KR102324861B1 - 타이어에 의한 도로의 포장 마모 및 미세먼지 발생 측정시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일면에 의하면, 밀폐영역을 제공하며 급배기가 이루어지기 위한 하우징(100); 하우징(100)내에 타이어(T)를 장탈착하기 위한 타이어장착부(210)에 대하여 회전력과 장착된 타이어(T)에 대하여 가압력을 제공하기 위한 동력발생부(200); 장착된 타이어(T)에 대하여 도로 포장의 종류에 해당하는 시편이 장착되기 위한 마찰부재부(300); 및 하우징(100)의 급배기의 순환에 의하여 포집된 미세먼지를 필터링하여 미세먼지를 검출하기 위한 미세먼지검출부(400)를 포함하는 타이어에 의한 도로의 포장 마모 및 미세먼지 발생 측정시스템이 제공된다.

Description

타이어에 의한 도로의 포장 마모 및 미세먼지 발생 측정시스템 및 그 방법{Measuring system of the paved road wear and fine dusts and method thereof}
본 발명은 타이어에 의한 도로의 포장 마모과 그에 따른 미세먼지 발생을 측정하기 위한 시뮬레이터의 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 타이어와 도로 포장 사이의 마찰과 중량에 의하여 발생되는 도로 포장의 마모와 미세먼지의 발생을 시뮬레이터로 측정할 수 있는 시스템에 관한 것이다.
최근 들어 한반도에 미세먼지의 농도가 짙어지면서 노약자 뿐 아니라 일반 성인에게도 건강의 위협이 되고 있다. 미세먼지의 발생 원인은 중국에서 유입되는 황사, 발전소에서 배출되는 입자들과 같이 다양하다. 자동차가 통행하는 도로에서도 먼지는 발생되는데, 특히 자동차 타이어의 노면 마찰에 의하여 발생되는 양이 많다. 이렇게 발생된 먼지들은 노면에 그대로 남아 있다가 빗물에 쓸려 제거되는 경우도 있으나, 자동차의 주행에 의해 발생되는 바람을 따라 재비산하여 도로 위, 주변 공간으로 먼지의 농도를 증가시키는 원인이 된다.
도로의 재비산 먼지를 포집하여 분석하기 위한 방법으로는 차량의 바퀴 앞뒤에 센서를 부착하여 비산하는 먼지의 양을 직접 측정하는 방법이 있으나, PM10, PM2.5 기준의 미세먼지만을 별도로 구분하여 분석하기 어려운 문제점이 있다. 빗자루와 체에 입자를 전기적으로 부착시키거나 진공흡입 장치를 이용한 경우도 있으나, 측정자의 스킬에 분석결과가 의존하게 되어 분석의 신뢰성을 담보하지 못하는 문제점이 있다.
미세먼지를 포집하기 위한 장치에 관한 선행문헌으로는 한국공개특허 제2016-0103766호가 있다. 상기 선행문헌은 상류측에 미세먼지가 포함된 일정 유량의 공기가 유입되는 유입구가 구비되고 하류측에 미세먼지가 제거된 공기가 배출되는 배출구가 구비되어 공기가 유동하는 유로가 형성된 몸체; 상기 유로 내에 구비되어 유동하는 공기에 포함된 미세먼지가 포집되는 포집여지; 상기 유로 내의 상기 포집여지 상측에 소정거리 이격되어 구비되며, 상기 포집여지를 향해 베타선을 조사하는 베타선 조사부; 및 상기 유로 내의 상기 포집여지 하측에 구비되며, 상기 포집여지를 투과한 베타선을 검출하는 베타선 검출부;를 포함하는 미세먼지 자동 측정장치에 관하여 개시하고 있다. 그러나 상기 선행문헌에 개시된 미세먼지 자동 측정장치는 도로 포장재의 먼지 투과 성능을 고려하여 도로 위의 재비산 먼지를 측정하기 위한 구성을 포함하고 있지 않다. 따라서 이러한 문제점을 개선하기 위하여 특허 제10-2085894호는 도 1에 도시된 바와 같이, 도로 포장재 시료를 고정하는 시료 장착부, 상기 시료 장착부 위에 장착되어 시료 위에 물을 주입하는 물 분사부, 상기 시료 장착부 하부에 결합되어 물을 중앙부로 모아 배출시키는 경로를 제공하는 호퍼, 및 상기 호퍼 하부에 장착되는 먼지 포집부를 포함하는 기술이 개시되어 있다.
그러나 전술한 바와 같이 종래 기술에 의할 경우 타이어와 도로 포장 사이의 속도, 마찰 종류나 하중 등에 의하여 발생되는 도로 포장의 마모나 미세먼지의 발생정도를 정확히 측정할 수 없으며, 이러한 해결을 위하여 현장에서 많은 시간과 비용을 소요하여 산출하는 경우에는 여러 문제점이 있는 바, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.
따라서 본 발명의 목적은 실제 도로 포장과 타이어 사이의 상태에 가장 부합하는 조건에 따라 발생되는 도로 포장의 마모와 그에 따른 미세먼지의 발생을 보다 정확하고 간편하게 측정할 수 있는 타이어에 의한 도로의 포장 마모 및 미세먼지 발생 측정시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일면에 의하면, 밀폐영역을 제공하며 급배기가 이루어지기 위한 하우징(100); 하우징(100)내에 타이어(T)를 장탈착하기 위한 타이어장착부(210)에 대하여 회전력과 장착된 타이어(T)에 대하여 가압력을 제공하기 위한 동력발생부(200); 장착된 타이어(T)에 대하여 도로 포장의 종류에 해당하는 시편이 장착되기 위한 마찰부재부(300); 및 하우징(100)의 급배기의 순환에 의하여 포집된 미세먼지를 필터링하여 미세먼지를 검출하기 위한 미세먼지검출부(400)를 포함하는 타이어에 의한 도로의 포장 마모 및 미세먼지 발생 측정시스템이 제공된다.
여기서, 동력발생부(200)와 미세먼지검출부(400)를 제어하기 위한 제어부(500)를 더 포함하는 것이바람직하다.
또한, 하우징(100)은 타이어(T)를 타이어장착부(210)에 장탈착시와 마찰부재부(300)의 교환시 개방할 수 있는 도어(120)를 구비하는 것이바람직하다.
또한, 하우징(100)의 일측에는 공기의 급기가 이루어지도록 하기 위한 급기구(130)를 구비하며, 하우징(100)의 하측에는 공기의 배기가 이루어지도록 하기 위한 배기구(140)를 구비하는 것이바람직하다.
또한, 하우징(100)의 급기구(130)과 배기구(140)는 각각 미세먼지검출부(400)에 대하여 배기관(130a)과 배기관(140a)을 통하여 연통되는 것이바람직하다.
또한, 하우징(100)은 하측에 구비된 배기구(140)로 미세먼지의 유입 유도를 위한 곡면을 가진 경사유도면(150)을 구비하는 것이바람직하다.
또한, 경사유도면(150)의 상단부에는 경사유도면(150)에 침전된 미세먼지를 배기구(140)로 송풍하기 위한 송풍팬(160)을 구비하는 것이바람직하다.
또한, 동력발생부(200)는 타이어장착부(210)에 대하여 회전력을 제공하기 위한 회전 구동부(220)와 타이어(T)에 대하여 가압력을 제공하기 위한 가압부(240)로 이루어지는 것이바람직하다.
또한, 동력발생부(200)는 회전 구동부(220)에 결합된 회전축의 rpm을 측정하기 위한 rpm 측정부(230)를 더 포함하는 것이바람직하다.
또한, 동력발생부(200)는 가압부(240)의 가압력을 감지하기 위한 가압센서부(250)를 더 포함하는 것이바람직하다.
또한, 회전 구동부(220)는 타이어장착부(210)의 회전축과 결합되며, 타이어장착부(210)의 회전축에 대하여 회전력을 제공하기 위한 구동모터가 본체(110)의 프레임에 구비되는 것이바람직하다.
또한, 가압부(240)는 타이어장착부(210)에 장착된 타이어(T)의 표면에 대하여 타이어장착부(210)의 회전축 중심방향으로 가압력을 인가하기 위한 액츄에이터(미도시), 액츄에이터의 브라켓(242), 및 브라켓(242)에 공회전되도록 축결합된 롤러(244)로 이루어지는 것이바람직하다.
또한, 가압부(240)의 액츄에이터는 본체(110)에 결합되어 하우징(100)의 밀폐공간으로 노출된 브라켓(242)을 제어부(500)에 제어신호에 의하여 장착된 타이어(T)의 표면에 대하여 타이어장착부(210)의 회전축 중심방향으로 이동시키는 실린더 또는 리니어모터로 이루어지는 것이바람직하다.
또한, 가압부(240)의 롤러(244)는 타이어장착부(210)에 장착된 타이어(T)의 표면에 대하여 긴밀하게 면접촉되어 공회전될 수 있도록 브라켓(242)에 대하여 결합되는 것이바람직하다.
또한, 마찰부재부(300)는 장착된 타이어(T)에 대하여 도로 포장의 종류에 해당하는 시편이 외주면에 구비되는 원통형을 가진 시편 부착드럼(310)과, 시편 부착드럼(310)이 탈부착 결합되며 본체(110)의 프레임에 대하여 공회전되도록 결합된 공회전 결합부(320)로 이루어지는 것이바람직하다.
또한, 마찰부재부(300)의 시편 부착드럼(310)의 외주면에 구비되는 시편은 시편 부착드럼(310)의 중심축으로부터 일정간격으로 표시되는 마크가 내재되는 것이바람직하다.
또한, 미세먼지검출부(400)는 하우징(100)의 급기구(130)에 대하여 공기를 주입하도록 하기 위한 공기주입부(410), 하우징(100)의 배기구(140)로부터 배기된 공기를 흡입하기 위한 공기흡입부(420), 공기흡입부(420)에 의하여 흡입된 공기에 대하여 미세먼지를 필터링하기 위한 필터부(430), 필터부(430)에 의하여 필터링된 미세먼지를 측정하기 위한 미세먼지측정부(440)로 이루어지는 것이바람직하다.
또한, 제어부(500)는 회전 구동부(220)의 rpm 회전수와 가압부(240)의 엑츄에이터의 가압력 또는 브라켓(242)의 이동거리를 제어하는 것이바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 일면에 의하면, 밀폐된 하우징(100)에 대하여 타이어(T)를 타이어장착부(210)에 장착하는 제1 단계; 도로 포장의 시편이 외주면에 구비된 시편 부착드럼(310)을 공회전 되도록 장착하는 제2 단계; 하우징(100)에 대하여 급배기가 이루어지며 배기된 공기에 대한 미세먼지를 미세먼지검출부(400)에 의하여 측정하는 제3 단계; 및 타이어장착부(210)의 회전 rpm을 제어하여 타이어(T)의 회전수를 가변하는 제4 단계를 포함하는 타이어에 의한 도로의 포장 마모 및 미세먼지 발생 측정방법이 제공된다.
여기서, 제3 단계와 제4 단계는 선택적으로 순서가 변경될 수 있는 것이바람직하다.
또한, 제3 단계에서 장착된 타이어(T)의 표면에 대하여 타이어장착부(210)의 회전축 중심방향으로 롤러(244)에 의하여 가압시키는 제5 단계를 더 포함하는 것이바람직하다.
따라서 본 발명에 의하면 실제 도로 포장과 타이어 사이의 상태에 가장 부합하는 조건에 따라 발생되는 도로 포장의 마모와 그에 따른 미세먼지의 발생을 보다 정확하고 간편하게 측정할 수 있다.
도 1은 특허 제10-2085894호에 따른 미세먼지 측정시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 타이어에 의한 도로의 포장 마모 및 미세먼지 발생 측정시스템의 개략적인 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 타이어에 의한 도로의 포장 마모 및 미세먼지 발생 측정시스템의 개략적인 블록도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 타이어에 의한 도로의 포장 마모 및 미세먼지 발생 측정시스템에 있어서 동작상태를 나타낸 개략적인 사시도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 타이어에 의한 도로의 포장 마모 및 미세먼지 발생 측정시스템에 있어서 스노우 체인을 장착하였을 경우 동작상태를 나타낸 개략적인 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 타이어에 의한 도로의 포장 마모 및 미세먼지 발생 측정시스템에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 타이어에 의한 도로의 포장 마모 및 미세먼지 발생 측정시스템의 개략적인 사시도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 타이어에 의한 도로의 포장 마모 및 미세먼지 발생 측정시스템의 개략적인 블록도이며, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 타이어에 의한 도로의 포장 마모 및 미세먼지 발생 측정시스템에 있어서 동작상태를 나타낸 개략적인 사시도이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 타이어에 의한 도로의 포장 마모 및 미세먼지 발생 측정시스템에 의하면, 밀폐영역을 제공하며 급배기가 이루어지기 위한 하우징(100), 하우징(100)내에 타이어를 장탈착하기 위한 타이어장착부(210)에 대하여 회전력과 장착된 타이어(T)에 대하여 가압력을 제공하기 위한 동력발생부(200), 장착된 타이어(T)에 대하여 도로 포장의 종류에 해당하는 시편이 장착되기 위한 마찰부재부(300), 하우징(100)의 급배기의 순환에 의하여 포집된 미세먼지를 필터링하여 미세먼지를 검출하기 위한 미세먼지검출부(400), 및 동력발생부(200)와 미세먼지검출부(400)를 제어하기 위한 제어부(500)로 이루어진다.
하우징(100)은 타이어(T)를 타이어장착부(210)에 장탈착시와 마찰부재부(300)의 교환시 개방할 수 있는 도어(120)를 본체(110)의 프레임에 구비하며, 하우징(100)의 일측에는 공기의 급기가 이루어지도록 하기 위한 급기구(130)를 구비하며, 하우징(100)의 하측에는 공기의 배기가 이루어지도록 하기 위한 배기구(140)를 구비한다.
하우징(100)의 급기구(130)과 배기구(140)는 각각 미세먼지검출부(400)에 대하여 배기관(130a)과 배기관(140a)을 통하여 연통된다.
한편, 하우징(100)은 하측에 구비된 배기구(140)로 미세먼지의 유입 유도를 위한 곡면을 가진 경사유도면(150)을 구비하며, 경사유도면(150)의 상단부에는 경사유도면(150)에 침전된 미세먼지를 배기구(140)로 송풍하기 위한 송풍팬(160)을 구비한다.
따라서 급기구(130)를 통하여 공급되는 공기는 동력발생부(200)에 의하여 타이어(T)가 회전할 때 발생되는 미세먼지의 일부는 직접 배기구(140)를 통하여 미세먼지검출부(400)로 전달되지만, 직접 배기구(140)를 통하여 미세먼지검출부(400)로 전달되지 못하고 하우징(100)의 하측에 위치한 경사유도면(150)에 대하여 집적되는 미세먼지들은 경사유도면(150)의 상단으로부터 경사유도면을 따라 송풍되는 송풍팬(160)에 의하여 배기구(140)로 강제 배기되어 미세먼지검출부(400)로 전달된다.
타이어장착부(210)는 타이어(T)를 장착하기 위한 부재, 예를 들면 볼트와 너트로 이루어진다.
동력발생부(200)는 타이어장착부(210)에 대하여 회전력을 제공하기 위한 회전 구동부(220), 회전 구동부(220)의 rpm을 측정하기 위한 rpm 측정부(230), 타이어(T)에 대하여 가압력을 제공하기 위한 가압부(240), 및 가압부(240)의 가압력을 감지하기 위한 가압센서부(250)를 포함한다.
회전 구동부(220)는 타이어장착부(210)의 회전축과 결합되며, 타이어장착부(210)의 회전축에 대하여 회전력을 제공하기 위한 구동모터가 본체(110)의 프레임에 구비된다.
rpm 측정부(230)는 회전 구동부(220)에 의하여 회전되는 타이어장착부(210)의 회전축에 대한 rpm을 측정하기 위한 센서로 이루어진다.
가압부(240)는 타이어장착부(210)에 장착된 타이어(T)의 표면에 대하여 타이어장착부(210)의 회전축 중심방향으로 가압력을 인가하기 위한 액츄에이터(미도시), 액츄에이터의 브라켓(242), 및 브라켓(242)에 공회전되도록 축결합된 롤러(244)로 이루어진다.
가압부(240)의 액츄에이터는 본체(110)에 결합되어 하우징(100)의 밀폐공간으로 노출된 브라켓(242)을 제어부(500)에 제어신호에 의하여 장착된 타이어(T)의 표면에 대하여 타이어장착부(210)의 회전축 중심방향으로 이동시키는 실린더나 리니어모터로 이루어질 수 있다.
가압부(240)의 롤러(244)는 타이어장착부(210)에 장착된 타이어(T)의 표면에 대하여 긴밀하게 면접촉되어 공회전될 수 있도록 브라켓(242)에 대하여 결합된다.
마찰부재부(300)는 장착된 타이어(T)에 대하여 도로 포장의 종류에 해당하는 시편, 예를 들면, 아스팔트나 콘크리트 포장도로와 같은 시편이 외주면에 구비되는 원통형을 가진 시편 부착드럼(310)과, 시편 부착드럼(310)이 탈부착 결합되며 본체(110)의 프레임에 대하여 공회전되도록 결합된 공회전 결합부(320)로 이루어진다.
마찰부재부(300)의 시편 부착드럼(310)의 외주면에 구비되는 시편은 시편 부착드럼(310)의 중심축으로부터 일정간격으로 표시되는 마크(미도시)가 내재된다.
미세먼지검출부(400)는 하우징(100)의 급기구(130)에 대하여 공기를 주입하도록 하기 위한 공기주입부(410), 하우징(100)의 배기구(140)로부터 배기된 공기를 흡입하기 위한 공기흡입부(420), 공기흡입부(420)에 의하여 흡입된 공기에 대하여 미세먼지를 필터링하기 위한 필터부(430), 필터부(430)에 의하여 필터링된 미세먼지를 측정하기 위한 미세먼지측정부(440)로 이루어진다.
제어부(500)는 동력발생부(200)의 회전 구동부(220)의 rpm 회전수와 가압부(240)의 엑츄에이터의 가압력 또는 브라켓(242)의 이동거리를 제어하며, 미세먼지검출부(400)에 의하여 주입되는 공기 주입량과 미세먼지 측정을 위한 미세먼지측정부(400)를 제어한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 타이어에 의한 도로의 포장 마모 및 미세먼지 발생 측정시스템에 의하면, 자동차의 하중에 대응하는 하중력을 동력발생부(200)의 가압부(240)에 의하여 장착된 타이어(T)에 대하여 가압력을 작용함으로써 차량의 하중에 따른 도로 포장의 마모 정도와 미세먼지의 발생정도를 측정할 수 있다. 또한 차량의 속도에 대응하는 타이어장착부(210)의 rpm을 제어하여 차량의 속도에 따른 도로 포장의 마모와 미세먼지의 발생을 측정할 수 있다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 타이어(T)에 스노우 체인이 장착된 경우와 같이 다양한 타이어의 환경하에서 발생되는 도로 포장의 마모와 미세먼지 발생을 측정할 수 있다.
100: 하우징
110: 본체
120: 도어
130: 급기구
140: 배기구
150: 경사유도면
160: 송풍팬
210: 타이어장착부
200: 동력발생부
210: 타이어장착부
220: 회전 구동부
230: rpm 측정부
240: 가압부
242: 브라켓
244: 롤러
250: 가압센서부
300: 마찰부재부
310: 시편 부착드럼
320: 공회전 결합부
400: 미세먼지검출부
500: 제어부

Claims (21)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 밀폐영역을 제공하며 급배기가 이루어지기 위한 하우징(100);
    하우징(100)내에 타이어(T)를 장탈착하기 위한 타이어장착부(210)에 대하여 회전력과 장착된 타이어(T)에 대하여 가압력을 제공하기 위한 동력발생부(200);
    장착된 타이어(T)에 대하여 도로 포장의 종류에 해당하는 시편이 장착되기 위한 마찰부재부(300); 및
    하우징(100)의 급배기의 순환에 의하여 포집된 미세먼지를 필터링하여 미세먼지를 검출하기 위한 미세먼지검출부(400)를 포함하며,
    하우징(100)의 일측에는 공기의 급기가 이루어지도록 하기 위한 급기구(130)를 구비하며, 하우징(100)의 하측에는 공기의 배기가 이루어지도록 하기 위한 배기구(140)를 구비하며,
    하우징(100)의 급기구(130)과 배기구(140)는 각각 미세먼지 검출부(400)에 대하여 배기관(130a)과 배기관(140a)을 통하여 연통되며,
    하우징(100)은 하측에 구비된 배기구(140)로 미세먼지의 유입 유도를 위한 곡면을 가진 경사유도면(150)을 구비하며,
    경사유도면(150)의 상단부에는 경사유도면(150)에 침전된 미세먼지를 배기구(140)로 송풍하기 위한 송풍팬(160)을 구비하는 것을 특징으로 하는 타이어에 의한 도로의 포장 마모 및 미세먼지 발생 측정시스템.
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  15. 제7항에 있어서, 마찰부재부(300)는 장착된 타이어(T)에 대하여 도로 포장의 종류에 해당하는 시편이 외주면에 구비되는 원통형을 가진 시편 부착드럼(310)과, 시편 부착드럼(310)이 탈부착 결합되며 본체(110)의 프레임에 대하여 공회전되도록 결합된 공회전 결합부(320)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어에 의한 도로의 포장 마모 및 미세먼지 발생 측정시스템.
  16. 제15항에 있어서, 마찰부재부(300)의 시편 부착드럼(310)의 외주면에 구비되는 시편은 시편 부착드럼(310)의 중심축으로부터 일정간격으로 표시되는 마크가 내재되는 것을 특징으로 하는 타이어에 의한 도로의 포장 마모 및 미세먼지 발생 측정시스템.
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