KR102304126B1 - 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블 및 이를 이용한 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 도로의 노면을 발열 상태로 구동하면서 발열 여부를 탄력적으로 제어하여 동절기 적설 및 결빙을 효율적으로 방지함을 제공하도록, 중심에서 통전에 의해 발열하는 발열저항체와, 상기 발열저항체의 외면을 감싸며 다중의 유리섬유로 형성하는 무기절연체와, 상기 무기절연체의 외면에 격자형태로 감싸게 형성하는 편조체와, 상기 편조체의 외측에서 상기 발열저항체 및 상기 무기절연체를 감싸 보호하게 알루미늄 금속재로 형성하는 금속외피체와, 상기 금속외피체의 외면을 감싸며 고밀도 폴리에틸렌(HDPE;High Density Poly-ethylene)으로 압출 형성하는 외부자켓부와, 상기 발열저항체의 일단과 리드선의 심선을 접속 연결 가능하게 형성하는 콜드접속부를 포함하여 구성하는 히팅 케이블과; 상기 히팅 케이블 상에 리드선을 연결하여 전원을 공급하는 전원공급유닛과, 외부 주변 온도를 감지하는 온도측정센서와, 외부 주변의 적설 여부와 강수 여부를 감지하는 강우강설감지센서와, 상기 온도측정센서 및 상기 강우강설감지센서로부터 감지신호를 입력받아 상기 전원공급유닛에 제어신호를 인가하는 히팅제어유닛을 포함하여 구성하는 컨트롤제어기와; 상기 컨트롤제어기의 감지신호 및 제어신호를 비롯한 구동정보를 사물인터넷(IoT;internet of things) 기반으로 외부에 통신신호를 송출하는 IoT통신기와; 상기 IoT통신기에 통신신호를 송수신하며 장소별 통합적인 정보를 모니터링함과 동시에 관리 제어하는 통합제어서버;를 포함하는 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블 및 이를 이용한 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅 시스템을 제공한다.
Description
본 발명은 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블 및 이를 이용한 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 도로의 노면을 발열 상태로 구동하면서 발열 여부를 탄력적으로 제어하여 동절기 적설 및 결빙을 효율적으로 방지하는 것이 가능한 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블 및 이를 이용한 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 동절기 도로 위에 적설 현상 및 결빙 현상이 발생할 경우, 교통체증으로 인한 사회적 손실이 발생함은 물론이고, 교통사고로 인한 인명상해도 빈번하게 발생하게 된다. 이에 따라, 도로의 적설 현상 및 결빙 현상에 대해서는 사후의 소극적(passive) 대응에 그치지 않고 적극적(active)이고 사전 예방적(proactive) 선제적 대응이 필요하다.
이러한 도로의 적설 현상 및 결빙 현상의 대응방식에는, 제설차나 삽 등을 동원하여 직접적으로 눈을 치운 후 일정한 장소에 쌓아 놓는 방식으로 이는 대규모 장비와 인력, 작업시간이 장시간 소요된다는 단점이 있으며, 또 다른 대응방식으로 눈이나 얼음 위에 거친 모래를 뿌리는 방식으로 이는 시각경과에 따라 모래입자가 눈과 얼음 속에 파묻히면서 효과가 감소함은 물론 먼지나 이물질이 배수로에 막히는 등 2차 피해를 유발하게 되는 단점이 있다. 또한, 제설 직후 염화칼슘 등 조해성 물질을 포설하거나 응설액을 분사하는 방식으로 이는 눈이 녹은 후 낮은 기온 중의 수증기를 받아들여 재차 결빙이 발생하며, 염소이온의 삼투작용으로 도로 주변 식물성장을 억제하는 등 금속성 물질과 반응하여 부식을 촉진하기 때문에 차량 및 도로 구조물의 열화를 촉진시킨다는 문제가 있었다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 개시되어 있었던 종래기술로써, 대한민국 등록특허공보 제923663호(2009.10.20.)에는 포장 도로에서 일정 구간 길이를 따라 표면으로부터 소정 깊이 형성되는 홈; 내부에 공동을 가지며 상기 홈에 대응하는 외형을 갖는 수용 부재; 상기 수용 부재 내의 바닥부에 배치되며, 열을 발생시키는 발열부재; 상기 발열부재의 상부에 배치되는 열전도층; 상기 열전도층의 상부에 충전되어 홈을 메우는 보호층; 도로표면 위의 적설 및 온도를 감지하는 온도/적설감지유닛; 및 상기 온도/적설 감지유닛으로부터의 신호를 제공받아 발열부재를 제어하기 위한 콘트롤 유닛을 포함하며, 상기 열전도층은 서로 간에 소정 크기의 공극을 갖는 금속 입자 또는 금속편을 포함하여 구성됨에 따라 도로 표면으로의 균등한 열전달 및 열효율을 극대화할 수 있는 포장 도로의 제설 장치가 공지되어 있다.
또한, 등록특허공보 제1421069호(2014.07.14.)에는 노면의 하부에 매설되는 열선보호관; 상기 열선보호관에 삽입,인출 가능하도록 설치되어 열을 방출하는 열선; 상기 열선보호관의 일측 및 타측이 결합되고, 상기 열선보호관의 내부에 설치된 열선으로 전원을 공급하며, 상기 열선의 양측 끝단부가 접속되어 열선으로 전원을 공급 및 차단하는 전원제어부가 구비되는 콘트롤박스;를 포함하되, 상기 열선은 상기 열선보호관에 삽입,인출되는 제1열선 및 상기 제1열선과 연결설치되며 상기 전원제어부에 고정되는 제2열선으로 구성되되, 상기 제1열선 및 제2열선에는 상호 맞닿는 부분에 장공이 형성되며, 상기 장공에 결합되는 연결수단을 통해 제1열선이 장공의 길이만큼 이동가능하도록 연결 설치되게 구성됨에 따라 열선의 파손을 방지하면서 외부 압력에 의해 열선의 단선을 방지할 수 있는 열선을 이용한 도로결빙 방지 시스템이 공지되어 있다.
그러나 상기한 종래기술 중 등록특허공보 제923663호는 도로에 매립 설치하여 열을 발생시키는 발열부재를 홈 내 연속 설치하기 때문에 일정한 동일 간격을 유지하면서 설치함에 따라 작업의 어려움 및 지연 현상을 초래하고, 열손실 방지를 위한 열전도성 충진재 및 열전도체, 열손실 방지장치 등의 다양한 재료를 적용해야만 하여 고가의 재료비가 소요되며 현장에서의 적용 및 기술의 보급, 확산에 어려움이 있다는 문제가 있었다.
또한, 상기한 종래기술 중 등록특허공보 제1421069호는 열선의 고정이 어려워 균일한 배치가 어려우며, 열선에 대한 반복적인 인장 응력이나 휨 응력에 의해 내부 열선이 접속부 내에서 불량이 발생하게 된다. 즉, 외부 압력으로 인한 내부 절연 공간의 불평형 및 접속부에 열선의 발열이 반복을 인한 절연층 경화 현상으로 틈새가 발생하는 등 절연 파괴로 누전이 발생하게 된다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 도로의 노면에 금속성 외피와 함께 무기 절연재로 이루어진 히팅 케이블을 구성하면서 발열 여부를 탄력적으로 제어할 수 있게 구성하므로 히팅 케이블의 수명을 연장하면서 시공시 형상 변형에 따른 기계적 강도 및 내열성을 높이고, 동절기 도로의 노면에 적설 및 결빙의 방지효율을 높일 수 있는 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블 및 이를 이용한 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅 시스템을 제공하는데, 그 목적이 있다.
본 발명이 제안하는 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블은 중심에서 통전에 의해 발열하는 발열저항체와; 상기 발열저항체의 외면을 감싸며 다중의 유리섬유로 형성하는 무기절연체와; 상기 무기절연체의 외면에 격자형태로 감싸게 형성하는 편조체와; 상기 편조체의 외측에서 상기 발열저항체 및 상기 무기절연체를 감싸 보호하게 알루미늄 금속재로 형성하는 금속외피체와; 상기 금속외피체의 외면을 감싸며 고밀도 폴리에틸렌(HDPE;High Density Poly-ethylene)으로 압출 형성하는 외부자켓부;를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 발열저항체 및 상기 무기절연체의 사이에서 상기 발열저항체의 고열을 절연하는 수지절연체를 더 포함하여 구성하는 것도 가능하다.
또, 상기 발열저항체의 일단과 리드선의 심선을 접속 연결하는 콜드접속부를 포함하고, 상기 콜드접속부는, 상기 리드선의 전방에서 상기 발열저항체의 일단을 수용 압착하여 상기 리드선의 심선을 접속 연결하는 압착슬리브와, 상기 압착슬리브가 위치한 상기 리드선과의 접속 부위에서 상기 무기절연체를 포함하게 감싸 접속 고정하는 제1수축튜브와, 상기 제1수축튜브의 외측에서 상기 무기절연체를 포함하여 밀착 장착하는 동관슬리브와, 상기 동관슬리브의 일단에서 상기 스노우멜팅용 히팅 케이블 측으로 연장하여 상기 무기절연체를 포함한 상기 외부자켓부를 감싸 접속 고정하는 제2수축튜브와, 상기 리드선과의 접속 부위에서 상기 동관슬리브 및 상기 제2수축튜브와 함께 상기 외부자켓부 및 상기 리드선의 피복부를 감싸 접속 고정하는 제3수축튜브를 포함하여 이루어진다.
상기 콜드접속부에는 상기 동관슬리브 내 에폭시수지를 주입하여 충진 형성하는 에폭시충진부를 구성한다.
그리고 본 발명이 제안하는 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블을 이용한 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅 시스템은 중심에서 통전에 의해 발열하는 발열저항체와, 상기 발열저항체의 외면을 감싸며 다중의 유리섬유로 형성하는 무기절연체와, 상기 무기절연체의 외면에 격자형태로 감싸게 형성하는 편조체와, 상기 편조체의 외측에서 상기 발열저항체 및 상기 무기절연체를 감싸 보호하게 알루미늄 금속재로 형성하는 금속외피체와, 상기 금속외피체의 외면을 감싸며 고밀도 폴리에틸렌(HDPE;High Density Poly-ethylene)으로 압출 형성하는 외부자켓부와, 상기 발열저항체의 일단과 리드선의 심선을 접속 연결 가능하게 형성하는 콜드접속부를 포함하여 구성하는 히팅 케이블과; 상기 히팅 케이블 상에 리드선을 연결하여 전원을 공급하는 전원공급유닛과, 외부 주변 온도를 감지하는 온도측정센서와, 외부 주변의 적설 여부와 강수 여부를 감지하는 강우강설감지센서와, 상기 온도측정센서 및 상기 강우감설감지센서로부터 감지신호를 입력받아 상기 전원공급유닛에 제어신호를 인가하는 히팅제어유닛을 포함하여 구성하는 컨트롤제어기와; 상기 컨트롤제어기의 감지신호 및 제어신호를 비롯한 구동정보를 사물인터넷(IoT;internet of things) 기반으로 외부에 통신신호를 송출하는 IoT통신기와; 상기 IoT통신기에 통신신호를 송수신하며 장소별 통합적인 정보를 모니터링함과 동시에 관리 제어하는 통합제어서버;를 포함하여 이루어진다.
상기 컨트롤제어기에서는, 상기 강우강설감지센서에서 눈이나 비를 감지하여 감지신호가 입력된 후, 상기 온도측정센서로부터 감지된 외부 온도의 측정값이 설정온도보다 미만이면, 상기 히팅제어유닛에서 상기 전원공급유닛에 발열을 위한 제어신호를 인가하여 상기 히팅 케이블의 구동을 자동으로 제어하게 이루어진다.
상기 컨트롤제어기에는, 상기 히팅 케이블의 구동시간을 설정하는 타이머를 구성하고, 상기 타이머에서 설정 시간이 경과하면 상기 히팅제어유닛에서 상기 전원공급유닛에 발열중지를 위한 제어신호를 인가하여 상기 히팅 케이블의 구동정지를 자동으로 제어하게 이루어진다.
또한, 상기 컨트롤제어기에는, 도로의 지면 온도를 감지하여 측정하는 지면온도센서를 더 포함하여 구성하는 것도 가능하다.
상기 컨트롤제어기에서는, 상기 히팅제어유닛의 제어신호에 따른 상기 히팅 케이블의 구동 상태에서 상기 지면온도센서로부터 입력된 감지신호의 온도 변화를 실시간으로 확인하고, 상기 히팅제어유닛에서 상기 지면온도센서의 온도 변화에 따른 상기 히팅 케이블의 정상작동 여부를 상기 IoT통신기를 통해 상기 통합제어서버에 송출하게 이루어진다.
상기 IoT통신기에서는, 상기 컨트롤제어기의 감지신호 및 제어신호와 함께 사물인터넷(IoT;internet of things) 기반으로 해당 영역 내 감시카메라 및 위성촬영한 영상신호를 상기 통합제어서버에 송출하게 이루어진다.
본 발명에 따른 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블 및 이를 이용한 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅 시스템에 의하면 무기절연체 및 금속외피체로 이루어진 히팅 케이블을 구성하면서 리드선과 안정적으로 접속 연결하고 사물인터넷 기반으로 연동하여 통합제어하게 구성하므로, 플라스틱 재질에 비해 수명을 대폭 연장하면서 우수한 내열성 및 내화학성을 도모하고, 동절기 도로의 노면에 적설 및 결빙을 방지하여 차량의 주행안전성 및 보행안전성을 도모하며, 일괄적인 모니터링 및 제어 관리를 도모하여 관리효율을 향상시킬 수 있는 효과를 얻는다.
도 1은 본 발명에 따른 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블 의 일실시예에 대한 도로 시공상태를 나타내는 평면도.
도 2는 본 발명에 따른 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블 의 일실시예를 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블 의 다른 실시예를 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블 의 일실시예에서 콜드접속부를 나타내는 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블 을 이용한 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅 시스템의 일실시예를 나타내는 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블 을 이용한 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅 시스템의 일실시예를 나타내는 블록도.
도 7은 본 발명에 따른 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블 을 이용한 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅 시스템의 다른 실시예를 나타내는 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블 의 일실시예를 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블 의 다른 실시예를 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블 의 일실시예에서 콜드접속부를 나타내는 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블 을 이용한 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅 시스템의 일실시예를 나타내는 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블 을 이용한 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅 시스템의 일실시예를 나타내는 블록도.
도 7은 본 발명에 따른 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블 을 이용한 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅 시스템의 다른 실시예를 나타내는 블록도.
본 발명은 중심에서 통전에 의해 발열하는 발열저항체와; 상기 발열저항체의 외면을 감싸며 다중의 유리섬유로 형성하는 무기절연체와; 상기 무기절연체의 외면에 격자형태로 감싸게 형성하는 편조체와; 상기 편조체의 외측에서 상기 발열저항체 및 상기 무기절연체를 감싸 보호하게 알루미늄 금속재로 형성하는 금속외피체와; 상기 금속외피체의 외면을 감싸며 고밀도 폴리에틸렌(HDPE;High Density Poly-ethylene)으로 압출 형성하는 외부자켓부;를 포함하는 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블을 기술구성의 특징으로 한다.
그리고, 본 발명은 중심에서 통전에 의해 발열하는 발열저항체와, 상기 발열저항체의 외면을 감싸며 다중의 유리섬유로 형성하는 무기절연체와, 상기 무기절연체의 외면에 격자형태로 감싸게 형성하는 편조체와, 상기 편조체의 외측에서 상기 발열저항체 및 상기 무기절연체를 감싸 보호하게 알루미늄 금속재로 형성하는 금속외피체와, 상기 금속외피체의 외면을 감싸며 고밀도 폴리에틸렌(HDPE;High Density Poly-ethylene)으로 압출 형성하는 외부자켓부와, 상기 발열저항체의 일단과 리드선의 심선을 접속 연결 가능하게 형성하는 콜드접속부를 포함하여 구성하는 히팅 케이블과; 상기 히팅 케이블 상에 리드선을 연결하여 전원을 공급하는 전원공급유닛과, 외부 주변 온도를 감지하는 온도측정센서와, 외부 주변의 적설 여부와 강수 여부를 감지하는 강우강설감지센서와, 상기 온도측정센서 및 상기 강우강설감지센서로부터 감지신호를 입력받아 상기 전원공급유닛에 제어신호를 인가하는 히팅제어유닛을 포함하여 구성하는 컨트롤제어기와; 상기 컨트롤제어기의 감지신호 및 제어신호를 비롯한 구동정보를 사물인터넷(IoT;internet of things) 기반으로 외부에 통신신호를 송출하는 IoT통신기와; 상기 IoT통신기에 통신신호를 송수신하며 장소별 통합적인 정보를 모니터링함과 동시에 관리 제어하는 통합제어서버;를 포함하는 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블을 이용한 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅 시스템을 기술구성의 특징으로 한다.
다음으로 본 발명에 따른 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저 본 발명에 따른 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블(100)의 일실시예는 도 2에 나타낸 바와 같이, 발열저항체(110)와, 무기절연체(120)와, 편조체(130)와, 금속외피체(140)와, 외부자켓부(150)를 포함하여 이루어진다.
도 1에서처럼 본 발명의 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블(100)은 도로의 노면에 일정한 패턴으로 포설하여 노면에 열을 가할 수 있는 구조를 이루도록 구성한다.
상기 발열저항체(110)는 히팅 케이블(100)의 중심에서 통전에 의해 발열 가능하도록 구성한다. 바람직하게는, 복수 개의 저항선을 일체로 비틀림 결합하여 다선 연합구조의 발열선 즉 상기 발열저항체(110)를 이루게 구성하므로, 우수한 내구성을 확보할 수 있게 구성한다.
상기에서 발열저항체(110)로 사용 가능한 소재로는 니크롬선 및 동니켈선, 동크롬선, 철크롬선 중에서 용도에 따라 선택적으로 적용하여 구성한다.
상기 무기절연체(120)는 상기 발열저항체(110)의 외면을 감싸도록 구성하여 상기 발열저항체(110)에서 발생하는 고열을 효과적으로 분산시키는 기능을 수행한다. 이때, 상기 무기절연체(120)는 복수의 겹층으로 구성할 수도 있다.
특히, 상기 무기절연체(120)는 다중의 유리섬유층을 사용하여 구성한다. 즉, 상기 무기절연체(120)는 열에 강한 유리섬유를 다중의 층을 이루게 복수 개가 역방향으로 적층하여 감아 직조한 복합 구조로 형성한다.
통상적으로 유리섬유는 무알칼리 유리질 재료를 백금로에서 녹여 작은 구멍으로부터 인출하여 섬유로 제조한 것으로서, 습기를 축적하거나 흡수하는 성질이 없으므로 습기에 의한 절연파괴가 일어날 유려가 없으며, 가공이 용이한 장점이 있다. 또한, 유리섬유는 기존의 니네랄 절연체보다 기계적인 강도가 양호하여 더욱 높은 절연성 및 신뢰성을 주며, 유리섬유의 특성상 고온을 유지할 수 있다.
상기와 같이 다중의 유리섬유층으로 이루어진 무기절연체를 적용하여 구성하므로, 발열저항체(110)가 열화되어 단선되는 원인 개선하는 것이 가능하다.
상기 편조체(130)는 상기 무기절연체(120)의 외면에 격자형태로 감싸 보호하게 형성한다.
상기에서 편조체(130)는 합금 동 재질을 사용하여 구성한다.
상기 편조체(130)는 상기 무기절연체(120)와 함께 내열성 및 기계적 강도를 강화하여 시공시 발생할 수 있는 히팅 케이블(100)의 수막 현상을 방지하는 것이 가능하다.
상기 금속외피체(140)는 상기 편조체(130)의 외측에서 상기 발열저항체(110) 및 상기 무기절연체(120)를 감싸 보호하게 구성한다.
상기 금속외피체(140)는 알루미늄 금속재로 형성하므로, 구부림이나 폄, 꼬임, 하중 등의 기계적 강도를 향상시키면서 발열저항체(110) 및 무기절연체(120)를 외부 충격으로부터 견디며 시간의 흐름에도 물리적 화학적 변화를 최소화함과 동시에 전자파를 원천적으로 차단하여 안전한 히팅을 도모하는 것이 가능하다.
또한, 상기 금속외피체(140)의 내측에는 상기 편조체(130)를 포함한 상기 무기절연체(120)의 외부를 2차 절연토록 감싸는 내열절연체(도면에 미도시)를 구성하는 것도 가능하다.
상기에서 내열절연체는 내열 실리콘 고무를 사용하여 구성하므로, 열에 강한 무기절연체(120)의 유리섬유 위에 누전을 효율적으로 방지하면서 금속외피체(140)의 파열에 따른 전기 절연을 유지하는 것이 가능하다.
상기 외부자켓부(150)는 상기 금속외피체(140)의 외면을 감싸며 상기 금속외피체(140)에 대한 열과 화학적인 부식을 방지하도록 코팅층을 형성한다.
상기 외부자켓부(150)는 상기 금속외피체(140)의 외면에 고밀도 폴리에틸렌(HDPE;High Density Poly-ethylene)으로 압출 형성한다.
또한, 본 발명의 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블(100)은 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 발열저항체(110) 및 상기 무기절연체(120)의 사이에서 상기 발열저항체(110)의 고열을 절연하는 수지절연체(115)를 더 포함하여 구성하는 것도 가능하다.
상기 수지절연체(115)는 불소 수지를 사용하여 구성하고, 상기 무기절연체 전에 상기 발열저항체(110)에서 나오는 고열을 안정적으로 절연하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블(100)은 도 1 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 외부와의 전기적인 연결을 위하여 상기 발열저항체(110)의 일단과 리드선(RL)의 심선을 접속 연결하는 콜드접속부(160)를 구성한다.
상기 콜드접속부(160)는 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 리드선(RL)의 전방에서 상기 발열저항체(110)의 일단을 수용 압착하여 상기 리드선(RL)의 심선을 접속 연결하는 압착슬리브(161)와, 상기 압착슬리브(161)가 위치한 상기 리드선(RL)과의 접속 부위에서 상기 무기절연체(120)를 포함하게 감싸 접속 고정하는 제1수축튜브(163)와, 상기 제1수축튜브(163)의 외측에서 상기 무기절연체(120)를 포함하여 밀착 장착하는 동관슬리브(165)와, 상기 동관슬리브(165)의 일단에서 상기 스노우멜팅용 히팅 케이블(100) 측으로 연장하여 상기 무기절연체(120)를 포함한 상기 외부자켓부(150)를 감싸 접속 고정하는 제2수축튜브(167)와, 상기 리드선(RL)과의 접속 부위에서 상기 동관슬리브(165) 및 상기 제2수축튜브(167)와 함께 상기 외부자켓부(150) 및 상기 리드선(RL)의 피복부를 감싸 접속 고정하는 제3수축튜브(169)를 구성한다.
상기 압착슬리브(161)는 상기 리드선(RL)과의 접속 연결부위에서 상기 발열저항체(110)만을 감싸 보호하고, 상기 제1수축튜브(163) 및 상기 동관슬리브(165)는 모두 상기 발열저항체(110)를 포함한 상기 무기절연체(120)를 부분적으로 밀착 보호하여 일체로 접속 연결하며, 상기 제2수축튜브(167)는 상기 동관슬리브(165)의 일단을 부분적으로 수용함과 동시에 상기 외부자켓부(150)를 부분적으로 감싸 일체로 접속 연결하고, 상기 제3수축튜브(169)에서 상기 외부자켓부(150)를 포함한 상기 리드선(RL)과의 접속 영역 전체를 감싸 일체로 접속 연결한다.
상기 콜드접속부(160)에는 상기 동관슬리브(165) 내 에폭시수지를 주입하여 충진 형성하는 에폭시충진부(166)를 구성한다.
상기 콜드접속부(160)는 상기 압착슬리브(161) 및 상기 제1수축튜브(163), 상기 동관슬리브(165), 상기 제2~3수축튜브(167)(169)의 구성을 순차적으로 조립한 후에 상기 동관슬리브(165) 내 에폭시수지를 주입하여 에폭시충진부(166)를 충진한 다음, 열처리하여 접속 조립 구성한다.
다음으로 본 발명에 따른 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블을 이용한 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅 시스템을 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블 을 이용한 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅 시스템의 일실시예는 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 히팅 케이블(100)과, 컨트롤제어기(200)와, IoT통신기(300)와, 통합제어서버(400)를 포함하여 이루어진다.
상기 히팅 케이블(100)은 도로의 노면에 열을 가할 수 있게 포설하여 구성한다.
상기 히팅 케이블(100)은 도 2에 나타낸 바와 같이, 중심에서 통전에 의해 발열하는 발열저항체(110)와, 상기 발열저항체(110)의 외면을 감싸며 다중의 유리섬유로 형성하는 무기절연체(120)와, 상기 무기절연체(120)의 외면에 격자형태로 감싸게 형성하는 편조체(130)와, 상기 편조체(130)의 외측에서 상기 발열저항체(110) 및 상기 무기절연체(120)를 감싸 보호하게 알루미늄 금속재로 형성하는 금속외피체(140)와, 상기 금속외피체(140)의 외면을 감싸며 고밀도 폴리에틸렌(HDPE;High Density Poly-ethylene)으로 압출 형성하는 외부자켓부(150)와, 상기 발열저항체(110)의 일단과 리드선(RL)의 심선을 접속 연결 가능하게 형성하는 콜드접속부(160)를 구성한다.
또한, 상기 히팅 케이블(100)에서 상기 금속외피체(140)의 내측에는 상기 편조체(130)를 포함한 상기 무기절연체(120)의 외부를 2차 절연토록 감싸는 내열절연체를 구성하는 것도 가능하다.
상기 콜드접속부(160)는 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 리드선(RL)의 전방에서 상기 발열저항체(110)의 일단을 수용 압착하여 상기 리드선(RL)의 심선을 접속 연결하는 압착슬리브(161)와, 상기 압착슬리브(161)가 위치한 상기 리드선(RL)과의 접속 부위에서 상기 무기절연체(120)를 포함하게 감싸 접속 고정하는 제1수축튜브(163)와, 상기 제1수축튜브(163)의 외측에서 상기 무기절연체(120)를 포함하여 밀착 장착하는 동관슬리브(165)와, 상기 동관슬리브(165)의 일단에서 상기 스노우멜팅용 히팅 케이블(100) 측으로 연장하여 상기 무기절연체(120)를 포함한 상기 외부자켓부(150)를 감싸 접속 고정하는 제2수축튜브(167)와, 상기 리드선(RL)과의 접속 부위에서 상기 동관슬리브(165) 및 상기 제2수축튜브(167)와 함께 상기 외부자켓부(150) 및 상기 리드선(RL)의 피복부를 감싸 접속 고정하는 제3수축튜브(169)를 구성한다.
상기 콜드접속부(160)에는 상기 동관슬리브(165) 내 에폭시수지를 주입하여 충진 형성하는 에폭시충진부(166)를 구성하고, 상기 콜드접속부(160)에서 에폭시충진부(166)를 충진한 후 열처리하여 접속 조립 구성하게 이루어진다.
상기 컨트롤제어기(200)는 상기 히팅 케이블(100) 상에 리드선(RL)을 통해 연결하게 설치하고, 상기 히팅 케이블(100)을 구동시키는 기능을 수행한다.
상기 컨트롤제어기(200)는 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 히팅 케이블(100) 상에 전원을 공급하는 전원공급유닛(210)과, 외부 주변 온도를 감지하는 온도측정센서(220)와, 외부 주변의 적설 여부와 강수 여부를 감지하는 강우강설감지센서(230)와, 상기 온도측정센서(220) 및 상기 강우강설감지센서(230)로부터 감지신호를 입력받아 상기 전원공급유닛(210)에 제어신호를 인가하는 히팅제어유닛(240)을 구성한다.
도면에 나타내지는 않았지만 상기 컨트롤제어기(200)에는 상기 전원공급유닛(210), 상기 온도측정센서(220) 및 상기 강우강설감지센서(230), 상기 히팅제어유닛(240)을 장착 지지하는 컨트롤패널을 구성하고, 상기 컨트롤패널에는 상기 히팅제어유닛(240)의 구동 셋팅 값을 입력설정하기 위한 조작수단을 구성한다.
상기 컨트롤제어기(200)에서는 상기 강우강설감지센서(230) 및 상기 온도측정센서(220)의 입력신호에 따라 상기 히팅제어유닛(240)에서 상기 히팅 케이블(100)의 구동을 자동으로 제어한다. 즉, 상기 강우강설감지센서(230)에서 눈이나 비를 감지하여 감지신호가 입력된 후, 상기 온도측정센서(220)로부터 감지된 외부 온도의 측정값이 설정온도보다 미만이면, 상기 히팅제어유닛(240)에서 상기 전원공급유닛(210)에 발열을 위한 제어신호를 인가하여 상기 히팅 케이블(100)의 구동을 자동으로 제어한다.
예를 들면, 상기 강우강설감지센서(230)로부터 눈이나 비의 감지신호가 입력되어도 상기 온도측정센서(220)에서 감지한 온도 측정값이 설정온도 이상이면 상기 히팅제어유닛(240)에서 상기 히팅 케이블(100)의 구동정지 상태를 그대로 유지하며, 상기 온도측정센서(220)로부터 입력된 온도 측정값이 설정온도 미만이여도 상기 강우강설감지센서(230)로부터 눈이나 비를 감지하지 않는 경우 상기 히팅 케이블(100)의 구동정지 상태를 그대로 유지하게 된다.
상기 컨트롤제어기(200)에는 상기 히팅 케이블(100)의 구동시간을 설정하는 타이머(도면에 미도시)를 구성하고, 상기 타이머에서 설정 시간이 경과하면 상기 히팅제어유닛(240)에서 상기 전원공급유닛(210)에 발열중지를 위한 제어신호를 인가하여 상기 히팅 케이블(100)의 구동정지를 자동으로 제어하게 구성한다.
또한, 상기 컨트롤제어기(200)에는 도 7에 나타낸 바와 같이, 도로의 지면 온도를 감지하여 측정하는 지면온도센서(250)를 더 포함하여 구성하는 것도 가능하다.
상기 컨트롤제어기(200)에서는 상기 히팅제어유닛(240)의 제어신호에 따른 상기 히팅 케이블(100)의 구동 상태에서 상기 지면온도센서(250)로부터 입력된 감지신호의 온도 변화를 실시간으로 확인한 후 상기 히팅제어유닛(240)에 전달한다.
상기 히팅제어유닛(240)에서는 상기 지면온도센서(250)의 온도 변화에 따른 상기 히팅 케이블(100)의 정상작동 여부를 상기 IoT통신기(300)를 통해 상기 통합제어서버(400)에 송출하게 이루어진다.
예를 들면, 상기 히팅제어유닛(240)에서 상기 히팅 케이블(100)을 구동시키면 상기 지면온도센서(250)에서 상기 히팅 케이블(100)이 깔린 영역의 도로 면 온도를 실시간으로 확인하고, 상기 지면온도센서(250)에서 입력된 온도를 상기 히팅제어유닛(240)에서 확인한 결과 온도의 변화가 없는 경우, 상기 히팅 케이블(100)의 오작동을 감지하여 상기 통합제어서버(400)로부터 확인 가능하도록 구성한다.
상기 IoT통신기(300)는 상기 컨트롤제어기(200)의 감지신호 및 제어신호를 비롯한 구동정보를 사물인터넷(IoT;internet of things) 기반으로 외부에 통신신호를 송출한다.
상기 IoT통신기(300)는 사물인터넷 기반으로 상기 통합제어서버(400)는 물론 관리자단말기 및 주변 감시카메라와 연결되어 데이터통신을 수행하기 위한 구성으로서, 근거리 무선통신이 가능하게 구성한다.
상기에서 IoT통신기(300)의 통신프로토콜은 와이파이(WiFi), 지그비(Zigbee), 블루투스(Bluetooth) 중 선택적으로 적용하여 구성한다.
상기 IoT통신기(300)에서는 상기 컨트롤제어기(200)의 감지신호 및 제어신호와 함께 사물인터넷 기반으로 해당 영역 내 감시카메라 및 위성 촬영한 영상신호를 상기 통합제어서버(400)에 송출하게 이루어진다.
상기 통합제어서버(400)는 상기 히팅 케이블(100)이 시공되어 상기 컨트롤제어기(200)가 설치된 도로 상황을 실시간으로 모니터링함과 동시에 상기 히팅 케이블(100)의 구동 여부를 제어하는 기능을 수행한다.
상기 통합제어서버(400)에서는 상기 히팅 케이블(100)이 시공된 장소별 통합적인 정보 즉 도로 노면의 적설 및 결빙 여부는 물론 전반적인 주변 환경 및 상기 컨트롤제어기(200)에 의한 제어상황 등의 정보를 일률적으로 모니터링함과 동시에 원격으로 관리 제어한다.
상기 통합제어서버(400)에는 상기 IoT통신기(300)에 통신신호를 송수신하는 통신부(410)와, 제어프로그램 상에 접속 가능하게 구비하는 원격접속부(420)와, 상기 통신부(410)에서 수신된 정보를 출력하는 통합정보부(430)와, 상기 통신부(410)로 수신된 위치의 위성 촬영한 영상정보를 토대로 위치 정보를 출력하는 위치표시부(440)를 구성한다.
상기 원격접속부(420)에서는 특정 관리자의 아이디 및 패스워드를 입력하여 로그인 가능하게 구성한다.
상기 통합정보부(430)에서는 상기 히팅 케이블(100)이 시공된 장소명 즉 해당 장소의 주소를 토대로 리스트를 출력한다. 예를 들면, 상기 통합정보부(430)에서는 장소의 주소, 해당 주소에 설치된 히팅 케이블(100)의 가동/정지 여부 및 상태, 작동 오류, 해당 장소의 온도 및 컨트롤제어기(200)에 셋팅된 설정온도 등을 모니터링할 수 있게 실시간으로 출력한다.
상기 위치표시부(440)는 해당 장소의 실제 위성 촬영 영상 및 주변 감시카메라의 촬영 영상을 실시간으로 출력하여 실제 시각적인 정보를 취득할 수 있게 구성한다.
즉 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블 및 이를 이용한 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅 시스템에 의하면, 무기절연체 및 금속외피체로 이루어진 히팅 케이블을 구성하면서 리드선과 안정적으로 접속 연결하고 사물인터넷 기반으로 연동하여 통합제어하게 구성하므로, 플라스틱 재질에 비해 수명을 대폭 연장하면서 우수한 내열성 및 내화학성을 도모하고, 동절기 도로의 노면에 적설 및 결빙을 방지하여 차량의 주행안전성 및 보행안전성을 도모하며, 일괄적인 모니터링 및 제어 관리를 도모하여 관리효율을 향상시키는 것이 가능하다.
상기에서는 본 발명에 따른 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블 및 이를 이용한 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅 시스템의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 명세서 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.
100 : 히팅 케이블 110 : 발열저항체
115 : 수지절연체 120 : 무기절연체
130 : 편조체 140 : 금속외피체
150 : 외부자켓부 160 : 콜드접속부
161 : 압착슬리브 163 : 제1수축튜브
165 : 동관슬리브 166 : 에폭시충진부
167 : 제2수축튜브 169 : 제3수축튜브
200 : 컨트롤제어기 210 : 전원공급유닛
220 : 온도측정센서 230 : 강우강설감지센서
240 : 히팅제어유닛 250 : 지면온도센서
300 : IoT통신기 400 : 통합제어서버
410 : 통신부 420 : 원격접속부
430 : 통합정보부 440 : 위치표시부
115 : 수지절연체 120 : 무기절연체
130 : 편조체 140 : 금속외피체
150 : 외부자켓부 160 : 콜드접속부
161 : 압착슬리브 163 : 제1수축튜브
165 : 동관슬리브 166 : 에폭시충진부
167 : 제2수축튜브 169 : 제3수축튜브
200 : 컨트롤제어기 210 : 전원공급유닛
220 : 온도측정센서 230 : 강우강설감지센서
240 : 히팅제어유닛 250 : 지면온도센서
300 : IoT통신기 400 : 통합제어서버
410 : 통신부 420 : 원격접속부
430 : 통합정보부 440 : 위치표시부
Claims (10)
- 삭제
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- 중심에서 통전에 의해 발열하는 발열저항체와, 상기 발열저항체의 외면을 감싸는 복수의 겹의 유리섬유층으로 형성하는 무기절연체와, 상기 무기절연체의 외면에 격자형태로 감싸 형성하는 합금동 재질의 편조체와, 상기 편조체의 외측에서 상기 발열저항체 및 상기 무기절연체를 감싸 보호하게 알루미늄 금속재로 형성하는 금속외피체와, 상기 금속외피체의 외면을 감싸며 고밀도 폴리에틸렌(HDPE;High Density Poly-ethylene)으로 압출 형성하는 외부자켓부를 포함하고, 상기 발열저항체의 일단과 리드선의 심선을 접속 연결하기 위하여 상기 리드선의 전방에서 상기 발열저항체의 일단을 수용 압착하여 상기 리드선의 심선을 접속 연결하는 압착슬리브와, 상기 압착슬리브가 위치한 상기 리드선과의 접속 부위에서 상기 무기절연체를 포함하게 감싸 접속 고정하는 제1수축튜브와, 상기 제1수축튜브의 외측에서 상기 무기절연체를 포함하여 밀착 장착하는 동관슬리브와, 상기 동관슬리브의 일단에서 스노우멜팅용 히팅 케이블 측으로 연장하여 상기 무기절연체를 포함한 상기 외부자켓부를 감싸 접속 고정하는 제2수축튜브와, 상기 리드선과의 접속 부위에서 상기 동관슬리브 및 상기 제2수축튜브와 함께 상기 외부자켓부 및 상기 리드선의 피복부를 감싸 접속 고정하는 제3수축튜브를 포함하는 콜드접속부를 포함하는 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블과;
상기 히팅 케이블 상에 리드선을 연결하여 전원을 공급하는 전원공급유닛과, 외부 주변 온도를 감지하는 온도측정센서와, 외부 주변의 적설 여부와 강수 여부를 감지하는 강우강설감지센서와, 상기 온도측정센서 및 상기 강우강설감지센서로부터 감지신호를 입력받아 상기 전원공급유닛에 제어신호를 인가하는 히팅제어유닛을 포함하여 구성하는 컨트롤제어기와;
상기 컨트롤제어기의 감지신호 및 제어신호를 비롯한 구동정보를 사물인터넷(IoT;internet of things) 기반으로 외부에 통신신호를 송출하는 IoT통신기와;
상기 IoT통신기에 통신신호를 송수신하며 장소별 통합적인 정보를 모니터링함과 동시에 관리 제어하는 통합제어서버;를 포함하여 이루어지며,
상기 컨트롤제어기는 상기 강우강설감지센서에서 눈이나 비를 감지하여 감지신호가 입력된 후, 상기 온도측정센서로부터 감지된 외부 온도의 측정값이 설정온도보다 미만이면, 상기 히팅제어유닛에서 상기 전원공급유닛에 발열을 위한 제어신호를 인가하여 상기 히팅 케이블의 구동을 자동으로 제어하고,
상기 통합제어서버는 상기 히팅 케이블이 시공되어 상기 컨트롤제어기가 설치된 도로 노면의 적설, 결빙여부, 주변환경 및 상기 컨트롤제어기에 의한 제어상황을 포함하는 정보를 모니터링함과 동시에 원격으로 관리 제어하기 위하여 상기 IoT통신기에 통신신호를 송수신하는 통신부와, 제어프로그램 상에 접속 가능하게 구비하는 원격접속부와, 상기 통신부에서 수신된 정보를 출력하는 통합정보부와, 상기 통신부로 수신된 위치의 위성 촬영한 영상정보를 토대로 위치 정보를 출력하는 위치표시부를 포함하되,
상기 원격접속부에서는 특정 관리자의 아이디 및 패스워드를 입력하여 로그인 가능하도록 구성되고,
상기 통합정보부는 상기 히팅 케이블이 시공된 장소의 주소 및 설치된 히팅 케이블의 가동/정지여부, 상태, 작동오류, 해당 장소의 온도 및 컨트롤제어기에 셋팅된 설정온도를 실시간 모니터링하도록 구성되며,
상기 위치표시부는 해당 장소의 실제 위성 촬영 영상 및 주변 감시카메라의 촬영 영상을 실시간으로 출력하여 실제 시각적인 정보를 취득할 수 있게 구성되는 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블을 이용한 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅 시스템.
- 삭제
- 청구항 5에 있어서,
상기 컨트롤제어기에는, 상기 히팅 케이블의 구동시간을 설정하는 타이머를 구성하고, 상기 타이머에서 설정 시간이 경과하면 상기 히팅제어유닛에서 상기 전원공급유닛에 발열중지를 위한 제어신호를 인가하여 상기 히팅 케이블의 구동정지를 자동으로 제어하는 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블을 이용한 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅 시스템
- 청구항 5에 있어서,
상기 컨트롤제어기에는, 도로의 지면 온도를 감지하여 측정하는 지면온도센서를 더 포함하여 이루어지는 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블 을 이용한 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅 시스템
- 청구항 8에 있어서,
상기 컨트롤제어기에서는, 상기 히팅제어유닛의 제어신호에 따른 상기 히팅 케이블의 구동 상태에서 상기 지면온도센서로부터 입력된 감지신호의 온도 변화를 실시간으로 확인하고,
상기 히팅제어유닛에서 상기 지면온도센서의 온도 변화에 따른 상기 히팅 케이블의 정상작동 여부를 상기 IoT통신기를 통해 상기 통합제어서버에 송출하게 이루어지는 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블을 이용한 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅 시스템
- 청구항 5에 있어서,
상기 IoT통신기에서는, 상기 컨트롤제어기의 감지신호 및 제어신호와 함께 사물인터넷(IoT;internet of things) 기반으로 해당 영역 내 감시카메라 및 위성촬영한 영상신호를 상기 통합제어서버에 송출하게 이루어지는 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블을 이용한 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅 시스템
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| KR1020210038610A KR102304126B1 (ko) | 2021-03-25 | 2021-03-25 | 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅용 히팅 케이블 및 이를 이용한 도로 결빙 블랙아이스 및 스노우 멜팅 시스템 |
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