KR102349824B1 - Energy-Efficient Road Snow Melting System and Snow Melting Method - Google Patents

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KR102349824B1
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Abstract

Disclosed are a road snow-melting system and a snow-melting method with improved energy efficiency. According to an embodiment of the present invention, a road snow-melting system comprises: an insulation material placed on a bottom surface of a ditch on the road made of asphalt concrete or cement; a heating element which is disposed on the insulation material so that a part is exposed to an upper portion of the insulation material, and power is supplied or cut off by the control of a control unit; a thermally conductive finish disposed on a heating pipe or heating cable; and the control unit for controlling the power supplied to the heating pipe or the heating cable based on the value measured by one or more sensors.

Description

에너지 효율이 향상된 도로 융설 시스템 및 융설 방법{Energy-Efficient Road Snow Melting System and Snow Melting Method}Energy-efficient road snow melting system and snow melting method {Energy-Efficient Road Snow Melting System and Snow Melting Method}

본 발명은 에너지 효율이 향상된 도로 융설 시스템 융설 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열 손실을 최소화하여 효과적으로 도로를 융설할 수 있는 도로 융설 시스템 및 융설 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a snow melting method for a road snowmelting system with improved energy efficiency, and more particularly, to a road snowmelting system and a method for snowmelting a road effectively by minimizing heat loss.

일반적으로 도로에서 발생하는 교통사고 중 겨울철 도로 결빙에 의한 미끄러짐 사고비율이 높으며, 상습 결빙 지역인 급경사 굴곡진 도로와 고가도로, 교량구간 등 터널 입, 출구부 등에서 사고 발생 빈도가 높게 나타난다.In general, among traffic accidents occurring on roads, the ratio of slip accidents due to road icing in winter is high, and the frequency of accidents is high at the entrance and exit of tunnels such as steep and curved roads, overpasses, and bridge sections, which are areas of frequent freezing.

겨울철 노면 결빙에 의한 크고 작은 교통사고로 인명피해 및 막대한 재산피해 발생은 해마다 증가하고 있고, 강설로 인한 제설작업은 초기작업이 매우 중요하나 심야시간대, 출, 퇴근 시간 대의 미끄럼 교통사고 등과 같은 여러가지 이유로 신속한 현장접근이 불가능할 경우 제설작업이 지연되어 극심한 교통정체 및 교통사고의 위험성을 대폭 증가시키고 있다.The number of casualties and massive property damage due to large and small traffic accidents caused by icing on the road surface in winter is increasing year by year. If quick site access is not possible, snow removal is delayed, greatly increasing the risk of severe traffic congestion and traffic accidents.

약설에 대한 융설 효과는 시간이 지남으로서 해결되지만 강설에 따른 융설 과정의 과도기 및 심야 최저기온 급강하시 포장도로면의 적설과 결빙에 대한 근본적인 대책은 대부분 수립되어 있지 않은 상태이다.The effect of snowmelt on weak snow is resolved over time, but fundamental measures for snow accumulation and icing on paved roads during the transitional period of the snowmelting process and a sharp drop in the minimum temperature at night have not been established in most cases.

이를 예방하기 위한 가장 손쉬운 방법은 제설작업 차량을 이용한 제설제인 염화칼슘 살포가 많이 사용되고 있지만, 도로 시설물의 부식피해 및 환경에 미치는 여러 가지 부정적인 영향이 환경단체 및 도로관계자에 의해 늘 심각한 문제로 지적되고 있는 실정이며, 염화칼슘 살포에 의한 도로변 가로수 괴사 및 환경 오염 피해 등 도로 시설물 수명단축, 차량 부식 피해 특히, 고가도로 및 교량은 철 구조물로서 용접부위가 20~40배 빠른 속도로 부식된다는 연구결과가 보도된 바 있다.The easiest way to prevent this is to spray calcium chloride, which is a snow removal agent, using a snow removal vehicle, but corrosion damage of road facilities and various negative effects on the environment are always pointed out as serious problems by environmental groups and road officials. In fact, the research results have been reported that, as a result of calcium chloride spraying, roadside tree necrosis and environmental pollution damage, shortening the lifespan of road facilities, and damage to vehicle corrosion. In particular, overpasses and bridges are steel structures and welded parts are corroded 20 to 40 times faster. have.

도로의 지뢰 '포트홀', 즉 도로에 움푹 패인 구멍 역시 제설재인 염화칼슘이 주된 원인으로, 염화칼슘이 눈에 녹으면서 소금물로 변하여 아스팔트의 취약한 부분을 파고들면서 훼손시켜 움푹 패이게 된다. 이는, 전국 통행도로 곳곳에서 쉽게 발견할 수 있는 포트홀(도로에 움푹 패인 구멍)로 심각한 교통사고 유발과 응급복구하기 위한 도로 유지 보수 관리비가 점차적으로 증가하게 만드는 결과를 초래한다.Calcium chloride, a snow removal material, is the main cause of road mines 'portholes', that is, dents in the road. Calcium chloride melts in snow and turns into salt water, which digs into vulnerable parts of asphalt and damages and dents. This results in a gradual increase in road maintenance and management costs for emergency recovery and inducing serious traffic accidents due to potholes that can be easily found throughout the country.

따라서, 겨울철 적설과 결빙에 취약한 포장도로의 급 경사부, 고가도로, 교량, 터널 입, 출구부, 나들목인 램프구간, 공항의 계류장, 활주로 등의 초기적인 적설대응과 함께 보다 즉각적으로 효율적인 제설방법을 적용함으로써, 겨울철 통행도로를 주행하는 운전자들의 혼란스러운 교통재해로 인한 생명위협과 해마다 증가하는 막대한 경제적 손실을 예방하기 위한 친환경적인 제설공법이 요구되고 있다.Therefore, a more immediate and efficient method of snow removal, along with the initial response to snow accumulation in steep slopes, overpasses, bridges, tunnel entrances and exits, ramp sections at intersections, airport aprons, and runways, which are vulnerable to snow and ice in winter By applying it, an eco-friendly snow removal method is required to prevent the life-threatening and enormous economic losses that increase year by year due to the confusing traffic accidents of drivers driving on the road in winter.

그러나 현재까지의 제설방법으로는 겨울철 갑작스러운 폭설에 의한 포장도로상의 제설 작업에 한계가 있다. 예를 들어 도로표면 속에 전기발열선과 같은 발열매체를 직접 매입하여 제설하는 방법과 지하수를 끌어올려 열교환매체에 의한 온수로 생산하여 포장도로 속에 매설된 물 순환 동배관, 방열관을 통하여 포장도로를 제설하는 여러 방법들이 제안되고 있다.However, there is a limit to the snow removal method on the pavement due to sudden heavy snowfall in winter with the current snow removal method. For example, the method of snow removal by directly burying a heating medium such as an electric heating wire in the surface of the road, or the method of removing groundwater and producing hot water using the heat exchange medium, and clearing the pavement through the water circulation copper pipe and heat sink buried in the pavement. Several methods have been proposed.

일반적인 열선 매입 공법은 포장도로를 그루빙(Grooving) 장비를 사용하여 도 1과 같이 홈을 파낸 후, 열선을 매입하는 형태로 시공되어, 도로 표면의 눈 또는 얼음을 녹이기 위한 목적으로 사용된다.A general heating wire embedding method is constructed in the form of burying a heating wire after digging a groove as shown in FIG. 1 using a grooving equipment for a pavement, and is used for the purpose of melting snow or ice on the road surface.

하지만, 종래 기술의 열선 매입 공법에 의하면 매입된 열선에서 발생하는 열은 도로표면에 전달되어야 하지만, 상당 부분의 열은 도로 표면에 전달되지 않고 열선이 매입된 홈의 바닥 또는 측면 방향으로 전달되며, 열선의 삽입 후 그루빙된 홈을 채우기 위해서 일반적으로 시멘트와 모래를 물을 사용하여 반죽한 몰탈(Mortar)을 사용하는데, 이러한 몰탈의 점도가 크기 때문에 홈의 빈틈을 채우는데 한계가 있으며, 이는 열 효율을 저하시키는 원인이 된다. 또한, 몰탈은 시간이 경과함에 따라 기존 도로표면에서 떨어져 나가는 박리 현상이 발생하여, 내구성을 떨어뜨린다.However, according to the heating wire embedding method of the prior art, heat generated from the embedded heating wire must be transferred to the road surface, but a significant portion of the heat is not transmitted to the road surface, but is transferred to the bottom or side direction of the groove in which the heating wire is embedded, In order to fill the grooved groove after the insertion of the heating wire, a mortar kneaded with cement and sand with water is generally used. However, because of the high viscosity of this mortar, there is a limit to filling the grooves, which It causes a decrease in efficiency. In addition, as time passes, the mortar peels off from the existing road surface and deteriorates durability.

이와 관련하여, 한국등록특허 제10-2197761호(등록일: 2020년 12월 28일) "전기발열선을 활용한 포장도로의 상향열 집중식 융설시스템 및 그의 설치방법"은 도로의 눈 또는 얼음을 녹이기 위하여 발열부재가 포함된 열원을 매설한다. 이러한 전기발연선은 금속의 발열체를 산화마그네슘(MgO, Magnesium Oxide)으로 절연한 이후에 금속으로 외장한 형태의 MI 히팅케이블이다. MI 히팅 케이블(Heating Cable)은 고온에서 사용할 수 있도록 절연물질로 산화마그네슘(MgO, Magnesium Oxide)이 사용되었지만, 산화마그네슘과 같은 무기물질의 경우 흡습성(Hygroscopicity)으로 인하여 말단부 또는 전원연결부의 마감처리가 불완전하게 되면 작동 중에 절연저항이 급격히 저하되어 작동이 중단될 수 있다. 한편, 단열재로 사용된 세라믹 페이퍼(ceramic paper)는 장기간 그루빙된 도로에 매립되어 있을 경우, 습기에 의해 단열(Thermal Insulation) 성능이 저하되거나 초기에 형태가 변형되거나 노화될 수 있는 문제점이 있다.In this regard, Korean Patent Registration No. 10-2197761 (registration date: December 28, 2020) "Upward heat intensive snow melting system for pavement using electric heating wire and its installation method" is a method for melting snow or ice on the road. A heat source including a heat generating member is buried. This electric fuming wire is a MI heating cable in the form of sheathing a metal heating element after insulating it with magnesium oxide (MgO, Magnesium Oxide). Magnesium Oxide (Mg O , Magnesium Oxide) is used as an insulating material for MI heating cables to be used at high temperatures. If the insulation is incomplete, the insulation resistance will drop sharply during operation and the operation may be stopped. On the other hand, when the ceramic paper used as an insulator is buried in a grooved road for a long period of time, there is a problem that the thermal insulation performance may be deteriorated or the shape may be deformed or aged in the initial stage due to moisture.

따라서, 본 기술분야에서는 흡습성으로부터 자유롭고 열효율이 높으며 단열 성능이 개선된 도로 융설 시스템 및 융설 방법이 요구되고 있는 실정이다.Therefore, in the present technical field, there is a demand for a road snow melting system and a snow melting method free from hygroscopicity, high thermal efficiency, and improved thermal insulation performance.

한국 등록 특허 제10-2197761호, 2020년 12월 28일 등록(명칭: 전기발열선을활용한 포장도로의 상향열 집중식 융설시스템 및 그의 설치방법)Korean Patent No. 10-2197761, registered on December 28, 2020 (Name: Upward heat intensive snow melting system for pavement using electric heating wire and its installation method)

본 발명의 기술적 과제는 에너지 효율이 향상된 도로 융설 시스템 및 융설 방법을 제공하기 위함에 있다.An object of the present invention is to provide a road snowmelting system and a snowmelting method with improved energy efficiency.

본 발명의 다른 기술적 과제는 흡습성으로부터 자유롭고 단열 성능이 도로 융설 시스템 및 융설 방법을 제공하기 위함에 있다.Another technical object of the present invention is to provide a road snowmelting system and a snowmelting method that are free from hygroscopicity and have thermal insulation performance.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는 도로 융설 시스템의 에너지 효율적 운영을 위한 융설 제어 장치와 방법을 제공하기 위함에 있다. Another technical object of the present invention is to provide a snow melting control apparatus and method for energy-efficient operation of a road snow melting system.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는 강설량에 기반한 도로 융설 시스템에서 강설량 측정 장치 및 방법을 제공하기 위함에 있다. Another technical object of the present invention is to provide an apparatus and method for measuring snowfall in a road snowmelting system based on snowfall.

본 발명의 일 양태에 따르면, 도로 융설 구조가 제공된다. 상기 도로 융설 구조는 아스콘 또는 시멘트로 이루어진 상기 포장도로에 파인 홈의 바닥면에 배치된 단열재, 일부가 상기 단열재 상부로 노출되도록 상기 단열재 상에 배치되며, 제어부의 제어에 의해 전원이 공급되거나 차단되는 발열체, 상기 히팅 파이프 또는 히팅 케이블 상에 배치된 열전도 마감재, 적어도 하나 이상의 센서에 의해 측정된 값을 기반으로 상기 히팅 파이프 또는 히팅 케이블에 공급되는 전원을 제어하는 제어부를 포함하여 구현된다.According to one aspect of the present invention, a road snow melting structure is provided. The road snowmelting structure is disposed on the heat insulating material disposed on the bottom surface of the groove dug in the pavement made of asphalt concrete or cement, and a part of the heat insulating material is exposed to the upper part of the heat insulating material, and power is supplied or cut off by the control of the control unit It is implemented including a control unit for controlling the power supplied to the heating pipe or the heating cable based on the value measured by the heating element, the heat-conducting finishing material disposed on the heating pipe or the heating cable, at least one or more sensors.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 도로 융설 구조는 상기 발열체의 하부면을 감싸도록 상기 히팅 파이프 또는 히팅 케이블과 상기 단열재 사이에 배치된 금속판을 더 포함하여 구현된다.According to another aspect of the present invention, the road snow melting structure is implemented by further comprising a metal plate disposed between the heating pipe or the heating cable and the insulating material to surround the lower surface of the heating element.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 도로 융설 구조는, 상기 열전도 마감재 상에 상기 홈을 덮도록 배치된 방수층을 더 포함하여 구현된다.According to another aspect of the present invention, the road snow melting structure is implemented by further comprising a waterproofing layer disposed to cover the groove on the heat-conducting finishing material.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 단열재는 상기 홈의 벽면에 접촉한 측면이 돌출된 날개의 형태를 갖도록 구현된다.According to another aspect of the present invention, the insulating material is implemented to have the shape of a wing protruding from the side contacting the wall surface of the groove.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 단열재는 실리콘 고무(Silicon Rubber)로 이루어져 구현된다. According to another aspect of the present invention, the heat insulating material is implemented made of silicon rubber (Silicon Rubber).

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 단열재는 발포 실리콘 고무로 이루어져 구현된다.According to another aspect of the present invention, the heat insulating material is implemented made of foamed silicone rubber.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 단열재는 억지끼움(Forced-fitting) 가능한 정도의 경도(Hardness)를 갖도록 구현된다.According to another aspect of the present invention, the heat insulating material is implemented to have a degree of hardness (Hardness) that can be forced-fitting (Forced-fitting).

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 발열체는 상기 단열재 상에서 전체 높이의 절반 이하로 노출되어 구현된다.According to another aspect of the present invention, the heating element is implemented by being exposed to less than half of the total height on the heat insulating material.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기발열체는 유도 전류를 이용한 히팅 파이프(Heating Pipe)로 이루어져 구현된다.According to another aspect of the present invention, the heating element is implemented by using a heating pipe (Heating Pipe) using an induced current.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 발열체는 고열전도 필러 및 고분자 수지를 포함하는 복합소재를 포함하여 구현된다.According to another aspect of the present invention, the heating element is implemented including a composite material including a high thermal conductivity filler and a polymer resin.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 제어부는, 외부 서버로부터 기상 정보를 수신하고, 상기 수신한 기상 정보가 제1 가동 조건을 충족시키는지 여부를 판단하고, 상기 기상 정보가 제1 가동 조건을 충족시키는 경우, 상기 발열체에 상기 기상 정보에 따른 제1 전원을 공급하고, 적어도 하나의 센서로부터 센싱 정보를 수신하고, 상기 수신한 센싱 정보가 제2 가동 조건을 충족시키는지 여부를 판단하고, 상기 센싱 정보가 제2 가동 조건을 충족시키는 경우, 상기 발열체에 상기 센싱 정보에 따른 제2 전원을 공급하여 구현된다.According to another aspect of the present invention, the control unit receives weather information from an external server, determines whether the received weather information satisfies a first operation condition, and determines whether the weather information meets the first operation condition. if satisfied, supplying the first power according to the weather information to the heating element, receiving sensing information from at least one sensor, determining whether the received sensing information satisfies a second operation condition, and When the sensing information satisfies the second operation condition, it is implemented by supplying a second power according to the sensing information to the heating element.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 도로 융설 구조는, 강설에 의해 쌓인 눈을 수용하는 강설판, 상기 강설판에 수용된 눈을 열에 의해 용해시키는 히팅판, 상기 히팅판에 의해 용해된 물을 축적하는 집수조, 상기 히팅판에 의해 용해된 물이 집수조에 흐르는 경로를 개폐하는 제1 전자밸브, 상기 집수조에 축적된 물을 계량하는 전자저울 및 상기 집수조에 축적된 물이 외부로 배출되는 경로를 개폐하는 제2 전자밸브를 포함하는 강설량 측정 장치를 더 포함하되, 상기 제어부는 상기 발열체에 상기 강설량 측정 장치에 의해 측정된 강설량에 따른 제3 전원을 공급하여 구현된다.According to another aspect of the present invention, the road snow melting structure includes a snow plate for accommodating snow accumulated by snowfall, a heating plate for dissolving snow accommodated in the snow plate with heat, and water dissolved by the heating plate to accumulate a first solenoid valve that opens and closes a path through which the water dissolved by the heating plate flows into the water collecting tub, an electronic scale that measures the water accumulated in the water collecting tub, and opens and closes a path through which the water accumulated in the water collecting tub is discharged to the outside and a snowfall measurement device including a second solenoid valve, wherein the control unit is implemented by supplying a third power according to the snowfall amount measured by the snowfall measurement device to the heating element.

본 발명에 따르면, 에너지 효율이 향상된 포장도로 융설 시스템 및 융설 방법이 제공된다.According to the present invention, there is provided a snow melting system and a snow melting method for a pavement with improved energy efficiency.

또한, 흡습성으로부터 자유롭고 단열 성능이 개선된 포장도로 융설 시스템 및 융설 방법이 제공된다.In addition, a pavement snow melting system and a snow melting method are provided that are free from hygroscopicity and have improved thermal insulation performance.

도 1은 일반적인 열선 매입 공법에 따라 그루빙된 포장도로의 일예를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 도로 융설 구조의 단면을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도로 융설 구조의 단면을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 발열체로 사용될 수 있는 히팅 파이프를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 발열체에 사용될 수 있는 히팅 케이블을 도시한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 도로 융설 시스템의 구조를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 7은 강설 측정 센서 및 노면온도 센서가 도로 표면에 매입된 일예를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 제어 판넬이 도로에 설치된 일예를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 날씨알리미 앱의 구동 화면의 일예를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 융설 제어 장치의 융설 제어 방법을 나타낸다.
도 11은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 융설 제어 장치의 융설 제어 방법을 나타낸다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 강설량 측정 장치를 나타낸다.
도 13은 종래 기술에 의한 융설 제어 시스템과 본 발명에 의한 융설 제어 장치의 소비전력을 비교한 그래프이다.
1 shows an example of a pavement grooved according to a general heating wire embedding method.
2 shows a cross-section of a road snow melting structure according to an embodiment of the present invention.
3 shows a cross-section of a road snow melting structure according to another embodiment of the present invention.
4 shows a heating pipe that can be used as a heating element according to an embodiment of the present invention.
5 shows a heating cable that can be used for a heating element according to an embodiment of the present invention.
6 is a block diagram schematically showing the structure of a road snow melting system according to an embodiment of the present invention.
7 shows an example in which a snowfall measurement sensor and a road surface temperature sensor are embedded in a road surface.
8 shows an example in which a control panel according to an embodiment of the present invention is installed on a road.
9 shows an example of a driving screen of a weather reminder app according to an embodiment of the present invention.
10 shows a snow melting control method of the snow melting control apparatus according to an embodiment of the present invention.
11 shows a snow melting control method of a snow melting control apparatus according to another embodiment of the present invention.
12 shows an apparatus for measuring snowfall according to an embodiment of the present invention.
13 is a graph comparing the power consumption of the snow melting control system according to the prior art and the snow melting control apparatus according to the present invention.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings as follows. Here, repeated descriptions, well-known functions that may unnecessarily obscure the gist of the present invention, and detailed descriptions of configurations will be omitted. The embodiments of the present invention are provided in order to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art. Accordingly, the shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer description.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 도로 융설 구조의 단면을 나타낸다.2 shows a cross-section of a road snow melting structure according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참고하면, 일 실시예에 따른 도로 융설 구조(200)는 포장도로(210)의 상부로 노출된 홈(215) 내에 설치되며, 단열재(220), 발열체(230), 금속판(240), 열전도 마감재(250), 방수층(260)을 포함한다. 상기 포장도로(210)는 아스콘 또는 시멘트로 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 2 , the road snow melting structure 200 according to an embodiment is installed in the groove 215 exposed to the upper portion of the pavement 210 , and the heat insulating material 220 , the heating element 230 , and the metal plate 240 . , a heat conductive finish material 250 , and a waterproof layer 260 . The pavement 210 may be made of asphalt concrete or cement.

다른 실시예에 따르면, 도로 융설 구조(200)는 금속판(240), 방수층(260)을 제외한 나머지 구성요소들, 즉 단열재(220), 발열체(230), 열전도 마감재(250)를 포함하도록 구성될 수 있다.According to another embodiment, the road snow melting structure 200 is configured to include the remaining components except for the metal plate 240 and the waterproof layer 260, that is, the insulating material 220, the heating element 230, and the heat conductive finish material 250. can

또 다른 실시예에 따르면, 도로 융설 구조(200)는 방수층(260)을 제외한 나머지 구성요소들, 즉 단열재(220), 발열체(230), 금속판(240), 열전도 마감재(250)만을 포함하도록 구성될 수 있다.According to another embodiment, the road snow melting structure 200 is configured to include only the remaining components except for the waterproof layer 260, that is, the insulating material 220, the heating element 230, the metal plate 240, and the heat conductive finish material 250. can be

또 다른 실시예에 따르면, 도로 융설 구조(200)는 금속판(240)을 제외한 나머지 구성요소들, 즉 단열재(220), 발열체(230), 열전도 마감재(250), 방수층(260)을 포함하도록 구성될 수 있다.According to another embodiment, the road snow melting structure 200 is configured to include the remaining components except for the metal plate 240, that is, the insulating material 220, the heating element 230, the heat conductive finish material 250, and the waterproof layer 260. can be

이하에서 도로 융설 구조(200)에 포함된 각 구성요소에 관하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, each component included in the road snow melting structure 200 will be described in more detail.

단열재(220)는 상기 포장도로(210)의 상부로 노출된 홈(215)의 바닥면에 배치된다. 단열재(220)는 발열체(230)에서 발생되는 열에 장시간 노출시에도 단열 성능과 형태를 그대로 유지할 수 있는 고분자 소재 또는 실리콘 고무(Silicon Rubber) 소재의 단열재로 이루어질 수 있다.The insulating material 220 is disposed on the bottom surface of the groove 215 exposed to the top of the pavement 210 . The heat insulating material 220 may be made of a polymer material or a silicone rubber material that can maintain heat insulation performance and shape even when exposed to heat generated by the heating element 230 for a long time.

이 때, 상기 고분자 소재로는 단열 성능 및 방수 성능에 향상 효과가 있는 실리콘 또는 다른 고분자 소재가 사용될 수 있다.At this time, as the polymer material, silicone or other polymer material having an effect of improving insulation performance and waterproof performance may be used.

이 때, 상기 단열재(220)는 발포 형태로 이루어질 수 있다.In this case, the heat insulating material 220 may be formed in a foamed form.

이 때, 상기 단열재(220)는 발열체(230)를 수용할 수 있도록 오목한 단면을 가질 수 있다.In this case, the insulator 220 may have a concave cross-section to accommodate the heating element 230 .

이 때, 상기 단열재(220)의 오목한 단면은 발열체(230)의 이탈을 방지하기 위하여 발열체(230) 높이의 1/2 이상을 수용할 수 있는 깊이로 형성될 수 있다.In this case, the concave cross section of the insulator 220 may be formed to a depth that can accommodate 1/2 or more of the height of the heating element 230 in order to prevent separation of the heating element 230 .

이 때, 상기 단열재(220)는 단열재(220)와 발열체(230) 사이의 빈공간을 최소화하기 위하여 상기 단열재(220)의 오목한 단면에 발열체(230)를 눌러서 억지끼움(Forced-Fitting)을 할 수 있는 정도의 경도(Hardness)를 가질 수 있다.At this time, in order to minimize the empty space between the insulator 220 and the heating element 230, the insulator 220 is forced-fitting by pressing the heating element 230 on the concave end surface of the insulator 220. It may have a degree of hardness (Hardness) that can.

이 때, 상기 단열재(220)는 상기 포장도로(210)의 상부로 노출된 홈(215)의 벽면에 접촉한 측면이 돌출된 날개의 형태를 가질 수 있다. 이는 발열체(230)에서 발생되는 열이 포장도로(210)로 빠져나가는 것을 방지하기 위함에 있다. 다만 이는 일 실시예이며, 홈(215)의 벽면에 접촉한 단열재(220)의 측면에 돌출된 날개가 제거된 형태의 실시예도 가능하다. In this case, the heat insulating material 220 may have a shape of a wing with a side surface in contact with the wall surface of the groove 215 exposed to the upper portion of the pavement 210 protruding. This is to prevent heat generated from the heating element 230 from escaping to the pavement 210 . However, this is an embodiment, and an embodiment in which the wing protruding from the side surface of the insulator 220 in contact with the wall surface of the groove 215 is removed is also possible.

발열체(230)는 히팅 파이프(Heating Pipe) 또는 히팅 케이블(Heating Cable)로 이루어질 수 있다.도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 발열체(230)로 사용될 수 있는 히팅 파이프를 도시한다.The heating element 230 may be formed of a heating pipe or a heating cable. FIG. 4 shows a heating pipe that can be used as the heating element 230 according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 히팅 파이프는 탄소 강관(410, Carbon Steel Tube)에 전기적으로 절연된 금속의 도체(420, Metal Conductor)를 삽입 후, 금속의 도체(420)에 코일(430)을 이용하여 교류전류(AC Current, Alternating Current)를 흘려주게 되면 맴돌이 전류(Eddy Current)가 유도되고, 유도된 맴돌이 전류와 도체의 전류의 상호작용으로 인하여 탄소강관(410)의 표피에 유도된 전류가 집중되는 표피효과(Skin Effect)가 발생하게 되는데, 이러한 표피에 집중된 전류의 흐름을 방해하는 탄소광관(410)의 저항에 의해서 열이 발생한다. 이러한 원리의 히팅 파이프는 유도 전류를 이용한 히팅 파이프로 정의될 수 있으며, 탄소 강관(410) 자체에는 전류가 직접 흐르지 않으면서, 탄소 강관(410)이 발열체의 역할을 하기 때문에 별도의 전기적인 절연을 위한 절연재(Electrical Insulator)가 필요하지 않다. 또한, 전기절연재를 요구하지 않기 때문에, 열효율을 증대시킬 수 있다.Referring to FIG. 4 , the heating pipe inserts an electrically insulated metal conductor 420 into a carbon steel tube 410, and then uses a coil 430 on the metal conductor 420 to When an alternating current (AC Current, Alternating Current) flows, an eddy current is induced, and the induced current is concentrated on the skin of the carbon steel pipe 410 due to the interaction between the induced eddy current and the current of the conductor. A skin effect occurs, and heat is generated by the resistance of the carbon light tube 410 that prevents the flow of current concentrated in the skin. The heating pipe of this principle may be defined as a heating pipe using an induced current, and since current does not flow directly in the carbon steel pipe 410 itself, and the carbon steel pipe 410 serves as a heating element, separate electrical insulation is provided. There is no need for an electrical insulator. In addition, since no electrical insulating material is required, thermal efficiency can be increased.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 발열체(230)에 사용될 수 있는 히팅 케이블을 도시한다.5 shows a heating cable that can be used for the heating element 230 according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 히팅 케이블은 발열부(510), 제1 절연부(520), 제2 절연부(530), 제1 편조부(540), 외부 자켓(550), 제2 편조부(560)를 포함한다.Referring to FIG. 5 , the heating cable includes a heating part 510 , a first insulating part 520 , a second insulating part 530 , a first braided part 540 , an outer jacket 550 , and a second braided part ( 560).

발열부(510)는 도선에 흐르는 전류에 의해 열을 발생시킨다. 발열부(510)는 금속 발열체로 이루어지며, 예를 들어, 발열부(510)는 합금 저항선으로 이루어질 수 있다. 일례로, 발열부(510)는 니켈-크롬 합금으로 이루어질 수 있다.The heat generating unit 510 generates heat by the current flowing through the conducting wire. The heating unit 510 may be formed of a metal heating element, for example, the heating unit 510 may be formed of an alloy resistance wire. For example, the heating part 510 may be formed of a nickel-chromium alloy.

제1 절연부(520)는 습기 및 충격 등으로부터 발열부(510)를 보호한다. 상기 제1 절연부(520)는 습기를 차단하고 충격을 흡수할 수 있는 물질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 제1 절연부(520)는 테프론으로 이루어질 수 있다.The first insulating part 520 protects the heating part 510 from moisture and impact. The first insulating part 520 may be made of a material capable of blocking moisture and absorbing shock, for example, the first insulating part 520 may be made of Teflon.

제2 절연부(530)는 외부 습기 및 충격 등으로부터 발열부(510)를 보호한다. 상기 제2 절연부(530)는 습기를 차단하고 충격을 흡수할 수 있는 물질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, XLEVA로 이루어질 수 있다.The second insulating part 530 protects the heating part 510 from external moisture and impact. The second insulating part 530 may be made of a material capable of blocking moisture and absorbing shock, and may be made of, for example, XLEVA.

제1 절연부(520) 또는 제2 절연부(530)는 전기적으로 절연을 위하여 고분자 컴파운드를 포함할 수 있다. 이 경우, 발열원에서 발생한 열을 외부로 방열하는 과정에 있어 사용된 고분자 컴파운드가 보온재 역할을 하지 때문에 도로표면의 눈 또는 얼음을 녹이기 위해서는 많은 열이 필요한 상황이다. 이는 고분자 컴파운드의 열전도도가 대략 0.2-0.3 W/mK으로 구리(372.0 W/mK)나 스테인리스(16.3 W/mK)와 같은 금속에 비하여 상당히 부족한 것이 현실이다.The first insulating part 520 or the second insulating part 530 may include a polymer compound for electrical insulation. In this case, since the polymer compound used in the process of dissipating the heat generated by the heat source to the outside does not act as an insulating material, a lot of heat is required to melt the snow or ice on the road surface. The reality is that the thermal conductivity of the polymer compound is approximately 0.2-0.3 W/mK, which is considerably insufficient compared to metals such as copper (372.0 W/mK) or stainless steel (16.3 W/mK).

한편, 제1 절연부(520) 또는 제2 절연부(530)에 전기적 절연 성능을 유지하면서 열전도도가 개선된 고분자 컴파운드를 적용하는 경우, 보다 적은 에너지를 통하여 도로표면에 눈 또는 얼음을 녹일 수 있다.On the other hand, when a polymer compound with improved thermal conductivity is applied to the first insulating part 520 or the second insulating part 530 while maintaining electrical insulation performance, snow or ice can be melted on the road surface using less energy. have.

따라서, 제1 절연부(520) 또는 제2 절연부(530)에 열전도도를 높이기 위해서는 고열전도 필러와 고분자 수지를 혼합한 복합소재가 사용될 수 있다. Therefore, in order to increase the thermal conductivity of the first insulating part 520 or the second insulating part 530 , a composite material in which a high thermal conductivity filler and a polymer resin are mixed may be used.

고열전도 필러에는 금속계, 세라믹계, 탄소계, 고분자계 필러 중 적어도 하나 이상이 혼합된 필러가 사용될 수 있다. A filler in which at least one of metal-based, ceramic-based, carbon-based, and polymer-based fillers is mixed may be used as the high thermal conductivity filler.

이 때, 금속계 필러는 알루미늄(Al, 200 W/mK), 마그네슘(Mg, 150 W/mK), 구리(Cu, 380 W/mK), 니켈(Ni, 90 W/mK), 은(Ag, 410 W/mK) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.At this time, the metallic filler is aluminum (Al, 200 W/mK), magnesium (Mg, 150 W/mK), copper (Cu, 380 W/mK), nickel (Ni, 90 W/mK), silver (Ag, 410 W/mK) may include at least one of them.

이 때, 세라믹계 필러는 알루미나(Al2O3, 30 W/mK), 탄화규소(SiC, 480 W/mK), 산화베릴륨(BeO, 270 W/mK) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.In this case, the ceramic filler may include at least one of alumina (Al 2 O 3 , 30 W/mK), silicon carbide (SiC, 480 W/mK), and beryllium oxide (BeO, 270 W/mK). .

이 때, 탄소계 필러는 카본 파이버(Carbon Fiber, 100 W/mK), 그라파이트(Graphite, 5~1950 W/mK), 탄소나노튜브(CNT, 1.5~3500 W/mK), 그래핀(Graphene, 5000 W/mK) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.At this time, the carbon-based filler is carbon fiber (Carbon Fiber, 100 W / mK), graphite (Graphite, 5 ~ 1950 W / mK), carbon nanotubes (CNT, 1.5 ~ 3500 W / mK), graphene (Graphene, 5000 W / mK) may include at least one or more.

이 때, 고분자계 필러는 초고분자량 PE(45 W/mK), (나노)초고분자량 PE(100 W/mK) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. In this case, the polymer-based filler may include at least one of ultra-high molecular weight PE (45 W/mK) and (nano) ultra-high molecular weight PE (100 W/mK).

제1 편조부(540)는 외부 충격 등으로부터 발열부(510)를 보호한다. 상기 제1편조부(540)는 금속성 물질로 이루어질 수 있으며, 편조 구조, 즉, 도 5와 같이 금속으로 이루어진 실을 엮에서 만든 구조로 이루어질 수 있다. 제1 편조부(540)는 예를 들어, 주석도금동선으로 이루어질 수 있다. The first braided part 540 protects the heat generating part 510 from external impact or the like. The first braided part 540 may be made of a metallic material, and may have a braided structure, that is, a structure made by weaving metal threads as shown in FIG. 5 . The first braided part 540 may be made of, for example, a tin-plated copper wire.

외부 자켓(550)은 외부 습기 및 충격 등으로부터 발열부(510)를 보호한다. 상기 제2 절연부(530)는 습기를 차단하고 충격을 흡수할 수 있는 물질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, HR PVC 등으로 이루어질 수 있다.The outer jacket 550 protects the heating unit 510 from external moisture and impact. The second insulating part 530 may be made of a material capable of blocking moisture and absorbing shock, for example, HR PVC.

제2 편조부(560)는 외부 충격 등으로부터 발열부(510)를 보호한다. 상기 제2편조부(560)는 금속성 물질로 이루어질 수 있으며, 편조 구조, 즉, 도 5와 같이 금속으로 이루어진 실을 엮에서 만든 구조로 이루어질 수 있다. 제1 편조부(540)는 예를 들어, 주석도금동선으로 이루어질 수 있다.The second braided part 560 protects the heating part 510 from an external impact or the like. The second braided part 560 may be made of a metallic material, and may have a braided structure, that is, a structure made by weaving metal threads as shown in FIG. 5 . The first braided part 540 may be made of, for example, a tin-plated copper wire.

다시 도 2를 참조하면, 금속판(240)은 발열체(230)의 하부면을 감싸도록 발열체(230)와 단열재(220) 사이에 배치된다.Referring back to FIG. 2 , the metal plate 240 is disposed between the heating element 230 and the heat insulating material 220 so as to surround the lower surface of the heating element 230 .

이 때, 상기 금속판(240)은 연성(Ductilituy)과 전성(Malleability)을 갖는 구리(Copper) 또는 알루미늄(Aluminum)과 같은 적어도 하나 이상의 비철금속을 포함할 수 있다.In this case, the metal plate 240 may include at least one non-ferrous metal such as copper or aluminum having ductility and malleability.

이 때, 금속판(240)은 프레스 성형 또는 압출성형 등에 의해서 소성 변형(Plastic Deformation)된 형태이거나 필름 또는 테이프와 같은 형태일 수 있다.At this time, the metal plate 240 may be in the form of plastic deformation (Plastic Deformation) by press molding or extrusion molding, or may be in the form of a film or a tape.

열전도 마감재(250)는 발열체(230)에서 발생된 열을 도로 표면에 효과적으로 전달한다. The heat-conducting finishing material 250 effectively transfers the heat generated by the heating element 230 to the road surface.

일례로서, 열전도 마감재(250)는 몰탈(Mortar)로 이루어질 수 있다. 다만, 이러한 몰탈은 포장도로(210)에 그루빙된 홈(215)을 밀도있게 촘촘히 메울 수 없어 중간 빈공간 또는 공극이 발생하기 쉬우며, 이로 인하여 열전달 성능이 저하되는 결과를 가져온다. 몰탈과 그루빙된 도로표면 사이의 열팽창 정도의 차이로 인하여 장시간 사용데 따른 박리현상이 발생할 수 있다. As an example, the heat conductive finishing material 250 may be made of mortar. However, this mortar cannot densely fill the grooves 215 grooved in the pavement 210, so that an intermediate void or void is likely to occur, which results in a decrease in heat transfer performance. Due to the difference in the degree of thermal expansion between the mortar and the grooved road surface, peeling may occur due to prolonged use.

다른 예로서, 열전도 마감재(250)는 고분자계 필러 및 금속계 필러 중 적어도 하나이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 고분자계 필러는 초고분자량 PE(45 W/mK), (나노)초고분자량 PE(100 W/mK) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 금속계 필러는 알루미늄(Al, 200 W/mK), 마그네슘(Mg, 150 W/mK), 구리(Cu, 380 W/mK), 니켈(Ni, 90 W/mK), 은(Ag, 410 W/mK) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.As another example, the heat-conducting finishing material 250 may include at least one of a polymer-based filler and a metal-based filler. For example, the polymer-based filler may include at least one of ultra-high molecular weight PE (45 W/mK) and (nano) ultra-high molecular weight PE (100 W/mK). Metal-based fillers are aluminum (Al, 200 W/mK), magnesium (Mg, 150 W/mK), copper (Cu, 380 W/mK), nickel (Ni, 90 W/mK), silver (Ag, 410 W/mK). mK) may include at least one or more of.

방수층(260)은 발열체(230)에서 발생한 열에 의해서 얼음 또는 눈이 녹은 후 홈(215) 내부로 침투하는 것을 방지한다. 녹은 얼음 또는 눈이 홈(215)에 침투하게 되면 발열층(230)에서 도로표면으로의 열전달 효율이 감소하고, 침투된 물이 홈(215) 내에서 동결되는 경우 도로(210)를 파손하거나 열전도 마감재(250), 발열체(230), 금속판(240), 단열재(220) 등이 도로(210)에서 이탈할 수 있다.The waterproof layer 260 prevents penetration into the groove 215 after ice or snow is melted by the heat generated by the heating element 230 . When molten ice or snow penetrates the groove 215 , the heat transfer efficiency from the heating layer 230 to the road surface is reduced, and when the infiltrated water is frozen in the groove 215 , the road 210 is damaged or heat conduction. The finishing material 250 , the heating element 230 , the metal plate 240 , the heat insulating material 220 , etc. may be separated from the road 210 .

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도로 융설 구조의 단면을 나타낸다.3 shows a cross-section of a road snow melting structure according to another embodiment of the present invention.

도 3을 참고하면, 본 실시예에 따른 도로 융설 구조(300)는 도 2의 실시예와 마찬가지로 포장도로(310)의 상부로 노출된 홈(315) 내에 설치되며, 단열재(320), 발열체(330), 금속판(340), 열전도 마감재(350), 방수층(360)을 포함한다.Referring to FIG. 3, the road snow melting structure 300 according to this embodiment is installed in the groove 315 exposed to the upper part of the pavement 310 like the embodiment of FIG. 2, and the heat insulating material 320, the heating element ( 330 ), a metal plate 340 , a heat conductive finish material 350 , and a waterproof layer 360 .

다만, 도 2의 실시예에서는 단열재(220)는 상부로 노출된 홈(215)의 벽면에 접촉한 측면이 돌출된 날개의 형태를 갖지만, 본 실시예에 따른 도로 융설 구조(300)의 단열재(320)는 도 3에 도시된 바와 같이 평평한 형태로 이루어질 수도 있다.However, in the embodiment of Fig. 2, the insulating material 220 has the form of a wing with the side contacting the wall surface of the groove 215 exposed upwardly protruding, but the insulating material of the road snow melting structure 300 according to this embodiment ( 320 may be formed in a flat shape as shown in FIG. 3 .

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 도로 융설 시스템의 구조를 개략적으로 나타내는 블록도이다.6 is a block diagram schematically showing the structure of a road snow melting system according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 도로 융설 시스템은 센서부(610), 제어부(630), 통신부(640), 전원부(650), 발열부(660)를 포함한다.Referring to FIG. 6 , the road snow melting system according to the present invention includes a sensor unit 610 , a control unit 630 , a communication unit 640 , a power supply unit 650 , and a heating unit 660 .

센서부(610)는 제어부(630)의 제어에 의해 강설 여부, 강설량, 노면 온도, 대기 온도 중 적어도 하나를 측정하고, 측정된 정보를 다시 제어부(630)에 제공한다. 이를 위해, 센서부(610)는 예를 들어 강설 측정 센서(611), 강설량 측정부(612), 온도 센서(613), 모션 센서(615), 습도 센서(617), 풍속 센서(619) 중 적어도 하나 이상을 포함한다.The sensor unit 610 measures at least one of whether snowfall, the amount of snowfall, the road surface temperature, and the air temperature under the control of the control unit 630 , and provides the measured information to the control unit 630 again. To this end, the sensor unit 610 includes, for example, a snowfall measurement sensor 611 , a snowfall measurement unit 612 , a temperature sensor 613 , a motion sensor 615 , a humidity sensor 617 , and a wind speed sensor 619 . at least one or more.

강설 측정 센서(611, Snow-Ice Detector)는 강설 유무와 온도를 감지하여, 미리 정한 노면온도 이하의 온도에서 강수가 발생하였는지 여부를 측정한다.Snow-Ice Detector (611, Snow-Ice Detector) detects the presence of snowfall and temperature, and measures whether precipitation has occurred at a temperature below a predetermined road surface temperature.

강설량 측정부(612)는 강설량을 측정한다.The snowfall measurement unit 612 measures the amount of snowfall.

온도 센서(613)는 도로표면온도 또는 대기온도 중 적어도 하나 이상을 측정한다. 도면에는 도시되어 있지 않지만, 온도 센서(613)는 노면온도 센서 및 대기온도 센서 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 노면온도 센서는 열선 사이에 설치될 수 있으며, 노면의 온도에 따라 열선의 가동과 중지를 자동으로 작동시킬 수 있다. 또한, 대기온도 센서는 대기의 온도를 측정함으로써 여름철에 융설 시스템이 오작동하는 것을 방지한다.The temperature sensor 613 measures at least one of a road surface temperature and an atmospheric temperature. Although not shown in the drawings, the temperature sensor 613 may include at least one of a road surface temperature sensor and an atmospheric temperature sensor. The road surface temperature sensor may be installed between the heating wires, and depending on the temperature of the road surface, the starting and stopping of the heating wires may be automatically operated. In addition, the air temperature sensor prevents the malfunction of the snow melting system in summer by measuring the air temperature.

이 때, 강설 측정 센서(611) 및 노면온도 센서는 도 6과 같이 융설지역의 도로표면에 매입되는 형태로 설치될 수 있다. 하지만, 도로에 매입되는 형태는 차량 통행시 하중 및 충격에 의한 감지기 내부 센싱 장치(Sensing Device)가 파손되는 것을 방지하기 위하여 상당한 두께의 금속 내부에 내장되어 있다. 센서를 감싸고 있는 상당량의 두께로 인하여 노면온도를 신속하게 감지하는데 한계가 있으며, 특히 강설 측정 센서(620)는 눈 또는 얼음, 습기를 감지하기 위하여 센서 표면의 전기저항(Electric Resistance)을 이용하는데, 도로 위의 먼지(Dust) 또는 주변의 이물질로 인하여 감지 오류가 상시 발생할 위험성을 내포하고 있다. 또한 센서의 표면적이 크지 않기 때문에 간헐적으로 내리는 눈을 감지하는 어려움이 있다. 강설 측정 센서(620)를 도로표면에 매입하는 경우 센서의 오류나 고장 발생시 교체를 하기 위해서는 차량을 통제하여야 하고, 도로표면을 파내야 하는 등 절차가 복잡하다.In this case, the snowfall measuring sensor 611 and the road surface temperature sensor may be installed in a form embedded in the road surface of the snowmelting area as shown in FIG. 6 . However, in the form of being embedded in the road, in order to prevent the sensing device inside the sensor from being damaged due to load and impact during vehicle passage, it is embedded in a metal with a considerable thickness. Due to the considerable amount of thickness surrounding the sensor, there is a limit to rapidly detecting the road surface temperature. In particular, the snowfall sensor 620 uses the electrical resistance of the sensor surface to detect snow, ice, and moisture. There is a risk that a detection error will always occur due to dust on the road or foreign substances in the vicinity. In addition, since the surface area of the sensor is not large, it is difficult to detect intermittent snow. When the snowfall measurement sensor 620 is embedded in the road surface, in order to replace the sensor when an error or failure occurs, the vehicle must be controlled, and the procedure is complicated, such as digging up the road surface.

융설 시스템은 눈 또는 얼음 이외에 도로표면에 블랙아이스(Black Ice)가 생성되는 것에도 대비할 수 있어야 하는데, 블랙아이스는 낮 동안 내린 눈이나 비가 아스팔트 또는 시멘트와 같은 도로표면의 틈새에 스며들었다가 얇게 얼어붙어 발생하거니, 눈비가 내리지 않더라도 다리 위나 호숫가 주변의 도로, 또는 그늘이 져 있는 커브 길과 같이 기온의 차이가 큰 곳에서 생성되기 쉽다. 특히 제설 작업을 위해 도로 위에 뿌린 염화칼슘이 눈과 결합하게 되면, 도로 위에 남아있던 수분이 도로 표면을 더욱 미끄럽게 하기 때문에 블랙아이스 현상이 자주 발생한다. 하지만, 도로표면에 설치되어 있는 센서들은 블랙아이스에 효과적으로 반응하기 어렵다. 도로표면이 영도 이하의 온도로 냉각된 상태에서 비가 내리게 되는 경우, 내린 비는 바로 도로표면과 함께 얼어버릴 수 있기 때문에 융설시스템은 이러한 기상현상에 대비할 수 있어야 하며, 이 경우 센서는 도로표면 이외의 다른 장소에 설치될 필요가 있다. 이 때, 센서부(610)는 노면온도 센서 이외의 다른 센서들이 도 8과 같은 제어판넬 내부에 설치됨으로써 융설이 필요한 상황인지 여부를 측정할 수 있다. 특히, 모션 센서(615)에 의해 눈 또는 비가 내리는 것이 감지될 수 있다.The snow melting system must be able to prepare for the formation of black ice on the road surface in addition to snow or ice, which is formed by snow or rain that fell during the day seeping into cracks in the road surface such as asphalt or cement and then freezing thinly. It is easily generated in places with a large temperature difference, such as on a bridge, on a road near a lake shore, or on a curved road in the shade, even if it does not rain or snow. In particular, when calcium chloride sprayed on the road for snow removal is combined with snow, the moisture remaining on the road makes the road surface more slippery, so black ice occurs frequently. However, it is difficult for sensors installed on the road surface to respond effectively to black ice. When it rains while the road surface is cooled to a temperature below zero, the snow melting system must be able to prepare for such a weather phenomenon, because the rain can immediately freeze together with the road surface. It needs to be installed in another place. At this time, the sensor unit 610 may measure whether snow melting is necessary by installing sensors other than the road surface temperature sensor inside the control panel as shown in FIG. 8 . In particular, snow or rain may be detected by the motion sensor 615 .

습도 센서(617)는 블랙아이스가 생성될 수 있는 대기중의 습도를 측정한다.The humidity sensor 617 measures the humidity in the atmosphere where black ice can be generated.

풍속 센서(619)는 블랙아이스가 생성될 수 있는 풍속을 측정한다.The wind speed sensor 619 measures a wind speed at which black ice can be generated.

제어부(630)는 전원부(650)로부터 전원을 공급받고, 센서부(610)로부터 감지된 정보를 종합하여 발열부(660)를 구동하여 융설을 수행한다.The control unit 630 receives power from the power supply unit 650 , synthesizes information sensed from the sensor unit 610 , and drives the heating unit 660 to perform snow melting.

통신부(640)는 외부 서버로부터 기상 정보를 수신하여 제어부(630)로 전송한다. 종래 기술에 따른 융설 시스템은 눈이 내린 이후에 작동을 시작할 수 있는데, 쌓인 눈의 보온효과로 인하여 눈이 녹지 않거나, 눈을 녹이는데 많은 시간과 에너지가 소비될 수 있다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 도 9와 같은 날씨알리미 앱을 구동하여 기상청 서버 등의 외부 서버로부터 날씨 정보를 수신하여 발열부(660)를 미리 구동하도록 할 수 있다.The communication unit 640 receives the weather information from the external server and transmits it to the control unit 630 . The snow melting system according to the prior art may start to operate after the snow falls, and the snow does not melt due to the warming effect of the accumulated snow, or a lot of time and energy may be consumed to melt the snow. In order to compensate for this disadvantage, it is possible to drive the weather alert app as shown in FIG. 9 to receive weather information from an external server such as a server of the Korea Meteorological Administration and to drive the heating unit 660 in advance.

전원부(650)는 도로 융설 시스템(600)의 구동에 필요한 전원을 공급한다.The power supply unit 650 supplies power required for driving the road snow melting system 600 .

발열부(660)는 전원부(650)로부터 전원을 공급받아 융설에 필요한 열을 발생시킨다.The heating unit 660 receives power from the power supply unit 650 to generate heat required for snow melting.

제어부(630)는 전원부(650)로부터 전원을 공급받고, 센서부(610)로부터 감지된 정보를 종합하여 발열부(660)를 구동하여 융설을 수행한다.The control unit 630 receives power from the power supply unit 650 , synthesizes information sensed from the sensor unit 610 , and drives the heating unit 660 to perform snow melting.

일 실시예에 따르면, 센서부(610)는 하나 이상의 도로표면온도를 측정하는 온도 센서(625) 또는 습도(Moisture) 센서를 조합하여 눈 또는 얼음의 존재 유무를 감지하고 제어부(630)는 이를 기반으로 발열부(660)의 구동을 제어한다.According to an embodiment, the sensor unit 610 detects the presence or absence of snow or ice by combining a temperature sensor 625 or a humidity sensor that measures one or more road surface temperatures, and the control unit 630 based on this to control the driving of the heating unit 660 .

눈은 대기중에서 수증기가 공기중에 떠 다니는 미세한 입자를 중심으로 결정을 이루거나, 또는 낮은 온도에서 직접 수증기가 결정을 이루는 것으로 대기중의 수증기량과 온도에 따라 생성된다. 눈은 약 100개 이상의 결정체로 구성되어 있다. 눈은 수소와 산소의 가변적 배열 때문에 대체로 육각체를 이룬다. 공기중에 습도가 높은면 결정체는 빨리 발전하여 덩어리를 이루고 눈발이 되어 떨어진다. 온도가 나무 낮고 건조하면 결정체가 작은 상태로 남아 있어 대기중으로 떠다니게 된다. 눈은 결정체의 형상에 따라 판상, 기둥형, 바늘형, 가지형, 불규칙형 등의 모양이 있고 형태에 따라 싸락눈, 진눈께비, 우박 등으로 구분한다. 상부대기층에서 형성된 눈이 땅으로 떨어지면서 하부대기층의 기온에 따라서 비, 우박, 진눈께비, 싸락눈, 눈 등으로 변한다. 눈은 대체로 대기온도 0℃에서 -7℃사이에에서 내린다.Snow is formed by the amount of water vapor in the atmosphere and the temperature, as either water vapor in the atmosphere crystallizes around minute particles floating in the air, or water vapor directly forms crystals at low temperatures. The eye is made up of more than 100 crystals. The eye is usually hexagonal because of the variable arrangement of hydrogen and oxygen. When the humidity is high in the air, the crystals develop quickly and form lumps and fall as snow. When the temperature is low and the tree is dry, the crystals remain small and float into the atmosphere. Depending on the shape of the crystal, there are plate-like, columnar, needle-like, branch-like, and irregular shapes. According to the shape, snow is classified into light snow, sleet, and hail. As the snow formed in the upper atmosphere falls to the ground, it changes into rain, hail, sleet, soft snow, and snow depending on the temperature of the lower atmosphere. Snow usually falls between 0°C and -7°C in the ambient air temperature.

도로면의 얼음은 일반적으로 우박, 서리, 물(다른 어떤 곳에서부터 찬 도로면에 흘러들어서 얼게되는 물) 등의 강수 및 강설이 노면 온도가 빙점(0℃이하로 낮아짐에 따라 형성된다. 기상적인 조건으로는 강수와 강설이 없어도 노면상의 기온이 -1℃에서 -5.5℃로 떨어지고 상대습도가 포화점에 가까울 때, 그리고 대기온도가 0℃에서 6℃에 이르게 될 때 빙결되기도 한다.Road surface ice is generally formed as the road surface temperature drops below the freezing point (0°C or less) due to precipitation and snowfall such as hail, frost, water (water that flows into a cold road surface from somewhere else) and snowfall. As conditions, even without precipitation or snowfall, freezing occurs when the road surface temperature drops from -1°C to -5.5°C, the relative humidity approaches the saturation point, and when the air temperature reaches 0°C to 6°C.

융설열량은 눈을 녹이는 열량과 녹은 눈이 얼음으로 되는 것을 방지하는 빙결방지열량으로 나눌 수 있다. 눈을 녹이는 열량은 눈을 0℃로 데우는 열량과 0℃의 눈을 0℃의 물로 변화시키는 열량으로 구분할 수 있따. 빙결방지 열량은 녹은 눈이나 비 또는 외부에서 흘러온 물이 노면의 온도가 빙점이하로 낮아짐에 따라 얼음이 어는 것을 방지하는데 필요한 열량인데 증발로 인해 대기로 전달되는 열량과 눈이 녹아 생긴 수막과 대기의 온도차이에 의해 생기는 손실이 발생되는 열량이다. 빙결방지열량은 대기온도, 상대습도, 풍속 등에 따라 변하는데 표면에 존재하는 눈은 단열효과가 있으므로 노면에 눈이 있는 상태에서는 융설열량이 필요하고 노면에 눈이 없는 상태에서는 빙결방지열량이 필요하다.The amount of heat from melting snow can be divided into heat that melts snow and heat that prevents melting snow from turning into ice. The heat that melts snow can be divided into the heat to warm the snow to 0℃ and the heat to change the snow at 0℃ to water at 0℃. The amount of anti-freeze heat is the amount of heat required to prevent ice from freezing when the temperature of the road surface is lowered to below the freezing point of melted snow, rain, or water flowing from the outside. It is the amount of heat that is lost due to the temperature difference. The amount of anti-icing heat varies depending on the air temperature, relative humidity, wind speed, etc. Since the snow on the surface has an insulating effect, the amount of heat to melt is required when there is snow on the road surface, and heat to prevent freezing from when there is no snow on the road surface. .

융설에 미치는 요소에는 1) 강설강도, 기온, 상대습도 및 풍속, 2) 마감재의 종류, 두께 및 밀도 3) 열전도율 4) 설계출력 5) 노면상태가 있다.Factors affecting snow melting include 1) snowfall intensity, temperature, relative humidity and wind speed, 2) type, thickness and density of finishing materials, 3) thermal conductivity, 4) design output, 5) road surface condition.

한편, 융설시스템 설계를 위한 조건으로 4가지의 기상요인(강설강도, 대기온도, 상대습도, 풍속)이 있다. 이런 기상요인들이 미치는 영향은 데워진 도로 노면 위에 떨어지는 눈의 녹는 정도를 고려함으로 평가될 수 있다. 눈은 대체로 0℃에서 -7℃사이에서 내린다. 그 때의 노면의 온도는 지열로 인하여 영상의 온도일 경우가 많다. 처음 눈이 내리기 시작하면 건조하고 따뜻한 표면에 떨어져서 0℃로 데워져 녹는다. 녹은 눈으로부터 형성된 물은 전 표면에 얇은 수막을 형성하고 증발하기 시작한다. 이 증발이 하나의 매체로 되어 열량이 표면으로부터 대기로 전달된다. 또한 눈이 녹아 생긴 얇은 막으로부터 대기와 표면에 열이 전달된다.On the other hand, there are four weather factors (snow intensity, atmospheric temperature, relative humidity, wind speed) as conditions for designing a snow melting system. The effect of these meteorological factors can be evaluated by considering the degree of melting of snow falling on the heated road surface. Snow usually falls between 0°C and -7°C. The temperature of the road surface at that time is often the temperature of zero due to geothermal heat. When the first snow begins to fall, it falls on a dry, warm surface and is warmed to 0°C to melt. Water formed from melted snow forms a thin film of water over its entire surface and begins to evaporate. This evaporation becomes a medium and heat is transferred from the surface to the atmosphere. Heat is also transferred to the atmosphere and surface from the thin film formed by melting snow.

한편, 융설에 필요한 열량에 영향을 미치는 추가적인 요인으로는 아래의 3가지 요인들이 있다.On the other hand, as additional factors affecting the amount of heat required for snow melting, there are the following three factors.

1) 눈의 비열과 융해열: 눈을 0℃로 데우는데 필요한 열량을 눈의 비열 또는 현열이라고 하고 눈을 녹이는데 필요한 열량을 융해열이라 하는데 강설강도에 따라 0℃이하의 눈이 녹는데 필요한 열을 결정한다.1) Specific heat and heat of fusion: The amount of heat required to warm the snow to 0℃ is called the specific heat or sensible heat of snow, and the amount of heat needed to melt the snow is called the heat of fusion. decide

2) 증발로 인한 열량의 전달(증발잠열): 노면에서 녹은 눈은 눈의 증발율은 풍속 그리고 대기와 녹은 눈 사이에서 발생하는 증기압의 차이에 영향을 받는다. 이것을 증발점열이라 하는데 대기의 증기압은 상대습도와 대기온도에 의하여 결정된다. 그래서 만일 노면의 표면온도가 정해져 있다면 증발율은 대기온도, 상대습도 및 풍속에 따라 변한다.2) Heat transfer due to evaporation (latent heat of evaporation): For snow melted on the road surface, the evaporation rate of snow is affected by wind speed and the difference in vapor pressure between the atmosphere and melted snow. This is called the heat of evaporation, and the vapor pressure of the atmosphere is determined by the relative humidity and the atmospheric temperature. So, if the surface temperature of the road surface is fixed, the evaporation rate changes according to the air temperature, relative humidity, and wind speed.

3) 대류와 복사열에 의한 열의 전달: 노면에 녹은 눈의 얇은 수막 같은 젖은 표면에서 생기는 대류와 복사열의 손실은 수막의 계수와 표면과 대기의 온도차이에 의해 생긴다. 얇은 수막의 계수는 풍속만 관계한다. 만일 표면온도가 정해지면 대류와 복사열에의한 손실은 대기온도와 풍속에 따라 달라진다.3) Heat transfer by convection and radiant heat: Convection and radiant heat loss from wet surfaces such as a thin water film of melted snow on the road surface is caused by the coefficient of water film and the temperature difference between the surface and the atmosphere. The coefficient of thin water film relates only to wind speed. If the surface temperature is fixed, the losses due to convection and radiation depend on the air temperature and wind speed.

4가지 기상요소의 영향에 대한 수량적 값을 공식에 의해 계산하기 전에 녹지 않은 눈에 대한 단열효과를 고려하여야 한다. 눈이 데워지는 동안과 완전히 녹기전에는 눈이 열을 전달하지 않는 단열의 효과가 있다. 이 단열효과가 상당히 클 수도 있다. 눈발이 노면의 전면적의 일부분을 덮으므로 해서 발생되는 단열효과를 편의상 면적 비율로 정의한다. 전 면적에 대한 눈이 덮여있지 않은 면적의 비율을 자유면적비율(Ar)이라 한다. 자유면적 비율은 아래 수학식 1에 의해 계산된다.Before calculating the quantitative values of the effects of the four meteorological factors by the formula, the insulation effect on unmelted snow should be considered. It has an insulating effect as the snow does not transfer heat while it warms up and before it completely melts. This insulating effect may be quite large. For convenience, the thermal insulation effect caused by snow covering a part of the entire road surface is defined as the area ratio. The ratio of the area that is not covered with snow to the total area is called the free area ratio (Ar). The free area ratio is calculated by Equation 1 below.

Figure 112021061208329-pat00001
Figure 112021061208329-pat00001

수학식 1에서 Ar은 자유면적비율, Af는 자유면적(m2), At는 전면적(m2)이며, 0≤Ar≤1 의 범위를 갖는다. Ar = 1을 유지하려면, 눈이 내리자 마자 녹아버려 쌓이지 않는 상태이어야 한다. 이것은 불가능한 일이지만 설계 목적상 Ar =1이 최대치라고 가정한다. Ar =0이라면 증발과 전달에 의한 열 손실이 전혀 발생되지 않을 정도로 노면에 눈이 완전히 덮힌 상태를 말한다. 눈의 단열효과를 나타내는 자유면적비의 연구결과 실무에 적용하는 자유면적비는 0, 0.5, 1 중 하나의 값을 취한다.In Equation 1, A r is the free area ratio, A f is the free area (m 2 ), A t is the total area (m 2 ), and has a range of 0≤A r≤1 . In order to maintain A r = 1, the snow must melt as soon as it falls so that it does not accumulate. This is impossible, but for design purposes, we assume that A r = 1 is the maximum. If A r = 0, it means that the road is completely covered with snow to such an extent that heat loss due to evaporation and transfer does not occur at all. As a result of the study of the free area ratio representing the thermal insulation effect of snow, the free area ratio applied in practice takes one of 0, 0.5, and 1.

융설시설에 필요한 열 방정식은 1952년 Chapman에 의해 제안되었고, 1956년 Chaman과 Katunich은 노면에 필요한 설계출력에 대한 이론식을 제안하였다. 이 때, 열 방정식에 따라 설계출력(q0)은 아래 수학식 2에 의해 계산된다.The thermal equation required for a snow melting facility was proposed by Chapman in 1952, and Chaman and Katunich in 1956 proposed a theoretical equation for the design output required for the road surface. At this time, according to the thermal equation, the design output (q 0 ) is calculated by Equation 2 below.

Figure 112021061208329-pat00002
Figure 112021061208329-pat00002

수학식 2에서 qs는 영하의 눈이 0℃ 눈으로 되기까지의 비열(W/m2)을 나타내고, qm은 0℃ 눈이 0℃ 물로 변하는데 필요한 융해열(W/m2), Ar은 전면적에 대한 자유면적의 비율, qe는 증발열(W/m2), 보는 대류와 복사에 의해 전달되는 열(W/m2)을 나타낸다.In Equation 2, q s represents the specific heat (W/m 2 ) from sub-zero snow to 0° C. snow, q m is the heat of fusion required for 0° C. snow to change to 0° C. water (W/m 2 ), A r is the ratio of the free area to the total area, q e is the heat of evaporation (W/m 2 ), and the heat transferred by convection and radiation (W/m 2 ).

상기 수학식 2의 qs는 아래 수학식 3에 의해 계산된다.q s in Equation 2 is calculated by Equation 3 below.

Figure 112021061208329-pat00003
Figure 112021061208329-pat00003

수학식 3에서 s는 강설강도(mm/hr, 시간당 강수량으로 환산), p는 눈의 밀도를 물의 밀도로 환산(998kg/m3)한 값, cp는 눈의 비열(2,090J/kgK), ta는 대기온도(℃), cl은 물의 비열 1000mm/m × 3600s/h = 3.6 × 106 이며, 상기 눈의 비열과 물의 비열을 수학식 3에 대입하면, qs는 수학식 4와 같이 간단히 나타낼 수 있다.In Equation 3, s is the snowfall intensity (mm/hr, converted into hourly precipitation), p is the snow density converted to the density of water (998kg/m 3 ), c p is the snow specific heat (2,090J/kgK) , ta is the atmospheric temperature (℃), c l is the specific heat of water 1000mm/m × 3600s/h = 3.6 × 10 6 If the specific heat of snow and the specific heat of water are substituted in Equation 3, q s is Equation 4 It can be expressed simply as

Figure 112021061208329-pat00004
Figure 112021061208329-pat00004

한편, 상기 수학식 2에서 0℃의 눈을 녹이는데 필요한 융해열 qm은 아래 수학식 5에 의해 계산될 수 있다.Meanwhile, in Equation 2, the heat of fusion q m required to melt snow at 0° C. may be calculated by Equation 5 below.

Figure 112021061208329-pat00005
Figure 112021061208329-pat00005

상기 수학식 5에서 s는 강설강도(mm/hr, 시간당 강수량으로 환산), p는 눈의 밀도를 물의 밀도로 환산(998kg/m3)한 값, cl은 물의 비열 1000mm/m × 3600s/h = 3.6 × 106 이며, hf는 물의 융해열로서, 334KJ/kg (80kcal/kg)이다. 상기 수학식 5에 hh, p, cl 값을 대입하면, 아래 수학식 6과 같이 간단히 나타낼 수 있다. In Equation 5, s is the snowfall intensity (mm/hr, converted to precipitation per hour), p is the density of snow converted to the density of water (998kg/m 3 ), c l is the specific heat of water 1000mm/m × 3600s/ h = 3.6 × 10 6 , and hf is the heat of fusion of water, which is 334KJ/kg (80kcal/kg). By substituting h h , p , c l values in Equation 5, it can be simply expressed as Equation 6 below.

Figure 112021061208329-pat00006
Figure 112021061208329-pat00006

한편, 상기 수학식 2에서 증발열 qe는 아래 수학식 7에 의해서 계산될 수 있다.Meanwhile, in Equation 2, the heat of evaporation q e may be calculated by Equation 7 below.

Figure 112021061208329-pat00007
Figure 112021061208329-pat00007

상기 수학식 7에서 hfg는 수막에서 발명하는 증발열(KJ/kg)을 나타내며, V는 풍속(km/h), pav는 증발압력(kPa, 보통 0.52kPa)을 나타낸다.In Equation 7, h fg represents the heat of evaporation (KJ/kg) invented in the water film, V represents the wind speed (km/h), and p av represents the evaporation pressure (kPa, usually 0.52 kPa).

한편, 상기 수학식 7에서 hfg는 아래 수학식 8에 의해 계산될 수 있다.Meanwhile, in Equation 7, h fg may be calculated by Equation 8 below.

Figure 112021061208329-pat00008
Figure 112021061208329-pat00008

상기 수학식 8에서 tf는 수막온도(℃, 보통 0.5℃)를 나타낸다.In Equation 8, t f represents the water film temperature (°C, usually 0.5°C).

한편, 상기 수학식 2에서 대류와 복사열에 의한 열 전달손실률 qh는 아래 수학식 9에 의해 계산된다.Meanwhile, in Equation 2, the heat transfer loss rate q h due to convection and radiant heat is calculated by Equation 9 below.

Figure 112021061208329-pat00009
Figure 112021061208329-pat00009

상기 수학식 8에서 V는 풍속(km/h), tf는 수막온도(℃, 보통 0.5℃), ta는 대기온도(℃)를 나타낸다.In Equation 8, V is the wind speed (km/h), t f is the water film temperature (°C, usually 0.5°C), and ta is the atmospheric temperature (°C).

한편, 대기온도를 -5.5℃, 강설강도를 1.5cm/hr, 풍속을 4.0m/sec라고 가정하면, 상기 수학식 2의 열 방정식에서 상기 영하의 눈이 0℃ 눈으로 되기까지의 비열 qs는 상기 수학식 4에 강설강도인 s에 1.5를 대입하고, 대기온도인 ta에 -5.5를 대입함으로써 구할 수 있으며, 아래 수학식 10과 같이 계산된다.On the other hand, assuming that the atmospheric temperature is -5.5 °C, the snowfall intensity is 1.5 cm/hr, and the wind speed is 4.0 m/sec, the specific heat q s from the sub-zero snow to 0 °C snow in the thermal equation of Equation 2 can be obtained by substituting 1.5 for the snowfall intensity s in Equation 4 and -5.5 into the atmospheric temperature t a , and is calculated as in Equation 10 below.

Figure 112021061208329-pat00010
Figure 112021061208329-pat00010

한편, 0℃의 눈을 녹이는 융해열qm 은 상기 수학식 6에 강설강도인 s에 1.5를 대입함으로써 구할 수 있으며, 아래 수학식 11과 같이 계산된다.Meanwhile, the heat of fusion q m for melting snow at 0° C. can be obtained by substituting 1.5 for the snowfall intensity s in Equation 6 above, and is calculated as in Equation 11 below.

Figure 112021061208329-pat00011
Figure 112021061208329-pat00011

한편, 증발열 qe는 상기 수학식 7에 수막에서 발생하는 증발열인 hfg에 2,483를 대입하고, 풍속인 V에 4.0을 대입하고, 증발압력인 pav에 0.52를 대입함으로써 구할 수 있으며, 아래 수학식 12와 같이 계산된다.On the other hand, the heat of evaporation q e can be obtained by substituting 2,483 for h fg , which is the heat of evaporation generated in the water film, in Equation 7, 4.0 for wind speed V, and 0.52 for evaporation pressure p av . It is calculated as Equation 12.

Figure 112021061208329-pat00012
Figure 112021061208329-pat00012

한편, 대류와 복사열에 의한 열 전달손실률 보는 수학식 9에 풍속인 V에 4.0을, 수막온도인 tf에 0.5를, 대기온도인 ta에 -5.5를 대입함으로써 구할 수 있으며, 아래 수학식 13과 같이 계산된다.On the other hand, the rate of heat transfer loss due to convection and radiant heat can be obtained by substituting 4.0 for wind speed V, 0.5 for water film temperature tf, and -5.5 for atmospheric temperature ta in Equation 9, as shown in Equation 13 below. Calculated.

Figure 112021061208329-pat00013
Figure 112021061208329-pat00013

따라서, 수학식 10 내지 수학식 13에서 구한 값들을 열 방정식인 수학식 2에 대입하면, 설계출력 q0는 아래 수학식 14와 같이 259.5W/m2로 계산된다.Therefore, when the values obtained in Equations 10 to 13 are substituted into Equation 2, which is a thermal equation, the design output q 0 is calculated as 259.5 W/m 2 as shown in Equation 14 below.

Figure 112021061208329-pat00014
Figure 112021061208329-pat00014

다만, 20% 정도의 열손실이 발생할 가능성을 고려하여, 필요한 열량을 300W/m2로 결정할 수 있다.However, considering the possibility of about 20% heat loss, the required amount of heat can be determined as 300W/m 2 .

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 융설 제어 장치의 융설 제어 방법을 나타낸다.10 shows a snow melting control method of the snow melting control apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 융설 제어 장치는 도 6의 발열부(660)의 융설을 제어하는 제어부(630)에 대응할 수 있다.The snow melting control apparatus according to the present embodiment may correspond to the control unit 630 for controlling the snow melting of the heating unit 660 of FIG. 6 .

도 10을 참조하면, 융설 제어 장치는 융설 시스템의 가동온도조건을 설정한다(S1010). 이 때, 상기 가동온도조건은 가동외기온도 및 목표노면온도를 포함할 수 있다. 가동외기온도는 융설 시스템을 구동하기 위한 임계 온도이며, 목표노면온도는 융설 시스템 구동을 정지하기 위한 임계 온도이다.Referring to Figure 10, the snow melting control device sets the operating temperature conditions of the snow melting system (S1010). In this case, the operating temperature condition may include an operating outside air temperature and a target road surface temperature. The operating outdoor temperature is a critical temperature for driving the snow melting system, and the target road surface temperature is a critical temperature for stopping the driving of the snow melting system.

다음으로, 융설 제어 장치는 현재의 외기 온도가 가동외기온도보다 낮은지 여부를 판단한다(S1020).Next, the snow melting control device determines whether the current outdoor air temperature is lower than the operating outdoor temperature (S1020).

단계 S1020의 판단 결과, 현재의 외기 온도가 가동외기온도보다 낮은 경우 융설 제어 장치는 적설 감지 여부를 판단하고(S1030), 현재의 온도가 가동외기온도보다 낮지 않은 경우 동작을 종료한다.As a result of the determination in step S1020, if the current outside temperature is lower than the operating outside temperature, the snowmelting control device determines whether snow accumulation is detected (S1030), and if the current temperature is not lower than the operating outside temperature, the operation is terminated.

이 때, 적설의 감지에는 강설 측정 센서, 모션 센서, 습도 센서 중 적어도 하나 이상이 사용될 수 있다. In this case, at least one of a snow measurement sensor, a motion sensor, and a humidity sensor may be used to detect the snow.

단계 S1030의 판단 결과, 적설이 감지된 경우 융설 제어 장치는 융설을 가동하고(S1040), 융설 제어 장치는 융설이 완료되었는지 여부를 판단하여(S1050), 융설이 완료되지 않은 것으로 판단되는 경우, 융설이 완료될 때까지 단계 S1040의 융설을 계속해서 수행한다.As a result of the determination in step S1030, when snow is detected, the snowmelting control device operates snowmelting (S1040), and the snowmelting control device determines whether the snowmelting is complete (S1050), and when it is determined that the snowmelting is not completed, the melting The snow melting of step S1040 is continuously performed until the snow is complete.

단계 S1030의 판단 결과 적설이 감지되지 않은 경우, 또는 단계 S1050의 판단 결과 융설이 완료된 것으로 판단되는 경우 융설 제어 장치는 습기 존재 여부를 판단하여(S1060), 습기가 존재하는 경우 현재 노면의 온도가 목표 노면 온도보다 낮은지 여부를 판단한다(S1070).When it is determined in step S1030 that no snow is detected, or when it is determined that snow melting is complete as a result of determination in step S1050, the snowmelting control device determines whether moisture is present (S1060), and if there is moisture, the current road surface temperature is the target It is determined whether it is lower than the road surface temperature (S1070).

단계 S1060의 판단 결과 습기가 존재하지 않거나, 단계 S1070의 판단 결과 현재 노면의 온도가 목표노면온도보다 낮지 않은 경우, 동작을 종료한다.When it is determined in step S1060 that there is no moisture or the current road surface temperature is not lower than the target road surface temperature as a result of the determination in step S1070, the operation is terminated.

단계 S1070의 판단 결과 현재 노면의 온도가 목표 노면 온도보다 낮은 경우, 융설 제어 장치는 빙결방지기능을 가동하고(S1080), 단계 S960 내지 단계 S970의 동작을 반복하여 수행한다.If it is determined in step S1070 that the current road surface temperature is lower than the target road surface temperature, the snowmelting control device activates the anti-icing function ( S1080 ), and repeats the operations of steps S960 to S970 .

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 융설 제어 장치의 융설 제어 방법을 나타낸다.11 shows a snow melting control method of a snow melting control apparatus according to another embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 융설 제어 장치는 도 6의 발열부(660)의 융설을 제어하는 제어부(630)에 대응할 수 있다.The snow melting control apparatus according to the present embodiment may correspond to the control unit 630 for controlling the snow melting of the heating unit 660 of FIG. 6 .

도 11을 참조하면, 융설 제어 장치는 외부 서버로부터 기상 정보를 수신한다(S1110).Referring to FIG. 11 , the snow melting control device receives weather information from an external server (S1110).

종래 기술에 따른 융설 시스템은 눈이 내린 이후에 작동을 시작할 수 있는데, 쌓인 눈의 보온효과로 인하여 눈이 녹지 않거나, 눈을 녹이는데 많은 시간과 에너지가 소비될 수 있다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 도 9와 같은 날씨알리미 앱을 구동하여 기상청 서버 등의 외부 서버로부터 날씨 정보를 수신하여 발열 장치 또는 융설 장치를 미리 구동하도록 할 수 있다.The snow melting system according to the prior art may start to operate after the snow falls, and the snow does not melt due to the warming effect of the accumulated snow, or a lot of time and energy may be consumed to melt the snow. In order to compensate for this drawback, the weather alert app as shown in FIG. 9 may be operated to receive weather information from an external server such as a server of the Meteorological Administration, and the heating device or the snow melting device may be driven in advance.

이 때, 상기 기상 정보는 강설 예보, 기본 예보, 습도 예보 등을 포함할 수 있다.In this case, the weather information may include a snowfall forecast, a basic forecast, and a humidity forecast.

다음으로, 융설 제어 장치는 상기 수신한 기상 정보가 제1 가동 조건을 충족시키는지 여부를 판단한다(S1120).Next, the snow melting control device determines whether the received weather information satisfies the first operating condition (S1120).

이 때, 상기 제1 가동 조건은 상기 기상 정보가 현재 시점으로부터 미리 설정된 시간 이내의 강설 예보에 대한 정보를 포함하고 있는지에 대한 여부를 포함할 수 있다.In this case, the first operating condition may include whether the weather information includes information about a snowfall forecast within a preset time from the current time.

예를 들어, 상기 외부 서버로부터 수신한 기상 정보가 현재 시점으로부터 1시간 이내에 강설이 발생할 것임에 대한 예보를 포함하는 경우 상기 제1 가동 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.For example, when the weather information received from the external server includes a forecast that snowfall will occur within one hour from the current time, it may be determined that the first operation condition is satisfied.

또한, 상기 제1 가동 조건은 상기 기상 정보가 현재 시점으로부터 미리 설정된 시간 이내에 기온이 미리 설정된 임계치 이하로 하강함에 대한 정보를 포함하고 있는지 여부를 포함할 수 있다.In addition, the first operating condition may include whether the weather information includes information about the temperature dropping below a preset threshold within a preset time from the current time.

예를 들어, 상기 외부 서버로부터 수신한 기상 정보가 현재 시점으로부터 1시간 이내에 기온이 0℃ 이하로 떨어질 것임에 대한 예보를 포함하는 경우 상기 제1 가동 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.For example, when the weather information received from the external server includes a forecast that the temperature will drop below 0°C within one hour from the current time point, it may be determined that the first operation condition is satisfied.

또한, 상기 제1 가동 조건은 상기 기상 정보가 현재 시점으로부터 미리 설정된 시간 이내에 습도가 미리 설정된 임계치 이상으로 상승함에 대한 정보를 포함하고 있는지 여부를 포함할 수 있다.In addition, the first operating condition may include whether the weather information includes information on whether the humidity rises above a preset threshold within a preset time from the current time point.

예를 들어, 상기 외부 서버로부터 수신한 기상 정보가 현재 시점으로부터 1시간 이내에 습도가 60% 이상으로 상승할 것임에 대한 예보를 포함하는 경우 상기 제1 가동 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.For example, when the weather information received from the external server includes a forecast that the humidity will rise to 60% or more within one hour from the current time point, it may be determined that the first operation condition is satisfied.

이 때, 상기 강설 예보, 기온 예보, 습도 예보에 대한 조건은 상기 3가지 조건 중 두가지 이상의 조건이 조합될 수 있다.In this case, as the conditions for the snowfall forecast, the temperature forecast, and the humidity forecast, two or more of the three conditions may be combined.

예를 들어, 상기 제1 가동 조건은 상기 기상 정보가 현재 시점으로부터 1시간 이내에 기온이 0℃ 이하로 떨어지고, 습도가 60% 이상으로 상승할 것으로 예상되는 경우, 조건이 충족된 것으로 판단될 수 있다.For example, as for the first operating condition, when the temperature is expected to drop below 0°C and the humidity to rise to 60% or higher within 1 hour from the current point in the weather information, it may be determined that the condition is satisfied .

단계 S1120의 판단 결과 상기 기상 정보에 따른 제1 조건이 충족되는 것으로 판단된 경우, 상기 융설 제어 장치는 융설 장치 또는 발열 장치에 상기 기상 정보에 따른 제1 전원을 공급한다(S1130).When it is determined that the first condition according to the weather information is satisfied as a result of the determination in step S1120, the snowmelting control device supplies the first power according to the weather information to the snowmelting device or the heat generating device (S1130).

예를 들어, 단계 S1120의 조건이 충족되는 경우, 상기 융설 제어 장치는 기준 설계전력의 50% 비율로 융설 장치 또는 발열 장치가 열을 발생시키도록 전력을 제어할 수 있다.For example, when the condition of step S1120 is satisfied, the snow melting control device may control the power so that the snow melting device or the heat generating device generates heat at a rate of 50% of the reference design power.

예를 들어, 기준 전력이 300W/m2 인 경우, 융설 제어 장치는 융설 장치 또는발열 장치가 150 W/m2의 열을 발생시키도록 전원을 공급할 수 있다.For example, when the reference power is 300W/m 2 , the snow melting control device may supply power so that the snow melting device or the heat generating device generates heat of 150 W/m 2 .

한편, 단계 S1120의 판단 결과, 수신된 기상 정보가 제1 가동 조건을 충족시키지 못한 경우 융설 제어 장치는 단계 S1110을 반복하여 수행한다.On the other hand, as a result of the determination in step S1120, if the received weather information does not satisfy the first operating condition, the snow melting control apparatus repeats step S1110.

다음으로, 융설 제어 장치는 적어도 하나 이상의 센서로부터 센싱 정보를 수신한다(S1140).Next, the snow melting control device receives sensing information from at least one sensor (S1140).

이 때, 상기 적어도 하나 이상의 센서는 강설 측정 센서, 온도 센서, 모션 센서, 습도 센서, 풍속 센서 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.In this case, the at least one sensor may include at least one of a snowfall measurement sensor, a temperature sensor, a motion sensor, a humidity sensor, and a wind speed sensor.

이 때, 강설 측정 센서(Snow-Ice Detector)는 강설 유무와 온도를 감지하여, 미리 정한 노면온도 이하의 온도에서 강설이 발생하였는지 여부를 측정할 수 있다.In this case, the snow-ice detector may detect the presence or absence of snowfall and the temperature, and may measure whether snowfall has occurred at a temperature below a predetermined road surface temperature.

이 때, 온도 센서는 도로표면온도 또는 대기온도 중 적어도 하나 이상을 측정할 수 있다. 도면에는 도시되어 있지 않지만, 온도 센서는 노면온도 센서 및 대기온도 센서 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 노면온도 센서는 열선 사이에 설치될 수 있으며, 노면의 온도에 따라 열선의 가동과 중지를 자동으로 작동시킬 수 있다. 또한, 대기온도 센서는 대기의 온도를 측정함으로써 여름철에 융설 시스템이 오작동하는 것을 방지한다.In this case, the temperature sensor may measure at least one of a road surface temperature and an atmospheric temperature. Although not shown in the drawings, the temperature sensor may include at least one of a road surface temperature sensor and an air temperature sensor. The road surface temperature sensor may be installed between the heating wires, and depending on the temperature of the road surface, the starting and stopping of the heating wires may be automatically operated. In addition, the air temperature sensor prevents the malfunction of the snow melting system in summer by measuring the air temperature.

이 때, 강설 측정 센서 및 노면온도 센서는 도 7과 같이 융설지역의 도로표면에 매입되는 형태로 설치될 수 있다. 하지만, 도로에 매입되는 형태는 차량 통행시 하중 및 충격에 의한 감지기 내부 센싱 장치(Sensing Device)가 파손되는 것을 방지하기 위하여 상당한 두께의 금속 내부에 내장되어 있다. 센서를 감싸고 있는 상당량의 두께로 인하여 노면온도를 신속하게 감지하는데 한계가 있으며, 특히 강설 측정 센서는 눈 또는 얼음, 습기를 감지하기 위하여 센서 표면의 전기저항(Electric Resistance)을 이용하는데, 도로 위의 먼지(Dust) 또는 주변의 이물질로 인하여 감지 오류가 상시 발생할 위험성을 내포하고 있다. 또한 센서의 표면적이 크지 않기 때문에 간헐적으로 내리는 눈을 감지하는 어려움이 있다. 강설 측정 센서를 도로표면에 매입하는 경우 센서의 오류나 고장 발생시 교체를 하기 위해서는 차량을 통제하여야 하고, 도로표면을 파내야 하는 등 절차가 복잡하다.In this case, the snowfall measuring sensor and the road surface temperature sensor may be installed in a form embedded in the road surface of the snowmelting area as shown in FIG. 7 . However, in the form of being embedded in the road, in order to prevent the sensing device inside the sensor from being damaged due to load and impact during vehicle passage, it is embedded in a metal with a considerable thickness. Due to the considerable thickness surrounding the sensor, there is a limit to quickly detecting the road surface temperature. In particular, the snowfall sensor uses the electrical resistance of the sensor surface to detect snow, ice, and moisture. There is a risk that a detection error will always occur due to dust or foreign substances in the vicinity. In addition, since the surface area of the sensor is not large, it is difficult to detect intermittent snow. When the snowfall sensor is embedded in the road surface, the procedure is complicated, such as having to control the vehicle and digging up the road surface in order to replace the sensor when an error or malfunction occurs.

융설 시스템은 눈 또는 얼음 이외에 도로표면에 블랙아이스(Black Ice)가 생성되는 것에도 대비할 수 있어야 하는데, 블랙아이스는 낮 동안 내린 눈이나 비가 아스팔트 또는 시멘트와 같은 도로표면의 틈새에 스며들었다가 얇게 얼어붙어 발생하거니, 눈비가 내리지 않더라도 다리 위나 호숫가 주변의 도로, 또는 그늘이 져 있는 커브 길과 같이 기온의 차이가 큰 곳에서 생성되기 쉽다. 특히 제설 작업을 위해 도로 위에 뿌린 염화칼슘이 눈과 결합하게 되면, 도로 위에 남아있던 수분이 도로 표면을 더욱 미끄럽게 하기 때문에 블랙아이스 현상이 자주 발생한다. 하지만, 도로표면에 설치되어 있는 센서들은 블랙아이스에 효과적으로 반응하기 어렵다. 도로표면이 영도 이하의 온도로 냉각된 상태에서 비가 내리게 되는 경우, 내린 비는 바로 도로표면과 함께 얼어버릴 수 있기 때문에 융설시스템은 이러한 기상현상에 대비할 수 있어야 하며, 이 경우 센서는 도로표면 이외의 다른 장소에 설치될 필요가 있다. 이 때, 센서는 노면온도 센서 이외의 다른 센서들이 도 8과 같은 제어판넬의 내부 또는 외부에 설치됨으로써 융설이 필요한 상황인지 여부를 측정할 수 있다. 특히, 모션 센서에 의해 눈 또는 비가 내리는 것이 감지될 수 있다.The snow melting system must be able to prepare for the formation of black ice on the road surface in addition to snow or ice, which is formed by snow or rain that fell during the day seeping into cracks in the road surface such as asphalt or cement and then freezing thinly. It is easily generated in places where there is a large temperature difference, such as on a bridge, on a road near a lake shore, or on a curved road in the shade, even if it does not rain or snow. In particular, when calcium chloride sprayed on the road for snow removal is combined with snow, the moisture remaining on the road makes the road surface more slippery, so black ice occurs frequently. However, it is difficult for sensors installed on the road surface to respond effectively to black ice. When it rains while the road surface is cooled to a temperature below zero, the snow melting system must be able to prepare for such a meteorological phenomenon, because the rain can immediately freeze together with the road surface. It needs to be installed in another place. At this time, the sensor may measure whether snow melting is necessary by installing sensors other than the road surface temperature sensor inside or outside the control panel as shown in FIG. 8 . In particular, snow or rain may be detected by the motion sensor.

이 때, 습도 센서는 블랙아이스가 생성될 수 있는 대기중의 습도를 측정한다.At this time, the humidity sensor measures the humidity in the atmosphere where black ice can be generated.

이 때, 풍속 센서는 블랙아이스가 생성될 수 있는 풍속을 측정한다.At this time, the wind speed sensor measures the wind speed at which black ice can be generated.

다음으로, 융설 제어 장치는 상기 수신한 센싱 정보가 제2 가동 조건을 충족하는지 여부를 판단한다(S1150).Next, the snow melting control device determines whether the received sensing information satisfies a second operating condition (S1150).

단계 S1150의 판단 결과, 상기 센싱 정보가 제2 가동 조건에 부합하는 것으로 판단되는 경우, 융설 제어 장치는 센싱 정보에 따라 제1 전원을 보정한 제2 전원을 공급한다(S1160).As a result of the determination in step S1150, when it is determined that the sensing information meets the second operating condition, the snowmelting control device supplies the second power obtained by correcting the first power according to the sensing information (S1160).

이 때, 상기 제2 가동 조건은 강설 감지 여부, 얼음 감지 여부, 도로 표면 온도, 대기 온도 중 적어도 하나 이상에 대한 조건을 포함할 수 있다.In this case, the second operating condition may include a condition for at least one of whether snowfall is detected, whether ice is detected, a road surface temperature, and an atmospheric temperature.

이 때, 상기 제2 전원은 상기 제1 전원보다 높은 설계전력으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전원이 기준 설계전력의 50% 비율로 설정되고, 제2 전원은 기준 설계전력의 100% 또는 100%이상의 비율로 설정될 수 있다.In this case, the second power may be set to a design power higher than that of the first power. For example, the first power may be set at a rate of 50% of the reference design power, and the second power may be set at a rate of 100% or more than 100% of the reference design power.

예를 들어, 상기 제2 전원은 300 W/m2의 열을 발생시키도록 설정될 수 있다.For example, the second power may be set to generate heat of 300 W/m 2 .

예를 들어, 상기 제2 전원은 360 W/m2의 열을 발생시키도록 설정될 수 있다.For example, the second power may be set to generate heat of 360 W/m 2 .

한편, 단계 S1050의 판단 결과, 수신된 센싱 정보가 제2 가동 조건을 충족지 않는 경우, 융설 제어 장치는 단계 S1110 내지 단계 S1150의 동작을 반복하여 수행한다.On the other hand, as a result of the determination in step S1050, when the received sensing information does not satisfy the second operating condition, the snow melting control apparatus repeats the operations of steps S1110 to S1150.

도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 강설량 측정 장치를 나타낸다.12 shows an apparatus for measuring snowfall according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 강설량 측정 장치는 도 5의 실시예의 강설량 측정부(512)의 형태로 도로 융설 시스템 내에 포함될 수 있다.The snowfall measurement apparatus according to the present embodiment may be included in the road snowmelting system in the form of the snowfall measurement unit 512 of the embodiment of FIG. 5 .

도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 강설량 측정 장치(1200)는 강설판(1210), 히팅판(1220), 제1 전자밸브(1230), 집수조(1240), 제2 전자밸브(1250), 전자저울(1260)을 포함한다.12, the snowfall measurement apparatus 1200 according to the present invention includes a snowfall plate 1210, a heating plate 1220, a first solenoid valve 1230, a water collecting tank 1240, a second solenoid valve 1250, It includes an electronic scale (1260).

강설판(1210)은 강설에 의해 쌓인 눈을 수용하고, 히팅판(1220)은 강설판(1210)에 수용된 눈을 열에 의해 용해시킨다. 히팅판(1220)에 의해 용해된 물은 제1 전자밸브(1230)가 오픈된 경우, 집수조(1240)에 축적되고, 집수조(1240)에 축적된 물은 전자저울(1260)에 의해 계량된다. 제2 전자밸브(1250)는 전자저울(1260)에 의해 계량이 완료된 집수조(1240)에 축적된 물을 배출시킨다.The snow plate 1210 accommodates snow accumulated by snowfall, and the heating plate 1220 melts the snow accommodated in the snow plate 1210 by heat. The water dissolved by the heating plate 1220 is accumulated in the water collecting tank 1240 when the first solenoid valve 1230 is opened, and the water accumulated in the water collecting tank 1240 is measured by the electronic scale 1260 . The second solenoid valve 1250 discharges the water accumulated in the water collecting tank 1240 of which the measurement by the electronic scale 1260 is completed.

따라서, 강설량 측정 장치(1200)에 의해 강설량이 측정될 수 있다.Accordingly, the amount of snowfall may be measured by the snowfall measurement apparatus 1200 .

이 때, 도 12에 따른 융설 제어 장치는 본 실시예에 따른 강설량 측정 장치에 의해 측정된 강설량에 따라, 융설 장치 또는 발열 장치에 제3 전원을 공급하도록 구성될 수 있다.At this time, the snowmelting control device according to FIG. 12 may be configured to supply a third power to the snowmelting device or the heat generating device according to the snowfall amount measured by the snowfall measuring device according to the present embodiment.

도 13은 종래 기술에 의한 융설 제어 시스템과 본 발명에 의한 융설 제어 장치의 소비전력을 비교한 그래프이다.13 is a graph comparing the power consumption of the snow melting control system according to the prior art and the snow melting control apparatus according to the present invention.

도 13을 참조하면, 종래 기술에 의한 융설 제어 시스템은 융설이 작동하는 경우 대기 온도의 변화와는 무관하게 300 W/m2의 일정한 열량을 출력하는데 반해, 본 발명에 의한 융설 제어 장치는 대기 온도에 따라 발열되는 출력을 변화시킬 수 있는 특징이 있다.13, the snow melting control system according to the prior art outputs a constant amount of heat of 300 W/m 2 irrespective of the change in atmospheric temperature when snow melting operates, whereas the snow melting control device according to the present invention has an atmospheric temperature There is a feature that can change the output generated according to the temperature.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 에너지 효율이 향상된 도로 융설 시스템 및 융설 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.As described above, in the road snow melting system and snow melting method with improved energy efficiency according to the present invention, the configuration and method of the embodiments described above are not limitedly applicable, but the embodiments are so that various modifications can be made. All or part of each embodiment may be selectively combined and configured.

Claims (13)

도로 융설 구조에 있어서,
아스콘 또는 시멘트로 이루어진 도로에 파인 홈의 바닥면에 배치된 단열재;
일부가 상기 단열재 상부로 노출되도록 상기 단열재 상에 배치되며, 제어부의 제어에 의해 전원이 공급되거나 차단되는 발열체;
상기 발열체 상에 배치된 열전도 마감재;
상기 발열체의 하부면을 감싸도록 상기 발열체와 상기 단열재 사이에 배치되되, 상기 발열체와 상기 단열재가 함께 접촉하는 면으로부터 일부가 노출되지 않도록 상기 발열체와 상기 단열재 사이에 매립된 금속판; 및
적어도 하나 이상의 센서에 의해 측정된 값을 기반으로 상기 발열체에 공급되는 전원을 제어하는 상기 제어부
를 포함하되,
상기 제어부는,
외부 서버로부터 기상 정보를 수신하고,
상기 수신한 기상 정보가 제1 가동 조건을 충족시키는지 여부를 판단하고,
상기 기상 정보가 상기 제1 가동 조건을 충족시키는 경우, 상기 발열체에 상기 기상 정보에 따른 제1 전원을 공급하고,
상기 적어도 하나 이상의 센서로부터 센싱 정보를 수신하고,
상기 수신한 센싱 정보가 제2 가동 조건을 충족시키는지 여부를 판단하고,
상기 센싱 정보가 상기 제2 가동 조건을 충족시키는 경우, 상기 발열체에 상기 센싱 정보에 따른 제2 전원을 공급하고,
상기 적어도 하나 이상의 센서는 온도 센서, 모션 센서, 습도 센서, 풍속 센서 중 적어도 하나의 센서이고,
상기 열전도 마감재는 초고분자량 PE 또는 나노 초고분자량 PE 중 적어도 하나를 포함하는 도로 융설 구조.
In the road snowmelting structure,
Insulation material disposed on the bottom surface of the road ditch made of asphalt concrete or cement;
a heating element disposed on the insulator, a portion of which is exposed to the upper portion of the insulator, and to which power is supplied or cut off under the control of a control unit;
a heat-conducting finishing material disposed on the heating element;
a metal plate disposed between the heating element and the insulator so as to surround the lower surface of the heating element and embedded between the heating element and the insulator so that a part thereof is not exposed from a surface in which the heating element and the insulator are in contact with each other; and
The control unit for controlling the power supplied to the heating element based on a value measured by at least one or more sensors
including,
The control unit is
Receive weather information from an external server,
determining whether the received weather information satisfies a first operating condition;
When the weather information satisfies the first operating condition, supplying a first power according to the weather information to the heating element,
Receive sensing information from the at least one or more sensors,
It is determined whether the received sensing information satisfies a second operation condition,
When the sensing information satisfies the second operation condition, supplying a second power according to the sensing information to the heating element,
The at least one sensor is at least one sensor of a temperature sensor, a motion sensor, a humidity sensor, and a wind speed sensor,
The heat-conducting finishing material is a road snowmelting structure comprising at least one of ultra-high molecular weight PE or nano ultra-high molecular weight PE.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 도로 융설 구조는,
상기 열전도 마감재 상에 상기 홈을 덮도록 배치된 방수층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 융설 구조.
According to claim 1, The road snow melting structure,
Road snow melting structure, characterized in that it further comprises a waterproof layer disposed to cover the groove on the heat-conducting finishing material.
제1항에 있어서, 상기 단열재는 상기 홈의 벽면에 접촉한 측면이 지면에 대하여 수직 방향으로 돌출된 날개의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 도로 융설 구조.According to claim 1, wherein the heat insulating material is a road snow melting structure characterized in that it has the shape of a wing that is in contact with the wall surface of the groove protruding in a vertical direction with respect to the ground. 제1항에 있어서, 상기 단열재는 실리콘 고무(Silicon Rubber)로 이루어진 것을 특징으로 하는 도로 융설 구조.The snow melting structure of claim 1, wherein the insulating material is made of silicone rubber. 제5항에 있어서, 상기 단열재는 발포 실리콘 고무인 것을 특징으로 하는 도로 융설 구조.[6] The road snow melting structure according to claim 5, wherein the heat insulating material is foamed silicone rubber. 제5항에 있어서, 상기 단열재는 억지끼움(Forced-fitting) 가능한 정도의 경도(Hardness)를 갖는 것을 특징으로 하는 도로 융설 구조.[Claim 6] The road snow melting structure according to claim 5, wherein the heat insulating material has a degree of hardness capable of being forced-fitting. 제1항에 있어서, 상기 발열체는 상기 단열재 상에서 전체 높이의 절반 이하로 노출되는 것을 특징으로 하는 도로 융설 구조.The snow melting structure of claim 1, wherein the heating element is exposed to less than half of the total height on the heat insulating material. 제1항에 있어서, 상기 발열체는 유도 전류를 이용한 히팅 파이프(Heating Pipe)로 이루어진 것을 특징으로 하는 도로 융설 구조.The snow melting structure of claim 1, wherein the heating element is formed of a heating pipe using an induced current. 제1항에 있어서, 상기 발열체는 제1 절연부 및 상기 제1 절연부를 감싸는 제2 절연부를 포함하는 히팅 케이블이고, 상기 제1 절연부 또는 제2 절연부 중 적어도 어느 하나는 금속계, 세라믹계, 탄소계, 고분자계 필러 중 적어도 하나 이상이 혼합된 필러 및 고분자 수지를 포함하는 복합소재를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 융설 구조.According to claim 1, wherein the heating element is a heating cable comprising a first insulating part and a second insulating part surrounding the first insulating part, at least one of the first insulating part or the second insulating part is a metal-based, ceramic-based, A road snow melting structure comprising a composite material including a filler and a polymer resin in which at least one of carbon-based and polymer-based fillers is mixed. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 도로 융설 구조는,
강설에 의해 쌓인 눈을 수용하는 강설판;
상기 강설판에 수용된 눈을 열에 의해 용해시키는 히팅판;
상기 히팅판에 의해 용해된 물을 축적하는 집수조;
상기 히팅판에 의해 용해된 물이 집수조에 흐르는 경로를 개폐하는 제1 전자밸브;
상기 집수조에 축적된 물을 계량하는 전자저울; 및
상기 집수조에 축적된 물이 외부로 배출되는 경로를 개폐하는 제2 전자밸브
를 포함하는 강설량 측정 장치를 더 포함하되, 상기 제어부는 상기 강설량 측정 장치에 의해 강설량이 측정되는 경우 상기 발열체에 상기 측정된 강설량에 따른 제3 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 도로 융설 구조.
According to claim 1, The road snow melting structure,
snow plate to accommodate snow deposited by snowfall;
a heating plate for dissolving snow accommodated in the snow plate by heat;
a water collecting tank for accumulating water dissolved by the heating plate;
a first solenoid valve for opening and closing a path through which water dissolved by the heating plate flows into the water collecting tank;
an electronic scale for measuring the water accumulated in the water collecting tank; and
A second solenoid valve that opens and closes a path through which the water accumulated in the water collecting tank is discharged to the outside
A road snow melting structure, characterized in that it further comprises a snowfall measurement device comprising a, wherein the control unit supplies a third power according to the measured snowfall amount to the heating element when the snowfall amount is measured by the snowfall measurement device.
삭제delete
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102483056B1 (en) * 2022-04-12 2023-01-03 주식회사 에코이앤씨 Construction of snow melting and ice melting hot wire in paved roads
CN117098262A (en) * 2023-08-29 2023-11-21 阿旺晋美 Graphene-based snow melting heating cable and processing technology thereof
KR102606677B1 (en) * 2023-04-10 2023-11-29 유영석 CNT (Carbon Nano-Tube) material high-efficiency snow melting heating cable

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001081711A (en) * 1999-09-09 2001-03-27 Teijin Ltd Operation method and device of road heating
KR20090100314A (en) * 2008-03-19 2009-09-23 이도열 Snow melting apparatus on paved road and installing mehod thereof
KR101264124B1 (en) * 2012-10-25 2013-05-15 (주)정한전자시스템 Weight mode rainfall measuring with automatic drainage function and rainfall measurement method
KR101348644B1 (en) * 2009-01-09 2014-01-06 와틀로 일렉트릭 매뉴팩츄어링 컴파니 Modular Heater Systems
KR101552162B1 (en) * 2014-12-22 2015-09-11 한국씨티에스주식회사 Road freezing preventing system
KR101877843B1 (en) * 2017-12-28 2018-08-07 주식회사 대율솔라 Power-saving typed snow melting system for road
KR102197761B1 (en) 2020-05-12 2021-01-05 이종승 Upward heat concentrating snow melting system and its installation method using electric heat line on paved roads
KR102231158B1 (en) * 2020-04-07 2021-03-23 주식회사 주성 Road snow melting system using carbon induction heating element

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001081711A (en) * 1999-09-09 2001-03-27 Teijin Ltd Operation method and device of road heating
KR20090100314A (en) * 2008-03-19 2009-09-23 이도열 Snow melting apparatus on paved road and installing mehod thereof
KR101348644B1 (en) * 2009-01-09 2014-01-06 와틀로 일렉트릭 매뉴팩츄어링 컴파니 Modular Heater Systems
KR101264124B1 (en) * 2012-10-25 2013-05-15 (주)정한전자시스템 Weight mode rainfall measuring with automatic drainage function and rainfall measurement method
KR101552162B1 (en) * 2014-12-22 2015-09-11 한국씨티에스주식회사 Road freezing preventing system
KR101877843B1 (en) * 2017-12-28 2018-08-07 주식회사 대율솔라 Power-saving typed snow melting system for road
KR102231158B1 (en) * 2020-04-07 2021-03-23 주식회사 주성 Road snow melting system using carbon induction heating element
KR102197761B1 (en) 2020-05-12 2021-01-05 이종승 Upward heat concentrating snow melting system and its installation method using electric heat line on paved roads

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102483056B1 (en) * 2022-04-12 2023-01-03 주식회사 에코이앤씨 Construction of snow melting and ice melting hot wire in paved roads
KR102606677B1 (en) * 2023-04-10 2023-11-29 유영석 CNT (Carbon Nano-Tube) material high-efficiency snow melting heating cable
CN117098262A (en) * 2023-08-29 2023-11-21 阿旺晋美 Graphene-based snow melting heating cable and processing technology thereof
CN117098262B (en) * 2023-08-29 2024-02-23 阿旺晋美 Graphene-based snow melting heating cable and processing technology thereof

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