KR102418789B1 - 인공지능 기술기반 컨트롤과 그래핀을 활용한 스마트 도로 융설 시스템 - Google Patents

인공지능 기술기반 컨트롤과 그래핀을 활용한 스마트 도로 융설 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인공지능 기술기반 컨트롤과 그래핀을 활용한 스마트 도로 융설 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도로에 홈을 통해 설치되는 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)를 포함하는 그래핀 발열체 모듈(100); 및 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n) 각각을 구성하는 발열 그래핀층(130)과의 전기 배선 후 각 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)에 전기 공급량, 공급 시간을 제어하며, 중앙 재해 대책 본부가 운영하는 중앙 재해 관리서버(700) 및 관리자 단말(800)과 유무선 통신에 의해 연결하여 외부에서 관리자에 의하여 원격제어가 가능하며 인공지능 기술 기반으로 도로 기상 데이터에 따라 그래핀 발열체에 전기 공급량과 공급 시간을 자동으로 제어하는 컨트롤러(300); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 인공지능 기술 기반 커트롤과 그래핀을 활용한 스마트 도로 융설 시스템은, 실시간으로 구간별 도로 기상 상황 데이터를 수집하고 인공지능으로 분석하여 융설이 필요시 인공지능 기술로 자동으로 그래핀 제어를 통한 구간별 융설 작업과 융해 결과를 원격으로 관제가 가능하여 도로 관리의 효율성과 융설을 위한 열효율을 향상시킬 뿐만 아니라, 도로에 설치가 편리하고 수리가 용이하여 유지관리의 편의성을 제공할 수 있으며, 또한 각 지역별 통제시스템의 관리상황을 중앙관제시스템과 연계가 가능하며 하자발생을 실시간으로 알 수 있으므로 즉시 보수가 용이함은 물론 안전사고 예방을 극대화할 수 있는 장점이 있다.

Description

인공지능 기술기반 컨트롤과 그래핀을 활용한 스마트 도로 융설 시스템{Smart road snow melting system using AI-based control and graphene}
본 발명은 인공지능 기술기반 컨트롤과 그래핀을 활용한 스마트 도로 융설 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 인공지능 기술을 기반으로 각 구간별 센서 데이터를 수집하고 분석하여 융해 여부를 확인하고 인공지능 분석 결과에 따라서 구역별 인공지능으로 자동 제어를 통하여 도로관리의 효율성과 융설을 위한 열효율을 향상 시킬 뿐만 아니라, 도로에 설치가 편리하고 수리가 용이하여 유지관리의 편의성을 제공하도록 하기 위한 인공지능 기술기반의 컨트롤과 그래핀을 활용한 스마트 도로 융설 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 도로에 눈이 내리거나 결빙될 경우 노면이 미끄러워져 교통사고와 같은 사고 위험이 높으며, 특히 고속도로나 언덕길, 커브길, 교량 등에서는 그 위험도가 더 커지게 된다.
이에 종래에는 차량이나 보행자가 다니는 노면에 모래나 염화칼슘을 뿌려 차나 도로 보행자가 노면으로부터 미끄러지는 것을 방지하였다.
그러나, 눈이 올 때마다 뿌리기 위해 상기 모래나 염화칼슘을 노면에 항시 비치하는 경우에 평소에 모래나 염화칼슘을 보관하는 보관함이 도로나 보행로에 별도의 공간을 차지함에 따라 도로나 보행로가 좁아져 통행에 불편함을 주고, 별도의 보관함을 설치해야 하므로 설치비용이 들며, 모래나 염화칼슘이 부족 시 다시 채워 넣어야 하는 번거로움이 있다.
또한, 눈이 올 때마다 상기 모래나 염화칼슘을 뿌리기 위해 원하는 장소까지 운반해야 하기 때문에 운반비용이 발생하고, 모래나 염화칼슘을 뿌릴 때 차량 등의 통행을 통제해야 하므로 교통체증을 더욱 악화시키는 문제점이 있다.
아울러 염화칼슘의 경우는 강설량이 많았던 2010년의 경우 약 5000여 톤이 뿌려져 그 수급이 문제시될 정도로 다량이 소모되었고 이에 따라 차량의 부식 문제와는 별도로 토양 오염, 하천 오염 등의 환경적인 문제가 발생할 가능성이 높아졌다. 그러나, 염화칼슘을 대체할 수 있는 새로운 재료의 개발 필요성은 크나 현실적으로 이를 대체할 수 있는 재료는 아직 개발되지 않고 있는 상황이다.
또한, 철도 궤도는 적설이 결빙되면 자칫 대형 사고의 원인이 될 수 있음에도 불구하고 제설장비가 쉽게 접근하기 어려운 면이 있어 특히 겨울철에는 항상 대형 사고의 위험을 안고 철도, 고속철도 등이 운행되고 있는 실정이고, 건축물 등의 바닥이나 벽체의 경우에는 기존에 코일 방식의 난방 장치를 사용하기 때문에 전력 소비가 지나치게 많은 문제점이 있었다.
아울러, 겨울철 지속적인 난방을 해야 하는 축사, 양어장, 온실, 화훼용 비닐 하우스 등에는 대부분 기름 보일러나 가스보일러 또는 전기보일러를 사용해야 하는 관계로 국제유가가 계속 오르는 가운데서 농민들의 시름이 더욱 깊어지고 있는 바, 이러한 높은 난방 유지 비용을 절감할 수 있는 대책이 하루 빨리 강구되어야 하는 상황에 있다.
또한, 최근 여름철 뿐만 아니라 겨울철에도 전력 소모량이 한계점까지 오르는 상황에서 특히 일본 대지진으로 인한 원자력 발전소의 안정성 문제 등이 대두되고 있어 전력 수요를 충족시키기 위해 무작정 원자력 발전소를 확대하기 어려운 상황이므로, 전력소모량을 줄이고자 하는 정부의 국가 에너지 정책 차원에서의 고심도 깊다고 할 수 있다.
종래에도 열선을 이용하여 전도성 모르타르 또는 콘크리트를 제조하기 위한 시도가 있었다. 그러나 종래의 열선을 이용한 방법은 열전달이 높은 결합재 부분에 1차 온도 상승을 일으킨 후, 시멘트 모르타르와 콘크리트 조성물에서 대부분의 용적을 차지하고 있는 골재에 열이 전달되어 열효율 및 온도 상승 속도에 한계가 있었다. 이와 같이 기존의 발열성 시멘트 모르타르 및 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 발열 시스템은 열효율이 낮을 뿐만 아니라 빠른 온도 상승 효과가 발생하기 곤란하였으며, 결합재의 배합 및 품질관리가 어렵고 결합재 자체의 가격이 높아서 실용화에는 어려움이 많았다.
이와 같이 도로의 결빙을 방지하기 위해서는 열선을 이용하는 시스템을 사용하였으나, 설치된 도로 전체에 대한 열선제어 방식을 통해 열효율이 떨어지고 작업이 어려울 뿐만 아니라, 열선의 불량이 높고 유지관리의 어려움, 그리고 비용 증가 등의 문제가 있었다.
이와 관련된 종래의 기술로는 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2020-0132462(2020.10.14)호 "블랙아이스 제거를 위한 탄소나노튜브 발열장치가 구비된 지능형 IoT 도로 융설 시스템(Intelligent Iot road snow melting system with carbon nanotube heating element for removing black ice)"은 도로의 노면에 도포하는 방식으로 구비되는 탄소나노튜브 발열장치와, 상기 도로 주변에 구비되어 외기온도와 습도를 실시간으로 측정하는 외기 온/습도센서와, 상기 노면의 표면온도와 습도를 측정하는 노면 온/습도센서와, 상기 외기 및 노면 온/습도센서를 통해 취합된 정보와 기상정보를 바탕으로 대응방안을 판단하여 상기 탄소나노튜브 발열장치를 제어하는 제어장치와, 상기 외기의 기상정보를 취합하고 상기 외기 및 노면 온/습도센서를 취합하는 서버와, 주변 전기시설 또는 태양전지판을 이용하여 전원을 공급받는 전원장치를 구비할 수 있다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2020-0042259(2020.04.07)호 "탄소유도발열체를 이용한 도로 융설시스템(ROAD SNOW MELTING SYSTEM USING CARBON INDUCTION HEATING ELEMENT)"은 겨울철 적설 및 노면결빙에 의한 차량정체 및 차량 미끄럼사고 등을 예방하기 위하여 자동차 바퀴 마찰부분 도로표면 하부를 절단하고 전기발열선 및 열전도체를 매설하여 열전도체를 통하여 발열열을 도로표면으로 신속하게 전달할 수 있도록 하고, IoT 기술을 활용하여 와이파이 환경에서 앱을 사용하여 원격무선통신이 가능하도록 하여 차량 사고를 미연에 방지하기 위한 탄소유도발열체를 이용한 도로융성 시스템에 관련된 것이다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2018-0155898 (2018.12.06)호 "프리캐스트 콘크리트 발열 모듈, 제조방법 및 시스템(PRE-CAST CONCRETE HEATING MODULE, METHOD FOR PREPARING THE SAME AND SYSTEM COMPRISING THE SAME)"은 탄소나노소재를 포함하여 전기전도성 및 열전도성을 가질 수 있으며, 실시간 기상 정보를 반영하여 현재 기온 및 적설량에 필요한 적정 전압으로 구동되므로, 기상 재난의 사후대응이 아닌 사전대응을 할 수 있어 피해 발생에 따른 손실비용을 저감시킬 수 있다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2012-0015352(2012.02.15)호 "발열장치 및 이를 이용한 난방시스템(HEATING APPARATUS AND HEATING SYSTEM USING THE SAME)"은 발열장치(100)는 태양전지모듈(110) 및 상기 태양전지모듈(110)에 직접 연결되는 발열체(120)로 구성되고, 상기 태양전지모듈(110)에서 생성된 전기에너지가 상기 발열체(120)에 인가되어 열을 발생시키는 것을 특징으로 함으로써, 사용자에게 즉각적으로 난방을 공급하고 에너지 및 비용을 획기적으로 절감할 수 있는 난방시스템(200)이 제공된다.
그러나 이러한 종래의 기술들은 도로 상의 각 구간별 융해 여부를 확인할 수 없어서 구역별 제어가 어려워 따라 열효율을 향상시킬 수 없을 뿐만 아니라, 도로에 설치가 용이하지 않고, 특히 설치된 구간 중 부분을 보수 할 경우 보수대상이 아닌 구간 역시 운영이 용이하지 않아 유지관리의 편리성을 제공하지 못하는 한계점이 있다.
대한민국 특허출원 출원번호 제10-2020-0132462(2020.10.14)호 "블랙아이스 제거를 위한 탄소나노튜브 발열장치가 구비된 지능형 IoT 도로 융설 시스템(Intelligent Iot road snow melting system with carbon nanotube heating element for removing black ice)" 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2020-0042259(2020.04.07)호 "탄소유도발열체를 이용한 도로 융설시스템(ROAD SNOW MELTING SYSTEM USING CARBON INDUCTION HEATING ELEMENT)" 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2018-0155898(2018.12.06)호 "프리캐스트 콘크리트 발열 모듈, 제조방법 및 시스템(PRE-CAST CONCRETE HEATING MODULE, METHOD FOR PREPARING THE SAME AND SYSTEM COMPRISING THE SAME)" 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2012-0015352(2012.02.15)호 "발열장치 및 이를 이용한 난방시스템(HEATING APPARATUS AND HEATING SYSTEM USING THE SAME)"
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 각 구간별 환경 센서를 설치하여 데이터를 수집하고 인공지능 기술로 데이터 분석 결과로 융해 여부를 확인하여 구역별 인공지능으로 자동제어에 따라 열효율을 향상시킬 뿐만 아니라, 도로에 설치가 용이하고 수리가 용이하여 유지관리의 편리성을 제공하도록 하기 위한 인공지능 컨트롤과 그래핀을 활용한 스마트 도로 융설 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 인공지능과 IoT 기술을 포함하고 있는 컨트롤러를 통해서 무선 원격 제어 기능과 각 도로 구간별 기상 환경과 융설을 위한 시스템 동작 데이터에 대한 모니터링이 가능하고 노면 온도별 데이터를 인공지능으로 분석하여 그래핀 발열체 자동 제어가 가능하고, 각 구역별 소비 전력의 관제를 통하여
효율적으로 관리할 수 있도록 하기 위한 인공지능 기술기반 컨트롤과 그래핀을 활용한 스마트 도로 융설 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 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 인공지능 기술기반의 컨트롤과 그래핀을 활용한 스마트 도로 융설 시스템은, 도로에 홈을 통해 설치되는 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)를 포함하는 그래핀 발열체 모듈(100); 및 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n) 각각을 구성하는 발열 그래핀층(130)과의 전기 배선 후 각 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)에 전기 공급량, 공급 시간을 제어하며, 중앙 재해 대책 본부가 운영하는 중앙 재해 관리서버(700) 및 관리자 단말(800)과 유무선 통신에 의해 연결하여 외부에서 관리자에 의하여 원격제어가 가능하며 인공지능 기술 기반으로 도로 기상 데이터에 따라 그래핀 발열체에 전기 공급량과 공급 시간을 자동으로 제어하는 컨트롤러(300); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 컨트롤러(300)는, 각 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)에 대해서 매칭된 제 1 센서부 내지 제 n 센서부(500-1 내지 500-n)로부터 콘크리트 도로 상의 센서 모듈(500)을 통하여 기상(온도, 습도 등) 데이터를 수신하여 열감지 정보를 제공받아 네트워크(600)를 통해 중앙 재해 관리서버(700)로 전송함으로써, 각 센서부를 구성하는 기상센서를 설치해서 도로의 융설 필요 유무를 파악할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 컨트롤러(300) 동작에 있어서, 센서 모듈(500)을 통한 도로의 기상 데이터는 데이터 수신 모듈(310)을 통하여 수집되어 데이터 저장 모듈(320)로 도로의 기상 데이터를 저장되며 인공지능 제어 모델(330)에서 수집된 데이터를 분석하여 강설시 융설이 필요한 상황을 자동으로 인지하여 그래핀 발열체 전원 제어 모듈(340)을 통하여 그래핀 발열체 모듈(100)에 전원 공급량과 공급 시간을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 데이터 저장 모듈(330)에 저장된 도로 기상 데이터와 인공지능 제어 모듈(330)에서 분석한 데이터, 그래핀 발열체 전원 제어 모듈(340)을 제어한 데이터, 그래핀 발열체 모듈(100) 전원 공급량 및 공급 시간 데이터는 통신모듈(350)을 통하여 컨트롤러(300)에서 네트워크(600)를 통해 중앙 재해 관리서버(700) 및 관리자단말(800)로 실시간 전송하여 도로의 상황과 인공지능 기반 자동 융설 상황을 원격으로 관제하고 필요시 수동 제어를 지원하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 컨트롤러(300)와, CCTV(200)를 통해 원격으로 강설시 융설 여부를 파악할 수 있는 도로 현장 데이터와 장치의 고장 유무 상태 데이터를 포함하여 정보를 네트워크(600)를 통해 중앙 재해 관리서버(700) 및 관리자단말(800)로 전송하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 각 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)의 구성에 RFID태그가 함께 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 중앙 재해 관리서버(700)는, CCTV(200)를 통해 강설시 융설 여부를 분석하여 융설이 수행되지 않는 구역에 해당하는 그래핀 발열체의 위치정보와 식별번호를 네트워크(600)를 통해 각 관리자단말(800)로 전송하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 중앙 재해 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 수신하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 중앙 재해 관리서버(700)는, 수신된 태그식별정보가 융설이 수행되지 않은 구역의 그래핀 발열체가 맞는 경우, 그래핀 발열체에 대한 보수 요청을 관리자단말(800)로 전송하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 본 발명의 각 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)를 설치하기 위해 콘크리트 노면의 바닥면을 커팅기를 이용하여 커팅하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 본 발명에서 커팅시 폭 1 내지 5mm로 커팅을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 커팅시 깊이 3~7cm 깊이로 커팅을 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 인공지능 기술 기반 컨트롤과 그래핀을 활용한 스마트 도로 융설 시스템은, 실시간으로 구간별 도로 기상 상황 데이터를 수집하고 인공지능으로 분석하여 융설이 필요시 인공지능 기술로 자동으로 그래핀 제어를 통한 구간별 융설 작업과 융해 결과를 원격으로 관제가 가능하여 도로 관리의 효율성과 융설을 위한 열효율을 향상시킬 뿐만 아니라, 도로에 설치가 편리하고 수리가 용이하여 유지관리의 편의성을 제공할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 인공지능 기술기반 컨트롤과 그래핀을 활용한 스마트 도로 융설 시스템은, 무선 원격 제어가 가능하고 도로 노면의 기상 환경에 따라 융설 시스템의 인공지능 기술 기반 자동 제어가 가능하고, 각 구역별 소비 전력을 효율적으로 관리할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인공지능 기술 기반의 컨트롤과 그래핀을 활용한 스마트 도로 융설 시스템(1) 중 그래핀 발열체 모듈(100)이 설치된 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인공지능 기술 기반의 컨트롤과 그래핀을 활용한 스마트 도로 융설 시스템(1)을 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 인공지능 기술 기반의 컨트롤과 그래핀을 활용한 스마트 도로 융설 시스템(1) 중 그래핀 발열체 모듈(100)의 각 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인공지능 기술기반 그래핀 컨트롤을 활용한 스마트 도로 융설 시스템의 컨트롤러(300)의 세부를 나타내는 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 의미하며, "융설"이란 겨울철에 도로(특히 교량이나 경사로 부분)에 눈이 내리면 바로 그래핀 발열체를 통해 녹도록 하여 결빙을 방지하는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 그래핀을 활용한 스마트 도로 융설 시스템(1) 중 그래핀 발열체 모듈(100)이 설치된 것을 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 그래핀을 활용한 스마트 도로 융설 시스템(1)을 나타내는 도면이다. 도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 그래핀을 활용한 스마트 도로 융설 시스템(1) 중 그래핀 발열체 모듈(100)의 각 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인공지능 기술기반 그래핀 컨트롤을 활용한 스마트 도로 융설 시스템의 컨트롤러(300)의 세부를 나타내는 도면이다.
먼저, 도 1, 도 2 및 도 5를 참조하면, 그래핀을 활용한 스마트 도로 융설 시스템(1)은 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)(n은 2 이상의 자연수)로 이루어진 그래핀 발열체 모듈(100), CCTV(200), 컨트롤러(300), 솔라셀 어레이(400), 제 1 센서부 내지 제 n 센서부(500-1 내지 500-n)로 이루어진 센서모듈(500), 네트워크(600), 중앙 재해 관리서버(700) 및 관리자단말(800)을 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), 컨트롤러(300), 중앙 재해 관리서버(700) 및 관리자단말(800), 그 밖의 시스템 상호 간의 신호 및 데이터를 상호 전달하는 역할을 한다.
도 3에 해당하는 각 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(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 그래핀 발열체를 삽입하기 위해 콘크리트 도로 상에 커팅기를 이용한 지그재그 또는 차량 진행방향 형식의 홈 커팅에 따라 생성된 커팅된 홈 내부에 각 그래핀 발열체를 라인을 따라 삽입하며, 각 그래핀 발열체를 삽입하고 남은 상부 공간은 무수축 모르타르(100a), 고무패드 등 다양하게 메움을 수행할 수 있다. 즉, 4∼5cm 깊이로 홈 커팅이 수행된 콘크리트 도로 상에서 폭 0.5∼2cm(±0.5cm), 바람직하게는 1 내지 5mm로 형성되는 그래핀 발열체에 대한 삽입이 수행되고, 그 상부에 해당하는 2∼3cm(±0.5cm)를 무수축 모르타르(100a), 고무패드 등으로 메움을 수행함으로써, 각 그래핀 발열체에 대한 고정을 수행할 수 있으며, 무수축 모르타르(100a), 고무패드의 메움은 생략할 수도 있다.
한편, 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)는 도 3 및 도 4와 같이 PVC, PET 등으로 형성되는 단면이 ㄷ자 형상의 패널층에 해당하는 합성수지 지지체(110)에 단면이 1자 형상의 패널층인 합성수지 커버(120) 중 합성수지 지지체(110)와 체결되는 단면에 발열 그래핀층(130)을 코팅한 상태로 체결을 수행함으로써 일체화를 수행하되, 합성수지 지지체(110)의 홈부에 발열 그래핀층(130)으로 코팅된 합성수지 커버(120)이 상부 및 하부 끝단이 삽입되어 고정되는 형태로 일체화하는 것이 바람직하며, 합성수지 커버(120)가 합성수지 지지체(110)에 삽입된 상태에서 합성수지 커버(120)의 체결면이 아닌 반대면에는 무수축 모르타르(100a)이 유입될 수 있는 공간층이 0.01 내지 0.1 mm가 형성되는 것이 바람직하다. 또한 여건에 따라서 이 폴리카보네이트 등 내구성이 좋은 단면에 코팅된 그래핀 발열체는 손상이 극히 적으므로 별도의 커버없이 시공성을 용이하게 할 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예로, 각 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)는 PVC, PET 등 합성수지 지지체(110)에 그래핀을 일면이 코팅되는 형태로 반대편에 합성수지 커버(120)를 덮어서 방수되도록 한 형태로 제작될 수 있으며, 이와 같이 체결된 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)의 폭은 상술한 바와 같이 1 내지 3mm일 수 있다.
커팅 홈을 따라 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)를 홈 하부에 심고, 솔라셀 에러이(400)로부터 전력을 공급받기 위한 전기를 배선한 후, 상부는 무수축 모르타르(100a)로 덮어 마감을 할 수 있으며, 그 위에 다시 콘크리트나 아스팔트를 덮어 최종 마감을 수행할 수 있다. 이러한 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)는 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 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)는 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 또는 차량 진행방향, 기타 다수 형태의 일체화된 구조체를 삽입하고, 삽입된 각 그래핀 발열체의 발열 그래핀층(130)과는 전기 배선을 통해 컨트롤러(300)와 연결하는 것이 바람직하다.
컨트롤러(300)는 전기 배선 후 각 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)에 전기 공급량, 공급 시간 등을 제어할 수 있으며, 중앙 재해 대책 본부가 운영하는 중앙 재해 관리서버(700) 및 관리자 단말(800)과 유무선 통신에 의해 연결하여 외부에서 제어가 수행되도록 할 수 있다.
한편, 컨트롤러(300)는 각 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(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 중앙 재해 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, 컨트롤러(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 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)의 구성이 합성수지 지지체(110), 합성수지 코팅체(120), 발열 그래핀층(130) 외에 RFID태그가 함께 형성되는 경우, 중앙 재해 관리서버(700)는 CCTV(200)를 통해 강설시 융설 여부를 분석하여 융설이 수행되지 않는 구역에 해당하는 그래핀 발열체의 위치정보와 식별번호를 네트워크(600)를 통해 각 관리자단말(800)로 전송할 수 있다.
이후, 중앙 재해 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 그래핀 발열체가 맞는 경우, 그래핀 발열체에 대한 보수 요청을 관리자단말(800)로 전송할 수 있으며, 관리자단말(800)에 의한 그래핀 발열체를 구성하는 합성수지 지지체(110), 합성수진 코팅체(120), 발열 그래핀층(130) 및 RFID태그에 대한 분리를 통해 발열 그래핀층(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, 컨트롤러(300)는 솔라셀 어레이(400)가 아닌 공용 전기 배전망과 연결되어 그래핀 발열체 모듈(100)을 제어하는 경우, 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)로 형성되는 그래핀 발열체 모듈(100)에 대한 복수개의 제어를 수행하며, 전체적인 메인 배전반과 연동하여 각 그래핀 발열체 모듈(100)로 제공하는 전력 공급에 해당하는 하부 배전반을 독립 또는 연동하여 제어하는 기능을 수행할 수 있다.
보다 구체적으로, 컨트롤러(300)는 각 하부 배전반과 연결된 그래핀 발열체 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 값을 갖도록 조절 명령이 제공되면, 조절 명령에 따라 각 하부 배전반에 대한 제어를 수행할 수 있다.
또한, 컨트롤러(300)는 CCTV(200)에 형성된 적외선 카메라에 의한 적외선 온도 측정 기능을 통해 그래핀 발열체 모듈(100)을 구성하는 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)에 대한 1 : n 방식으로 각 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)에 대한 제어에 따른 온도변화를 측정하여 측정된 온도변화 정보를 네트워크(600)를 통해 중앙 재해 관리서버(700)로 전송을 통해 각 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)에 대한 전력 공급에 따른 온도변화정보가 중앙 재해 관리서버(700) 상의 데이터베이스에 저장되도록 할 수 있다.
또한, 컨트롤러(300)는 CCTV(200)에 함께 형성된 적외선 카메라에 의한 적외선 온도 측정 기능을 통해 그래핀 발열체 모듈(100)을 구성하는 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)의 각 구역의 온도를 측정하여 온도가 미리 설정된 임계치 이하인 구역에 설치된 그래핀 발열체에 대한 개별적인 발열 그래핀층(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 그래핀 발열체의 위치정보를 활용해 수동적으로 개별적인 발열 그래핀층(130)을 활용한 도로의 융해 동작을 수행하도록 하는 노면 표면온도에 따라 자동 또는 수동 열선 작동 제어가 가능하도록 할 수 있다.
또한, 컨트롤러(300)는 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)에 대한 발열 그래핀층(130)에 대한 적외선 카메라를 통한 온도측정정보에 따른 작동범위 온도 설정을 수행할 수 있다.
보다 구체적으로, 컨트롤러(300)는 네트워크(600)를 통해 관리자단말(800) 또는 중앙 재해 관리서버(700)로부터 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(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 그래핀 발열체(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 중앙 재해 관리서버(700)로부터 제공받아서 그래핀 발열체 모듈(100)을 구성하는 각 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)에 대한 제어를 수행할 수 있다.
또한, 컨트롤러(300)는 자가진단 기능으로 각 그래핀 발열체 모듈(100)을 구성하는 각 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(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 중앙 재해 관리서버(700)로 전송함으로써, 관제실에 자동 피드백 정보를 제공할 수 있다.
또한, 컨트롤러(300)는 솔라셀 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, 컨트롤러(300)는 통신 장애로 인한 원격제어 불가시 수동 전환을 통하여 각 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)에 대한 설정값 변경 작동을 수행할 수 있으며, 이 경우, 컨트롤러(300)는 자체 데이터를 통해 각 계절과 시간대에 따른 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)의 디폴트(default) 값에 따라 각 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)에 대한 온도제어를 수행할 수 있다.
또한, 컨트롤러(300)는 메인 배전반과 연동하여 각 그래핀 발열체 모듈(100)로 제공하는 전력 공급에 해당하는 하부 배전반 또는 복수의 그래핀 발열체 모듈(100) 전체로 전력 공급을 수행하는 메인 배전반에 내장된 각각의 SMPS의 전력사용량을 미리 설정된 단계(P1, P2, P3~)로 지정하여 기존에 빅데이터 기반으로 중앙 재해 관리서버(700)에 저장된 소비전력량과의 각 그래핀 발열체 모듈(100) 별 소비전력량 측정을 통해 고장 및 오동작을 체크할 수 있으며, 네트워크(600)를 통해 중앙 재해 관리서버(700)로 각 그래핀 발열체 모듈(100), 그리고 그래핀 발열체 모듈(100)을 구성하는 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)의 시간당, 기간당 전력 소비량 데이터 제공 기능을 수행함으로써, 중앙 재해 관리서버(700)와 날씨와 온도 변화에 따른 소비전력 자료 수집 기능을 수행하도록 할 수 있다.
또한, 컨트롤러(300)는 솔라셀 어레이(400)를 구성하는 태양광 패널의 각 계절 또는 시간대의 방향 설정에 따른 충전배터리로 제공되는 시간당 발전효율 체크 기능을 통한 솔라셀 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 중앙 재해 관리서버(700) 및 관리자단말(800)로 제공함으로써, 중앙 재해 관리서버(700) 및 관리자단말(800)에 의해 태양광 패널의 집광 성능 변화에 따른 각 태양광 패널의 교체시기를 체크할 수 있도록 할 수 있다.
또한, 중앙 재해 관리서버(700)는 상술한 컨트롤러(300)에서 제공하는 각 기능들은 그래핀 발열체 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.
더욱이 전력을 사용함에 있어 허용입력 볼트를 AC 90 ∼240V, DC 12∼48V를 사용토록하여 감전위험이 최소화 하도록 운영하여 안전사고 예방에도 기여할 수 있는 장점이 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 : 그래핀을 활용한 스마트 도로 융설 시스템
100 : 그래핀 발열체 모듈
100-1 내지 100-n : 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체
200 : CCTV 300 : 컨트롤러
400 : 솔라셀 어레이 500 : 센서모듈
600 : 네트워크 700 : 중앙 재해 관리서버
800 : 관리자단말

Claims (12)

  1. 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)(n은 2 이상의 자연수)로 이루어진 그래핀 발열체 모듈(100), CCTV(200), 컨트롤러(300), 솔라셀 어레이(400), 제 1 센서부 내지 제 n 센서부(500-1 내지 500-n)로 이루어진 센서모듈(500), 네트워크(600), 중앙 재해 관리서버(700) 및 관리자단말(800)을 포함하는 그래핀을 활용한 스마트 도로 융설 시스템(1)에 있어서,
    각 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)를 설치하기 위해 콘크리트 노면의 바닥면을 커팅기를 이용하여 폭 1 내지 5mm로 커팅을 하며, 커팅시 지그재그 형식으로 일정 패턴대로 하고, 미리 설정된 구역을 나누어서 반복하여 형성되며, 각 그래핀 발열체를 삽입하기 위해 콘크리트 도로 상에 커팅기를 이용한 지그재그 형식의 홈 커팅에 따라 생성된 커팅된 홈 내부에 각 그래핀 발열체를 라인을 따라 삽입하며, 각 그래핀 발열체를 삽입하고 남은 상부 공간은 무수축 모르타르(100a), 고무패드 중 적어도 하나 이상의 메움을 수행하며, 각 그래핀 발열체에 대한 고정을 수행하되,
    제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)는 단면이 ㄷ자 형상의 패널층에 해당하는 합성수지 지지체(110)에 단면이 1자 형상의 패널층인 합성수지 커버(120) 중 합성수지 지지체(110)와 체결되는 단면에 발열 그래핀층(130)을 코팅한 상태로 체결을 수행함으로써 일체화를 수행하되, 합성수지 지지체(110)의 홈부에 발열 그래핀층(130)으로 코팅된 합성수지 커버(120)의 상부 및 하부 끝단이 삽입되어 고정되는 형태로 일체화하며, 합성수지 커버(120)가 합성수지 지지체(110)에 삽입된 상태에서 합성수지 커버(120)의 체결면이 아닌 반대면에는 무수축 모르타르(100a)이 유입될 수 있는 공간층이 0.01 내지 0.1 mm가 형성되며,
    커팅 홈을 따라 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)를 홈 하부에 심고, 솔라셀 에러이(400)로부터 전력을 공급받기 위한 전기를 배선한 후, 상부는 무수축 모르타르(100a)로 덮어 마감하며, 무수축 모르타르(100a) 위에 다시 콘크리트나 아스팔트를 덮어 마감을 수행하며,
    제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)는 콘크리트 도로에만 적용하고 아스팔트 도로는 아스팔트를 걷어 내고 내부의 콘트리트에 적용한 후 아스팔트를 뒤에 덮으며, 삽입 홈을 따라 콘크리트 도로의 평면을 기준으로 ㄹ자 또는 차량 진행방향을 포함한 형태의 일체화된 구조체를 삽입하고, 삽입된 각 그래핀 발열체의 발열 그래핀층(130)과는 전기 배선을 통해 컨트롤러(300)와 연결하며,
    컨트롤러(300)는,
    전기 배선 후 각 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)에 전기 공급량, 공급 시간을 제어하며, 중앙 재해 대책 본부가 운영하는 중앙 재해 관리서버(700) 및 관리자 단말(800)과 유무선 통신에 의해 연결하여 외부에서 제어가 수행되며, 각 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(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 중앙 재해 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 확인하며, 고장시 정보를 유지관리 회사에 전송하여 유지관리하도록 함으로써 전체를 뜯어내지 않고 일부만 뜯어내서 보수할 수 있도록 하며,
    제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)의 구성이 합성수지 지지체(110), 합성수지 코팅체(120), 발열 그래핀층(130) 외에 RFID태그가 함께 형성되는 경우, 중앙 재해 관리서버(700)는 CCTV(200)를 통해 강설시 융설 여부를 분석하여 융설이 수행되지 않는 구역에 해당하는 그래핀 발열체의 위치정보와 식별번호를 네트워크(600)를 통해 각 관리자단말(800)로 전송하며,
    중앙 재해 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 그래핀 발열체가 맞는 경우, 그래핀 발열체에 대한 보수 요청을 관리자단말(800)로 전송하며, 관리자단말(800)에 의한 그래핀 발열체를 구성하는 합성수지 지지체(110), 합성수진 코팅체(120), 발열 그래핀층(130) 및 RFID태그에 대한 분리를 통해 발열 그래핀층(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,
    컨트롤러(300)는,
    솔라셀 어레이(400)가 아닌 공용 전기 배전망과 연결되어 그래핀 발열체 모듈(100)을 제어하는 경우, 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)로 형성되는 그래핀 발열체 모듈(100)에 대한 복수개의 제어를 수행하며, 전체적인 메인 배전반과 연동하여 각 그래핀 발열체 모듈(100)로 제공하는 전력 공급에 해당하는 하부 배전반을 독립 또는 연동하여 제어하는 기능을 수행하되, 각 하부 배전반과 연결된 그래핀 발열체 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 값을 갖도록 조절 명령이 제공되면, 조절 명령에 따라 각 하부 배전반에 대한 제어를 수행하며,
    컨트롤러(300)는,
    CCTV(200)에 형성된 적외선 카메라에 의한 적외선 온도 측정 기능을 통해 그래핀 발열체 모듈(100)을 구성하는 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)에 대한 1 : n 방식으로 각 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)에 대한 제어에 따른 온도변화를 측정하여 측정된 온도변화 정보를 네트워크(600)를 통해 중앙 재해 관리서버(700)로 전송을 통해 각 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)에 대한 전력 공급에 따른 온도변화정보가 중앙 재해 관리서버(700) 상의 데이터베이스에 저장되도록 하며,
    컨트롤러(300)는,
    CCTV(200)에 함께 형성된 적외선 카메라에 의한 적외선 온도 측정 기능을 통해 그래핀 발열체 모듈(100)을 구성하는 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)의 각 구역의 온도를 측정하여 온도가 미리 설정된 임계치 이하인 구역에 설치된 그래핀 발열체에 대한 개별적인 발열 그래핀층(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 그래핀 발열체의 위치정보를 활용해 수동적으로 개별적인 발열 그래핀층(130)을 활용한 도로의 융해 동작을 수행하도록 하는 노면 표면온도에 따라 자동 또는 수동 열선 작동 제어가 가능하도록 하며,
    컨트롤러(300)는,
    제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)에 대한 발열 그래핀층(130)에 대한 적외선 카메라를 통한 온도측정정보에 따른 작동범위 온도 설정을 수행하되, 네트워크(600)를 통해 관리자단말(800) 또는 중앙 재해 관리서버(700)로부터 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)를 이용해 각 도로상의 노면온도를 1 내지 5℃ 단위 범위의 온도조절구간으로 전력 공급량 증감에 따른 가열 범위를 제공받으며, 각 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(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 중앙 재해 관리서버(700)로부터 제공받아서 그래핀 발열체 모듈(100)을 구성하는 각 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)에 대한 제어를 수행하며,
    컨트롤러(300)는,
    자가진단 기능으로 각 그래핀 발열체 모듈(100)을 구성하는 각 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(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 중앙 재해 관리서버(700)로 전송함으로써, 관제실에 자동 피드백 정보를 제공하며,
    컨트롤러(300)는,
    솔라셀 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,
    컨트롤러(300)는,
    통신 장애로 인한 원격제어 불가시 수동 전환을 통하여 각 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)에 대한 설정값 변경 작동을 수행하는 경우 자체 데이터를 통해 각 계절과 시간대에 따른 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)의 디폴트(default) 값에 따라 각 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)에 대한 온도제어를 수행하며,
    컨트롤러(300)는,
    메인 배전반과 연동하여 각 그래핀 발열체 모듈(100)로 제공하는 전력 공급에 해당하는 하부 배전반 또는 복수의 그래핀 발열체 모듈(100) 전체로 전력 공급을 수행하는 메인 배전반에 내장된 각각의 SMPS의 전력사용량을 미리 설정된 단계(P1, P2, P3를 포함)로 지정하여 기존에 빅데이터 기반으로 중앙 재해 관리서버(700)에 저장된 소비전력량과의 각 그래핀 발열체 모듈(100) 별 소비전력량 측정을 통해 고장 및 오동작을 체크하며, 네트워크(600)를 통해 중앙 재해 관리서버(700)로 각 그래핀 발열체 모듈(100), 그리고 그래핀 발열체 모듈(100)을 구성하는 제 1 내지 제 n 그래핀 발열체(100-1 내지 100-n)의 시간당, 기간당 전력 소비량 데이터 제공 기능을 수행함으로써, 중앙 재해 관리서버(700)와 날씨와 온도 변화에 따른 소비전력 자료 수집 기능을 수행하도록 하며,
    솔라셀 어레이(400)를 구성하는 태양광 패널의 각 계절 또는 시간대의 방향 설정에 따른 충전배터리로 제공되는 시간당 발전효율 체크 기능을 통한 솔라셀 어레이(400)를 구성하는 태양광 패널의 방향 설정을 통해 충전배터리로 제공되는 전력량이 하부 임계치와 상부 임계치 사이에서 조절되도록 제어하며, 각 태양광 패널에 대해서 설정된 방향에 따른 전력량을 네트워크(600)를 통해 중앙 재해 관리서버(700) 및 관리자단말(800)로 제공함으로써, 중앙 재해 관리서버(700) 및 관리자단말(800)에 의해 태양광 패널의 집광 성능 변화에 따른 각 태양광 패널의 교체시기를 체크할 수 있도록 하며,
    중앙 재해 관리서버(700)는,
    컨트롤러(300)에서 제공하는 각 기능들은 그래핀 발열체 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 기여하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기술기반의 컨트롤과 그래핀을 활용한 스마트 도로 융설 시스템.
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