KR102168160B1 - 도로면 결빙방지를 위한 온도제어시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 도로의 내부에 매설되어 상기 도로의 결빙을 방지하는 도로면 결빙방지를 위한 온도제어시스템으로서, 상기 도로의 폭방향 및 도로의 길이 방향을 따라 일정 간격 이격되게 배치되어 전력을 공급하는 복수의 전력공급선과; 상기 도로의 폭방향 및 도로의 길이 방향을 따라 일정 간격 이격되게 상기 전력공급선을 따라 배치되어 상기 전력공급선을 통하여 전력을 공급받아 발열되는 복수의 탄소발열체와; 상기 전력공급선과 상기 탄소발열체를 보호함과 동시에 상기 전력공급선과 상기 탄소발열체가 일체화 되도록 상기 전력공급선과 상기 탄소발열체가 내부에 매립되도록 하여 상기 도로의 내부에 용이한 시공이 가능하도록 하는 발열체 보호부재와; 상기 도로의 일측에 설치되어 상기 탄소발열체에서 발생되는 온도를 제어하는 온도제어부를; 포함한 것을 특징으로 하는 도로면 결빙방지를 위한 온도제어시스템을 제시함으로써, 도로의 결빙을 방지하기 위하여 도로의 내면에 온도제어시스템을 매설시에 시공 비용을 절감함과 동시에 적은 전력으로도 도로의 해빙 효율을 높일 수 있다.
Description
본 발명은 온도제어시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 동절기에 도로면의 결빙을 방지할 수 있는 도로면 결빙방지를 위한 온도제어시스템에 관한 것이다.
일반적으로 동절기에 눈이 내려 도로 표면이 결빙되는 경우에는 차량사고와 보행자의 교통사고가 발생할 수 있으며, 특히 터널 외부의 노면은 산악 지형이 경사지게 형성된 그늘로 인하여 눈이 녹는 속도가 일반 도로에 비해 대단히 느리기 때문에 터널 외부의 노면에 쌓인 눈을 신속히 제설하지 않으면 도로가 결빙되어 교통사고가 빈번하게 발생하게 된다.
따라서, 노면의 결빙을 방지하기 위하여 인력으로 도로에 모래나 염화칼슘을 살포하는 방법을 사용하였는데, 많은 인력 및 장비가 투입되기 때문에 도로 제설을 위한 막대한 비용이 지출되는 것은 물론, 인력 투입과정에서 상당한 시간이 소요되기 때문에 도로 결빙을 방지하기 위한 신속한 대처가 어려운 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해소하기 위하여 다양한 도로 결빙 방지 시스템이 개발되고 있는 가운데, 터널의 입구 및 출구 외부에 열선을 설치하여 열선을 통해 도로의 결빙을 방지하기 위한 시스템이 개발되었다.
그러나, 상기와 같이 열선을 이용하여 도로의 결빙을 방지하기 위한 시스템은 도로의 내면에 열선을 설치한 상태에서 콘크리트를 타설하도록 구성되는데, 콘크리트의 크랙 발생시에 열선이 함께 파손되는 문제점이 있다.
또한, 도로의 내부에 매립되는 형태로 열선을 시공시에 신속한 해빙을 위하여 열선 사이의 간격이 좁게 설치해야 하므로 시공 비용이 증대될 뿐만 아니라, 열선에 전원을 공급하여 열선을 발열시에 많은 전력이 소모된다고 하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 도로의 결빙을 방지하기 위하여 도로의 내면에 온도제어시스템을 매설시에 시공 비용을 절감함과 동시에 적은 전력으로도 도로의 해빙 효율을 높일 수 있도록 하는 도로면 결빙방지를 위한 온도제어시스템을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 도로면 결빙방지를 위한 온도제어시스템은, 도로의 내부에 매설되어 상기 도로의 결빙을 방지하는 도로면 결빙방지를 위한 온도제어시스템으로서, 상기 도로의 폭방향 및 도로의 길이 방향을 따라 일정 간격 이격되게 배치되어 전력을 공급하는 복수의 전력공급선과; 상기 도로의 폭방향 및 도로의 길이 방향을 따라 일정 간격 이격되게 상기 전력공급선을 따라 배치되어 상기 전력공급선을 통하여 전력을 공급받아 발열되는 복수의 탄소발열체와; 상기 전력공급선과 상기 탄소발열체를 보호함과 동시에 상기 전력공급선과 상기 탄소발열체가 일체화 되도록 상기 전력공급선과 상기 탄소발열체가 내부에 매립되도록 하여 상기 도로의 내부에 용이한 시공이 가능하도록 하는 발열체 보호부재와; 상기 도로의 일측에 설치되어 상기 탄소발열체에서 발생되는 온도를 제어하는 온도제어부를; 포함한 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 전력공급선과 상기 탄소발열체는 상기 발열체 보호부재의 내부에 상호 교번적으로 적층되게 설치될 수 있다.
그리고, 상기 전력공급선은 상부와 하부에 배치되고 상기 전력공급선 사이에 상기 탄소발열체가 배치되며, 상기 전력공급선과 상기 탄소발열체 외면에 상기 발열체 보호부재가 피복되어 발열모듈을 형성하되, 상기 발열모듈이 적층되어 'ㄹ'자 형태로 상기 도로의 내부에 매설될 수 있다.
또한, 상기 도로의 길이 방향을 따라 상기 발열모듈의 상호 이격 거리 상기 탄소발열체가 150 ℃를 유지할 때 상기 이격 거리의 중앙 영역이 0 ℃ 이상이 되는 간격으로 이격되도록 할 수 있다.
아울러, 상기 온도제어부는 상기 발열모듈의 상호 이격 거리의 중앙 영역이 0 ℃ 미만일 경우에 상기 전력공급선 측으로 전원을 공급하여 상기 탄소발열체가 150 ℃로 발열되도록 할 수 있다.
그리고, 상호 이격 배치된 상기 발열모듈과 상기 발열모듈 사이의 상기 도로의 온도를 측정을 위하여 상기 도로에는 온도센서가 설치될 수 있다.
또한, 상기 온도센서는 써머커플로 구성될 수 있다.
아울러, 상기 온도제어부에는 메모리카드가 설치되어 상기 탄소발열체의 온도, 상기 발열모듈 사이의 온도 및 상기 탄소발열체에서 소모되는 전력량을 저장하도록 할 수 있다.
그리고, 상기 탄소발열체는 탄소로 구성될 수 있다.
본 발명은 도로의 결빙을 방지하기 위하여 도로의 내면에 온도제어시스템을 매설시에 시공 비용을 절감함과 동시에 적은 전력으로도 도로의 해빙 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로면 결빙방지를 위한 온도제어시스템이 도로에 설치된 구조를 도시한 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로면 결빙방지를 위한 온도제어시스템이 도로에 설치된 구조를 도시한 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로면 결빙방지를 위한 온도제어시스템이 도로에 설치된 구조를 도시한 종단면도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로면 결빙방지를 위한 온도제어시스템이 도로에 설치된 구조를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로면 결빙방지를 위한 온도제어시스템이 도로에 설치된 구조를 도시한 종단면도이다.
이들 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 도로면 결빙방지를 위한 온도제어시스템은, 도로의 내부에 매설되어 상기 도로의 결빙을 방지하는 도로면 결빙방지를 위한 온도제어시스템으로서, 상기 도로의 폭방향 및 도로의 길이 방향을 따라 일정 간격 이격되게 배치되어 전력을 공급하는 복수의 전력공급선(100)과; 상기 도로의 폭방향 및 도로의 길이 방향을 따라 일정 간격 이격되게 상기 전력공급선을 따라 배치되어 상기 전력공급선을 통하여 전력을 공급받아 발열되는 복수의 탄소발열체(200)와; 상기 전력공급선(100)과 상기 탄소발열체(200)를 보호함과 동시에 상기 전력공급선(100)과 상기 탄소발열체(200)가 일체화 되도록 상기 전력공급선(100)과 상기 탄소발열체(200)가 내부에 매립되도록 하여 상기 도로의 내부에 용이한 시공이 가능하도록 하는 발열체 보호부재(300)와; 상기 도로의 일측에 설치되어 상기 탄소발열체(200)에서 발생되는 온도를 제어하는 온도제어부(400)를; 포함하여 구성되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도로면 결빙방지를 위한 온도제어시스템은 동절기에 도로가 주위의 산이나 언덕과 같은 지형에 의하여 생기는 그늘로 인하여 결빙이 형성됨을 억제함으로써 결빙에 의한 차량의 사고가 발생함을 방지하기 위한 것이다.
이를 위하여 도로면 결빙방지를 위한 온도제어시스템은 크게 도로에 매립된 형태로 설치되는 전력공급선(100)과, 전력공급선(100)을 따라 전력공급선(100)과 적층되게 배치되어 도로에 설치되는 탄소발열체(200)와, 전력공급선(100)과 탄소발열체(200)를 보호할 수 있도록 이들의 외면에 피복되는 발열체 보호부재(300)를 포함하여 구성된다.
전력공급선(100)은 도로 내부에 매립된 형태로 설치되어 탄소발열체(200) 측으로 전원을 공급하여 탄소발열체(200)가 발열되도록 함으로써 도로가 동절기에 결빙됨을 방지할 수 있도록 한다.
이러한 전력공급선(100)는 도로의 폭 방향을 따라 연장되며 도로의 길이 방향을 따라 일정 간격 이격되게 복수로 배치되어 전체적으로 "ㄹ"자 형상으로 배치되도록 하고, 복수의 전력공급선(100)의 일단부는 온도제어부(400)와 상호 전기적으로 접속되도록 한다.
전력공급선(100)은 후술할 발열체 보호부재(300) 내부의 상부와 하부에 복수로 배치되고, 발열체 보호부재(300)와 발열체 보호부재(300) 사이의 중앙에는 탄소발열체(200)가 배치되도록 하고, 전력공급선(100)과 탄소발열체(200)가 발열체 보호부재(300)에 의하여 피복되도록 함으로써 전체적으로 발열모듈(500)을 형성하도록 한다.
탄소발열체(200)는 탄소로 형성되는 것이 바람직한데, 탄소로 이루어지는 탄소섬유를 이용하여 제작할 수 있다.
탄소섬유는 탄성과 강도가 크기 때문에 흔히 철보다 강하고 알루미늄보다 가볍다. 원료에 따라 폴리아크릴로니트릴(PAN)계, 피치계, 레이온계로 분류되나 PAN계와 레이온계가 거의 대부분을 차지한다. PAN계 탄소섬유는 PAN을 비활성 기체하에서 1,000~2,000℃ 이상의 온도에서 구워 만든다.
피치계의 경우는 석탄에서 나오는 피치를 섬유화한 뒤 PAN계와 거의 같은 공정을 거쳐 만든다. 이밖에도 증기상의 벤젠에서 직접 탄소섬유를 성장시키는 방법도 개발되었으나 아직 공업화는 이루어지지 않았다. 탄소섬유의 밀도는 1.8g/㎤으로 다른 재료에 비해 강도와 탄성이 크다는 것이 가장 큰 특징이다. 피로에 강하고 진동의 감쇠성이 뛰어나다는 장점이 있다. 예컨대 PAN계의 고품위 품목은 인장강도는 700㎏f/㎟, 내열성은 1,000℃이지만 비중은 1.5~2로 가볍기 때문에 복합재료로서 항공기의 동체나 날개 등의 구조재와 골프채나 라켓, 그리고 낚싯대의 소재로 사용된다. 또 피치계는 PAN 계열과 비교해 값이 싸기 때문에 고온단열재나 보강재로 이용되고 있다. 탄소섬유를 강화재로 한 섬유강화 콘크리트(FRC)는 탄소섬유가 콘크리트의 단점을 보완해 강도가 증가하여 철근의 양을 절약함으로써 단위면적당 중량을 2/3 정도까지 줄일 수 있다.
탄소섬유-폴리에테르에테르케톤(PEEK) 복합재료는 PEEK를 기질로 하고 탄소섬유를 강화재로 한 섬유강화 플라스틱(FRP)이다. 항공기의 구조재료용의 복합재료로 쓰이고 있다.
이러한 전력공급선(100)과 탄소발열체(200)는 발열체 보호부재(300)의 내부에 상호 교번적으로 적층되게 설치되며, 상술한 바와 같이, 전력공급선(100)은 상부와 하부에 배치되고 전력공급선(100) 사이에 상기 탄소발열체(200)가 배치되도록 한다.
그리고, 전력공급선(100)과 탄소발열체(200) 외면에 상기 발열체 보호부재(300)가 피복되어 발열모듈(500)을 형성하되, 상기 발열모듈(500)이 적층되어 'ㄹ'자 형태로 상기 도로의 내부에 매설되어 있다.
발열모듈(500)은 도로의 길이 방향을 따라 상호 이격 배치되는데, 상호 이격 배치되는 이격 거리는 탄소발열체(200)가 150 ℃를 유지할 때 상기 이격 거리의 중앙 영역이 0 ℃ 이상이 되는 간격으로 이격되는 것이 바람직하다.
이는, 복수의 발열모듈(500)의 이격 거리는 최대화하면서, 상기 이격 거리의 중앙 영역이 0 ℃ 이상이 되도록 하여 결빙이 해빙되지 않는 데드존의 발생을 억제하여 전체적인 도로가 해빙되도록 하기 위함이다.
그리고, 상술한 바와 같은 이격 거리로 발열모듈(500)을 상호 이격 배치함으로써 설치되는 전력공급선(100) 및 탄소발열체(200)의 설치량을 최소화함으로써 시공에 소요되는 시간과 비용을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 발열모듈(500)은 도로의 길이 방향을 따라 데드존이 존재하지 않도록 상호 엇갈리도록 교번적으로 배치될 수 있도록 한다.
발열체 보호부재(300)은 전력공급선(100)과 상기 탄소발열체(200)를 보호함과 동시에 상기 전력공급선(100)과 상기 탄소발열체(200)가 일체화 되도록 상기 전력공급선(100)과 상기 탄소발열체(200)가 내부에 매립되도록 하여 상기 도로의 내부에 용이한 시공이 가능하도록 하는 역할을 한다.
한편, 온도제어부(400)는 전력공급선(100)을 통하여 탄소발열체(200) 측으로 선택적으로 전원이 공급되도록 제어하여 탄소발열체(200)가 일정한 온도로 발열되도록 탄소발열체(200)의 온도를 제어하는 역할을 한다.
이러한 온도제어부(400)는 발열모듈(500) 사이의 이격 거리의 중앙 영역이 0 ℃ 미만일 경우에 탄소발열체(200) 측으로 전원을 공급하여 탄소발열체(200)가 150 ℃로 발열되도록 한다.
그리고, 온도제어부(400)에는 메모리카드가 설치되어 탄소발열체(200)의 온도, 발열모듈(500) 사이의 온도 및 탄소발열체(200)에서 소모되는 전력량을 저장할 수 있도록 하는 것이 효과적이다.
상기 발열모듈(500)과 발열모듈(500) 사이의 온도를 측정할 수 있도록 발열모듈(500)과 발열모듈(500) 사이의 도로에는 온도센서가 설치되는 것이 바람직하다.
이러한 상기 온도센서는 써머커플로 구성되는데, 써머커플은 열전쌍 또는 열전대라고도 하며 두 종류의 금속을 고리 모양으로 연결하여 두 접점 사이의 온도 차이로 전류를 발생시켜 흐르게 하는 장치로서, 접점으로는 백금과 백금 로듐, 구리와 콘스탄탄(constantan) 등이 쓰인다.
이러한 구조에 의하여 본원발명에 따른 도로면 결빙방지를 위한 온도제어시스템이 동작하는 과정은 다음과 같다.
우선, 도로에 설치된 온도센서에 의하여 실시간으로 도로의 온도를 측정하여 측정된 도로의 온도가 0 ℃ 미만이 되면 온도제어부(400)에 의하여 전력공급선(100)을 통하여 탄소발열체(200) 측으로 전원이 공급되어 탄소발열체(200)가 100 ℃로 발열되도록 한다.
그리고, 탄소발열체(200)의 발열로 인하여 도로의 길이 방향을 따라 발열모듈(500)과 발열모듈(500) 사이의 중앙 영역이 0 ℃ 이상을 유지하도록 하여 도로의 수분이 얼지 않도록 한다.
또한, 실시간으로 측정되는 도로의 온도가 0 ℃ 이상이 되면 온도제어부(400)의 동작에 의하여 전력공급선(100)을 통하여 탄소발열체(200) 측으로 공급되는 전원이 차단되도록 함으로써 전력 소모량을 최소화할 수 있도록 한다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로면 결빙방지를 위한 온도제어시스템은 도로의 결빙을 방지하기 위하여 도로의 내면에 온도제어시스템을 매설시에 시공 비용을 절감함과 동시에 적은 전력으로도 도로의 해빙 효율을 높일 수 있게 된다.
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.
100 : 전력공급선 200 : 탄소발열체
300 : 발열체 보호부재 400 : 온도제어부
500 : 발열모듈
300 : 발열체 보호부재 400 : 온도제어부
500 : 발열모듈
Claims (8)
- 도로의 내부에 매설되어 상기 도로의 결빙을 방지하는 도로면 결빙방지를 위한 온도제어시스템으로서,
상기 도로의 폭방향 및 도로의 길이 방향을 따라 일정 간격 이격되게 배치되어 전력을 공급하는 복수의 전력공급선(100)과;
상기 도로의 폭방향 및 도로의 길이 방향을 따라 일정 간격 이격되게 상기 전력공급선을 따라 배치되어 상기 전력공급선을 통하여 전력을 공급받아 발열되는 복수의 탄소발열체(200)와;
상기 전력공급선(100)과 상기 탄소발열체(200)를 보호함과 동시에 상기 전력공급선(100)과 상기 탄소발열체(200)가 일체화 되도록 상기 전력공급선(100)과 상기 탄소발열체(200)가 내부에 매립되도록 하여 상기 도로의 내부에 용이한 시공이 가능하도록 하는 발열체 보호부재(300)와;
상기 도로의 일측에 설치되어 상기 탄소발열체(200)에서 발생되는 온도를 제어하는 온도제어부(400)를; 포함하고,
상기 전력공급선(100)과 상기 탄소발열체(200)는 상기 발열체 보호부재(300)의 내부에 상호 교번적으로 적층되게 설치되며, 상기 전력공급선(100)은 상부와 하부에 배치되고 상기 전력공급선(100) 사이에 상기 탄소발열체(200)가 배치되며, 상기 전력공급선(100)과 상기 탄소발열체(200) 외면에 상기 발열체 보호부재(300)가 피복되어 발열모듈(500)을 형성하되, 상기 발열모듈(500)이 적층되어 'ㄹ'자 형태로 상기 도로의 내부에 매설되고, 상기 도로의 길이 방향을 따라 상기 발열모듈(500)의 상호 이격 거리 상기 탄소발열체(200)가 150 ℃를 유지할 때 상기 이격 거리의 중앙 영역이 0 ℃ 이상이 되는 간격으로 이격된 것을 특징으로 하는 도로면 결빙방지를 위한 온도제어시스템. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 온도제어부(400)는 상기 발열모듈(500)의 상호 이격 거리의 중앙 영역이 0 ℃ 미만일 경우에 상기 전력공급선(100) 측으로 전원을 공급하여 상기 탄소발열체(200)가 150 ℃로 발열되도록 하는 것을 특징으로 하는 도로면 결빙방지를 위한 온도제어시스템. - 제5항에 있어서,
상호 이격 배치된 상기 발열모듈(500)과 상기 발열모듈(500) 사이의 상기 도로의 온도를 측정을 위하여 상기 도로에는 온도센서가 설치된 것을 특징으로 하는 도로면 결빙방지를 위한 온도제어시스템. - 제6항에 있어서,
상기 온도센서는 써머커플로 구성된 것을 특징으로 하는 도로면 결빙방지를 위한 온도제어시스템. - 제6항에 있어서,
상기 온도제어부(400)에는 메모리카드가 설치되어 상기 탄소발열체(200)의 온도, 상기 발열모듈(500) 사이의 온도 및 상기 탄소발열체(200)에서 소모되는 전력량을 저장하는 것을 특징으로 하는 도로면 결빙방지를 위한 온도제어시스템.
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| KR100923663B1 (ko) * | 2008-03-19 | 2009-10-28 | 이도열 | 포장 도로의 제설장치 및 그의 설치방법 |
| JP2017004291A (ja) * | 2015-06-11 | 2017-01-05 | 株式会社極東体育施設 | 発電管理システム及び方法 |
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