KR102347994B1 - 도로 융설을 위한 탄소섬유 열선 매설 방법 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 도로 융설을 위한 탄소섬유 열선 매설 방법 및 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 탄소섬유 열선을 활용하여 탄소섬유 열선 그룹을 구성하고 탄소섬유 열선의 특징을 이용하여 각 구간별 구부림과 절단을 자유롭게 수행하여 설치를 용이하게 하고, 각 탄소섬유 열선 그룹에 대한 작동여부를 실시간으로 확인하고 빅데이터화할 뿐만 아니라, 탄소섬유 열선 구간별 제어에 따라 폭설 지역에 대한 집중적 융해를 통해 에너지 효율을 향상시키도록 하기 위한 도로 융설을 위한 탄소섬유 열선 매설 방법 및 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 도로 융설을 위한 탄소섬유 열선 매설 방법 및 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 탄소섬유 열선을 활용하여 탄소섬유 열선 그룹을 구성하고 탄소섬유 열선의 특징을 이용하여 각 구간별 구부림과 절단을 자유롭게 수행하여 설치를 용이하게 하고, 각 탄소섬유 열선 그룹에 대한 작동여부를 실시간으로 확인하고 빅데이터화할 뿐만 아니라, 탄소섬유 열선 구간별 제어에 따라 폭설 지역에 대한 집중적 융해를 통해 에너지 효율을 향상시키도록 하기 위한 도로 융설을 위한 탄소섬유 열선 매설 방법 및 시스템에 관한 것이다.
최근 사회간접자본(SOC)에 의한 고속도로, 산업도로, 각종 교량 및 터널 등의 활발한 건설이 이루어지고 있으나, 산악 및 다설 지역을 포함한 도로, 터널 및 교량 등에서는 매년마다 폭설로 인한 차량 지체 및 교통 통제 등의 장애로 엄청난 경제적 손실이 생기고 있으므로 원활한 차량 운행과 안전을 고려한 시스템이 절실히 요구되고 있다. 선진 외국에서는 안전성 및 경제적, 환경적인 측면을 고려한 시스템을 개발, 적용하여 안전, 신속, 원활한 차량 운행을 도모하고 있으나, 국내의 경우 산악 지형, 터널 및 교량 등에서의 여러 가지 부적절한 여건 등으로 인해 적절한 대책마련이 시급한 실정이다.
가장 이상적인 노면결빙 감지 및 방지 시스템은 우선적으로 도로, 차량 및 관련 시설물에 피해를 주지 않아야 하고, 해당 시스템 작동시 차량의 지체나 교통 통제 등이 없어야 한다. 현재의 융설 방식은 결빙을 주로 눈이 내린 후 후조치로서 인력에 의한 화학 약품 도포로 융설하고 있으며, 다량의 눈이 내릴 경우 노면의 급속한 결빙과 제설작업의 어려움 등의 많은 어려움이 발생하고 있다.
이와 관련된 종래의 기술로 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2018-0072462(2018.06.25)호 "탄소섬유발열선을 이용한 결빙방지 매트(MAT FOR DEICING USE THE CARBON FIBER HEATING LINE)"는 계단이나 현관 또는 인도 등에 설치되어 겨울철 눈이 쌓이거나 결빙된 구역을 온열로서 빠르게 녹여 보행자의 안전을 도모하기 위한 탄소섬유발열선을 이용한 결빙방지 매트에 관한 것이다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2018-0049566호 "다중 열선을 이용한 세라믹 가열 플레이트 및 이의 제작 방법(Ceramic heating plate using multi-heat fiber and method for manufacturing the same)"은 다중 열선을 이용한 세라믹 가열 플레이트에 관한 것으로, 세라믹 가열 플레이트의 내부에 매설되고, 전류 인가에 따라 발열하는 열선 다발을 구비한 발열부와; 도전성이 우수한 동선과 이 동선의 외주면 둘레에 배치된 피복층을 구비하고, 접속단자를 통해 발열부의 양 단부에 결합되는 리드선; 접속단자에 커넥터를 접속시켜 발열부에 전원공급을 조절하는 제어부; 발열부와 리드선 사이에 개재되는 땜납층; 및 발열부와 리드선 및 땜납층의 결선 부위를 둘러싸는 알루미늄층과, 알루미늄층과 발열부의 일부 및 리드선의 일부를 밀봉하는 테프론 코팅층을 구비하여, 발열부와 리드선을 전기연통가능하게 결선하는 결속부;로 이루어지는 기술에 관한 것이다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2016-0131453호 "탄소섬유를 이용한 발열선 제조장치(APPARATUS FOR MANUFACTURING HEATING-WIRE USING CARBON FIBER)"는 탄소섬유를 이용한 발열선 제조장치는, 탄소섬유를 나선형태로 꼬아 발열선을 제조하는 탄소섬유를 이용한 발열선 제조장치에 있어서, 일정한 틀을 형성하는 본체; 상기 본체에 회전 가능하게 결합되고 상부에 롤 형상의 탄소섬유가 회전 가능하게 장착되는 회전원판; 상기 본체에 결합되고, 상기 탄소섬유가 상기 회전원판의 회전에 의해 나선형태로 꼬여 발열선으로 형성하는 과정에서 발열선을 통과시켜 요동을 억제하도록 지지하는 발열선 지지부; 및 상기 본체에 결합되고, 상기 발열선 지지부를 통과하는 발열선을 권취장치로 안내하는 발열선 안내부를 포함하며, 상기 탄소섬유는 상기 발열선 지지부에 의해 요동이 억제되도록 지지되고 상기 발열선 안내부에 의해 안내되어 상기 권취장치로 감기는 과정에서, 상기 회전원판의 회전에 의해 나선형태로 꼬아지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2003-0001324호 "탄소섬유사 발열선을 이용한 원적외선 방사 면상발열체(Surface type heater which emits infrared rays)"는 면상발열체의 고분자 절연부재의 내면에 격자 형상의
일정한 간격을 갖는 홈들을 만들고 이 홈들을 따라 탄소섬유사 발열선을 형상과 같이 원하는 형상으로 배열함으로써, 탄소섬유사 발열선을 이용한 원적외선 방사 면상발열체를 가능하게 하며 생산비용이 저렴한 원적외선 방사 면상발열체를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.
그러나 이러한 종래의 기술들은 도로 상의 각 구간별 융해에 대해 적용하기 어려울 뿐만 아니라, 적용시 열효율이 떨어지는 한계점이 있어 왔다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 탄소섬유 열선을 활용하여 탄소섬유 열선 그룹을 구성하고 탄소섬유 열선의 특징을 이용하여 각 구간별 구부림과 절단을 자유롭게 수행하여 설치를 용이하게 하도록 하기 위한 도로 융설을 위한 탄소섬유 열선 매설 방법 및 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 각 탄소섬유 열선 그룹에 대한 작동여부를 실시간으로 확인하고 빅데이터화할 뿐만 아니라, 탄소섬유 열선 구간별 제어에 따라 폭설 지역에 대한 집중적 융해를 통해 에너지 효율을 향상시키도록 하기 위한 도로 융설을 위한 탄소섬유 열선 매설 방법 및 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 도로 융설을 위한 탄소섬유 열선 매설 방법 및 시스템을 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 과제를 달성하기 위해 본 발명의 일 구현예는
콘크리트 노면의 바닥면을 커팅기를 이용하여 구간별 커팅 수행하는 제 1 단계; 및
각 탄소섬유 열선을 삽입하기 위해 콘크리트 도로 상에 커팅기를 이용한 지그재그 형식의 홈 커팅에 따라 생성된 커팅 단면인 커팅해 낸 홈 내부에 각 탄소섬유 열선을 포함하는 각 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)을 각 커팅 구간별 라인을 따라 삽입하는 제 2 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 융설을 위한 탄소섬유 열선 매설 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제 2 단계 이후, 각 탄소섬유 열선을 삽입하고 남은 상부 공간은 주입재(100a)로 메움을 수행하는 제 3 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제 1 단계와 상기 제 2 단계 사이에, 각 구간별로 삽입되는 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)을 이루는 삽입형 구조체(110) 내부에 적어도 하나 이상의 탄소섬유 열선이 포함된 탄소섬유 열선 그룹(130)을 삽입하여 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)을 커팅 형태에 따라 구부리고 절단하여 형성하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기의 과제를 달성하기 위해 본 발명의 다른 구현예는
각 구간별로 삽입되는 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)을 이루는 삽입형 구조체(110) 내부에 적어도 하나 이상의 탄소섬유 열선이 포함된 탄소섬유 열선 그룹(130)을 삽입하여 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)을 커팅 형태에 따라 구부리고 절단하여 형성한 탄소섬유 열선 모듈(100); 및
각 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)와의 전기 배선이 형성되면 각 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)에 전기 공급량, 공급 시간을 제어하는 제어장치부(300); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 융설을 위한 탄소섬유 열선 매설 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 탄소섬유 열선 모듈(100)의 구간을 형성하는 각 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)을 구성하는 탄소섬유 열선은 외부로부터 전력을 인가받아 열을 공급하는 탄소섬유 및 탄소나노튜브 구성체 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 도로 융설을 위한 탄소섬유 열선 매설 방법 및 시스템은, 탄소섬유 열선을 활용하여 탄소섬유 열선 그룹을 구성하고 탄소섬유 열선의 특징을 이용하여 각 구간별 구부림과 절단을 자유롭게 수행하여 설치를 용이하게 하도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 도로 융설을 위한 탄소섬유 열선 매설 방법 및 시스템은, 각 탄소섬유 열선 그룹에 대한 작동여부를 실시간으로 확인하고 빅데이터화할 뿐만 아니라, 탄소섬유 열선 구간별 제어에 따라 폭설 지역에 대한 집중적 융해를 통해 에너지 효율을 향상시키도록 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 도로 융설을 위한 탄소섬유 열선 매설 방법을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도로 융설을 위한 탄소섬유 열선 매설 시스템(1)을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도로 융설을 위한 탄소섬유 열선 매설 시스템(1) 중 탄소섬유 열선 모듈(100)이 설치된 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 도로 융설을 위한 탄소섬유 열선 매설 시스템(1) 중 탄소섬유 열선 모듈(100)의 구간을 형성하는 각 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도로 융설을 위한 탄소섬유 열선 매설 시스템(1)을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도로 융설을 위한 탄소섬유 열선 매설 시스템(1) 중 탄소섬유 열선 모듈(100)이 설치된 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 도로 융설을 위한 탄소섬유 열선 매설 시스템(1) 중 탄소섬유 열선 모듈(100)의 구간을 형성하는 각 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송'하는 경우에는 구성요소는 다른 구성요소로 직접 상기 데이터 또는 신호를 전송할 수 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송할 수 있음을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 도로 융설을 위한 탄소섬유 열선 매설 방법을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 도로 융설을 위한 탄소섬유 열선 매설 방법을 수행하기 위해 콘크리트 노면의 바닥면을 커팅기를 이용하여 구간별 커팅 수행한다(S11). 단계(S11) 이후, 각 구간별로 삽입되는 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)을 이루는 삽입형 구조체(110) 내부에 적어도 하나 이상의 탄소섬유 열선이 포함된 탄소섬유 열선 그룹(130)을 삽입하여 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)을 커팅 형태에 따라 구부리고 절단하여 형성한다(S12). 단계(S12) 이후, 각 탄소섬유 열선을 삽입하기 위해 콘크리트 도로 상에 커팅기를 이용한 지그재그 형식의 홈 커팅에 따라 생성된 커팅 단면인 커팅해 낸 홈 내부에 각 탄소섬유 열선을 포함하는 각 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)을 각 커팅 구간별 라인을 따라 삽입한다(S13). 단계(S13) 이후, 각 탄소섬유 열선을 삽입하고 남은 상부 공간은 주입재(100a)로 메움을 수행한다(S14).
여기서, 도 4에 해당하는 각 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)의 측면부를 살펴보면, 콘크리트 노면의 바닥면을 커팅기를 이용하여 폭 1 내지 5mm, 깊이 약 5cm 정도로 커팅을 하며, 이때 커팅은 지그재그 형식으로 일정 패턴대로 하고, 일정 구역을 나누어서 반복한다.
이와 같이 각 탄소섬유 열선을 삽입하기 위해 콘크리트 도로 상에 커팅기를 이용한 지그재그 형식의 홈 커팅에 따라 생성된 커팅 단면인 커팅해 낸 홈 내부에 각 탄소섬유 열선을 포함하는 각 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)을 각 커팅 구간별 라인을 따라 삽입하며, 각 탄소섬유 열선을 삽입하고 남은 상부 공간은 주입재(100a)로 메움을 수행할 수 있다. 즉, 5cm로 홈 커팅이 수행된 콘크리트 도로 상에서 2cm(±0.5cm)은 폭 0.5 내지 5mm, 바람직하게는 1 내지 3mm로 형성되는 탄소섬유 열선에 대한 삽입이 수행되고, 그 상부에 해당하는 3cm(±0.5cm) 내외를 주입재(100a)로 메움을 수행함으로써, 각 탄소섬유 열선에 대한 고정을 수행할 수 있으며, 홈 커팅의 깊이나 폭 등의 조건은 도로 상태 및 현장 여건, 매설되는 열선의종류, 규격 등에 따라 자유롭게 조정할 수 있다.
한편, 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)은 도 3 및 도 4와 같이 PVC, PET 등으로 형성되고 상부면에서 하부의 내부로 수직방향으로 삽입홀이 형성되고 상술한 커팅 방향의 직선 성분, 곡선 성분 등에 해당하는 미리 지정된 구간 또는 전체 구간 따라 형성된 삽입형 구조체(110)를 포함한다.
다음으로, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도로 융설을 위한 탄소섬유 열선 매설 시스템(1)을 나타내는 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도로 융설을 위한 탄소섬유 열선 매설 시스템(1) 중 탄소섬유 열선 모듈(100)이 설치된 것을 설명하기 위한 도면이다. 도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 도로 융설을 위한 탄소섬유 열선 매설 시스템(1) 중 탄소섬유 열선 모듈(100)의 구간을 형성하는 각 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에서 탄소섬유 열선 모듈(100)의 구간을 형성하는 각 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)을 구성하는 탄소섬유 열선은 외부로부터 전력을 인가받아 열을 공급하는 탄소섬유 및 탄소나노튜브 구성체 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있는데, 상기 탄소섬유 또는 탄소나노튜브는 높은 전기전도성, 열전도성, 내열성, 내식성, 내마모성 및 윤활성 등과 같은 특성이 우수할 뿐만 아니라 원적외선이 방출되므로 폭설에 대한 가열 효과가 뛰어나, 본 발명의 발열수단인 열선으로 사용될 수 있다. 여기서 탄소섬유 열선은 섬유의 표면에 침전이나 인쇄방식으로 탄소 분말 또는 탄소나노튜브를 코팅하여 제조한 것을 활용할 수 있으며, 또한, 순수한 탄소섬유 원사는 폴리아크릴로니트릴(Polyacrylonitrile), 피치(Pitch) 및 레이온 섬유 등을 가열함으로써 탄소를 제외한 다른 원소를 제거하고 탄소만 남겨 제조한 것을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에서 사용되는 탄소섬유 열선은 소비전력이 낮고, 15℃ 에서 3000℃까지의 넓은 온도대역의 열 공급이 가능하며, 인장강도가 커 구부리거나 접을 수 있어서 탄소섬유 열선 모듈(100)의 구간을 형성하는 각 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)의 크기와 형태를 자유롭게 변형하여 형성할 수 있는 장점을 제공할 수 있다.
아울러, 탄소섬유 열선은 미리 설정된 패턴으로 1개 이상 형성될 수 있으며, 도 3 내지 도 5와 같은 직선 외에 그물(mesh), S자, 지그재그 패턴으로 면상 발열체와 같은 모양으로 형성될 수 있으며, 그물(망사), S자, 지그재그 패턴으로 형성될 경우, 금속편, 금속사, 금속고리, 버클 등은 물론 내열성을 갖는 물질로 제조, 구성된 끈, 띠, 테이프, 고리, 버클 등으로 그물, 직선 등의 상기 탄소섬유 발열체의 배열을 만들고 고정, 지지할 수 있다.
탄소섬유 열선을 포함하는 삽입형 구조체(110) 및 판형 커버(120)가 외면을 감쌀 때 신축성을 갖추어 다양한 형상 및 크기에 적합하게 조절되도록 구성될 수 있는 장점을 제공할 수 있다.
이러한 특징을 갖는 탄소섬유 열선을 이용한 도로 융설을 위한 탄소섬유 열선 매설 시스템(1)에 대해서 구체적으로 살펴보기 위해 도 2 및 도 3을 참조하면, 도로 융설을 위한 탄소섬유 열선 매설 시스템(1)은 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)(n은 2 이상의 자연수)으로 이루어진 탄소섬유 열선 모듈(100), CCTV(200), 제어장치부(300), 태양광 전지 어레이(400), 제 1 센서부 내지 제 n 센서부(500-1 내지 500-n)로 이루어진 센서모듈(500), 네트워크(600), 열선 관리서버(700), 관리자단말(800), 그리고 빅데이터 서버(900)를 포함할 수 있다.
네트워크(600)는 대용량, 장거리 음성 및 데이터 서비스가 가능한 대형 통신망의 고속 기간 망인 통신망이며, 인터넷(Internet) 또는 고속의 멀티미디어 서비스를 제공하기 위한 차세대 유선 및 무선 망일 수 있다. 네트워크(600)가 이동통신망일 경우 동기식 이동 통신망일 수도 있고, 비동기식 이동 통신망일 수도 있다. 비동기식 이동 통신망의 일 실시 예로서, WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 방식의 통신망을 들 수 있다. 이 경우 도면에 도시되진 않았지만, 네트워크(600)는 RNC(Radio Network Controller)을 포함할 수 있다. 한편, WCDMA망을 일 예로 들었지만, 3G LTE망, 4G망 그 밖의 5G 등 차세대 통신망, 그 밖의 IP를 기반으로 한 IP망일 수 있다. 네트워크(600)는 CCTV(200), 제어장치부(300), 열선 관리서버(700), 관리자단말(800) 및 빅데이터 서버(900), 그 밖의 시스템 상호 간의 신호 및 데이터를 상호 전달하는 역할을 한다.
제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)은 삽입형 구조체(110) 외에 판형 커버(120), 그리고 복수의 탄소섬유가 수직방향으로 부착된 탄소섬유 열선 그룹(130)을 포함할 수 있다. 판형 커버(120)는 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n) 중 하나로 형성된 삽입형 구조체(110)의 삽입홀로 탄소섬유 열선 그룹(130)을 구성하는 탄소섬유 열선이 수직방향으로 복수개가 적층되어 삽입된 상태에서 삽입형 구조체(110)의 상부면을 덮을 수 있다.
여기서 판형 커버(120)의 상부면에는 격자 형상의 홈이 형성됨으로써, 주입재(100a)이 홈 내부로 유입될 수 있는 공간층의 높이가 0.15 내지 0.32 mm가 형성됨으로써, 주입재(100a)에 의한 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)에 대한 고정이 견고하게 되도록 하는 것이 바람직하다.
커팅 홈을 따라 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)을 홈 하부에 심고, 솔라셀 에러이(400)로부터 전력을 공급받기 위한 전기를 배선한 후, 상부는 주입재(100a)로 덮어 마감을 할 수 있으며, 그 위에 다시 콘크리트나 아스팔트를 덮어 최종 마감을 수행할 수 있다. 이러한 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)은 콘크리트 도로(교량)에 적용할 수 있고, 아스팔트 도로(교량)에도 적용할 수 있는데, 아스팔트 도로의 경우는 아스팔트는 걷어내고 내부의 콘크리트에 적용한 후 상부에 아스팔트를 덮는 방식으로 진행한다.
보다 구체적으로, 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)은 콘크리트 도로에만 적용하고 아스팔트 도로는 아스팔트를 걷어 내고 내부의 콘트리트에 적용한 후 아스팔트를 뒤에 덮는 것이 바람직하며, 삽입 홈을 따라 도 1의 콘크리트 도로의 평면을 기준으로 ㄹ자 형태의 일체화된 구조체를 삽입하고, 삽입된 각 탄소섬유 열선으로 이루어진 탄소섬유 열선 그룹(130)과는 전기 배선을 통해 제어장치부(300)와 연결하는 것이 바람직하다.
제어장치부(300)는 전기 배선 후 각 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)에 전기 공급량, 공급 시간 등을 제어할 수 있으며, 중앙 재해 대책 본부가 운영하는 열선 관리서버(700) 및 관리자 단말(800)과 유무선 통신에 의해 연결하여 외부에서 제어가 수행되도록 할 수 있다.
한편, 제어장치부(300)는 각 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)에 대해서 매칭된 제 1 센서부 내지 제 n 센서부(500-1 내지 500-n)로부터 콘크리트 도로 상의 열감지 정보를 제공받아 네트워크(600)를 통해 열선 관리서버(700)로 전송함으로써, 각 센서부를 구성하는 열감지센서를 설치해서 열발생 유무를 파악할 수 있고, CCTV(200)를 통해 강설시 융설 여부를 파악하여 장치의 고장 유무를 확인할 수 있으며, 고장시 정보를 유지관리 회사에 전송하여 유지관리하도록 할 수 있다.
또한, 제어장치부(300)는 융설이 되지 않는 구역만 확인하고 보수할 수 있으므로 전체를 뜯어내지 않고 일부만 뜯어내서 보수할 수 있으므로 유지보수가 용이하고 비용을 절감할 수 있다.
한편, 각 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)의 구성이 삽입형 구조체(110), 합성수진 코팅체(120), 탄소섬유 열선 그룹(130) 외에 RFID태그가 함께 형성되는 경우, 열선 관리서버(700)는 CCTV(200)를 통해 강설시 융설 여부를 분석하여 융설이 수행되지 않는 구역에 해당하는 탄소섬유 열선의 위치정보와 식별번호를 네트워크(600)를 통해 각 관리자단말(800)로 전송할 수 있다.
이후, 열선 관리서버(700)는 네트워크(600)를 통해 각 관리자단말(800)에 의한 RFID태그에 대한 무선 스마트디바이스인 관리자단말(800)에 구비된 RFID리더기를 통해 RFID태그에 대한 인식을 통해 태그식별정보를 수신하여 식별정보와 일치하여 수신된 태그식별정보가 융설이 수행되지 않은 구역의 탄소섬유 열선 그룹(130)이 맞는 경우, 탄소섬유 열선 그룹(130)에 대한 보수 요청을 관리자단말(800)로 전송할 수 있으며, 관리자단말(800)에 의한 탄소섬유 열선을 구성하는 삽입형 구조체(110), 합성수진 코팅체(120), 탄소섬유 열선 그룹(130) 및 RFID태그에 대한 분리를 통해 탄소섬유 열선 그룹(130)의 교체가 수행된 뒤, 수리 완료 신호가 관리자단말(800)로부터 수신되는 경우, 다음 강설시의 융설 여부를 CCTV(200)를 통해 수신하여 네트워크(600)를 통해 관리자단말(800)로 결과를 통보해줌으로써, RFID 관제실 무선 제어시스템을 제공할 수 있다.
또한, 제어장치부(300)는 태양광 전지 어레이(400)가 아닌 공용 전기 배전망과 연결되어 탄소섬유 열선 모듈(100)을 제어하는 경우, 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)로 형성되는 탄소섬유 열선 모듈(100)에 대한 복수개의 제어를 수행하며, 전체적인 메인 배전반과 연동하여 각 탄소섬유 열선 모듈(100)로 제공하는 전력 공급에 해당하는 하부 배전반을 독립 또는 연동하여 제어하는 기능을 수행할 수 있다.
보다 구체적으로, 제어장치부(300)는 각 하부 배전반과 연결된 탄소섬유 열선 모듈(100)에 대한 전력 공급량에 대해서 네트워크(600)를 통해 중앙 재해 관리서버(600)에 의한 CCTV(200)를 통해 강설량 또는 융설이 수행되지 않는 구역에 대해서 미리 설정된 갖도록 조절 명령이 제공되면, 조절 명령에 따라 각 하부 배전반에 대한 제어를 수행할 수 있다.
또한, 제어장치부(300)는 CCTV(200)에 형성된 적외선 카메라에 의한 적외선 온도 측정 기능을 통해 탄소섬유 열선 모듈(100)을 구성하는 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)에 대한 1 : n 방식으로 각 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)에 대한 제어에 따른 온도변화를 측정하여 측정된 온도변화 정보를 네트워크(600)를 통해 열선 관리서버(700)로 전송을 통해 각 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)에 대한 전력 공급에 따른 온도변화정보가 열선 관리서버(700) 상의 데이터베이스에 저장되도록 할 수 있다.
또한, 제어장치부(300)는 CCTV(200)에 함께 형성된 적외선 카메라에 의한 적외선 온도 측정 기능을 통해 탄소섬유 열선 모듈(100)을 구성하는 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)의 각 구역의 온도를 측정하여 온도가 미리 설정된 임계치 이하인 구역에 설치된 탄소섬유 열선에 대한 개별적인 탄소섬유 열선 그룹(130)으로의 전력공급을 통해 자동으로 융해를 수행하도록 할 수 있을 뿐만 아니라, 각 구역의 온도측정정보를 네트워크(600)를 통해 관리자단말(800)로 전송을 통해 관리자단말(800)에 의해 CCTV(200)로부터 제공된 영상과 각 탄소섬유 열선의 위치정보를 활용해 수동적으로 개별적인 탄소섬유 열선 그룹(130)을 활용한 도로의 융해 동작을 수행하도록 하는 노면 표면온도에 따라 자동 또는 수동 열선 작동 제어가 가능하도록 할 수 있다.
또한, 제어장치부(300)는 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)에 대한 탄소섬유 열선 그룹(130)에 대한 적외선 카메라를 통한 온도측정정보에 따른 작동범위 온도 설정을 수행할 수 있다.
보다 구체적으로, 제어장치부(300)는 네트워크(600)를 통해 관리자단말(800) 또는 열선 관리서버(700)로부터 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)를 이용해 각 도로상의 노면온도를 1 내지 5℃ 단위 범위의 온도조절구간으로 전력 공급량 증감에 따른 가열 범위를 제공받을 수 있으며, 각 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)에 대한 작동을 위한 외부 온도에 대해서 -15 내지 -5℃로 조절을 위한 제어 명령을 네트워크(600)를 통해 관리자단말(800) 또는 열선 관리서버(700)로부터 제공받아서 탄소섬유 열선 모듈(100)을 구성하는 각 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)에 대한 제어를 수행할 수 있다.
또한, 제어장치부(300)는 자가진단 기능으로 각 탄소섬유 열선 모듈(100)을 구성하는 각 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)에 대한 온도조절구간으로의 제어에 따라 작동시의 소비전력에 대한 정상부하값에 대해서 미리 설정된 % 이하로 떨어지거나 높아지는 것을 감지하여 미리 설정된 정상값을 벗어나는 경우, 네트워크(600)를 통해 열선 관리서버(700)로 전송함으로써, 관제실에 자동 피드백 정보를 제공할 수 있다.
또한, 제어장치부(300)는 태양광 전지 어레이(400)와 연결된 충전배터리 자체에 구비한 잔여전력량 감지 기능을 통해 충전배터리의 잔여전력량이 미리 설정된 임계전력량 이하인 경우 외부 전력선을 통한 상용 전력으로 변환하고 충전배터리의 충전률이 다시 미리 설정된 충전량(예, 90%) 도달시 충전배터리를 통해 전력을 공급받도록 재전환을 반복하는 제어시스템을 제공할 수 있다.
또한, 제어장치부(300)는 통신 장애로 인한 원격제어 불가시 수동 전환을 통하여 각 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)에 대한 설정값 변경 작동을 수행할 수 있으며, 이 경우, 제어장치부(300)는 자체 데이터를 통해 각 계절과 시간대에 따른 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)의 디폴트(default) 값에 따라 각 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)에 대한 온도제어를 수행할 수 있다.
또한, 제어장치부(300)는 메인 배전반과 연동하여 각 탄소섬유 열선 모듈(100)로 제공하는 전력 공급에 해당하는 하부 배전반 또는 복수의 탄소섬유 열선 모듈(100) 전체로 전력 공급을 수행하는 메인 배전반에 내장된 각각의 SMPS의 전력사용량을 미리 설정된 단계(P1, P2, P3~)로 지정하여 기존에 빅데이터 기반으로 열선 관리서버(700)에 저장된 소비전력량과의 각 탄소섬유 열선 모듈(100) 별 소비전력량 측정을 통해 고장 및 오동작을 체크할 수 있으며, 네트워크(600)를 통해 열선 관리서버(700)로 각 탄소섬유 열선 모듈(100), 그리고 탄소섬유 열선 모듈(100)을 구성하는 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)의 시간당, 기간당 전력 소비량 데이터 제공 기능을 수행함으로써, 열선 관리서버(700)와 날씨와 온도 변화에 따른 소비전력 자료 수집 기능을 수행하도록 할 수 있다.
또한, 제어장치부(300)는 태양광 전지 어레이(400)를 구성하는 태양광 패널의 각 계절 또는 시간대의 방향 설정에 따른 충전배터리로 제공되는 시간당 발전효율 체크 기능을 통한 태양광 전지 어레이(400)를 구성하는 태양광 패널의 방향 설정을 통해 충전배터리로 제공되는 전력량이 하부 임계치와 상부 임계치 사이에서 조절되도록 제어할 수 있으며, 각 태양광 패널에 대해서 설정된 방향에 따른 전력량을 네트워크(600)를 통해 열선 관리서버(700) 및 관리자단말(800)로 제공함으로써, 열선 관리서버(700) 및 관리자단말(800)에 의해 태양광 패널의 집광 성능 변화에 따른 각 태양광 패널의 교체시기를 체크할 수 있도록 할 수 있다.
또한, 열선 관리서버(700)는 상술한 제어장치부(300)에서 제공하는 각 기능들은 탄소섬유 열선 모듈(100)에 대한 제품 생산시 옵션으로 선택 가능하게 하여 구간별 그룹 제어를 통한 시스템 구성을 위한 하드웨어와 소프트웨어를 맞춤형으로 제공하여 필요 없는 기능에 대한 추가 없이 비용 절감 효과에 기여할 수 있다.
열선 관리서버(700)는 제어장치부(300)로부터 각 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)에 대해서 매칭된 제 1 센서부 내지 제 n 센서부(500-1 내지 500-n)에서 제공된 콘크리트 도로 상의 열감지 정보를 네트워크(600)를 통해 전달받은 뒤, 네트워크(200)를 통해 빅데이터 서버(900)로 제공할 수 있다.
이에 따라, 빅데이터 서버(900)는 각 제 1 센서부 내지 제 n 센서부(500-1 내지 500-n)에서 제공된 콘크리트 도로 상의 열감지 정보의 조합에 따라 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)이 설치된 도로 상의 쌓인 눈의 양에 대한 추정치를 추출할 수 있다.
이를 위해 빅데이터 서버(900)는 열선 관리서버(700)를 통해 제공된 각 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)에 대해서 매칭된 제 1 센서부 내지 제 n 센서부(500-1 내지 500-n)에서 제공된 콘크리트 도로 상의 열감지 정보인 제 1 정보와, CCTV(200)에 의해 촬영된 각 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)이 설치된 영역의 눈의 양 정보인 제 2 정보, 즉 제 1 정보와 제 2 정보에 대한 매칭된 데이터들의 누적된 평균치를 활용함으로써, 추정치를 추출할 수 있다.
이후, 빅데이터 서버(900)는 영상 정보에 포함된 각 복수의 주변 파라미터 정보{식물(가로수를 포함한 나무, 꽃 등), 구조물(신호등, 가로등 등), 그 밖의 주변 객체}에 대해서 현재의 눈의 양에 대해서 기상 예측 데이터에 따른 눈의 적설양에 따라 시간이 지남에 따라 생성되는 변화 파라미터{식물의 변화(식물에서 나뭇가지의 꺾임 등에 관한 영상 정보), 구조물의 변화(신호등 및 가로등의 시야 변화 및 조도 변화에 관한 영상 정보, 그 밖의 주변 객체 변화에 관한 영상 정보)}를 데이터베이스(330) 상에서 추출한 뒤, 추출된 변화 파라미터를 CCTV(200)에서 촬영된 영상 정보에 오버랩을 시켜서 생성된 가상 영상 정보를 관리자단말(800)로 제공하여 조치를 취하게 할 수 있다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
1 : 도로 융설을 위한 탄소섬유 열선 매설 시스템
100 : 탄소섬유 열선 모듈 100a : 주입재
100-1 내지 100-n : 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈
110 : 삽입형 구조체 120 : 판형 커버
130 : 탄소섬유 열선 그룹 200 : CCTV
300 : 제어장치부 400 : 태양광 전지 어레이
500-1 내지 500-m : 제 1 센서부 내지 제 n 센서부
500 : 센서모듈 600 : 네트워크
700 : 열선 관리서버 800 : 관리자단말
900 : 빅데이터 서버
100 : 탄소섬유 열선 모듈 100a : 주입재
100-1 내지 100-n : 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈
110 : 삽입형 구조체 120 : 판형 커버
130 : 탄소섬유 열선 그룹 200 : CCTV
300 : 제어장치부 400 : 태양광 전지 어레이
500-1 내지 500-m : 제 1 센서부 내지 제 n 센서부
500 : 센서모듈 600 : 네트워크
700 : 열선 관리서버 800 : 관리자단말
900 : 빅데이터 서버
Claims (5)
- 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)(n은 2 이상의 자연수)으로 이루어진 탄소섬유 열선 모듈(100), CCTV(200), 제어장치부(300), 태양광 전지 어레이(400), 제 1 센서부 내지 제 n 센서부(500-1 내지 500-n)로 이루어진 센서모듈(500), 네트워크(600), 열선 관리서버(700), 관리자단말(800), 그리고 빅데이터 서버(900)를 포함하는 도로 융설을 위한 탄소섬유 열선 매설 시스템에 있어서,
탄소섬유 열선 모듈(100)의 구간을 형성하는 각 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)을 구성하는 탄소섬유 열선은 외부로부터 전력을 인가받아 열을 공급하는 탄소섬유 및 탄소나노튜브 구성체 중 적어도 하나 이상을 포함하며, 상기 탄소섬유 또는 탄소나노튜브는 발열수단인 열선으로 사용되며, 탄소섬유 열선은 섬유의 표면에 침전이나 인쇄방식으로 탄소 분말 또는 탄소나노튜브를 코팅하여 제조한 것을 활용하며, 탄소섬유 열선은 미리 설정된 패턴으로 1개 이상 형성되며, 직선 외에 그물(mesh), S자, 지그재그 패턴으로 면상 발열체와 같은 모양으로 형성되며,
탄소섬유 열선을 포함하는 삽입형 구조체(110) 및 판형 커버(120)가 외면을 감싸는 경우 신축성을 갖추어 복수의 형상 및 크기에 맞게 조절되도록 구성되며,
제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)은,
삽입형 구조체(110) 외에 판형 커버(120), 그리고 복수의 탄소섬유가 수직방향으로 부착된 탄소섬유 열선 그룹(130)을 포함하며, 판형 커버(120)는 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n) 중 하나로 형성된 삽입형 구조체(110)의 삽입홀로 탄소섬유 열선 그룹(130)을 구성하는 탄소섬유 열선이 수직방향으로 복수개가 적층되어 삽입된 상태에서 삽입형 구조체(110)의 상부면을 덮으며,
판형 커버(120)의 상부면에는 격자 형상의 홈이 형성됨으로써, 주입재가 홈 내부로 유입될 수 있는 공간층의 높이가 0.15 내지 0.32 mm가 형성됨으로써, 주입재(100a)에 의한 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)에 대한 고정이 견고하게 되도록 하며,
커팅 홈을 따라 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)을 홈 하부에 심고, 솔라셀 에러이(400)로부터 전력을 공급받기 위한 전기를 배선한 후, 상부는 주입재로 덮어 마감을 하며, 마감 위에 다시 콘크리트나 아스팔트를 덮어 최종 마감을 수행하며,
탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)은,
콘크리트 도로(교량)에 적용하거나, 아스팔트 도로(교량)에도 적용하며, 아스팔트 도로의 경우는 아스팔트는 걷어내고 내부의 콘크리트에 적용한 후 상부에 아스팔트를 덮는 방식으로 진행하며, 삽입 홈을 콘크리트 도로의 평면을 기준으로 ㄹ자 형태의 일체화된 구조체를 삽입하고, 삽입된 각 탄소섬유 열선으로 이루어진 탄소섬유 열선 그룹(130)과는 전기 배선을 통해 제어장치부(300)와 연결하며,
제어장치부(300)는,
전기 배선 후 각 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)에 전기 공급량, 공급 시간을 제어하며, 중앙 재해 대책 본부가 운영하는 열선 관리서버(700) 및 관리자 단말(800)과 유무선 통신에 의해 연결하여 외부에서 제어가 수행되도록 하며, 각 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)에 대해서 매칭된 제 1 센서부 내지 제 n 센서부(500-1 내지 500-n)로부터 콘크리트 도로 상의 열감지 정보를 제공받아 네트워크(600)를 통해 열선 관리서버(700)로 전송함으로써, 각 센서부를 구성하는 열감지센서를 설치해서 열발생 유무를 파악하고, CCTV(200)를 통해 강설시 융설 여부를 파악하여 장치의 고장 유무를 확인하며, 고장시 정보를 유지관리 회사에 전송하여 유지관리하도록 하며,
각 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)의 구성이 삽입형 구조체(110), 합성수진 코팅체(120), 탄소섬유 열선 그룹(130) 외에 RFID태그가 함께 형성되는 경우, 열선 관리서버(700)는,
CCTV(200)를 통해 강설시 융설 여부를 분석하여 융설이 수행되지 않는 구역에 해당하는 탄소섬유 열선의 위치정보와 식별번호를 네트워크(600)를 통해 각 관리자단말(800)로 전송하며, 네트워크(600)를 통해 각 관리자단말(800)에 의한 RFID태그에 대한 무선 스마트디바이스인 관리자단말(800)에 구비된 RFID리더기를 통해 RFID태그에 대한 인식을 통해 태그식별정보를 수신하여 식별정보와 일치하여 수신된 태그식별정보가 융설이 수행되지 않은 구역의 탄소섬유 열선 그룹(130)이 맞는 경우, 탄소섬유 열선 그룹(130)에 대한 보수 요청을 관리자단말(800)로 전송하며, 관리자단말(800)에 의한 탄소섬유 열선을 구성하는 삽입형 구조체(110), 합성수진 코팅체(120), 탄소섬유 열선 그룹(130) 및 RFID태그에 대한 분리를 통해 탄소섬유 열선 그룹(130)의 교체가 수행된 뒤, 수리 완료 신호가 관리자단말(800)로부터 수신되는 경우, 다음 강설시의 융설 여부를 CCTV(200)를 통해 수신하여 네트워크(600)를 통해 관리자단말(800)로 결과를 통보해줌으로써, RFID 관제실 무선 제어시스템을 제공하며,
태양광 전지 어레이(400)가 아닌 공용 전기 배전망과 연결되어 탄소섬유 열선 모듈(100)을 제어하는 경우, 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)로 형성되는 탄소섬유 열선 모듈(100)에 대한 복수개의 제어를 수행하며, 전체적인 메인 배전반과 연동하여 각 탄소섬유 열선 모듈(100)로 제공하는 전력 공급에 해당하는 하부 배전반을 독립 또는 연동하여 제어하는 기능을 수행하되,
각 하부 배전반과 연결된 탄소섬유 열선 모듈(100)에 대한 전력 공급량에 대해서 네트워크(600)를 통해 중앙 재해 관리서버(600)에 의한 CCTV(200)를 통해 강설량 또는 융설이 수행되지 않는 구역에 대해서 미리 설정된 갖도록 조절 명령이 제공되면, 조절 명령에 따라 각 하부 배전반에 대한 제어를 수행하며,
CCTV(200)에 형성된 적외선 카메라에 의한 적외선 온도 측정 기능을 통해 탄소섬유 열선 모듈(100)을 구성하는 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)에 대한 1 : n 방식으로 각 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)에 대한 제어에 따른 온도변화를 측정하여 측정된 온도변화 정보를 네트워크(600)를 통해 열선 관리서버(700)로 전송을 통해 각 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)에 대한 전력 공급에 따른 온도변화정보가 열선 관리서버(700) 상의 데이터베이스에 저장되도록 하며,
CCTV(200)에 함께 형성된 적외선 카메라에 의한 적외선 온도 측정 기능을 통해 탄소섬유 열선 모듈(100)을 구성하는 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)의 각 구역의 온도를 측정하여 온도가 미리 설정된 임계치 이하인 구역에 설치된 탄소섬유 열선에 대한 개별적인 탄소섬유 열선 그룹(130)으로의 전력공급을 통해 자동으로 융해를 수행하도록 할 뿐만 아니라, 각 구역의 온도측정정보를 네트워크(600)를 통해 관리자단말(800)로 전송을 통해 관리자단말(800)에 의해 CCTV(200)로부터 제공된 영상과 각 탄소섬유 열선의 위치정보를 활용해 수동적으로 개별적인 탄소섬유 열선 그룹(130)을 활용한 도로의 융해 동작을 수행하도록 하는 노면 표면온도에 따라 자동 또는 수동 열선 작동 제어가 가능하도록 하며,
제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)에 대한 탄소섬유 열선 그룹(130)에 대한 적외선 카메라를 통한 온도측정정보에 따른 작동범위 온도 설정을 수행하되,
네트워크(600)를 통해 관리자단말(800) 또는 열선 관리서버(700)로부터 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)를 이용해 각 도로상의 노면온도를 1 내지 5℃ 단위 범위의 온도조절구간으로 전력 공급량 증감에 따른 가열 범위를 제공받을 수 있으며, 각 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)에 대한 작동을 위한 외부 온도에 대해서 -15 내지 -5℃로 조절을 위한 제어 명령을 네트워크(600)를 통해 관리자단말(800) 또는 열선 관리서버(700)로부터 제공받아서 탄소섬유 열선 모듈(100)을 구성하는 각 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)에 대한 제어를 수행하며,
자가진단 기능으로 각 탄소섬유 열선 모듈(100)을 구성하는 각 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)에 대한 온도조절구간으로의 제어에 따라 작동시의 소비전력에 대한 정상부하값에 대해서 미리 설정된 % 이하로 떨어지거나 높아지는 것을 감지하여 미리 설정된 정상값을 벗어나는 경우, 네트워크(600)를 통해 열선 관리서버(700)로 전송함으로써, 관제실에 자동 피드백 정보를 제공하며,
태양광 전지 어레이(400)와 연결된 충전배터리 자체에 구비한 잔여전력량 감지 기능을 통해 충전배터리의 잔여전력량이 미리 설정된 임계전력량 이하인 경우 외부 전력선을 통한 상용 전력으로 변환하고 충전배터리의 충전률이 다시 미리 설정된 충전량 도달시 충전배터리를 통해 전력을 공급받도록 재전환을 반복하는 제어시스템을 제공하며,
통신 장애로 인한 원격제어 불가시 수동 전환을 통하여 각 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)에 대한 설정값 변경 작동을 수행하는 경우 자체 데이터를 통해 각 계절과 시간대에 따른 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)의 디폴트(default) 값에 따라 각 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)에 대한 온도제어를 수행하며,
메인 배전반과 연동하여 각 탄소섬유 열선 모듈(100)로 제공하는 전력 공급에 해당하는 하부 배전반 또는 복수의 탄소섬유 열선 모듈(100) 전체로 전력 공급을 수행하는 메인 배전반에 내장된 각각의 SMPS의 전력사용량을 미리 설정된 단계(P1, P2, P3 포함)로 지정하여 기존에 빅데이터 기반으로 열선 관리서버(700)에 저장된 소비전력량과의 각 탄소섬유 열선 모듈(100) 별 소비전력량 측정을 통해 고장 및 오동작을 체크할 수 있으며, 네트워크(600)를 통해 열선 관리서버(700)로 각 탄소섬유 열선 모듈(100), 그리고 탄소섬유 열선 모듈(100)을 구성하는 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)의 시간당, 기간당 전력 소비량 데이터 제공 기능을 수행함으로써, 열선 관리서버(700)와 날씨와 온도 변화에 따른 소비전력 자료 수집 기능을 수행하도록 하며,
태양광 전지 어레이(400)를 구성하는 태양광 패널의 각 계절 또는 시간대의 방향 설정에 따른 충전배터리로 제공되는 시간당 발전효율 체크 기능을 통한 태양광 전지 어레이(400)를 구성하는 태양광 패널의 방향 설정을 통해 충전배터리로 제공되는 전력량이 하부 임계치와 상부 임계치 사이에서 조절되도록 제어하, 각 태양광 패널에 대해서 설정된 방향에 따른 전력량을 네트워크(600)를 통해 열선 관리서버(700) 및 관리자단말(800)로 제공함으로써, 열선 관리서버(700) 및 관리자단말(800)에 의해 태양광 패널의 집광 성능 변화에 따른 각 태양광 패널의 교체시기를 체크할 수 있도록 하며,
열선 관리서버(700)는,
제어장치부(300)로부터 각 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)에 대해서 매칭된 제 1 센서부 내지 제 n 센서부(500-1 내지 500-n)에서 제공된 콘크리트 도로 상의 열감지 정보를 네트워크(600)를 통해 전달받은 뒤, 네트워크(200)를 통해 빅데이터 서버(900)로 제공하며,
빅데이터 서버(900)는,
각 제 1 센서부 내지 제 n 센서부(500-1 내지 500-n)에서 제공된 콘크리트 도로 상의 열감지 정보의 조합에 따라 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)이 설치된 도로 상의 쌓인 눈의 양에 대한 추정치를 추출하며,
열선 관리서버(700)를 통해 제공된 각 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)에 대해서 매칭된 제 1 센서부 내지 제 n 센서부(500-1 내지 500-n)에서 제공된 콘크리트 도로 상의 열감지 정보인 제 1 정보와, CCTV(200)에 의해 촬영된 각 제 1 내지 제 n 탄소섬유 열선 모듈(100-1 내지 100-n)이 설치된 영역의 눈의 양 정보인 제 2 정보를 분석하되, 제 1 정보와 제 2 정보에 대한 매칭된 데이터들의 누적된 평균치를 활용함으로써, 추정치를 추출하는 것을 특징으로 하는 도로 융설을 위한 탄소섬유 열선 매설 시스템.
- 청구항 1에 있어서, 빅데이터 서버(900)는,
영상 정보에 포함된 각 복수의 주변 파라미터 정보{식물(가로수를 포함한 나무, 꽃 포함), 구조물(신호등, 가로등 포함), 미리 설정된 주변 객체}에 대해서 현재의 눈의 양에 대해서 기상 예측 데이터에 따른 눈의 적설양에 따라 시간이 지남에 따라 생성되는 변화 파라미터{식물의 변화(식물에서 나뭇가지의 꺾임에 관한 영상 정보 포함), 구조물의 변화(신호등 및 가로등의 시야 변화 및 조도 변화에 관한 영상 정보 포함, 미리 설정된 주변 객체 변화에 관한 영상 정보)}를 데이터베이스(330) 상에서 추출한 뒤, 추출된 변화 파라미터를 CCTV(200)에서 촬영된 영상 정보에 오버랩을 시켜서 생성된 가상 영상 정보를 관리자단말(800)로 제공하여 조치를 취하게 하는 것을 특징으로 하는 도로 융설을 위한 탄소섬유 열선 매설 시스템.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210112216A KR102347994B1 (ko) | 2021-08-25 | 2021-08-25 | 도로 융설을 위한 탄소섬유 열선 매설 방법 및 시스템 |
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| KR1020210112216A KR102347994B1 (ko) | 2021-08-25 | 2021-08-25 | 도로 융설을 위한 탄소섬유 열선 매설 방법 및 시스템 |
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|---|---|
| KR102347994B1 true KR102347994B1 (ko) | 2022-01-07 |
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| KR1020210112216A KR102347994B1 (ko) | 2021-08-25 | 2021-08-25 | 도로 융설을 위한 탄소섬유 열선 매설 방법 및 시스템 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102438741B1 (ko) * | 2022-03-30 | 2022-08-31 | 씨이에스 주식회사 | 환경 정보를 이용해 도로의 결빙을 방지하는 도로 결빙 방지 시스템 |
| KR102446149B1 (ko) * | 2022-04-19 | 2022-09-22 | 주식회사 에코이앤씨 | 탄소섬유열선 또는 탄소섬유 합사열선을 이용한 ai 융설 운영시스템 및 그 방법 |
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| KR101730827B1 (ko) * | 2016-01-25 | 2017-04-27 | 주식회사 이레테크 | 포장면의 가열구조 및 이의 시공방법 |
| KR102197761B1 (ko) * | 2020-05-12 | 2021-01-05 | 이종승 | 전기발열선을 활용한 포장도로의 상향열 집중식 융설시스템 및 그의 설치방법 |
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2021
- 2021-08-25 KR KR1020210112216A patent/KR102347994B1/ko active IP Right Grant
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