KR101971609B1 - 포장체의 온도 측정장치 및 이를 이용한 포장체의 차열성능 평가방법 - Google Patents

포장체의 온도 측정장치 및 이를 이용한 포장체의 차열성능 평가방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상판(110), 하판(120) 및 상기 상판(110)과 하판(120) 사이에 설치된 복수의 벽(130)을 구비하고, 전방에만 트임부가 형성된 박스 구조의 본체(100); 표면온도 측정용 온도센서(1)가 매립된 포장체 시편(10)이 수납되도록, 상기 하판(120)에 형성된 시편 수납부(121); 상기 시편 수납부(121)에 대한 가열 정도의 조절이 가능하도록, 상기 본체(100) 내부에 설치된 발열부(200); 상기 포장체 시편(10)의 복사온도를 측정하기 위하여, 상기 복수의 벽(130) 중 제1벽(131)의 내면에 내측으로 노출되도록 설치된 복사온도 측정용 온도센서(2); 상기 포장체 시편(10)의 반사온도를 측정하기 위하여, 상기 복수의 벽(130) 중 제2벽(132)에 매설되도록 설치된 반사온도 측정용 온도센서(3);를 포함하는 것을 특징으로 하는 포장체의 온도 측정장치를 제시함으로써, 차열 포장체의 실제 차열 성능을 입증할 수 있도록 한다.

Description

포장체의 온도 측정장치 및 이를 이용한 포장체의 차열성능 평가방법{MEASURING APPRATUS FOR TEMPERATURE OF PAVEMENT AND ESTIMATING METHOD FOR THERMO-SHIELD FUNCTIONS}
본 발명은 건설 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 포장체의 온도 측정장치 및 이를 이용한 포장체의 차열성능 평가방법에 관한 것이다.
하절기에 태양열에 의해 가열된 고온의 도로포장체로 인하여, 주위의 기온이 과도하게 상승하고, 저녁이 되더라도 기온이 떨어지지 않는 현상이 문제시되는데, 이를 열섬현상이라 한다.
이 열섬현상을 완화하기 위하여, 차열 포장체에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
그런데 이와 같이 차열 포장체의 실제 차열 성능을 입증하기 위한 실험방법 및 평가방법이 개발되어 있지 않아 문제로 지적되어 왔다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 차열 포장체의 실제 차열 성능을 입증할 수 있도록 하는 포장체의 온도 측정장치 및 이를 이용한 포장체의 차열성능 평가방법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 상판(110), 하판(120) 및 상기 상판(110)과 하판(120) 사이에 설치된 복수의 벽(130)을 구비하고, 전방에만 트임부가 형성된 박스 구조의 본체(100); 표면온도 측정용 온도센서(1)가 매립된 포장체 시편(10)이 수납되도록, 상기 하판(120)에 형성된 시편 수납부(121); 상기 시편 수납부(121)에 대한 가열 정도의 조절이 가능하도록, 상기 본체(100) 내부에 설치된 발열부(200); 상기 포장체 시편(10)의 복사온도를 측정하기 위하여, 상기 복수의 벽(130) 중 제1벽(131)의 내면에 내측으로 노출되도록 설치된 복사온도 측정용 온도센서(2); 상기 포장체 시편(10)의 반사온도를 측정하기 위하여, 상기 복수의 벽(130) 중 제2벽(132)에 매설되도록 설치된 반사온도 측정용 온도센서(3);를 포함하는 포장체의 온도 측정장치를 이용한 포장체의 차열성능 평가방법으로서, 태양열에 의해 포장체의 표면이 가장 고온으로 가열된 상태의 온도를 모사한 평가기준온도를 설정하는 단계; 포장체의 온도가 상승하는 과정을 평가하기 위하여, 온도의 측정시간 간격인 평가시간을 설정하는 단계; 실제 상황에서 포장체의 표면온도가 상기 평가기준온도에 도달하기까지 걸리는 시간의 범위를 모사한 평가기준온도 도달시간범위를 설정하는 단계; 비교용 포장체 시편(11)에 대하여 표면온도 측정용 온도센서(1)를 매립하는 비교용 포장체 시편 준비단계; 실험용 포장체 시편(12)에 대하여 표면온도 측정용 온도센서(1)를 매립하는 실험용 포장체 시편 준비단계; 상기 시편 수납부(121)에 상기 비교용 포장체 시편(11)을 수납하는 비교용 포장체 시편(11) 수납단계; 실험실 내부온도와 상기 비교용 포장체 시편(11)의 표면온도가 동일해진 상태에서, 상기 발열부(200)에 의해 발열하여 상기 비교용 포장체 시편(11)의 표면에 대하여 열을 인가하면서, 상기 비교용 포장체 시편(11)의 표면온도가 상기 평가기준온도에 도달할 때까지 소요된 시간인 평가기준온도 도달시간을 측정하여 기록하는 평가기준온도 도달시간 측정단계; 상기 평가기준온도 도달시간 측정단계에 의해 측정된 평가기준온도 도달시간이 상기 평가기준온도 도달시간범위 내에 속하지 않는 경우, 상기 발열부(200)의 상기 시편 수납부(121)에 대한 가열 정도를 조절하여 다시 상기 평가기준온도 도달시간 측정단계를 반복하는 발열부 조절단계; 실험실 내부온도와 상기 비교용 포장체 시편(11)의 표면온도가 동일해진 상태에서, 상기 비교용 포장체 시편(11)의 표면온도가 상기 평가기준온도에 도달할 때까지, 상기 발열부(200)에 의해 발열하여 상기 비교용 포장체 시편(11)의 표면에 대하여 열을 인가하면서, 상기 표면온도 측정용 온도센서(1), 복사온도 측정용 온도센서(2) 및 반사온도 측정용 온도센서(3)에 의해 온도를 상기 평가시간 간격으로 측정하여 기록하는 비교용 포장체 온도 측정단계; 상기 시편 수납부(121)로부터 상기 비교용 포장체 시편(11)을 제거하고, 상기 시편 수납부(121)에 상기 실험용 포장체 시편(12)을 수납하는 단계; 상기 평가기준온도 도달시간 동안, 상기 발열부(200)에 의해 발열하여 상기 실험용 포장체 시편(12)의 표면에 대하여 열을 인가하면서, 상기 표면온도 측정용 온도센서(1), 복사온도 측정용 온도센서(2) 및 반사온도 측정용 온도센서(3)에 의해 온도를 상기 평가시간 간격으로 측정하여 기록하는 실험용 포장체 온도 측정단계; 상기 비교용 포장체 시편(11)의 표면온도, 복사온도, 반사온도와, 상기 실험용 포장체 시편(12)의 표면온도, 복사온도, 반사온도를 상호 비교하여, 상기 실험용 포장체의 차열성능을 평가하는 평가단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 포장체의 차열성능 평가방법을 제시한다.
상기 복사온도 측정용 온도센서(2)는 상하방향을 따라 복수가 설치된 것이 바람직하다.
상기 제2벽(132)은 콘크리트 재질에 의해 형성되고, 상기 제2벽(132)을 제외한 상기 본체(100)는 단열재에 의해 형성된 것이 바람직하다.
상기 반사온도 측정용 온도센서(3)는 상하방향을 따라 복수가 설치된 것이 바람직하다.
상기 본체(100)는, 상기 하판(120)과, 상기 복수의 벽(130)을 구비한 하부본체(100a); 상기 하부본체(100a) 위에 적층되도록, 상기 복수의 벽(130)을 구비한 중앙본체(100b); 상기 중앙본체(100b) 위에 적층되도록, 상기 상판(110)과, 상기 복수의 벽(130)을 구비한 상부본체(100c);를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 발열부(200)는, 상기 상판(110)에 매달리는 구조로 설치됨과 아울러, 전선(210)에 의한 높이 조절이 가능하도록 설치된 전등(220);을 포함하는 것이 바람직하다.
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본 발명은 차열 포장체의 실제 차열 성능을 입증할 수 있도록 하는 포장체의 온도 측정장치 및 이를 이용한 포장체의 차열성능 평가방법을 제시한다.
도 1 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,
도 1은 포장체의 온도 측정장치의 사시도.
도 2는 포장체의 온도 측정장치의 정면도.
도 3은 포장체 시편의 사시도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
도 1 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 포장체의 온도 측정장치는 기본적으로, 상판(110), 하판(120) 및 상판(110)과 하판(120) 사이에 설치된 복수의 벽(130)을 구비하고, 전방에만 트임부가 형성된 박스 구조의 본체(100); 표면온도 측정용 온도센서(1)가 매립된 포장체 시편(10)이 수납되도록, 하판(120)에 형성된 시편 수납부(121); 시편 수납부(121)에 대한 가열 정도의 조절이 가능하도록, 본체(100) 내부에 설치된 발열부(200); 포장체 시편(10)의 복사온도를 측정하기 위하여, 복수의 벽(130) 중 제1벽(131)의 내면에 내측으로 노출되도록 설치된 복사온도 측정용 온도센서(2); 포장체 시편(10)의 반사온도를 측정하기 위하여, 복수의 벽(130) 중 제2벽(132)에 매설되도록 설치된 반사온도 측정용 온도센서(3);를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의한 포장체의 온도 측정장치를 이용한 포장체의 차열성능 평가방법은 다음과 같은 과정에 의해 이루어진다.
태양열에 의해 포장체의 표면이 가장 고온으로 가열된 상태의 온도를 모사한 평가기준온도를 설정한다.
하절기의 경우 포장체의 표면이 약 60℃까지 상승하므로, 이를 평가기준온도를 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 실제 상황에서 포장체의 표면온도가 평가기준온도에 도달하기까지 걸리는 시간의 범위를 모사한 평가기준온도 도달시간범위(2~4 시간)를 설정한다.
포장체의 표면온도가 평가기준온도에 도달하기까지 걸리는 시간이 너무 짧거나(발열부의 가열 정도가 너무 큰 경우) 너무 긴 경우(발열부의 가열 정도가 너무 작은 경우)에는 실제 상황을 모사할 수 없기 때문이다.
포장체의 온도가 상승하는 과정을 평가하기 위하여, 온도의 측정시간 간격인 평가시간(약 10분 정도)을 설정한다.
비교대상으로 삼기 위한 비교용 포장체 시편(11)을 준비하는데, 이에 대하여 열전대 등의 표면온도 측정용 온도센서(1)를 매립한다.
차열 성능을 실험하기 위한 실험용 포장체 시편(12)을 준비하는데, 이에 대하여도 표면온도 측정용 온도센서(1)를 매립한다.
먼저, 온도 측정장치의 시편 수납부(121)에 비교용 포장체 시편(11)을 수납한다.
실험실 내부온도와 비교용 포장체 시편(11)의 표면온도가 동일해진 상태에서(하절기 기준으로 약 30℃ 정도), 발열부(200)에 의해 발열하여 비교용 포장체 시편(11)의 표면에 대하여 열을 인가하면서, 비교용 포장체 시편(11)의 표면온도가 평가기준온도(약 60℃)에 도달할 때까지 소요된 시간인 평가기준온도 도달시간을 측정하여 기록한다.
이러한 평가기준온도 도달시간 측정단계에 의해 측정된 평가기준온도 도달시간이 평가기준온도 도달시간범위(2~4 시간) 내에 속하지 않는 경우에는 실제 상황을 모사할 수 없다는 의미이므로, 발열부(200)의 시편 수납부(121)에 대한 가열 정도를 조절하여 다시 상기 평가기준온도 도달시간 측정단계를 반복한다.
위 과정에 의해 발열부(200)의 가열 정도가 결정되면, 다시 실험실 내부온도와 비교용 포장체 시편(11)의 표면온도가 동일해진 상태까지 기다린 이후, 비교용 포장체 시편(11)의 표면온도가 평가기준온도에 도달할 때까지, 발열부(200)에 의해 발열하여 비교용 포장체 시편(11)의 표면에 대하여 열을 인가하면서, 표면온도 측정용 온도센서(1), 복사온도 측정용 온도센서(2) 및 반사온도 측정용 온도센서(3)에 의해 온도를 평가시간(약 10분) 간격으로 측정하여 기록한다.
비교용 포장체 시편(11)의 온도 데이터의 확보가 완료된 이후, 시편 수납부(121)로부터 비교용 포장체 시편(11)을 제거하고, 시편 수납부(121)에 차열 성능 실험용 포장체 시편(12)을 수납한다.
위 과정에서 확정된 평가기준온도 도달시간 동안, 발열부(200)에 의해 발열하여(상술한 비교용 포장체 시편(11)에 대한 발열 정도와 동일한 정도로) 실험용 포장체 시편(12)의 표면에 대하여 열을 인가하면서, 표면온도 측정용 온도센서(1), 복사온도 측정용 온도센서(2) 및 반사온도 측정용 온도센서(3)에 의해 온도를 평가시간(약 10분) 간격으로 측정하여 기록한다.
비교용 포장체 시편(11)의 표면온도, 복사온도, 반사온도와, 실험용 포장체 시편(12)의 표면온도, 복사온도, 반사온도를 상호 비교하여, 실험용 포장체의 차열성능을 평가한다.
따라서 본 발명에 의한 포장체의 온도 측정장치 및 이를 이용한 포장체의 차열성능 평가방법은 일반 포장체와 비교하여 차열 포장체의 실제 차열 성능을 입증할 수 있다는 효과가 있다.
이하, 본 발명에 의한 포장체의 온도 측정장치이 구체적 구성에 관한 실시예에 대하여 설명한다.
이는 포장체의 차열 성능을 평가하기 위하여, 표면온도, 복사온도, 반사온도의 3종류를 측정한다.
표면온도란 포장체 표면의 온도를 의미하므로, 포장체 시편(10)에 대하여 표면온도 측정용 온도센서(1)를 매립하여 측정한다.
복사온도란 포장체의 열에 의해 가열된 공기의 온도를 의미하므로(열섬현상의 주된 요인이 됨), 복수의 벽(130) 중 제1벽(131)의 내면에 내측으로 노출되도록 복사온도 측정용 온도센서(2)를 설치하고, 그 주위의 기온을 측정하는 구성을 취한다.
반사온도란 포장체에 의해 반사된 태양광이 도로의 주위를 가열함에 따른 도로 주위 건물의 온도를 의미하므로, 복수의 벽(130) 중 제2벽(132)에 매설되도록 반사온도 측정용 온도센서(3)를 설치하고, 제2벽(132) 자체의 온도를 측정하는 구성을 취한다.
실제 건물을 모사하기 위하여, 반사온도 측정용 온도센서(3)가 매설되는 제2벽(132)은 콘크리트 재질에 의해 형성되는 것이 바람직하고, 이러한 제2벽(132)을 제외한 본체(100)(상판(110), 하판(120), 제1벽(131) 및 기타 벽)는 복사온도 측정용 온도센서(2)에 대한 영향을 최소화하기 위하여 목재와 같은 단열재에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
복사온도는 포장체로부터의 높이 차이(상하방향 간격)에 따라 다르게 측정되는데, 이러한 높이 차이를 고려한 차열 성능을 평가하기 위하여, 복사온도 측정용 온도센서(2)는 상하방향을 따라 복수가 설치된 구조를 취하는 것이 바람직하다.
예컨대 애완동물의 높이(약 40cm), 유모차나 휠체어의 높이(약 80cm), 어린이의 키 높이(약 120cm) 등을 고려하여, 해당 높이에 각각 복사온도 측정용 온도센서(2)를 설치하는 경우, 차열 성능을 더욱 정확히 평가할 수 있다는 장점이 있다.
반사온도의 경우에도 포장체로부터의 높이 차이에 따라 다르게 측정되므로, 상하방향을 따라 복수의 반사온도 측정용 온도센서(3)를 설치하는 것이 차열 성능의 정확한 평가를 위하여 바람직하다.
상술한 바와 같이, 태양열에 의해 포장체가 가열되는 실제 상황을 모사하기 위하여, 평가기준온도(약 60℃)에 도달하는 시간인 평가기준온도 도달시간이 평가기준온도 도달시간범위(2~4 시간) 내에 속하여야 하므로, 발열부(200)의 시편 수납부(121)에 대한 가열 정도를 조절할 수 있어야 한다.
이를 위하여 발열부(200)는, 백열전구와 같은 전등(220)을 상판(110)에 매달리는 구조로 설치하고, 그 전등(220)에 전기를 공급하기 위한 전선(210)에 의해 높이 조절이 가능한 구조를 취함으로써, 위 기능을 수행할 수 있다.
즉, 전등(220)의 높이 조절에 의해, 전등(220)과 포장체 시편(10) 사이의 간격을 조절함으로써, 시편 수납부(121)에 대한 가열 정도를 조절할 수 있는 것이다.
온도 측정장치의 본체(100)는, 하판(120)과, 복수의 벽(130)을 구비한 하부본체(100a); 하부본체(100a) 위에 적층되도록, 복수의 벽(130)을 구비한 중앙본체(100b); 중앙본체(100b) 위에 적층되도록, 상판(110)과, 복수의 벽(130)을 구비한 상부본체(100c);를 포함하는 조립식 구조를 취할 수 있다.
이는 온도 측정장치의 규모를 원하는 바와 같이 조절할 수 있다는 점, 운반 및 보관이 간편해진다는 점 등의 효과가 있다.
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.
1 : 표면온도 측정용 온도센서 2 : 복사온도 측정용 온도센서
3 : 반사온도 측정용 온도센서 100 : 본체
100a : 하부본체 100b : 중앙본체
100c : 상부본체 110 : 상판
120 : 하판 121 : 시편 수납부
130 : 벽 131 : 제1벽
132 : 제2벽 200 : 발열부
210 : 전선 220 : 전등

Claims (8)

  1. 상판(110), 하판(120) 및 상기 상판(110)과 하판(120) 사이에 설치된 복수의 벽(130)을 구비하고, 전방에만 트임부가 형성된 박스 구조의 본체(100);
    표면온도 측정용 온도센서(1)가 매립된 포장체 시편(10)이 수납되도록, 상기 하판(120)에 형성된 시편 수납부(121);
    상기 시편 수납부(121)에 대한 가열 정도의 조절이 가능하도록, 상기 본체(100) 내부에 설치된 발열부(200);
    상기 포장체 시편(10)의 복사온도를 측정하기 위하여, 상기 복수의 벽(130) 중 제1벽(131)의 내면에 내측으로 노출되도록 설치된 복사온도 측정용 온도센서(2);
    상기 포장체 시편(10)의 반사온도를 측정하기 위하여, 상기 복수의 벽(130) 중 제2벽(132)에 매설되도록 설치된 반사온도 측정용 온도센서(3);를 포함하는 포장체의 온도 측정장치를 이용한 포장체의 차열성능 평가방법으로서,
    태양열에 의해 포장체의 표면이 가장 고온으로 가열된 상태의 온도를 모사한 평가기준온도를 설정하는 단계;
    포장체의 온도가 상승하는 과정을 평가하기 위하여, 온도의 측정시간 간격인 평가시간을 설정하는 단계;
    실제 상황에서 포장체의 표면온도가 상기 평가기준온도에 도달하기까지 걸리는 시간의 범위를 모사한 평가기준온도 도달시간범위를 설정하는 단계;
    비교용 포장체 시편(11)에 대하여 표면온도 측정용 온도센서(1)를 매립하는 비교용 포장체 시편 준비단계;
    실험용 포장체 시편(12)에 대하여 표면온도 측정용 온도센서(1)를 매립하는 실험용 포장체 시편 준비단계;
    상기 시편 수납부(121)에 상기 비교용 포장체 시편(11)을 수납하는 비교용 포장체 시편(11) 수납단계;
    실험실 내부온도와 상기 비교용 포장체 시편(11)의 표면온도가 동일해진 상태에서, 상기 발열부(200)에 의해 발열하여 상기 비교용 포장체 시편(11)의 표면에 대하여 열을 인가하면서, 상기 비교용 포장체 시편(11)의 표면온도가 상기 평가기준온도에 도달할 때까지 소요된 시간인 평가기준온도 도달시간을 측정하여 기록하는 평가기준온도 도달시간 측정단계;
    상기 평가기준온도 도달시간 측정단계에 의해 측정된 평가기준온도 도달시간이 상기 평가기준온도 도달시간범위 내에 속하지 않는 경우, 상기 발열부(200)의 상기 시편 수납부(121)에 대한 가열 정도를 조절하여 다시 상기 평가기준온도 도달시간 측정단계를 반복하는 발열부 조절단계;
    실험실 내부온도와 상기 비교용 포장체 시편(11)의 표면온도가 동일해진 상태에서, 상기 비교용 포장체 시편(11)의 표면온도가 상기 평가기준온도에 도달할 때까지, 상기 발열부(200)에 의해 발열하여 상기 비교용 포장체 시편(11)의 표면에 대하여 열을 인가하면서, 상기 표면온도 측정용 온도센서(1), 복사온도 측정용 온도센서(2) 및 반사온도 측정용 온도센서(3)에 의해 온도를 상기 평가시간 간격으로 측정하여 기록하는 비교용 포장체 온도 측정단계;
    상기 시편 수납부(121)로부터 상기 비교용 포장체 시편(11)을 제거하고, 상기 시편 수납부(121)에 상기 실험용 포장체 시편(12)을 수납하는 단계;
    상기 평가기준온도 도달시간 동안, 상기 발열부(200)에 의해 발열하여 상기 실험용 포장체 시편(12)의 표면에 대하여 열을 인가하면서, 상기 표면온도 측정용 온도센서(1), 복사온도 측정용 온도센서(2) 및 반사온도 측정용 온도센서(3)에 의해 온도를 상기 평가시간 간격으로 측정하여 기록하는 실험용 포장체 온도 측정단계;
    상기 비교용 포장체 시편(11)의 표면온도, 복사온도, 반사온도와, 상기 실험용 포장체 시편(12)의 표면온도, 복사온도, 반사온도를 상호 비교하여, 상기 실험용 포장체의 차열성능을 평가하는 평가단계;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 포장체의 차열성능 평가방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복사온도 측정용 온도센서(2)는 상하방향을 따라 복수가 설치된 것을 특징으로 하는 포장체의 차열성능 평가방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2벽(132)은 콘크리트 재질에 의해 형성되고, 상기 제2벽(132)을 제외한 상기 본체(100)는 단열재에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 포장체의 차열성능 평가방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 반사온도 측정용 온도센서(3)는 상하방향을 따라 복수가 설치된 것을 특징으로 하는 포장체의 차열성능 평가방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 본체(100)는,
    상기 하판(120)과, 상기 복수의 벽(130)을 구비한 하부본체(100a);
    상기 하부본체(100a) 위에 적층되도록, 상기 복수의 벽(130)을 구비한 중앙본체(100b);
    상기 중앙본체(100b) 위에 적층되도록, 상기 상판(110)과, 상기 복수의 벽(130)을 구비한 상부본체(100c);를
    포함하는 것을 특징으로 하는 포장체의 차열성능 평가방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 발열부(200)는,
    상기 상판(110)에 매달리는 구조로 설치됨과 아울러, 전선(210)에 의한 높이 조절이 가능하도록 설치된 전등(220);을
    포함하는 것을 특징으로 하는 포장체의 차열성능 평가방법.
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