KR102191037B1 - 투수 기층 블록을 이용한 자동 살수 시스템 및 방법 - Google Patents

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주식회사 더지엘
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Abstract

투수(透水) 기층 블록(base-layer block)을 이용한 자동 살수 시스템은, 복수 개의 공극을 포함하는 망목 구조를 가지는 합성수지 구조체, 및 상기 합성수지 구조체의 상기 복수 개의 공극 내에 수용된 다공성 콘트리트 조성물을 포함하는 투수 기층 블록; 상기 투수 기층 블록 상에 위치하는 워터포켓(water pocket) 블록; 상기 투수 기층 블록을 통하여 집수된 물을 저장하도록 구성된 집수조; 및 상기 투수 기층 블록의 하부에 위치하며, 상기 집수조에 저장된 물을 상기 투수 기층 블록 하부에 살수하도록 구성된 살수관을 포함할 수 있다. 상기 살수 시스템을 이용하면, 우선 시 투수 기층 블록의 하부로 빗물이 침투하고 이를 저류할 수 있는 공간을 형성함으로써 도심지의 상습 침수를 예방할 수 있고, 포장 온도 상승 시 자연 집수된 빗물을 자동으로 살수함으로써 도심지의 열섬 현상과 조기 비점오염(非點汚染) 및 미세먼지 등을 저감할 수 있는 이점이 있다.

Description

투수 기층 블록을 이용한 자동 살수 시스템 및 방법 { SYSTEM AND METHOD FOR WATER SPRAY USING POROUS BASE-LAYER BLOCK }
실시예들은 투수 기층 블록(base-layer block)을 이용한 자동 살수 시스템 및 방법에 대한 것으로, 보다 상세하게는, 투수성(透水性)을 갖는 기층 블록을 이용하여 바닥포장 구조물을 구성하여, 우천 시 도로 상의 빗물을 투수 기층 블록을 통해 집수하고 집수된 빗물을 폭염 시 살수함으로써 도시 환경을 개선하는 기술에 대한 것이다.
도시 개발로 인하여 자연 지반은 점차 축소되고 있으며 인공 지반은 더욱 확대되고 있다. 그 결과, 도시 개발 공간은 자연 환경에 비해 물이 투과할 수 없는 영역, 즉, 불투수(不透水) 면적이 넓어 자연순환 기능을 점차 상실해가고 있다. 이러한 생태적 건전성의 저하는 도시민의 삶의 질을 악화시키는 주 원인일 뿐만 아니라, 대기오염, 도시 열섬 현상, 도시 홍수 등 다양한 생태환경적 문제를 야기할 수 있다.
더구나, 기후 변화로 인하여 도시의 기존 물순환 체계가 파괴되면서 물관리 여건과 환경은 악화되고 있는 실정이며, 이는 불투수 면적의 증가로 인한 도시 홍수 및 침수의 증가, 잦은 도시 고온 현상, 및 도시 하천의 건천화 현상 등과 맞물려 수질의 악화를 야기하고 있다. 특히, 여름철 도심지 및 도로변은 50
Figure 112020009472592-pat00001
이상의 지면 열기와 차량 배출 가스로 인해 많은 피해가 가중되고 있으며, 인공 구조물이 증가하고 녹지대가 감소하면서 도시 온도 상승이 더욱 가속화되고 있다.
이러한 문제를 해결하기 위한 방법의 하나로서 바닥포장 구조물이 투수성(透水性)을 갖도록 구성할 수 있다. 예를 들어, 한국등록특허공보 제10-1526286호는 투수성 및 보수성을 가지는 비소성 보차도용 바닥포장 구조물을 개시한다. 그러나, 종래의 투수성 바닥포장 구조물은 내구성 및 하중 지지력이 좋지 못하여 별도의 강도 보강재를 필요로 하며, 또한 도로 선형에 맞추어 자유롭게 형상을 변경하는 것이 어려운 단점이 있다.
한편, 여름철 도심지 열섬 현상과 같은 도시 고온 현상의 완화를 위한 종래의 방법으로, 노면 온도의 저감과 가로 관수를 위하여 살수차, 소방차 등을 이용하여 가로수에 물을 뿌리는 방법이 일반적으로 사용되고 있다. 그러나 이러한 방법의 경우 살수를 위한 차량이 도로의 중앙 차로를 무단 점유함에 따른 안전 사고와 도심지 교통 혼잡이 유발되는 문제점이 있다.
한국등록특허공보 제10-1526286호
본 발명의 일 측면에 따르면, 바닥포장 구조물의 하부층인 기층(base-layer)을 합성수지 구조체 형식의 블록(block)으로 구성하고 투수성(透水性)이 우수한 콘크리트 조성물을 기층 블록 내부에 투입, 결합하여 구성함으로써, 우천 시 도로 상의 빗물을 투수 기층 블록을 통해 집수하고 집수된 빗물을 폭염 시 살수할 수 있는 투수 기층 블록(base-layer block)을 이용한 자동 살수 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 투수(透水) 기층 블록(base-layer block)을 이용한 자동 살수 시스템은, 복수 개의 공극을 포함하는 망목 구조를 가지는 합성수지 구조체, 및 상기 합성수지 구조체의 상기 복수 개의 공극 내에 수용된 다공성 콘트리트 조성물을 포함하는 투수 기층 블록; 상기 투수 기층 블록 상에 위치하는 워터포켓(water pocket) 블록; 상기 투수 기층 블록을 통하여 집수된 물을 저장하도록 구성된 집수조; 및 상기 투수 기층 블록의 하부에 위치하며, 상기 집수조에 저장된 물을 상기 투수 기층 블록 하부에 살수하도록 구성된 살수관을 포함한다.
일 실시예에 따른 투수 기층 블록을 이용한 자동 살수 시스템은, 상기 투수 기층 블록의 하부에 위치하며, 물이 통과하기 위한 복수 개의 개구부를 포함하여, 상기 투수 기층 블록을 통과한 물을 상기 집수조로 이동시키기 위한 집수관을 더 포함한다.
일 실시예에 따른 투수 기층 블록을 이용한 자동 살수 시스템은, 상기 투수 기층 블록의 상부 및 상기 투수 기층 블록의 하부 중 하나 이상에 위치하는 받침 모래층을 더 포함한다.
일 실시예에 따른 투수 기층 블록을 이용한 자동 살수 시스템은, 상기 투수 기층 블록과 상기 워터포켓 블록 사이에 위치하는 투수시트층을 더 포함한다.
일 실시예에서, 상기 워터포켓 블록은 각각 물이 수용되기 위한 하나 이상의 표면 줄눈을 포함하는 복수 개의 워터포켓 블록을 포함하며, 상기 복수 개의 워터포켓 블록 사이에는, 상기 표면 줄눈과 연결되며 물이 침투하기 위한 워터포켓이 형성된다.
일 실시예에 따른 투수 기층 블록을 이용한 자동 살수 시스템은, 상기 워터포켓 블록의 표면 온도 및 습도 중 하나 이상을 측정하도록 구성된 하나 이상의 센서부; 상기 집수조에 저장된 물을 상기 살수관에 공급하도록 동작하는 급수펌프; 및 상기 센서부에 의해 측정된 상기 표면 온도 및 상기 습도 중 하나 이상에 기초하여 상기 급수펌프의 동작을 제어하도록 구성된 제어부를 더 포함한다.
일 실시예에 따른 투수 기층 블록을 이용한 자동 살수 시스템은, 외부 서버로부터 상기 투수 기층 블록의 설치 지역의 날씨, 인구 및 차량 중 하나 이상에 대한 공공데이터를 수신하도록 구성된 통신부를 더 포함한다. 이때 상기 제어부는, 상기 표면 온도 및 상기 습도 중 하나 이상과 함께 상기 공공데이터를 더 이용하여 상기 급수펌프의 동작을 제어하도록 구성된다.
일 실시예에 따른 투수 기층 블록을 이용한 자동 살수 시스템은, 상기 표면 온도 및 상기 습도 중 하나 이상과 상기 급수펌프의 동작 상태에 기초한 분석데이터를 제공하도록 구성된 데이터 제공부를 더 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따른 투수 기층 블록을 이용한 자동 살수 방법은, 복수 개의 공극을 포함하는 망목 구조를 가지는 합성수지 구조체, 및 상기 합성수지 구조체의 상기 복수 개의 공극 내에 수용된 다공성 콘트리트 조성물을 포함하는 투수 기층 블록과; 상기 투수 기층 블록 상에 위치하는 워터포켓 블록;을 포함하는 바닥포장 구조물을 제공하는 단계; 상기 바닥포장 구조물 상에 뿌려진 물을 상기 투수 기층 블록을 통하여 집수하여 집수조에 저장하는 단계; 및 상기 집수조에 저장된 물을 상기 투수 기층 블록의 하부에 위치하는 살수관을 통하여 공급하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 공급하는 단계는, 상기 바닥포장 구조물에 설치된 하나 이상의 센서를 통하여 상기 바닥포장 구조물의 표면 온도 및 습도 중 하나 이상을 측정하는 단계; 및 측정된 상기 표면 온도 및 상기 습도 중 하나 이상에 기초하여, 상기 집수조에 저장된 물을 상기 살수관에 공급하기 위한 급수펌프의 동작을 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따른 투수(透水) 기층 블록(base-layer block)을 이용한 자동 살수 시스템 및 방법에 의하면, 우천 시 빗물이 도로 포장 구조물의 하부로 침투하게 하고 빗물의 저류를 위한 공간을 형성하여 표면 유출을 방지함으로써, 초기 빗점 오염과 미세 먼지를 저감하고 깨끗한 하천 수질을 보존할 수 있다. 이는 미세 먼지 저감을 위한 광촉매 블록의 설치와 더불어 더욱 상승된 효과를 기대할 수 있다.
그 결과, 본 발명의 일 측면에 따른 투수 기층 블록을 이용한 자동 살수 시스템 및 방법에 의하면, 우선 시 투수 기층 블록의 하부로 빗물이 침투하고 이를 저류할 수 있는 공간을 형성함으로써 도심지의 상습 침수를 예방할 수 있고, 저지대 침수에 대한 홍수 방재 효과를 기대할 수 있다. 또한, 포장 온도 상승 시 자연 집수된 빗물을 자동으로 살수함으로써 도심지의 열섬 현상을 저감할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 투수 기능 블록을 이용한 살수 시스템 및 방법에서는 도로 열기를 지능적으로 낮추기 위해서 투수 블록에서 감지된 온도 및/또는 습도 등 센서 데이터와 공공 데이터(예컨대, 날씨데이터 API(Application Programming Interface) 기반 데이터)를 활용하여 도로 온도를 예측하고, 예측된 온도에 맞게 빗물과 수돗물을 도로 하부에 비례제어방식으로 역투수시킴으로써 기화잠열을 활용하여 도로 온도를 낮출 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 투수 기능 블록을 이용한 살수 시스템을 이용하면, 보행 환경과 차량 주행의 안전성을 확보할 수 있어 차없는 날 등 다양한 도로 상의 문화행사의 개최에 도움이 되고, 이를 통하여 상권 활성화를 달성함으로써 지역 경제 발전에 기여할 수 있다. 나아가, 본 발명의 일 측면에 따른 투수 기능 블록을 이용한 살수 시스템은 종래의 불투수성 아스팔트 콘크리트 포장에 비해 유지관리가 용이한 이점이 있다.
도 1 은 일 실시예에 따른 투수(透水) 기층 블록(porous base-layer block)을 이용한 살수 시스템의 구성도이다.
도 2a는 일 실시예에 따른 살수 시스템의 투수 기층 블록을 포함하는 바닥포장 구조물의 단면도이다.
도 2b는 일 실시예에 따른 투수 기층 블록을 포함하는 바닥포장 구조물의 콘크리트 조성물의 단면도이다.
도 3a는 일 실시예에 따른 살수 시스템의 워터포켓(water pocket) 블록의 표면을 나타내는 사시도이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 워터포켓 블록의 단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 투수 기층 블록을 이용한 자동 살수 시스템의 살수 시 동작을 나타내는 구성도이다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 투수 기층 블록을 이용한 자동 살수 시스템의 구성도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 투수 기층 블록을 이용한 자동 살수 시스템의 제어 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 투수 기층 블록을 이용한 자동 살수 방법의 각 단계를 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 투수(透水) 기층 블록(porous base-layer block)을 이용한 살수 시스템과 방법에 대하여 상세히 살펴본다.
도 1 은 일 실시예에 따른 투수(透水) 기층 블록(porous base-layer block)을 이용한 살수 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 살수 시스템은 투수성(透水性)을 갖는 하나 이상의 기층 블록들로 이루어진 투수 기층 블록(20)과, 상기 투수 기층 블록(40) 상에 위치하는 워터포켓(water pocket) 블록(400)과, 투수 기층 블록(20)을 통해 집수된 물을 저장하기 위한 집수조(61, 62)와, 집수조(61, 62)에 저장된 물을 투수 기층 블록(20)의 하부에 살수하도록 투수 기층 블록(20) 하부에 매립된 살수관(71, 72)을 포함한다.
본 실시예에 따른 살수 시스템은 투수 기층 블록(20)을 포함하여 구성된 바닥포장 구조물을 이용하는 것으로, 바닥포장 구조물은 하부의 지반층(10)상에 위치하는 투수 기층 블록(20)과, 투수 기층 블록(20)상에 위치하는 워터포켓 블록(400)으로 이루어진 표층(40)을 포함한다. 지반층(10)은 바닥포장 구조물이 설치되는 바닥면으로 지반에 위치하는 토사 등을 지칭하는 것이며, 투수 기층 블록(20)은 지반층(10) 위에 놓여 바닥포장 구조물의 하부층을 형성한다.
본 발명의 일 실시예에서, 표층(40)은 복수 개의 워터포켓 블록(400)으로 이루어진다. 예를 들어, 다면체 형상의 워터포켓 블록(400)이 일차원 또는 이차원 어레이(array) 형태로 배열되며 서로 연결되어 표층(40)을 형성할 수 있다. 이러한 구조를 통하여, 우수(雨水)의 표층(40) 투과가 더욱 용이하게 이루어질 수 있으며, 이에 대해서는 도 3a 및 3b를 참조하여 상세히 후술한다.
투수 기층 블록(20) 내에는 경량으로서 다공성이고 흡수율과 투수성을 가지는 콘크리트 조성물이 수용된다. 콘크리트 조성물은 바텀애쉬 또는 순환골재를 기반으로 하는 주재료와, 시멘트를 기반으로 하는 바인더에, 플라이애쉬, 물 및 기타 혼화제, 안료 등이 포함된 재질일 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에서 콘크리트 조성물은 하기 표 1에 도시된 것과 같은 조성을 가질 수 있다.
주재료 바인더 물 기타
바텀애쉬
입자직경
4~10mm		 바텀애쉬
입자직경
1~3mm		 순환골재
입자직경
1~10mm		 합계 시멘트 플라이애쉬 물 혼화제,
안료 등
50~100% 0~50% 0~40% 100% 주재료의 20~45% 주재료의0~25% 바인더의 25~40% 바인더의
5% 이내
상기 표 1에서 각 재료의 %는 중량비를 나타내며, 표 1에 도시된 조성의 바텀애쉬 기반 콘크리트 조성물은 제품의 중량을 줄이고 투수율과 공극율을 높일 수 있는 이점이 있다.
또는, 다른 실시예에서 콘크리트 조성물은 하기 표 2에 도시된 것과 같은 조성을 가질 수도 있다.
주재료 바인더 물 기타
바텀애쉬
입자직경
1~10mm		 순환골재
입자직경
5mm		 합계 시멘트 플라이애쉬 물 혼화제,
안료 등
40~100% 0~60% 100% 주재료의 10~25% 주재료의 0~15% 바인더의 25~40% 바인더의5% 이내
상기 표 2에서 각 재료의 %는 중량비를 나타내며, 표 2에 도시된 골재 기반 콘크리트 조성물(210)의 경우 제품의 중량을 높이고 내구성과 강도를 높일 수 있는 이점이 있다.
일 실시예에서, 투수 기층 블록(20) 내에 수용되는 물질은 흙 및/또는 잔디로 된 층(미도시)을 더 포함할 수도 있다. 이때, 투수 기층 블록(20) 내에서 흙 및/또는 잔디는 투수 기층 블록(20)의 표면으로부터 약 5 내지 15 cm의 두께로 타설되고, 그 아래에는 콘크리트 조성물(210)이 수용될 수 있다.
도 1은 우천 시 동작을 나타내는 것으로서, 표층(40)의 상부에 내린 빗물은 투수 기층 블록(20)을 통과하여 하부의 지반층(10)으로 침투하게 된다. 지반층(10)에는 집수조(61, 62)가 매립되어 있어, 투수 기층 블록(20)을 통과한 빗물이 집수조(61, 62)에 집수될 수 있다. 빗물의 집수 및 이송을 위하여, 지반층(10)에는 물이 통과할 수 있는 개구부가 형성되어 있는 집수관(50)이 더 배치될 수도 있다.
일 실시예에서, 일부 집수조(62)는 투수 기층 블록(20)의 하부에 위치하지 않고 빗물을 직접 집수하도록 구성될 수도 있다. 이를 위하여, 바닥포장 구조물의 일부 영역은 금속 등의 재질로 된 그레이팅(grating)(80)으로 되어 있고, 그레이팅(80)의 하부에 집수조(62)가 배치되어 그레이팅(80)을 통과한 빗물이 집수조(62)에 모이도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 투수 기층 블록(20)을 포함하는 바닥포장 구조물은 차도 구간(1) 및 보도 구간(2)으로 구분될 수 있다. 또한, 차도 구간(1) 및 보도 구간(2) 각각의 표층(40)은 도 3a 및 3b를 참조하여 상세히 후술하는 워터포켓 블록으로 이루어질 수 있다.
도 2는 도 1의 투수 기층 블록을 포함하는 바닥포장 구조물의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 바닥포장 구조물의 투수 기층 블록(20)은 복수 개의 단위 구조체가 망목구조(網目構造)를 가지면서 동시에 3차원적으로 연결된 형상을 가지는 합성수지 구조체(200)와, 상기 합성수지 구조체(200) 내에 수용된 콘크리트 조성물(210)을 포함할 수 있다. 합성수지 구조체(200)의 각 단위 구조체는 빗물을 통과시키면서 빗물을 저장할 수 있는 공극을 가지며, 이러한 단위 구조체가 일차원 또는 이차원 어레이 형태로 배열되어 합성수지 구조체(200)를 구성할 수 있다.
합성수지 구조체(200)의 각각의 단위 구조체는, 합성수지 구조체(200)의 외부 표면을 정의하는 측벽, 측벽으로 둘러싸인 공간 내에 일정 간격으로 배치되는 지지기둥, 및 지지기둥의 상단에 결합되어 각각의 단위 구조체의 상단을 구획하는 덮개 등에 의해 정의될 수 있다. 각각의 단위 구조체의 형상은 정육면체, 직육면체 등이 될 수 있고, 그 크기와 모양은 얼마든지 변경이 가능하다. 또한, 합성수지 구조체(200)의 측벽에는 합성수지 구조체(200)의 공극 내로 빗물의 침투가 가능하게 하기 위한 개구가 형성될 수 있다. 개구는 일 방향으로 연장되는 슬릿(slit) 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
합성수지 구조체(200)의 공극 내에는 경량이며 다공성이고 흡수율과 투수성을 가지는 콘크리트 조성물(210)이 수용된다. 합성수지 구조체(200)의 지지기둥, 덮개 및 측벽 등은 낮은 중량을 가지면서 변형이 용이한 재질로 이루어지며, 예를 들어, 폴리에틸렌(PolyEthylene; PE)으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 형태의 합성수지 구조체(200)를 이용함으로써, 바닥포장 구조물을 설치하고자 하는 도로 선형에 맞는 임의의 형상으로 투수 기층 블록(20)을 형성할 수 있다.
예를 들어, 평면 상에서 가로 150~200개, 및 세로 400~500개로 이루어진 단위 구조체의 어레이를 형성하도록 합성수지 구조체(200)를 구성할 수 있다. 또한, 단위 구조체를 연직 방향으로 적층하여 전술한 평면 상의 어레이가 수직으로 5~15개 층을 형성하도록 합성수지 구조체(200)를 구성할 수도 있다. 그러나 이는 예시적인 것으로서, 합성수지 구조체(200)의 형태는 이에 한정되는 것은 아니다.
투수 기층 블록(20)의 공극에 수용되는 콘크리트 조성물(210)은 빗물의 침투 및 보유가 가능하도록 내부에 많은 수의 공극을 포함한다. 이와 같은 형태의 콘크리트 조성물(210)은 바텀애쉬, 순환골재, 시멘트 및 플라이애쉬를 혼합한 후 교반하여 형성될 수 있다. 더 구체적으로는, 바텀애쉬, 순환골재, 시멘트, 플라이애쉬, 안료, 혼화제 등이 시멘트 믹싱조로 더 공급될 수도 있다. 시멘트 믹싱조에서 바텀애쉬, 순환골재, 시멘트, 플라이애쉬 및 물을 교반하여 다공성의 콘크리트 조성물이 얻어지며, 이는 시멘트 믹싱조 하단의 교반조에 수집될 수 있다.
이처럼 다공성 콘크리트 조성물을 제조하는 방법은 본 출원인 및 발명자에 의해 특허 출원되어 등록된 등록특허공보 제10-1272626호 및 등록특허공보 제10-1673838호 등에 상세히 개시되어 있다.
도 2b는 일 실시예에 따른 투수 기층 블록을 포함하는 바닥포장 구조물의 콘크리트 조성물의 단면도이다.
도 2b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서 콘크리트 조성물(210)은 세골재가 포함되는 투수 콘크리트 재질의 상부층(211)과, 굵은 골재가 포함되어 공극을 갖는 투수 콘크리트 재질의 중간층(212) 및 세골재 및 굵은 골재를 포함하는 투수 콘크리트 재질의 하부층(213)을 포함할 수 있다.
상부층(211)은, 세골재가 포함되는 투수 콘크리트 재질로 이루어진다. 투수 콘크리트는, 물이 비교적 자유롭게 통과할 수 있도록 제조된 콘크리트로서 재료는 주로 시멘트풀과 굵은 골재일 수 있다. 일 실시예에서는 이러한 투수 콘크리트에 세골재를 일정량 섞어 일반적인 투수 콘크리트 제품보다는 투수성은 저하되더라도 표면의 강도를 높일 수도 있다.
또한, 상부층(211)은 투수성 콘크리트 재질이외에도 다양한 재료를 응용할 수도 있다. 일례로서 상부층(211)의 혼합물에 1~50wt%의 황토를 섞어서 사용할 수도 있다.
상부층(211)은 입경이 0.4~13mm인 강도보강재 10~50wt%를 혼합할 수도 있다. 상기 강도보강재는 강도를 보강하기 위한 모래, 석분, 재활용 골재, 인조규사, 백운석(Dolomite) 및 PS볼로 구성된 군에서 선택된 하나의 이상의 재료가 혼합되어 사용될 수 있다.
상부층(211)은 상부층(211)의 혼합물을 결합시키기 위한 결합재를 사용할 수도 있다. 결합재로는 포틀랜드 시멘트, 백색포틀랜드 시멘트, 소석회, 소석고, 고로 슬래그 미분말, 고로슬래그 시멘트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 성분이 혼합되어 사용될 수 있다.
상부층(211)은 혼화제를 사용할 수도 있다. 혼화제로는 활석, 감수형 폴리카본산계수지, 메타카올린, 황산알루미늄, 수산화나트륨, 목재섬유분말로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 성분이 첨가되어 사용될 수 있다.
상부층(211)은, 구성 재료에 천연색상 무기재료 또는 알루미노 실리케이트질 기능성 산화철계 미분말로 이루어지는 색상발현제가 더 첨가되어 조성될 수도 있다.
상기 강도보강재 중에서 모래는 차도 및/또는 보도용 블록에 사용하기 위해서 입경이 0.2~8mm 정도가 바람직하다. 이보다 입경이 적은 모래는 실내 건축용 재료로 적합하고 이보다 입경이 큰 모래는 하천, 도로와 같은 토목용 재료로 적합하기 때문이다.
상기 강도보강재 중에서, 석분은 석재를 채취하고 남은 부산물을 분해한 것으로 다양한 입도가 혼재된 것으로 형성 될 수 있다.
상기 강도보강재 중에서, 골재는 건설 생산 공정 중에 부산물로 나오는 재활용 골재가 될 수 있다.
상기 강도보강재 중에서, 백운석(Dolomite)은 탄산석회와 탄산마그네슘이 1:1로 복탄산염을 이루는 물질이 사용될 수 있다.
상기 강도보강재 중에서, PS볼은 제철소의 1,300
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의 용융슬래그가 급속 냉각과정과 동시에 풍쇄과정을 거칠 때 발생하는 화학적 안정된 구형의 무공해 물질로서 입경이 0.6~5mm이며 강도를 높이는 역할이 가능하다.
상기 결합재 중에서, 고로슬래그 미분말은 용광로 고로식의 제철작업에서 선철과 함께 부산되는 슬래그에 물을뿌려 급냉 시킨 것이다.
상기 결합재 중에서, 고로슬래그시멘트는 포틀랜드 시멘트 클링커에 고로슬래그를 섞어서 일정량의 석고를 넣어 미분쇄한 것이다. 고로슬래그 시멘트는 고로슬래그 함유량이 30~60%인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 혼화제 중에서, 활석(Talc)은 함수규산 마그네슘 광물로서 삼층 구조형 층상 구조를 가지는 물질로 제품의 가공성과 충진성, 표면성 개선재로 사용한다.
상기 혼화제 중에서, 감수형 폴리카본산계 수지는 석유화학 제품의 유기 화합물로서, 건설재료 생산 시 수분율을 균질하게 맞춰주고 빠른 결합을 억제시켜 생산 작업의 효율을 높여주며 제품의 초기강도를 증진시킨다.
상기 혼화제 중에서, 황산알루미늄(Al2(SO4)3)은 고로슬래그의 잠재수경성을 촉진하여 칼슘성분을 용출하여 포졸란 반응 및 에트린가이트 생성으로 강도를 증진시킨다.
상기 혼화제 중에서, 수산화나트륨(NaOH)은 염기성 알칼리자극제로 기존 황산알미늄은 강한 산성으로 소석회와 빠르게 반응 시 중성화로 인해 알칼리 자극 효과가 떨어지게 되어 강도발현 효과가 저하되므로 이에 대한 보완작용으로 수산화나트륨이 충분하게 고로슬래그의 잠재수경성을 자극하여 다량의 규사성분과 칼슘성분을 유도 용출함으로서 높은 강도를 증진케 한다.
상기 혼화제 중에서, 천연 목재섬유분말은 목재와 면화에서 얻어진 30~65%의 결정성을 갖는 불용성의 천연 고분자인 셀룰로오스(Cellulose)를 원료로 한다. 그리고, 천연 목재섬유분말은 제품의 성형 및 탈형성을 좋게 하고 혼합된 재료 간의 접착력을 증가시켜 초기강도 증진 및 흙에 있는 유기물질과 무기재료 사이의 결합성을 증대시킨다. 또한 중점성과 인장력을 높여 균열을 방지하는 효과도 있다.
상기 색상발현제는 천연색상 무기재료 또는 알루미노 실리케이트질 기능성 산화철계 미분말로서 상부층의 구성재료에 첨가되어 균질한 색상을 구현 할 수 있다. 상기 천연 색상 무기재료는 황토, 백토, 적토 중의 어느 하나를 사용할 수 있고 색상 보조재로 사용된다.
중간층(212)은, 굵은 골재가 포함되어서 상부층(211)과 하부층(213)보다 훨씬 큰 공극을 갖는 투수 콘크리트 재질로 이루어진다.
중간층(212)에 포함되는 골재는 그 입경이 5mm 이상으로서 바람직하게는 5~13mm 가 되도록 할 수 있다. 또한, 물과 시멘트의 혼합물이 차지하는 중량비는 전체의 20wt% 이내가 되도록 하여 공극이 많이 형성되게 함으로써 투수성을 높일 수 있다.
중간층(212)의 재료 중에서, 모래를 포함할 수도 있는데 차도 및/또는 보도용 블록에 사용하기 위해서 입경이 0.2~8mm 정도가 바람직하며, 이는 상술한 바와 같으므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.
중간층(212)에 포함되는 굵은 골재는 쇄석 골재가 사용될 수도 있다. 쇄석 골재는 상부층(211)에서의 설명과 같이 건설 생산 공정 중에 부산물로 나오는 재활용 골재를 가공하여 제조하는 것이며, 이러한 재활용 골재는 공인기관 시험성적서를 통과한 재활용 제품 또는 재활용 순환제품은 전부 사용이 가능하고, 콘크리트 폐기물 처리후의 골재도 사용이 가능하여, 각종 공사 후에 나오는 부산물이나 주변에서 쉽게 구할 수 있는 것이 사용될 수 있으며, 특히 산업용 부산물로 나오는 골재의 사용에 의하여 원가가 크게 절감될 수 있다.
중간층(212)에는 상부층(211)과의 결합시 박리 현상 방지 및 부착력 강화를 위해 상부층(211)과의 접착면에 실리카 흄(silica fume)을 더 첨가할 수 있다.
상기 실리카 흄(silica fume)은, 실리콘, 페로실리콘, 실리콘 합금, 규소철 등의 제조과정에서 발생되는 폐가스 중에 포함되어 있는 이산화규소(SiO2)를 집진기로 모아서 얻어지는 0.1㎛ 이상의 초미립자인 산업부산물로서, 중간층(212) 시멘트의 중량부 100에 대하여 1~3중량부를 제조공정 시 상부층(211)과의 접착면인 중간층(212) 상부면에 포설하고 진동 가압한 것일 수 있다.
이와 같이 양질의 실리카 흄(silica fume)을 사용하여 상부층(211)과 중간층(212)의 접착면에 진동 가압하게 되면 실리카 흄(silica fume)의 포졸란 반응은 수화 초기부터 시작되어 상부층(211)의 황토와 중간층(212)의 시멘트에 존재하는 미립 세공을 감소시켜 공극을 충전하는 효과가 발생하게 된다. 결과적으로 부착면 사이에서 상부층(211)과 중간층(212)은 휨강도 및 압축강도가 증진되고 부착력도 증진되는 효과를 얻을 수 있다.
이를 통해, 일 실시예에 따른 바닥포장 구조물이 보도 또는 차도의 블록으로 사용될 때 재하 하중 또는 충격 하중에 의해 블록층간에 박리되는 현상을 방지할 수 있고 전단강도도 증진되어서 고강도 바닥포장 구조물을 제조할 수 있게 된다.
또한, 중간층(212)에는 폴리프로필렌 섬유 또는 나일론 섬유와 같은 섬유보강재를 더 첨가할 수 있다.
상기 섬유보강재는, 폴리프로필렌 섬유와 나일론 섬유가 각각 1:1 의 비율로 섞인 후 중간층(212) 골재량의 중량부 100에 대하여 1~5중량부가 중간층(212)의 모르타르 혼합물에 혼합된다. 이와 같이 섬유보강재가 중간층(212)의 모르타르로 사용됨으로써 전체 바닥 포장 구조물에서의 취성파괴, 피로저항, 건조수축 및 균열 발생에 대응할 수 있고, 휨인성, 인장강도 및 전단강도가 증진됨에 따라 우수한 내구성의 제품을 얻을 수 있게 된다.
이상과 같이 중간층(212)이 굵은 골재로 인하여 높은 공극률을 가지게 되고 중간층(212)의 표면은 굵은 골재가 드러나도록 형성되어 거칠게 형성되어서, 상하로 상부층(211)과 하부층(213)과 결합될 때 결합력이 증대된다.
이는 상부층(211)과 하부층(213)가 중간층(212)과 결합되는 결합부(B)에서 중간층(212) 표면의 굵은 골재 사이로 상부층(211)과 하부층(213)의 혼합물이 채워지며 서로 결합되기 때문이다.
하부층(213)은, 세골재 및 굵은 골재를 포함하는 고강도 모르타르층임과 동시에 투수 콘크리트 재질로 형성된다. 이는 상부층(211)에 포함된 세골재와 중간층(130)에 포함된 굵은 골재를 함께 사용함으로써 강도를 보강하기 위함이다. 때문에 하부층(213)은 공극률이 저하되어 투수성은 떨어지지만 상부층(211)과 중간층(212)을 지지할 수 있게 된다.
하부층(213)은, PS볼, 고화재, 메타카올린 및 실리카로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분이 첨가되어 형성됨으로써 상기 상부층(211) 및 중간층(212)을 지지하며 하부층(213)의 휨강도 및 압축강도를 증진시킨다.
하부층(213)의 혼합물은 시멘트와 골재를 사용하고, 골재 100중량부에 대하여 시멘트가 15~30중량부이고, C/W 중량비는 30~50%가 되도록 한다.
하부층(213)의 재료 중에서, PS볼은, 제철소의 1,300
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의 용융슬래그가 급속 냉각과정과 동시에 풍쇄과정을 거칠 때 발생하는 화학적 안정된 구형의 무공해 물질로서 입경이 0.6~5mm이며 압축강도를 더욱 증진시키기 위한 첨가제로서 강도를 높이는 역할을 한다.
하부층(213)의 재료 중에서, 고화재는 포틀랜드 시멘트, 소석회, 소석고, 고로 슬래그 미분말, 고로슬래그 시멘트 등의 재료를 사용하는 시멘트 계열 고화재이거나 알루미나 실리케이트, 칼슘옥사이드 등의 재료를 사용하는 무기계 고화재일 수 있다.
하부층(213)의 재료 중에서, 메타카올린은 하부층의 시멘트 입자 및 모래 사이의 공극을 충전시켜 경화제가 치밀한 조직을 갖도록 하여 상기 모래 등과 같은 골재와의 부착력을 증대시켜 고강도 발현이 가능하도록 하는 화학물질이다.
하부층(213)의 재료 중에서, 실리카는 대표적인 유리 형성 광물로서 해당 광물의 액체를 급냉하게 되면 석영 유리가 되도록 하는 물질인데, 본 발명의 일실시예에서는 중간층(212)에서 설명된 실리카 흄(silica fume)이 하부층(120) 시멘트의 중량부 100에 대하여 1~3 중량부를 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 중간층(212)과 하부층(213)은 바텀 애쉬와 같은 재활용 골재를 포함하여, 각 층의 전체 중량의 40%가 재활용 골재가 될 수도 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에서, 투수 기층 블록(20)의 공극에 수용되는 다공성 콘크리트 조성물(210)은 우수한 투수 및 보수(保水) 성능을 얻기 위하여 압축강도가 5 MPa 이상이다. 그리고 본 발명의 일 실시예에서, 다공성 콘크리트 조성물(210)은 물에 대한 흡수율이 30% 이상이다. 또한 본 발명의 일 실시예에세, 다공성 콘크리트 조성물(210)은 공극율이 30% 이상이다. 나아가 본 발명의 일 실시예에서, 다공성 콘크리트 조성물(210)은 투수 계수가 1.0Х10-1 cm/s 이상이다. 다공성 콘크리트 조성물(210)이 이러한 특성을 갖도록, 다공성 콘크리트 조성물(210)의 생성을 위한 교반 시 투입되는 바텀애쉬, 순환골재, 플라이애쉬, 물과 시멘트의 비율, 이들의 교반 속도 등을 적절하게 조절할 수 있다.
투수 기층 블록(20)의 상부에는 워터포켓 블록들로 구성된 표층(40)이 배치된다. 일 실시예에서, 투수 기층 블록(20)과 표층(40) 사이에는 표층(40)을 지지하기 위한 받침모래층(30)이 더 위치할 수 있다. 또는/또한, 일 실시예에서 투수 기층 블록(20)의 하부에 받침모래층(15)이 위치할 수도 있다. 즉, 받침모래층(15)은 바닥포장 구조물의 하부에 해당하는 지반층(10)과 투수 기층 블록(20)의 사이에 위치할 수 있다.
또한 일 실시예에서, 투수 기층 블록(20)과 받침모래층(30) 사이에는 투수시트층(25)이 더 위치할 수 있다. 투수시트층(25)은 그 위에 위치하는 받침모래층(30)과 표층(40)의 표면 높이를 일정하게 조절하기 위하여 두께가 조절되는 층이며, 수분의 통과가 가능한 재질로 이루어진다. 예를 들어, 평탄화층(30)은 흙과 재활용 골재 등을 주재료로 하는 성형 모르타르를 형틀을 이용해 가압 압축시켜 형성한 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3a는 일 실시예에 따른 살수 시스템의 워터포켓(water pocket) 블록의 표면을 나타내는 사시도이며, 도 3b는 도 3a에 도시된 워터포켓 블록의 단면도이다.
도 3a 및 3b를 참조하면, 투수 기층 블록의 상부에 위치하는 표층은 어레이 형태로 배치된 하나 이상의 워터포켓 블록(400)을 포함하며, 이러한 워터포켓 블록(400)을 투과하여 또는 워터포켓 블록(400) 사이의 틈새를 통하여 빗물이 투수 기층 블록으로 침투할 수 있다.
일 실시예에서, 각각의 워터포켓 블록(400)은 하부의 고감도 투수층(403), 고감도 투수층(403) 상의 투수층(402) 및 투수층(402) 상의 표면 유색층(401)을 포함하는 3층 구조를 갖는다. 각각의 층(401-403)은 흙과 재활용 골재 등을 주재료로 하는 성형 모르타르를 형틀을 이용해 가압 압축시켜 형성한 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이상의 구조를 통하여, 워터포켓 블록(400)은 휨 강도 6MPa 이상을 갖도록 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 워터포켓 블록(400)은 투수 상태에서 4MPa 이상, 불투수 상태에서 5MPa 이상의 휨 강도를 가질 수 있다.
또한, 각각의 워터포켓 블록(400)에는 물이 수용되기 위한 하나 이상의 표면 줄눈(410)이 형성된다. 또한, 워터포켓 블록(400)과 워터포켓 블록(400)이 맞닿는 부분에는 표면 줄눈(410)과 연결되며 물이 침투하기 위한 워터포켓(420)이 형성될 수 있다. 표면 줄눈(410)과 워터포켓(420)은 미끄럼 저항성을 가져 보행 안정성 향상에 도움이 되는 동시에, 워터포켓 블록(400)상의 빗물과 이물질이 흘러 내러갈 수 있는 유로를 형성하여 배수 기능의 향상에 기여한다.
일 실시예에서, 표면 줄눈(410)과 워터포켓(420)은 서로 직교하는 방향으로 연장된다. 워터포켓(420)은, 워터포켓 블록(400)이 다른 워터포켓 블록(400)과 맞닿는 부분에서 워터포켓 블록(400)의 모서리가 일부 내측으로 후퇴함으로써 서로 맞닿은 워터포켓 블록(400) 사이의 틈의 폭이 부분적으로 넓어짐으로써 형성된 것일 수 있다. 또한, 서로 맞닿은 워터포켓 블록(400) 사이에 부분적으로만 워터포켓(420)을 형성함으로써, 워터포켓 블록(400)의 배열간 뒤틀림이 발생하는 것일 방지할 수 있다.
일 실시예에서, 일반적인 부분에서 워터포켓 블록(400) 사이의 틈의 폭(l1)은 약 2mm이며, 워터포켓(420)의 폭(l2)은 약 5mm일 수 있다. 또한, 워터포켓(420)의 길이(l3)는 약 40mm일 수 있다.
표면 줄눈(410)은 워터포켓 블록(400)의 표면이 부분적으로 함몰되어 형성된 것으로서, 하나 또는 복수의 직선 형상을 가질 수 있다. 표면 줄눈(410)은 빗물을 워터포켓(420)으로 유도하는 역할을 하며, 유달거리를 단축하여 빠른 배수를 가능하게 하고 미끄럼 저항성을 높이는 역할을 한다.
일 실시예에서, 표면 줄눈(410)은 3개의 선으로 형성되고, 각각의 선의 깊이(d1)는 약 1.5mm이며, 하나의 선의 중심으로부터 인접한 선의 중심까지의 거리(l4)는 약 15mm이고, 각각의 선의 폭(l5)은 약 3mm일 수 있다.
그러나, 이상에서 설명한 표면 줄눈(410)과 워터포켓(420)에 관련된 치수들은 예시적인 것으로서, 실시예들에 따른 살수 시스템의 바닥포장 구조물에서 워터포켓 블록(400)은 본 명세서의 도면들에 도시된 것과 상이한 표면 형상 및 구조를 가질 수도 있다.
도 3a 및 3b에 도시된 실시예와 같이 구성된 워터포켓 블록(400)을 이용하여 바닥포장 구조물을 구성함으로써, 투수성이 예컨대 1.2mm/s 이상으로 향상되어 도시 열섬 현상의 저감에 기여할 수 있고, 바닥포장 구조물의 공극이 막히는 것을 방지하여 투수 지속성을 유지할 수 있으며, 초기 유출수를 저감하여 방재 기능을 증대할 수 있고, 하천 생태계 회복에 기여할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 투수 기층 블록을 이용한 자동 살수 시스템의 살수 시 동작을 나타내는 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 투수 시스템은 매립된 집수조(61, 62)에 물을 보유할 수 있다. 집수조(61, 62)에 저장된 물은 투수 기층 블록(20)을 투과하여 집수된 빗물일 수도 있으나, 다른 실시예에서는 집수된 빗물을 보충하거나 이를 대체하여 별도로 집수조(61, 62) 내에 물을 공급하여 집수조(61, 62)를 채울 수도 있다.
이후 건조하거나 또는/또한 온도가 높은 상태가 되면, 살수 시스템에서는 집수조(61, 62)에 저장된 물을 살수관(71, 72)을 통하여 공급할 수 있다. 살수관(71, 72)에는 하나 이상의 살수구가 형성되어 물을 분출하거나 방류할 수 있다. 또한, 살수관(71, 72)을 통해 공급된 물은 하부의 지반층(10)으로부터 투수 기층 블록(20)으로 침투할 수 있고, 투수 기층 블록(20)에 침투된 물은 상부의 표층(40)으로 스며들어 자연 증발될 수 있다. 그 결과, 물의 기화잠열에 의하여 노면의 온도를 저감하는 효과를 얻을 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예들에 의하면, 고온 시 투수 기층 블록의 하부로부터 물을 살수함으로써 도시의 열섬 효과를 저감시킬 수 있다. 본 발명자들의 시험에 의하면, 실시예들에 따른 살수 시스템을 이용한 결과 종래의 아스팔트 도로에 비해 도로 온도를 약 18.5
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저감할 수 있었다.
또한, 실시예들에 따른 살수 시스템의 투수 기층 블록으로 구성된 바닥포장 구조물에 의하면, 약 10.25mm/s 이상의 투수 성능을 달성함으로써 종래의 바닥포장 구조물의 투수 성능을 개선할 수 있으며, 종래에 비해 초기 유출수를 저감할 수 있고 비점오염원(非點汚染源)을 저감시킬 수 있다. 또한, 실시예들에 따른 투수 기층 블록으로 구성된 바닥포장 구조물은 높은 지지력을 가져 종래의 쇄석 기층 대비 40% 이상 처짐량을 감소시킬 수 있다.
나아가, 실시예들에 따른 살수 시스템의 바닥포장 구조물은 통행의 제한 없이 시공이 가능하므로, 종래의 바닥포장 구조물에 비해 공사기간을 단축할 수 있는 이점이 있다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 투수 기층 블록을 이용한 자동 살수 시스템의 구성도로서, 투수 기층 블록(20)과 그 하부에 매립된 집수관(50)의 단면을 도 1 및 도 4와 상이한 방향에서 나타낸 것이다.
도 5를 참조하면, 투수 기층 블록(20), 투수시트층(30) 및 표층(40)을 포함하는 바닥포장 구조물의 하부에, 하나 이상의 개구부(500)를 포함하는 유공관 형태의 집수관(50)이 매립될 수 있다. 표층(40)에 내린 빗물은 투수 기층 블록(20)을 투과하여 지반층(10)에 스며들고, 집수관(50)의 개구부(500)를 통해 지반층(10)의 물이 집수관(50) 내에 집수되며 집수조로 이동할 수 있다.
유공관인 집수관(50)의 주변에는 집수관(50)에 빗물이 잘 침투할 수 있는 투수쇄석층(55)이 배치될 수 있다. 투수쇄석층(55)은 집수관(50)과 접하는 부분은 개구부(500)의 직경보다 큰 쇄석으로 덮고 외부로 나오면서 쇄석의 크기를 작게 배열하여 공극 막힘이 생기지 않도록 설치할 수 있다. 투수쇄석층(55)의 쇄석의 재질은 무순 모래, 골재, 바텀 애쉬 등 다양하게 사용할 수 있다.
또한, 일 실시예에서 투수 기층 블록(20)은 다공성 콘크리트 조성물이 수용된 합성수지 구초제의 상부를 덮는 덮개(250)를 더 포함한다. 덮개(250)은 합성수지 구조체에서 콘크리트 조성물이 수용될 공극을 형성하는 다른 부분들과 마찬가지로 PE 또는 다른 적절한 재질로 이루어질 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 투수 기층 블록을 이용한 자동 살수 시스템의 제어 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 살수 시스템은 제어 시스템으로서 하나 이상의 센서부(110)와, 제어부(130)와, 급수펌프(140)를 포함한다. 일 실시예에서, 살수 시스템은 하나 이상의 외부 서버(100)와 통신하는 통신부(120)를 더 포함한다. 또한 일 실시예에서 살수 시스템은 사용자에게 정보를 제공하기 위한 데이터 제공부(150)를 더 포함한다.
이와 같이 구성된 제어 시스템은 도 1 내지 도 5를 참조하여 전술한 살수 시스템에서 살수관(71, 72)을 통한 급수 상태와 동작을 제어하기 위한 것이다. 제어 시스템을 구성하는 살수 시스템의 각 부(unit)는 컴퓨팅 장치를 이용하여 구현되어, 바닥포장 구조물의 설치 위치에서 또는 원격으로 살수 시스템의 동작을 제어할 수 있다. 살수 시스템의 각 부는 전적으로 하드웨어이거나, 또는 부분적으로 하드웨어이고 부분적으로 소프트웨어인 측면을 가질 수 있다. 예컨대, 도 6에 도시된 살수 시스템의 각 부는, 특정 형식 및 내용의 데이터를 전자통신 방식으로 주고받기 위한 장치 및 이에 관련된 소프트웨어를 통칭할 수 있다.
본 명세서에서 "부", "모듈(module)", "서버", "시스템", "플랫폼", "장치" 또는 "단말" 등의 용어는 하드웨어 및 해당 하드웨어에 의해 구동되는 소프트웨어의 조합을 지칭하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 여기서 하드웨어는 CPU 또는 다른 프로세서(processor)를 포함하는 데이터 처리 기기일 수 있다. 또한, 하드웨어에 의해 구동되는 소프트웨어는 실행중인 프로세스, 객체(object), 실행파일(executable), 실행 스레드(thread of execution), 프로그램(program) 등을 지칭할 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 살수 시스템의 각 부는 반드시 물리적으로 구분되는 별개의 구성요소를 지칭하는 것으로 의도되지 않는다. 예컨대, 도 6에서 센서부(110), 통신부(120), 제어부(130), 데이터 제공부(150)는 서로 구분되는 별개의 블록으로 도시되었으나, 이는 살수 시스템의 제어 시스템을 이에 의해 실행되는 동작에 의해 기능적으로 구분한 것이다. 실시예에 따라서는 전술한 각 부 중 일부 또는 전부가 동일한 하나의 장치 내에 집적화될 수 있으며, 또는 하나 이상의 부가 다른 부와 물리적으로 구분되는 별개의 장치로 구현될 수도 있다.
센서부(110)는 바닥포장 구조물의 설치 환경에 관련된 센서데이터를 획득하기 위한 것으로서, 예컨대 온도 센서 및/또는 습도 센서를 포함할 수 있다. 하나 이상의 장소에 설치된 센서부(110)를 이용하여, 바닥포장 구조물의 표면 온도 및/또는 설치 환경의 습도를 측정할 수 있다.
급수펌프(140)는 집수조에 저장된 물을 살수관을 통하여 투수 기층 블록의 하부에 공급하는 역할을 하며, 제어부(130)는 센서부(110)에 의해 측정된 센서데이터에 기초하여 급수펌프(140)의 동작을 제어함으로써 본 발명의 실시예들에 따른 살수 시스템을 통한 살수가 필요에 따라 이루어질 수 있도록 한다. 예컨대, 제어부(130)는 센서데이터를 통해 파악된 현재 상태가 설정된 상태와 비교하여 건조하거나 또는/또한 온도가 높은 상태일 경우 급수펌프(140)를 동작시킬 수 있다.
일 실시예에서, 통신부(120)가 바닥포장 구조물이 설치된 지역의 날씨, 인구 및/또는 차량 등에 대한 공공데이터를 수신하는 경우, 제어부(130)는 센서부(110)에 의한 센서데이터와 더불어 공공데이터를 더 이용하여 급수펌프(140)의 동작 여부를 결정할 수도 있다. 예를 들어, 제어부(140)에서는 센서데이터와 함께 공공의 날씨 정보, 유동인구, 유동차량 등의 정도를 활용하여 대상 지역의 향후 예상 노면 온도를 산출하고, 예상 노면 온도가 설정된 문턱값 이상일 경우 급수펌프(140)를 동작시킬 수 있다. 또는, 제어부(140)는 센서데이터를 이용한 보차도의 온도 변화와 유동인구 간의 상관관계를 비교 분석하여, 적정한 유지 온도를 산출하고, 측정 온도가 유지 온도를 초과하는 경우 급수펌프(140)를 동작시킬 수도 있다.
이상의 동작을 위하여, 통신부(120)는 API(Application Programming Interface) 기반의 통신을 통해 외부 서버(100)로부터 공공 데이터를 수신할 수 있다.
데이터 제공부(150)는 센서데이터, 공공데이터 및/또는 급수펌프(140)의 동작 상태에 기초한 분석데이터를 생성하고, 분석데이터를 사용자에게 제공하는 역할을 한다. 본 명세서의 분석데이터란, 관리자가 실시예들에 따른 살수 시스템의 운전 상황을 확인하기 위한 정보나, 보차도의 온도 변화와 유동인구 간의 상관관계와 같이 센서데이터 및/또는 공공데이터와 살수 시스템의 동작 사이의 연관관계를 분석한 정보일 수 있다. 데이터 제공부(150)는 이러한 분석데이터를 직접 표시 수단에 표시하거나, 또는 네트워크를 통한 통신 방식으로 사용자 장치(미도시)에 전송할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 투수 기층 블록을 이용한 자동 살수 방법의 각 단계를 나타내는 순서도이다. 설명의 편의를 위하여, 도 6 및 도 7을 참조하여 본 실시예에 따른 투수 기층 블록을 이용한 자동 살수 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 바닥포장 구조물 상에 내린 우수(雨水)를 투수성을 가지는 투수 기층 블록을 통하여 집수할 수 있다(S1). 이때 집수된 빗물은 지하의 집수조에 저장될 수 있다. 또한, 집수된 빗물과 함께 별도로 공급된 수돗물 등이 집수조에 더 저장될 수도 있다.
다음으로, 바닥포장 구조물에 설치된 하나 이상의 센서부(110)를 이용하여 바닥포장 구조물의 표면 온도 및/또는 습도 등 센서 데이터를 획득할 수 있다(S2). 또한, 통신부(120)를 통하여 외부 서버(100)로부터 바닥포장 구조물 설치 지역의 날씨, 유동 인구, 및/또는 유동 차량 등에 관련된 공공데이터를 더 수집할 수도 있다(S2). 공공데이터는 이러한 데이터를 제공하는 외부 서버(100)와의 API 기반의 통신을 통하여 획득될 수도 있다.
일 실시예에서, 살수 시스템의 제어부(130)은 획득된 센서데이터 및/또는 공공데이터를 기반으로 투수 기층 블록의 설치 지역(예컨대, 도로)의 온도 예측값을 산출할 수 있다(S3). 그러나 이는 예시적인 것으로서, 다른 실시예에서 제어부(130)는 온도 예측값을 산출하지 않고 실제 측정값을 기반으로 동작할 수도 있다.
온도 예측값 또는 측정값이 살수 시스템의 동작을 위해 미리 설정된 동작 온도에 도달하였을 경우(S4), 제어부(130)는 급수펌프(140)를 제어함으로써 집수조의 물을 투수 기층 블록의 하부에 위치하는 살수관에 공급한다(S5). 살수관에 공급된 물은 투수 기층 블록의 투수성으로 인해 상부로 역투수되며, 기화잠열에 의해 도로 온도를 낮추는 역할을 한다.
급수펌프(140)의 동작은 소정의 정지 조건에 도달할 때까지 계속될 수 있다(S6). 이때 정지 조건은 단순히 사전에 설정된 동작 시간이 경과하는 것을 의미하는 것일 수도 있으며, 또는 제어부(130)에 의해 산출된 도로의 온도 예측값 또는 실제 온도 측정값이 특정 온도 이하로 감소하는 것을 의미하는 것일 수도 있다.
이상에서 살펴본 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 복수 개의 공극을 포함하는 망목 구조를 가지는 합성수지 구조체, 및 상기 합성수지 구조체의 상기 복수 개의 공극 내에 수용된 다공성 콘트리트 조성물을 포함하는 투수 기층 블록;
    상기 투수 기층 블록 상에 위치하는 워터포켓 블록;
    상기 투수 기층 블록을 통하여 집수된 물을 저장하도록 구성된 집수조;
    상기 투수 기층 블록의 하부에 위치하며, 상기 집수조에 저장된 물을 상기 투수 기층 블록 하부에 살수하도록 구성된 살수관;
    상기 워터포켓 블록의 표면 온도 및 습도 중 하나 이상을 측정하도록 구성된 하나 이상의 센서부;
    상기 집수조에 저장된 물을 상기 살수관에 공급하도록 동작하는 급수펌프;
    외부 서버로부터 상기 투수 기층 블록의 설치 지역의 날씨, 인구 및 차량 중 하나 이상에 대한 공공데이터를 수신하도록 구성된 통신부; 및
    상기 센서부에 의해 측정된 상기 표면 온도 및 상기 습도 중 하나 이상과 함께 상기 공공데이터를 더 이용하여 상기 급수펌프의 동작을 제어하도록 구성된 제어부를 포함하는 투수 기층 블록을 이용한 자동 살수 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투수 기층 블록의 하부에 위치하며, 물이 통과하기 위한 복수 개의 개구부를 포함하여, 상기 투수 기층 블록을 통과한 물을 상기 집수조로 이동시키기 위한 집수관을 더 포함하는 투수 기층 블록을 이용한 자동 살수 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 투수 기층 블록의 상부 및 상기 투수 기층 블록의 하부 중 하나 이상에 위치하는 받침 모래층을 더 포함하는 투수 기층 블록을 이용한 자동 살수 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 투수 기층 블록과 상기 워터포켓 블록 사이에 위치하는 투수시트층을 더 포함하는 투수 기층 블록을 이용한 자동 살수 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 워터포켓 블록은 각각 물이 수용되기 위한 하나 이상의 표면 줄눈을 포함하는 복수 개의 워터포켓 블록을 포함하며,
    상기 복수 개의 워터포켓 블록 사이에는, 상기 표면 줄눈과 연결되며 물이 침투하기 위한 워터포켓이 형성되는 투수 기층 블록을 이용한 자동 살수 시스템.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 표면 온도 및 상기 습도 중 하나 이상과 상기 급수펌프의 동작 상태에 기초한 분석데이터를 제공하도록 구성된 데이터 제공부를 더 포함하는 투수 기층 블록을 이용한 자동 살수 시스템.
  9. 복수 개의 공극을 포함하는 망목 구조를 가지는 합성수지 구조체, 및 상기 합성수지 구조체의 상기 복수 개의 공극 내에 수용된 다공성 콘트리트 조성물을 포함하는 투수 기층 블록과; 상기 투수 기층 블록 상에 위치하는 워터포켓 블록;을 포함하는 바닥포장 구조물을 제공하는 단계;
    상기 바닥포장 구조물 상에 뿌려진 물을 상기 투수 기층 블록을 통하여 집수하여 집수조에 저장하는 단계; 및
    상기 집수조에 저장된 물을 상기 투수 기층 블록의 하부에 위치하는 살수관을 통하여 공급하는 단계를 포함하고,
    상기 공급하는 단계는,
    상기 바닥포장 구조물에 설치된 하나 이상의 센서를 통하여 상기 바닥포장 구조물의 표면 온도 및 습도 중 하나 이상을 측정하는 단계;
    통신부를 통하여 외부 서버로부터 상기 바닥포장 구조물 설치 지역의 날씨, 인구 및 차량 중 하나 이상에 대한 공공데이터를 수신하는 단계; 및
    측정된 상기 표면 온도 및 상기 습도 중 하나 이상과 함께 상기 공공데이터를 더 이용하여 상기 집수조에 저장된 물을 상기 살수관에 공급하기 위한 급수펌프의 동작을 제어하는 단계를 더 포함하는 투수 기층 블록을 이용한 자동 살수 방법.
  10. 삭제
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