을 따라 상기 다수의 압전블록(200)이 배치되고, 다수의 압전블록(200)이 배치된 영역 이외의 영역에는 다수의 태양광 발전블록(100)이 배치된 구조를 이룰 수 있다(도 5).
도로 포장체(A) 중 운행차량의 타이어가 접지되는 부위에만 길이방향을 따라 다수의 압전블록(200)이 배치되고, 그 이외의 영역에는 다수의 태양광 발전블록(100)이 배치되므로, 압전패널을 효율적으로 운용할 수 있다.
이하, 압전블록(200)의 구체적 실시예에 대하여 설명한다.
상면 압전패널(230)은 본체(210)의 상면 중앙부에 설치되고, 본체(210)의 상면 가장자리부를 둘러 태양광 발전패널(220)이 설치되는 경우, 차량의 운행하중 재하에 의해 발생하는 압력과 함께 태양광을 발전에 활용할 수 있다는 장점이 있다.
특히 야간이나 날씨가 흐려서 태양광 발전이 원활하지 못한 경우, 압전패널(300)에 의한 발전이 이를 보완할 수 있다는 효과가 있다.
본체(210), 태양광 발전패널(220) 및 상면 압전패널(230)의 횡단면이 사각형인 구조를 취하는 경우, 열지어 빈틈없이 설치함으로써 안정적인 블록포장구조를 이룰 수 있다.
본체(210)의 상면 중앙부에는 삽입홈(211)이 형성되고, 상면 압전패널(230)은 삽입홈(211)에 삽입된다.
운행차량의 교통하중이 태양광 발전패널(220)에 집중되지 않도록 하기 위해서는, 삽입홈(211)에 삽입된 상면 압전패널(230)의 높이가 태양광 발전패널(220)의 높이와 같거나, 태양광 발전패널(220)의 높이보다 높은 것이 바람직하다.
따라서 삽입홈(211)의 깊이가 상면 압전패널(230)의 높이와 같거나, 상면 압전패널(230)의 높이보다 작은 것이 바람직하다.
본체(210)에 복수개의 태양광 발전패널(220a,220b)이 설치되는 경우, 설치된 복수개의 태양광 발전패널(220a,220b)이 본체(210)의 상면 가장자리부의 모든 영역을 채우도록 배치되는 것이 효율적이다(도 2).
배선 관통공(212)은, 삽입홈(211)의 중앙부에서 본체(210)의 저면까지 상하방향을 따라 관통하도록 형성된 중앙부 상하방향 관통공(212a); 삽입홈(211)의 가장자리부에서 본체(210)의 저면까지 상하방향을 따라 관통하도록 형성된 가장자리부 상하방향 관통공(212b); 중앙부 상하방향 관통공(212a) 및 가장자리부 상하방향 관통공(212b)의 중앙부에서 본체(210)의 양측면까지 양측방향을 따라 관통하도록 형성된 측방향 관통공(212c);을 포함하는 구조를 취하는 것이 2종류 패널의 배선의 배치의 용이성, 블록 제조의 용이성 및 하자 유무 판별의 용이성을 위하여 바람직하다(도 3).
도 9,10은 상면 압전패널(230)을 구성하는 복수의 압전소자가 적층된 구조에 관한 것으로서, 복수의 압전소자가 상호 간격을 두고 각각 전력을 생산하는 경우(도 9)와, 복수의 압전소자가 일체로 적층되어 전력을 생산하는 경우(도 10)를 도시한 것이다.
도 11,12는 위 2가지 경우에 생산되는 전력의 전압 및 전류를 각각 측정한 그래프이다.
도시된 바와 같이, 복수의 압전소자가 상호 간격을 두고 각각 전력을 생산하는 경우(도 11)가 더욱 큰 전력을 생산하는 것으로 나타났다.
적층된 복수의 압전소자 사이의 간격을 충전할 재료로는 반경화 절연물(231)을 사용하는 것이 바람직하다.
반경화 절연물은 수지를 그라스포 또는 일방향으로 놓여진 그라스실에 수지를 코팅하여 반경화시킨 재료로서, 열을 가하면 내열성의 고강도 절연물이 성형된다는 물성이 있다.
이는 판 구조나 테이프 구조로 사용할 수 있으므로, 압전소자(압전패널) 사이의 간격유지를 위해 용이하게 사용할 수 있다.
따라서, 위 상면 압전패널(230)은 복수(230a,230b)가 적층구조로 설치되고, 적층된 복수의 압전패널(230a,230b)의 사이에는 반경화 절연물(231)이 충전된 구조를 취하는 것이 바람직하다(도 13).
본체(210)의 저면에는 원활한 배수를 위하여 배수홈(213)이 형성되는데, 이 배수홈(213)은 중앙부 상하방향 관통공(212a)과 가장자리부 상하방향 관통공(212b)의 사이에 형성되는 것이 블록제조의 용이성 측면에서 바람직하다(도 3).
이하, 태양광 발전블록(100)의 구체적 실시예에 대하여 설명한다.
본체(110)의 상면에 형성된 삽입홈(111)에 태양광 발전패널(120)이 삽입된 구조를 취하는 것이 태양광 발전패널(120)의 파손방지를 위하여 바람직하다(도 6,7).
본체(110), 삽입홈(111) 및 태양광 발전패널(120)의 횡단면이 사각형인 구조를 취하는 경우, 열지어 빈틈없이 설치함으로써 안정적인 블록포장구조를 이룰 수 있다.
운행차량의 교통하중이 태양광 발전패널(120)에 집중되지 않도록 하기 위해서는, 삽입홈(111)은 본체(110)의 중앙부에 형성되고, 삽입홈(111)에 삽입된 태양광 발전패널(120)의 높이는 본체(110)의 가장자리부의 높이와 같거나 낮은 것이 바람직하다(도 8).
따라서 삽입홈(111)의 깊이가 태양광 발전패널(120)의 높이와 같거나, 태양광 발전패널(120)의 높이보다 큰 것이 바람직하다.
삽입홈(111)에 복수개의 태양광 발전패널(120a,120b)이 삽입되는 경우, 삽입된 복수개의 태양광 발전패널(120a,120b)은 삽입홈(111)의 내부영역을 채우도록 배치되는 것이 효율적이다(도 7).
배선 관통공(112)은, 삽입홈(111)의 중앙부에서 본체(110)의 저면까지 상하방향을 따라 관통하도록 형성된 중앙부 상하방향 관통공(212a); 중앙부 상하방향 관통공(212a)의 중앙부에서 본체(110)의 양측면까지 양측방향을 따라 관통하도록 형성된 측방향 관통공(212c);을 포함하는 구조를 취하는 것이 블록 제조의 용이성 및 하자 유무 판별의 용이성을 위하여 바람직하다(도 8).
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
A : 도로 포장체 100 : 태양광 발전블록
110 : 본체 111 : 삽입홈
112 : 배선 관통공 112a : 중앙부 상하방향 관통공
112c : 측방향 관통공 113 : 배수홈
120 : 태양광 발전패널 200 : 압전블록
210 : 본체 211 : 삽입홈
212 : 배선 관통공 212a : 중앙부 상하방향 관통공
212b : 가장자리부 상하방향 관통공 212c : 측방향 관통공
213 : 배수홈 220 : 태양광 발전패널
230 : 상면 압전패널 240 : 측면 압전패널
231 : 반경화 절연물

Claims (11)

  1. 콘크리트 재질에 의해 형성된 육면체 구조의 본체(210);
    상기 본체(210)의 상면 가장자리부를 둘러 설치된 태양광 발전패널(220);
    상기 본체(210)의 상면 중앙부에 설치된 상면 압전패널(230);
    상기 본체(210)의 일측면 또는 양측면에 설치된 측면 압전패널(240);
    상기 상면 압전패널(230) 및 측면 압전패널(240)의 배선이 관통하도록 상기 본체(210) 내부에 형성된 배선 관통공(212);을 포함하고,
    상기 본체(210)의 일측면은 상향경사지고, 타측면은 하향경사지며, 종단면이 평행사변형 구조이고,
    상기 본체(210)의 상면 중앙부에는 삽입홈(211)이 형성되고, 상기 상면 압전패널(230)은 상기 삽입홈(211)에 삽입되고,
    운행차량의 교통하중이 압전블록(200)의 태양광 발전패널(220)에 집중되지 않도록, 상기 삽입홈(211)에 삽입된 상기 상면 압전패널(230)의 높이는 상기 태양광 발전패널(220)의 높이와 같거나 높고,
    상기 본체(210)에는 복수개의 상기 태양광 발전패널(220)이 설치되고, 설치된 상기 복수개의 태양광 발전패널(220)은 본체(210)의 상면 가장자리부의 모든 영역을 채우도록 배치되고,
    상기 배선 관통공(212)은,
    상기 삽입홈(211)의 중앙부에서 상기 본체(210)의 저면까지 상하방향을 따라 관통하도록 형성된 중앙부 상하방향 관통공(212a);
    상기 삽입홈(211)의 가장자리부에서 상기 본체(210)의 저면까지 상하방향을 따라 관통하도록 형성된 가장자리부 상하방향 관통공(212b);
    상기 중앙부 상하방향 관통공(212a) 및 가장자리부 상하방향 관통공(212b)의 중앙부에서 상기 본체(210)의 양측면까지 양측방향을 따라 관통하도록 형성된 측방향 관통공(212c);을 포함하고,
    상기 본체(210)의 저면에는, 상기 중앙부 상하방향 관통공(212a)과 상기 가장자리부 상하방향 관통공(212b)의 사이에 배수홈(213)이 형성되고,
    상기 상면 압전패널(230) 또는 상기 측면 압전패널(240)은 복수가 적층구조로 설치되고, 적층된 상기 복수의 상면 압전패널(230)의 사이에는 반경화 절연물(231)이 충전된 도로포장용 압전블록(200)을 이용한 도로 발전 구조물로서,
    압전블록(200)이 도로의 길이방향을 따라 열지어 배치되고, 상기 본체(210)의 상향경사진 일측면이 전방을 향하고, 상기 본체(210)의 하향경사진 타측면이 후방을 향하도록 설치된 것을 특징으로 하는 도로 발전 구조물.
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  11. 제1항에 있어서,
    콘크리트 재질에 의해 형성된 본체(110)와, 상기 본체(110)의 상면에 설치된 태양광 발전패널(120)과, 상기 태양광 발전패널(120)의 배선이 관통하도록 상기 본체(110) 내부에 형성된 배선 관통공(112)을 구비한 다수의 태양광 발전블록(100);을 더 포함하고,
    상기 다수의 태양광 발전블록(100) 및 다수의 압전블록(200)이 열지어 설치되어 도로 포장체(A)를 형성하고,
    상기 도로 포장체(A) 중 운행차량의 타이어가 접지되는 부위에는 길이방향을 따라 상기 다수의 압전블록(200)이 배치되고, 상기 다수의 압전블록(200)이 배치된 영역 이외의 영역에는 상기 다수의 태양광 발전블록(100)이 배치된 것을 특징으로 하는 도로 발전 구조물.
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