KR102231955B1 - 면상 발열 복합시트를 이용한 도로의 융설포장 시공방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 면상 발열 복합시트를 이용한 도로의 융설포장 시공방법에 관한 것으로서, 도로 포장의 표면을 일정 두께로 절삭하여 설치면을 형성하는 도로 포장 절삭단계 및 면상 발열층과, 상기 면상 발열층의 하부에 부착되는 단열층을 포함하는 면상 발열 복합시트를 준비하는 면상 발열 복합시트 준비단계 및 준비된 상기 면상 발열 복합시트를 포설장비에 권취하는 면상 발열 복합시트 권취단계 및 상기 포설장비에 권취된 상기 면상 발열 복합시트를 상기 설치면에 포설하는 면상 발열 복합시트 포설단계 및 상기 면상 발열 복합시트의 상부에 아스콘을 재포장하는 아스콘 재포장단계를 포함하여 이루어진다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 롤에 권취된 시트를 설치면에 포설하는 시공방식을 통해 보다 신속한 시공이 가능함에 따라 공기가 현저하게 단축되므로 이에 따른 공사비용을 크게 절감할 수 있다.
또한, 하방으로의 열손실을 보다 확실하게 방지하여 융설포장의 융설효율이 현저하게 향상되는 효과가 있다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 롤에 권취된 시트를 설치면에 포설하는 시공방식을 통해 보다 신속한 시공이 가능함에 따라 공기가 현저하게 단축되므로 이에 따른 공사비용을 크게 절감할 수 있다.
또한, 하방으로의 열손실을 보다 확실하게 방지하여 융설포장의 융설효율이 현저하게 향상되는 효과가 있다.
Description
본 발명은 면상 발열 복합시트를 이용한 도로의 융설포장 시공방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 면상 발열시트와 단열시트가 접합된 복합시트를 롤에서 권출하여 도로에 포설하는 시공방식을 통해 보다 신속한 시공이 가능하도록 한 면상 발열 복합시트를 이용한 도로의 융설포장 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로 도로에서 발생하는 교통사고 중 겨울철 도로결빙에 의한 미끄러짐 사고비율이 높으며, 특히 상습 결빙지역인 급경사부, 고가도로, 터널 입출구부에서 사고 발생빈도가 높게 나타난다.
그러므로 겨울철 노면 결빙에 의한 크고 작은 교통사고로 인한 인명피해 및 막대한 재산피해 발생은 해마다 증가하고 있다.
또한, 강설로 인한 제설작업은 초기작업이 매우 중요하나, 이미 결빙으로 현장접근이 어렵게 되면 상대적으로 제설작업이 지연되어 극심한 교통정체 및 교통사고의 위험성을 대폭 증가시키고 있다.
한편, 약설에 대한 융설 효과는 시간이 지남으로서 해결되지만 강설에 따른 융설 과정의 과도기 및 심야 최저기온 급 강하시 도로 표면의 적설과 결빙에 대한 근본적인 대책은 대부분 수립되어 있지 않은 상태이다.
이를 예방하기 위한 가장 손쉬운 수단으로 제설작업 차량을 이용한 제설제인 염화칼슘 살포가 많이 사용되고 있지만, 도로시설물의 부식피해 및 환경에 미치는 여러가지 부정적인 영향이 있어 환경단체 및 도로관계자에 의해 심각한 문제로 지적되고 있는 실정이다.
따라서 겨울철 적설과 결빙에 취약한 급경사부, 고가도로, 터널 입출구부 등의 초기적인 적설대응과 함께 보다 즉각적으로 효율적인 제설방법을 적용하여 겨울철 통행도로를 주행하는 운전자들의 혼란스런 교통재해로 인한 생명 위협과 해마다 증가하는 막대한 경제적 손실을 예방하기 위한 친환경적인 제설공법이 요구되고 있다.
위와 같은 요구에 따라 종래에는 메쉬 형태의 금속 프레임 상에 히팅 케이블을 지그재그로 배치한 발열망 형태의 발열매체를 도로의 표면에 매설하는 방식을 통해 히팅 케이블로부터 방출되는 열을 이용하여 도로를 융설하는 방법이 제안되었다.
그러나 위와 같은 방법은 히팅 케이블로부터 방출되는 열의 대부분이 하부로 전달되어 지중으로 손실됨에 따라 도로의 표면으로의 열전달 시간이 다소 많이 소요될 뿐 아니라 전달되는 열의 양이 많지 않아 도로의 융설 작업이 제대로 이루어지지 않은 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점이 발생되는 이유는 도로의 아스콘 포장층의 일반적인 두께가 20~40cm 인데 히팅케이블이 아스콘 포장층의 표면에서 5~10cm에 매설되므로 히팅케이블에서 발생된 열이 상부보다 열용량이 큰 하부로 이동하려 하기 때문이다.
또한, 위와 같은 발열망은 시공 중 인가되는 아스콘 또는 장비 하중과 시공 후 인가되는 차륜 하중에 의해 히팅 케이블이 파손되어 그 기능을 상실함에 따라 잦은 재시공으로 인한 유지보수 비용이 증가하는 문제점이 있다.
이에 따라 최근에는 도 1에 도시된 바와 같이, 도로의 표면으로부터 소정 깊이 및 길이를 갖는 홈(200)을 형성하고, 홈(200) 내부에 하부로의 열손실을 방지하기 위한 단열재(300), 히팅 케이블(500)을 수용하기 위한 열전도성이 우수한 금속재질의 수용부재(400), 히팅케이블(500) 및 수용부재(400)의 상단을 고정하기 위한 고정부재(600)를 순차적으로 설치한 후, 수용부재(400) 상부에 열전도성 수지액을 충진하여 열전도층(700)을 형성한 선상 발열 방식이 주로 사용되고 있다.
위와 같은 선상 발열 방식은 하부에 배치되는 단열재(300)를 통해 지중으로의 열손실이 방지되고, 열전도성의 수용부재(400) 및 열전도층(700)을 통해 히팅케이블(500)로부터 방출되는 열의 대부분이 도로 표면으로 빠르게 전달되므로 도로의 융설 효율이 크게 향상된다.
그러나, 상기한 방식은 도로에 소정 깊이 및 길이를 갖는 다수개의 홈(200)을 형성하는 작업, 홈(200) 내부에 분진을 제거하는 작업, 홈(200) 내부에 단열재(300)를 설치하는 작업, 단열재(300)의 상부에 수용부재(400)를 설치하는 작업, 수용부재(400)의 내부에 히팅케이블(500)을 설치하는 작업, 수용부재(400)의 상부를 고정하기 위한 고정부재(600)를 설치하는 작업, 수용부재(400)의 상부에 열전도층(700)을 형성하기 위한 열전도성 수지액을 충진하는 작업을 포함하는 다수의 작업을 수행해야 하므로 설치 작업이 번거로울 뿐 아니라 설치 작업에 상당히 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
또한, 상기 방식은 홈(200) 바닥면에 단열재(300)를 설치하여 지중으로 열 손실을 방지하고 열전도성의 수용부재(40)와 열전도층(70)을 통해 히팅케이블(500)로부터 방출되는 열을 도로 표면으로 빠르게 전달시키고자 하였으나, 실제로는 히팅케이블(500)로부터 방출되는 열이 도로 표면으로 전달되는 과정에서 수용부재(400) 및 열전도층(700)의 양측을 통해 하부로 손실되어 열전달 효율이 매우 낮은 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 시공 중 인가되는 아스콘 또는 장비 하중에 의해 파손되지 않는 구조의 면상 발열 복합시트를 제조하고, 롤에 권취된 시트를 설치면에 포설하는 시공방식을 통해 보다 신속한 시공이 가능하도록 한 면상 발열 복합시트를 이용한 도로의 융설포장 시공방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 도로 포장의 표면을 일정 두께로 절삭하여 설치면을 형성하는 도로 포장 절삭단계 및 면상 발열층과 상기 면상 발열층의 하부에 부착되는 단열층을 포함하는 면상 발열 복합시트를 준비하는 면상 발열 복합시트 준비단계 및 준비된 상기 면상 발열 복합시트를 포설장비에 권취하는 면상 발열 복합시트 권취단계 및 상기 포설장비에 권취된 상기 면상 발열 복합시트를 상기 설치면에 포설하는 면상 발열 복합시트 포설단계 및 상기 면상 발열 복합시트의 상부에 아스콘을 재포장하는 아스콘 재포장단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 면상 발열 복합시트를 이용한 도로의 융설포장 시공방법이 제공된다.
여기서, 상기 면상 발열 복합시트는 일정 폭과 길이를 갖는 합성수지 재질의 베이스 시트와 상기 베이스 시트의 상면에 상기 베이스 시트의 폭방향을 따라 도포되고 서로 다른 극성이 상기 베이스 시트의 길이 방향을 따라 이격되게 교대로 배치되는 다수의 전극과 상기 베이스 시트의 상면 중 상기 다수의 전극 사이에 전체적으로 도포되고 전기저항에 의해 발열하는 전도성 페이스트와 상기 전도성 페이스트의 상부에 부착되는 합성수지 재질의 절연시트를 포함하는 면상 발열층과, 상기 면상 발열층의 하부에 부착되고 합성수지 재질의 부직포에 에어로젤이 함침된 단열 시트와 상기 단열 시트의 하부에 부착되는 합성수지 재질의 보호시트를 포함하는 단열층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 단열층의 두께는 1~5mm 인 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 전도성 페이스트는 비정질 코폴리에스터(amorphous co-polyester) 수지 20~40 중량부와, 카본나노튜브 2.5~7.5 중량부와, 카본나노플레이트 2.5~7.5 중량부와, 잔량으로서 그래핀(graphene), 은(Ag) 파우더, 카본 분산제 및 용매를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 카본 분산제는 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose), 폴리스티렌 술폰산(polystyrene sulfonate), 콘드로이틴황산(chondroitin sulfate), 히알루론산(hyaluronic acid) 중 적어도 둘 이상을 조합하여 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 면상발열층의 상부와, 상기 단열층의 하부에 부착되고, 합성수지 재질의 부칙포에 아스팔트와 고무가 함침된 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 면상 발열 복합시트 포설단계에서는 적어도 2개의 면상 발열 복합시트를 도로의 폭방향을 따라 이격되게 포설하고, 인접하는 각각의 면상 발열 복합시트의 동일 극성의 전극 간을 도전선으로 직접 연결하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 롤에 권취된 시트를 설치면에 포설하는 시공방식을 통해 보다 신속한 시공이 가능함에 따라 공기가 현저하게 단축되므로 이에 따른 공사비용을 크게 절감할 수 있다.
또한, 하방으로의 열손실을 보다 확실하게 방지하여 융설포장의 융설효율이 현저하게 향상되는 효과가 있다.
도 1은 도로의 융설 포장이 시공된 상태를 개략적으로 도시한 것.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 면상 발열 복합시트를 이용한 도로의 융설포장 시공방법의 공정순서를 도시한 것.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 융설포장 시공방법의 도로 포장 절삭단계를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 융설포장 시공방법에 사용되는 면상 발열 복합시트의 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 융설포장 시공방법에 사용되는 면상 발열 복합시트의 분해사시도.
도 6은 도 3의 A-A' 단면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 융설포장 시공방법의 면상 발열 복합시트 권취단계를 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 융설포장 시공방법의 면상 발열 복합시트 포설단계를 설명하기 위한 도면.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 융설포장 시공방법의 면상 발열 복합시트의 전극 간 연결구조를 설명하기 위한 도면.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 융설포장 시공방법의 면상 발열 복합시트의 전극 간 연결구조를 구체적으로 도시한 것.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 융설포장 시공방법의 아스콘 재포장 단계를 설명하기 위한 도면.
도 12은 종래 선상 발열 방식의 융설 포장과 본 발명의 일 실시예에 따른 융설포장 시공방법으로 시공한 융설 포장의 승온 속도를 비교한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 면상 발열 복합시트를 이용한 도로의 융설포장 시공방법의 공정순서를 도시한 것.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 융설포장 시공방법의 도로 포장 절삭단계를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 융설포장 시공방법에 사용되는 면상 발열 복합시트의 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 융설포장 시공방법에 사용되는 면상 발열 복합시트의 분해사시도.
도 6은 도 3의 A-A' 단면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 융설포장 시공방법의 면상 발열 복합시트 권취단계를 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 융설포장 시공방법의 면상 발열 복합시트 포설단계를 설명하기 위한 도면.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 융설포장 시공방법의 면상 발열 복합시트의 전극 간 연결구조를 설명하기 위한 도면.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 융설포장 시공방법의 면상 발열 복합시트의 전극 간 연결구조를 구체적으로 도시한 것.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 융설포장 시공방법의 아스콘 재포장 단계를 설명하기 위한 도면.
도 12은 종래 선상 발열 방식의 융설 포장과 본 발명의 일 실시예에 따른 융설포장 시공방법으로 시공한 융설 포장의 승온 속도를 비교한 그래프이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 면상 발열 복합시트를 이용한 도로의 융설포장 시공방법의 공정순서를 도시한 것이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 융설포장 시공방법의 도로 포장 절삭단계를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 융설포장 시공방법에 사용되는 면상 발열 복합시트의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 융설포장 시공방법에 사용되는 면상 발열 복합시트의 분해사시도이고, 도 6은 도 3의 A-A' 단면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 융설포장 시공방법의 면상 발열 복합시트 권취단계를 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 융설포장 시공방법의 면상 발열 복합시트 포설단계를 설명하기 위한 도면이고, 도 9a 및 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 융설포장 시공방법의 면상 발열 복합시트의 전극 간 연결구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 융설포장 시공방법의 면상 발열 복합시트의 전극 간 연결구조를 구체적으로 도시한 것이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 융설포장 시공방법의 아스콘 재포장 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 면상 발열 복합시트를 이용한 도로의 융설포장 시공방법은 도로 포장 절삭단계(S1), 면상 발열 복합시트 준비단계(S2), 면상 발열 복합시트 권취단계(S3), 면상 발열 복합시트 포설단계(S4), 아스콘 재포장단계(S5)를 포함한다.
도로 포장 절삭단계에서는 로드 커터를 이용하여 도 3에 도시된 바와 같이, 도로 포장을 일정 두께 d로 절삭하여 면상 발열 복합시트의 설치면(B)을 형성한다. 여기서, 두께 d는 5~10cm, 보다 바람직하게는 7~8cm 정도가 되도록 한다.(S1)
면상 발열 복합시트 준비단계에서는 일정 폭과 길이를 갖는 면상 발열 복합시트를 준비한다. 본 발명에 사용되는 면상 발열 복합시트는 롤 형태로 권취하여 시공 시 롤로부터 권출되면서 도로면에 포설될 수 있고 포설과 동시에 포장 장비를 이용하여 포장을 할 때 포장장비의 하중에 의해 파손이 되지 않는 구조를 갖는 것이 특징이다.
이러한 면상 발열 복합시트(1)는 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 면상 발열층(10), 단열층(20) 및 보호층(30)을 포함한다.
면상 발열층(10)은 전원 공급시 전기저항에 의해 발열하는 것으로서, 베이스 시트(11), 전극(12), 전도성 페이스트(13) 및 절연 시트(14)를 포함한다.
베이스 시트(11)는 합성수지 재질로서 전극(12) 및 전도성 페이스트(13)가 도포되는 영역을 제공함과 아울러, 전극(12) 또는 전도성 페이스트(13)에 인가되는 전류가 하부로 누수되는 것을 방지하는 절연 기능을 수행한다.
전극(12)은 공급되는 전류의 입출로를 제공하는 것으로서, 베이스 시트(11)의 폭방향을 따라 도포되고 서로 다른 극성이 베이스 시트(11)의 길이 방향을 따라 일정 간격 이격되게 교대로 배치된다.
이러한 전극(12)은 베이스 시트(11)의 상면에 은(Ag) 파우더가 포함된 페이스트를 도포 및 경화하여 형성된다.
전도성 페이스트(13)는 전류의 인가 시 전기저항에 의해 발열하는 것으로서 베이스 시트(11)의 상면 중 다수의 전극(12) 사이에 전체적으로 도포된다.
여기서, 전도성 페이스트(13)는 바인더로 비정질 코폴리에스터(amorphous co-polyester) 수지 20~40 중량부와, 카본나노튜브 2.5~7.5 중량부와, 카본나노플레이트 2.5~7.5 중량부와, 잔량으로서 그래핀(graphene), 은(Ag) 파우더, 카본 분산제 및 용매를 포함한다.
비정질 코폴리에스터(amorphous co-polyester) 수지는 바인더로서 전도성 페이스트(13)가 균일한 분산성, 우수한 도포성을 가지도록 하고, 베이스 시트(11)에 대한 결착력을 유지할 수 있도록 한다.
특히, 비정질 코폴리에스터(amorphous co-polyester) 수지는 전도성 페이스트(13)에 인장응력을 부여하는 것으로서, 20 중량부 미만이면 전도성 페이스트(13)에 충분한 인장응력이 부여되지 않고, 40 중량부를 초과하면 전도성 페이스트(13)의 전도 기능이 제대로 발현되지 않을 수 있으므로 20~40 중량부 사이를 사용하는 것이 바람직하다.
카본나노튜브 및 카본나노플레이트는 전도성 물질로서, 2.5 중량부 미만이면 전도 기능이 제대로 발현되지 않고, 7.5 중량부를 초과하면 비정질 코폴리에스터(amorphous co-polyester) 수지를 통해 부여되는 전도성 페이스트(13)의 인장응력을 해칠 수 있으므로 각각 2.5~7.5 중량부가 포함되는 것이 바람직하다.
용매는 비정질 코폴리에스터(amorphous co-polyester) 수지를 녹이는 것으로서, 알파 테르핀올(alpha-terpineol), 부틸 셀로솔브(butyl cellosolve), 에틸 셀로솔브(ethyl cellosolve), 에틸 카비톨(ethyl carbitol), 부틸 카비톨(butyl carbitol), 에톡시 에틸 아세테이트(ethoxyethyl acetate), 부틸 아세테이트(butyl acetate), 프로필렌글리콜 모노메틸에테르(propylene glycol monomehtyl ether), r감마 부티로락톤(γ-butyrolactone), 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
본 발명의 전도성 페이스트(13)은 위와 같은 조성비로 이루어짐에 따라 전도성 페이스트(13)에 의해 형성되는 전도성 박막에 인장 응력이 부여되어 도로의 융설 포장 시공 중 인가되는 아스콘 또는 장비 하중과 시공 후 인가되는 차륜 하중에 의해 발생되는 전단력에 저항할 수 있으므로 전단력에 의해 전도성 박막이 파손되는 것을 최소화할 수 있게 된다.
절연 시트(14)는 합성수지 재질로서 전극(12)과 전도성 페이스트(13)의 상부에 부착되고, 전극 또는 전도성 페이스트에 인가되는 전류가 상부로 누수되는 것을 방지하는 절연 기능을 수행한다.
단열층(20)은 면상 발열층(10)으로부터 방출되는 열이 지중으로 손실되는 것을 방지하는 것으로서, 면상 발열층(10)의 하부에 부착되는 단열 시트(21) 및 단열 시트(21)의 하부에 부착되는 보호 시트(22)를 포함한다.
본 발명의 면상 발열 복합시트(1)는 도로 표면으로부터 약 7~8cm의 얕은 깊이에서 시공되므로 단열층(20)의 재질, 구조 및 두께가 매우 중요하다. 즉, 일반적으로 사용되는 두꺼운 단열재의 경우 시공과정에서 아스콘 또는 장비 하중에 의해 쉽게 손상되거나 파손될 수 있으므로 매우 얇으면서도 단열 효율이 높아야 하는 매우 어려운 조건을 충족하여야 한다.
두께와 단열 효율의 조건을 동시에 충족시키기 위한 본 발명의 단열 시트(21)는 합성수지 재질의 부직포 시트에 에어로젤이 함침된 구조로 이루어지고, 보호 시트(22)를 포함하는 단열층(20)은 1 ~ 5mm 사이의 두께를 갖도록 이루어진다.
여기서, 에어로젤은 내부에 90% 이상의 미세공기가 포함된 구조로 이루어져 대류, 전도 및 복사를 통한 열을 차단하는 단열 성능이 우수하여 면상 발열층(10)으로부터 방출되는 열이 지중으로 손실되는 것을 보다 확실하게 방지하게 된다.
그리고, 합성수지 재질의 부직포 시트는 에어로젤을 시트 형태로 분포시킬 수 있는 틀의 역할을 하며, 2 ~ 20MPa의 인장응력을 갖도록 제작하여 도로의 융설 포장 시공 중 인가되는 아스콘 또는 장비 하중 및 시공 후 인가되는 차륜 하중에 의해 발생되는 전단응력에 저항할 수 있으므로 전단응력에 의해 에어로젤이 파손되는 것을 방지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
단열층(20)의 두께가 1mm 미만이면 단열 효과가 미비하고, 두께가 5mm 이상이면 시공 시 아스콘 또는 장비 하중에 의한 파손의 위험이 높아진다.
보호 시트(22)는 합성수지 재질로서 단열 시트(21)의 하부에 부착되고, 에어로젤 내부에 포함된 미세공기가 외부로 이탈되는 것을 방지하는 역할을 함과 아울러, 시공 중 아스팔트가 단열 시트(21)로 유입되어 에어로젤의 미세기공으로 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다.
보호층(30)은 도로의 융설 포장 시공 중 인가되는 아스콘 또는 장비 하중 및 시공 후 인가되는 차륜 하중으로 발생되는 전단응력에 의해 면상 발열층(10) 및 단열층(20)이 파손되는 것을 방지하는 역할을 하는 것으로서, 면상 발열층(10)의 상부와 단열층(20)의 하부에 각각 부착된다.
이러한 보호층(30)은 합성수지 재질의 부직포에 아스팔트와 고무가 함침된 구조로 이루어진다.
여기서, 합성수지 재질의 부직포를 사용하는 이유는 앞서 설명한 바와 같이, 인장응력을 통해 시공 중 아스콘 또는 장비 하중 및 시공 후 차륜 하중에 의해 발생되는 전단응력에 저항할 수 있도록 하기 위함이다.
그리고, 아스팔트와 고무를 함침하는 이유는 시공 시 아스콘과의 충분한 부착력을 확보하기 위함이다.(S2)
면상 발열 복합시트 권취단계에서는 위와 같이 준비된 면상 발열 복합시트(1)를 도 7에 도시된 바와 같은 포설장비(A)의 롤(R)에 권취한다.(S3)
면상 발열 복합시트 포설단계에서는 도 8에 도시된 바와 같이, 설치면(B)을 따라 포설장비(A)를 이동시키면서 포설장비(A)의 롤(R)에 권취된 면상 발열 복합시트(1)를 설치면(B)에 포설한다.
이 때, 차륜과 대응되는 영역에 면상 발열 복합시트(1)가 배치될 수 있도록 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 적어도 2개의 면상 발열 복합시트(1)를 도로의 폭방향을 따라 이격되게 병렬 배치한다.
그리고, 각각의 면상 발열 복합시트(1)의 길이 방향을 따라 배치되는 서로 다른 극성의 전극(12)은 도전선을 통해 전력 공급수단과 연결한다.
일반적인 도로 융설장치의 전력 공급구조는 도 9a에 도시된 바와 같이, 각각의 면상 발열 복합시트(1)의 각각의 전극(12)을 도전선(40)을 통해 전력 공급수단에 각각 연결하는 방식이 사용된다.
그러나, 위와 같은 방식은 각각의 전극(12)을 도전선(40)을 통해 전력 공급수단에 일일이 연결해야 하므로 설치 작업이 번거로울 뿐 아니라 도전선(40)의 개수가 많아 이를 정렬하는데 다소 많은 시간이 소요된다.
또한, 각각의 도전선(40)이 면상 발열 복합시트(1)가 배치된 영역 즉, 차륜이 접촉되는 영역을 가로질러 설치되므로 차륜 하중에 의해 도전선(40)이 단선되는 문제가 발생될 수 있다.
위와 같은 이유로 본 발명에서는 도 9b에 도시된 바와 같이, 인접하는 각각의 면상 발열 복합시트(1)의 동일 극성의 전극(12) 간을 도전선(40)을 통해 직접 연결하고, 상호 연결되는 동일 극성의 전극 중 어느 하나만을 전력 공급수단에 연결하는 방식을 채용하였다.
보다 구체적으로 본 발명은 도 10에 도시된 바와 같이, 인접하는 면상 발열 복합시트(1)의 각각의 전극(12) 가장자리에 상부에 배치되는 절연 시트 및 보호층을 관통하는 관통홀(h)을 형성하고, 관통홀(h)을 통해 노출되는 각각의 전극(12)에 띠 형상의 도전선(40)의 양단을 스폿 용접하여 인접하는 면상 발열 복합시트(1)의 각각의 전극(12) 간을 상호 연결하였다.
이를 통해 본 발명은 종래에 비해 도전선(40)의 길이가 현저하게 감소하고, 인접하는 전극(12) 간을 연결하는 방식으로 설치 작업이 용이할 뿐 아니라 도전선(40)이 서로 겹쳐지지 않으므로 별도의 정렬작업도 요구되지 않는다.
또한, 도전선(40)이 차륜 하중이 인가되는 영역에 설치되지 않으므로 차륜 하중에 의해 도전선(40)이 단선되는 문제가 발생하지 않는다.(S4)
아스콘 재포장단계에서는 도 11에 도시된 바와 같이, 면상 발열 복합시트(1)의 상부에 피니셔를 이용하여 아스콘을 일정 두께로 포설한 후, 포설된 아스콘을 다짐장비(C)를 이용하여 다지므로써 면상 발열 복합시트(1)의 상부에 아스콘을 재포장한다.(S5)
도 12는 종래 선상 발열 방식의 융설 포장과 본 발명의 일 실시예에 따른 융설포장 시공방법으로 시공한 융설 포장의 승온 속도를 비교한 그래프이다.
도 12를 참조하면, 종래 선상 발열 방식의 융설 포장의 경우, 표면온도 -5℃ 에서 2℃ 까지 도달하는데 걸리는 시간이 단위면적 당 발열열량 300W/m2에서 358분, 600W/m2에서 125분, 900W/m2에서 82분, 1200W/m2에서 63분으로 나타났다.
그에 반해 본 발명의 일 실시예에 따른 융설 포장 시공방법에 따라 면상 발열 복합시트를 매설하는 융설 포장의 경우, -5℃ 에서 2℃ 까지 도달하는데 걸리는 시간이 단위면적 당 발열열량 300W/m2에서 141분, 600W/m2에서 67분, 900W/m2에서 48분, 1200W/m2에서 39분으로 나타나, 본 발명의 일 실시예 따른 융설 포장 시공방법에 따라 시공된 융설 포장이 융설 효율이 현저하게 우수할 뿐 아니라 소비전력도 현저하게 절감할 수 있음을 알 수 있다.
비록 본 발명이 상기 바람직한 실시 예들과 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허 청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
1 : 면상 발열 복합시트 10 : 면상 발열층
11 : 베이스 시트 12 : 전극
13 : 전도성 페이스트 14 : 절연 시트
20 : 단열층 21 : 단열 시트
22 : 보호 시트 30 : 보호층
40 : 도전선 A : 포설장비
B : 설치면 C : 다짐장비
11 : 베이스 시트 12 : 전극
13 : 전도성 페이스트 14 : 절연 시트
20 : 단열층 21 : 단열 시트
22 : 보호 시트 30 : 보호층
40 : 도전선 A : 포설장비
B : 설치면 C : 다짐장비
Claims (7)
- 도로 포장의 표면을 일정 두께로 절삭하여 설치면을 형성하는 도로 포장 절삭단계와;
면상 발열층과 상기 면상 발열층의 하부에 부착되는 단열층을 포함하는 면상 발열 복합시트를 준비하는 면상 발열 복합시트 준비단계와;
준비된 상기 면상 발열 복합시트를 포설장비에 권취하는 면상 발열 복합시트 권취단계와;
상기 포설장비에 권취된 상기 면상 발열 복합시트를 상기 설치면에 포설하는 면상 발열 복합시트 포설단계와;
상기 면상 발열 복합시트의 상부에 아스콘을 재포장하는 아스콘 재포장단계를 포함하되,
상기 면상 발열 복합시트는
일정 폭과 길이를 갖는 합성수지 재질의 베이스 시트와 상기 베이스 시트의 상면에 상기 베이스 시트의 폭방향을 따라 도포되고 서로 다른 극성이 상기 베이스 시트의 길이 방향을 따라 이격되게 교대로 배치되는 다수의 전극과 상기 베이스 시트의 상면 중 상기 다수의 전극 사이에 전체적으로 도포되고 전기저항에 의해 발열하는 전도성 페이스트와 상기 전도성 페이스트의 상부에 부착되는 합성수지 재질의 절연시트를 포함하는 면상 발열층과,
상기 면상 발열층의 하부에 부착되고 합성수지 재질의 부직포에 에어로젤이 함침된 단열 시트와 상기 단열 시트의 하부에 부착되는 합성수지 재질의 보호시트를 포함하는 단열층을 포함하는 것을 특징으로 하는 도로의 융설포장 시공방법.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 단열층의 두께는 1~5mm 인 것을 특징으로 하는 면상 발열 복합시트를 이용한 도로의 융설포장 시공방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 전도성 페이스트는
비정질 코폴리에스터(amorphous co-polyester) 수지 20~40 중량부와, 카본나노튜브 2.5~7.5 중량부와, 카본나노플레이트 2.5~7.5 중량부와, 잔량으로서 그래핀(graphene), 은(Ag) 파우더, 카본 분산제 및 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 면상 발열 복합시트를 이용한 도로의 융설포장 시공방법. - 제 4 항에 있어서,
상기 카본 분산제는 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose), 폴리스티렌 술폰산(polystyrene sulfonate), 콘드로이틴황산(chondroitin sulfate), 히알루론산(hyaluronic acid) 중 적어도 둘 이상을 조합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 면상 발열 복합시트를 이용한 도로의 융설포장 시공방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 면상발열층의 상부와, 상기 단열층의 하부에 부착되고, 합성수지 재질의 부직포에 아스팔트와 고무가 함침된 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면상 발열 복합시트를 이용한 도로의 융설포장 시공방법. - 제 1 항에 있어서,
면상 발열 복합시트 포설단계에서는 적어도 2개의 면상 발열 복합시트를 도로의 폭방향을 따라 이격되게 포설하고, 인접하는 각각의 면상 발열 복합시트의 동일 극성의 전극 간을 도전선으로 직접 연결하는 것을 특징으로 하는 면상 발열 복합시트를 이용한 도로의 융설포장 시공방법.
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| KR1020200113169A KR102231955B1 (ko) | 2020-09-04 | 2020-09-04 | 면상 발열 복합시트를 이용한 도로의 융설포장 시공방법 |
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