KR102670881B1 - Cnt 발열 케이블을 이용한 도로 융설용 스노우멜팅 발열 매트 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 발열 매트는, 내열성 소재로 이루어지고, 제1 방향으로 연장 구비된 매트, 상기 제1 방향을 따라, 지그재그 굴곡된 형태로 배치되는 발열 케이블, 및 상기 발열 케이블을 상기 매트에 고정하는 제1 고정부재를 포함하고, 상기 매트는 상기 제1 방향을 따라 연장된 복수의 제1 줄 및 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향에 따라 연장된 복수의 제2 줄을 포함하고, 상기 제1 줄의 인장 강도는 상기 제2 줄의 인장 강도 보다 높은 것을 특징으로 할 수 있다.
Description
본 발명은 발열 매트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도로에 융설되는 스노우멜팅 발열 케이블을 매설하기 용이하게 제작된 발열 매트에 관한 것이다.
도로 융설용 스노우멜팅 발열 케이블은 겨울철 강설로 인한 도로 결빙 등의 지역 안전을 확보하기 위해 도로에 매설되는 전기적 케이블을 말한다. 도로 융설용 스노우멜팅 케이블은 주유소, 세차장 바닥 결빙 방지용, 경사도로, 급커브 구간, 건널목, 교량, 활주로, 옥상 및 지붕 눈녹임, 주요 진입로 또는 출입로, 공장, 공장 진입로 또는 출입로, 골프장 등에 매설되어 사용되고 있는 실정이다.
도로 융설용 스노우멜팅 발열 케이블은 노면으로부터 일정 깊이로 배치된다. 도로 융설용 스노우멜팅 케이블은 전기적으로 발열하면 발생되는 열을 노면에 전달하여, 도로의 눈 및 결빙을 녹이게 된다.
종래의 도로 융설용 스노우멜팅 발열 케이블을 매설하는 과정에서, 인력의 전문성과 경험에 따라 시공 품질의 편차가 발생하고, 하자율이 증가하는 문제가 있었다.
본 발명은 도로 융설용 스노우멜팅 발열 케이블을 매설하는 과정에서, 시공 인력의 전문성과 경험에 무관하게 균일할 시공 품질을 보장할 수 있도록 시공 편의성이 고려된 발열 매트를 제공하고자 한다.
본 발명은 전력효율을 높여, 대면적에 스노우멜팅 시스템을 적용시 전력 소모를 줄일 수 있어, 탄소 중립 요구에 적합한 발열 매트를 제공하고자 한다.
본 발명은 도로 융설용 스노우멜팅 발열 케이블의 내전압 성능 증가로 인해, 내구 연한이 증가된 발열 매트를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발열 매트는, 내열성 소재로 이루어지고, 제1 방향으로 연장 구비된 매트, 상기 제1 방향을 따라, 지그재그 굴곡된 형태로 배치되는 발열 케이블, 및 상기 발열 케이블을 상기 매트에 고정하는 제1 고정부재를 포함하고, 상기 매트는 상기 제1 방향을 따라 연장된 복수의 제1 줄, 및 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향에 따라 연장된 복수의 제2 줄을 포함하고, 상기 제1 줄의 인장 강도는 상기 제2 줄의 인장 강도 보다 높을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 매트는, 상기 제1줄은 복수의 낱개 줄로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 매트는, 상기 제1 줄을 구성하는 복수의 낱개 줄은 상호 이격 구비되며, 이격 거리는 상기 제1 줄간의 이격 거리보다 짧게 구비될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 매트는, 상기 제1줄은 상기 제2 줄보다 넓은 너비를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 매트는, 상기 매트는 절단 다능한 플라스틱 섬유 소재로 구성되고, 상기 제2 방향 또는 그 반대 방향을 따라 일부 절단되어 벌어지는 경우, 상기 매트의 연장 방향이 상기 제1 방향에서 벌어진 각도에 대응하여 전환될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 매트는, 상기 발열 매트는 상기 매트의 벌어진 부분의 각도를 고정하는, 제2 고정부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 매트는, 상기 제2 고정부재는 양단이 상기 발열 케이블 또는 상기 매트에 걸리는 고리부, 및 양단의 상기 고리부를 연결하고, 길이 조절이 가능한 길이 조절부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 매트는, 상기 고리부는 상기 제1 고정부재가 삽입되는 홈을 포함하여 상기 제1 고정부재에 고정될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 매트는, 상기 발열 케이블은 전류가 인가되어 발열하고 도체 다발로 구성된 발열선, 상기 발열선의 외주면을 감싸며, 절연소재 및 CNT(Carbon Nano-Tube) 소재가 혼합된 절연내피, 상기 절연내피의 외주면을 감싸며, 상기 발열 케이블의 강도를 향상하는 편조선, 및 상기 편조선의 외주면을 감싸고, 절연 소재로 구성된 외피를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 매트는, 상기 절연내피는 상기 발열선의 외주면을 감싸며, 제1 절연소재로 구성된 제1 절연내피, 및 상기 제1 절연내피의 외주면을 감싸며, 제2 절연소재로 구성된 제2 절연내피를 포함하고, 상기 CNT 소재는 상기 제1 절연소재 및 상기 제2 절연소재 중 적어도 하나에 혼합될 수 있다.
본 발명에 따른 발열 매트는, 도로에 매설하는 과정에서, 시공 인력의 전문성과 경험에 무관하게 균일할 시공 품질을 보장될 수 있다.
본 발명에 따른 발열 매트는, 사용되는 발열 케이블이 대면적에 스노우멜팅 시스템을 적용시 전력 소모를 줄일 수 있어, 탄소 중립 요구에 부합할 수 있다.
본 발명에 따른 발열 매트는, 사용되는 발열 케이블이 내전압 성능 증가로 인해, 내구 연한이 증가된 발열 매트를 제공하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 융설용 발열 매트에 구비된 발열 케이블 사시도이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 융설용 발열 매트에 구비된 발열 케이블 AA'방향 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 융설용 발열 매트에 구비된 발열 케이블 BB'방향 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 융설용 발열 매트에 구비된 발열 케이블 부분구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 융설용 발열 매트에 구비된 발열 케이블 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 융설용 발열 매트에 구비된 발열 케이블 BB'방향 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 융설용 발열 매트 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 융설용 발열 매트의 일 부분 확대도이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 융설용 발열 매트의 사용 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 융설용 발열 매트의 부분구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 11는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 융설용 발열 매트의 부분구성의 사용 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 융설용 발열 매트에 구비된 발열 케이블 AA'방향 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 융설용 발열 매트에 구비된 발열 케이블 BB'방향 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 융설용 발열 매트에 구비된 발열 케이블 부분구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 융설용 발열 매트에 구비된 발열 케이블 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 융설용 발열 매트에 구비된 발열 케이블 BB'방향 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 융설용 발열 매트 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 융설용 발열 매트의 일 부분 확대도이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 융설용 발열 매트의 사용 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 융설용 발열 매트의 부분구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 11는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 융설용 발열 매트의 부분구성의 사용 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 융설용 발열 매트에 구비된 발열 케이블 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 융설용 발열 매트에 구비된 발열 케이블 AA'방향 단면도이다. 구체적으로, 도 2는 도 1의 도로 융설용 발열 케이블의 AA'방향 단면도이다.
본 발명에 따른 도로 융설용 발열 케이블(100)은 노면에서 소정 깊이로 매립되어 발열시킴으로써 눈이 쌓인 도로의 제설 및 제빙작업을 수행한다. 구체적으로, 도로 융설용 발열 케이블(100)은 주유소, 세차장 바닥 결빙 방지용, 경사도로, 급커브 구간, 건널목, 교량, 활주로, 옥상 및 지붕 눈녹임, 주요 진입로 또는 출입로, 공장, 공장 진입로 또는 출입로, 골프장 등에 매설되어 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 도로 융설용 발열 케이블(100)은 전류를 인가하여 발열하는 발열선(110), 발열선(110)의 외주면을 감싸고 절연소재로 구성된 절연내피(120, 130), 절연내피(120,130)의 외주면을 감싸며, 상기 발열케이블의 강도를 향상시키는 편조선(140), 및 편조선(140)의 외주면을 감싸고 절연소재로 구성된 외피(150)를 포함할 수 있다.
발열선(110)은 복수의 도체 다발로 구성될 수 있다. 발열선(110)은 양단에 인가되는 전압으로 전류가 흐르고 내부 저항으로 인해 발열하는 구성일 수 있다. 발열선(110)는 구리(Cu) 성분으로 구성될 수 있다. 발열선(110)의 도체 다발은 같은 방향과 같은 꼬임새의 길이로 이루어져 무작위의 나선형을 구성하는 전선 다발일 수 있다.
절연내피(120,130)는 절연소재 및 CNT(Carbon Nano-Tube) 소재가 혼합되어 구성될 수 있다. 구체적으로, 절연내피(120,130)는 압출 공정에서 절연소재에 CNT 원료를 일정 비율로 혼합하여 생산할 수 있다. CNT 소재는 기계적 강도가 철보다 100배가량 뛰어나면서, 높은 열전도율을 가지고 있는 소재이다. CNT 소재는 강도가 높아 도로 융설용 케이블(110)의 물리적 내구성을 높일 수 있다. 또한, CNT 소재는 높은 열전도율을 가지고 있어, 상기 발열선(110)에서 발생된 열을 외부로 빠르게 전달하여 발열선(110) 온도 증가에 따른 전력소모를 절감할 수 있다. 구체적으로, 절연내피(120, 130)를 절연소재 및 CNT 소재를 혼합하여 구성하는 경우, PCT(Positive Coefficient Temperature) 효율 약 20%로 발열 온도대비 전력 소모를 20% 절감하는 효과를 기대할 수 있다.
절연내피(120, 130)는 발열선(110)의 외주면을 감싸며 제1 절연소재로 구성된 제1 절연내피(120) 및 제1 절연내피(120)의 외주면을 감싸며 제2 절연소재로 구성된 제2 절연내피(130)로 구성될 수 있다. 여기서, 제1 절연소재는 PTFE(Polytetrafluorethylene, 또는 Teflon) 소재일 수 있다. PTFE 소재는 높은 열안정성과 내화학성, 그리고 높은 융점을 가지는 결정성 소재이다. 또한, PTFE 소재는 매우 우수한 슬라이딩 특성, 우수한 전기 저항성 및 비첨착성 표면을 가져 절연소재로 활용성이 높다. 제2 절연소재는 XLPE(Cross Linked-Polyethylene) 소재는 폴리에틸렌의 우수한 절연성능을 향상시킨 물질로, 고온에 약한 폴리에틸렌과 달리 열저항성이 뛰어나며, 기계적 성질이 우수하고 내마모성, 내오존성, 내수성, 난영성이 우수하여 절연소재로 활용성이 높다.
CNT 소재는 제1 절연소재 및 제2 절연소재 중 적어도 하나에 혼합될 수 있다. 제1 절연내피(120) 및 제2 절연내피(130)에 CNT 소재를 모두 포함하는 경우, CNT 혼합 비율을 달리 조절할 수 있다. 경우에 따라서, 제1 절연소재의 전기 저항성이 제2 절연소재의 전기 저항성 보다 높은 경우, CNT 소재는 제2 절연소재에만 혼합될 수 있다. 또한, 제1 절연소재의 전기 저항성이 제2 절연소재의 전기 저항성 보다 높은 경우, CNT 소재는 제2 절연소재에 보다 높은 혼합비율로 혼합될 수 있다.
편조선(140)은 부드러운 나동선이나 주석도금 처리된 구리 소선을 여러 가닥으로 꼬아 원형으로 짜낸 선으로, 유연성을 확보하면서 기계적인 움직임에도 발열 케이블(100)의 강도를 향상시킬 수 있다. 경우에 따라서, 편조선(140)은 외피(150)의 외주면을 감싸도록 더 구비될 수 있다.
외피(150)는 상기 편조선(140)의 외주면을 감싸고, 절연 소재로 구성될 수 있다. 외피(150)를 구성하는 절연 소재는 폴리에틸렌의 우수한 절연성능을 향상시킨 물질로, 고온에 약한 폴리에틸렌과 달리 열저항성이 뛰어나며, 기계적 성질이 우수하고 내마모성, 내오존성, 내수성, 난영성이 우수한 XLPE(Cross Linked-Polyethylene) 소재일 수 있다. 경우에 따라서, 외피(150)는 절연 소재에 상기 CNT 소재가 혼합될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 융설용 발열 매트에 구비된 발열 케이블(110) BB'방향 단면도이다. 구체적으로, 도 3은 도 1의 도로 융설용 발열 케이블의 BB'방향 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도로 융설용 발열 케이블(110)은 제1 절연내피(120)의 외주면 및 제2 절연내피(130)의 내주면은 요철 접합부(121)를 포함할 수 있다. 요철 접합부(121)는 제1 절연내피(120)를 압출 공정 후 제1 절연내피(120) 외주면에 요철 접합부(121) 형상에 맞게 프레스하고, 제2 절연내피(130)을 압출 공정하여 형성할 수 있다.
요철 접합부(121)는 제1 절연내피(120)와 제2 절연내피(130)가 접하는 단면적을 증가하여, 발열효율을 높이는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 요철 접합부(120)는 기 설정 간격 마다 구비되어, 요철 접합부(120)가 형성된 부분과 요철 접합부(120)가 형성되지 않은 부분에서 각기 다른 효과를 기대할 수 있다. 구체적으로, 요철 접합부(121)는 발열체(110)의 외주면과 외피(150)간 두께에서 제1 절연내피(120)가 차지하는 두께 및 제2 절연내피(130)가 차지하는 두께를 달리하는 요인으로 작용할 수 있다. 즉, 요철 접합부(121)가 형성된 부분에서 제2 절연내피(130)의 두께가 요철 접합부(121)가 형성되지 않은 부분보다 두꺼울 수 있다. 반대로, 요철 접합부(121)가 형성되지 않은 부분에서 제1 절연내피(120)의 두께가 요철 접합부(121)가 형성된 부분보다 두꺼울 수 있다. 요철 접합부(120)가 형성된 부분과 제1 절연내피(120)와 제2 절연내피(130)가 가지는 성질차이로 인한 구간별 다른 효과를 기대할 수 있다.
일 실시예로, 제1 절연내피(120)와 제2 절연내피(130)는 다른 절연소재로 구성되어 전기 저항성 및 열 전도율에서 성질이 상이할 수 있다. 따라서, 요철 접합부(121)는 형성된 부분과 형성되지 않은 부분에서 전기 저항성 및 열 전도율을 달리할 수 있다. 제2 절연내피(130)에 CNT 소재가 포함되는 경우 요철 접합부(121)가 형성된 부분이 요철 접합부(121)가 형성되지 않은 부분보다 발열 효율이 높을 수 있다. 다만, 제1 절연내피(120)의 전기 저항성이 높은 경우 요철 접합부(121)에서 전기 저항성에 낮아질 수 있다. 따라서, 요철 접합부(121)에서는 발열 효율을 더 높여 부분별로 도로 위 눈을 녹이는 효율을 높이고, 요철 접합부(121)가 구비되지 않은 부분에서는 전기 저항성을 높여 발열 케이블(100)의 내구 연한을 증대하는 효과를 기대할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 융설용 발열 매트에 구비된 발열 케이블 부분구조를 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 4는 도 3의 요철 접합부(121)의 다양한 실시예를 도시한 도면이다.
요철 접합부(121)는 발열 케이블(100)의 연장 방향 단면 형상이 다양하게 구비될 수 있다. 형상별로 요철 접합부(121)를 형성하는 난이도 및 단면적 증가가 달리할 수 있다.
구체적으로, 도 4는 요철 접합부(121a,121b,121c,121d)의 다양한 실시예를 도시하고 있다. 요철 도 4(a)를 참고하면, 요철 접합부(121a)는 역삼각형의 단면을 가지도록 형성될 수 있다. 도 4(b)를 참고하면, 요철 접합부(121b)는 반구형의 단면을 가질 수 있다. 도 4(c)를 참고하면, 요철 접합부(121c)는 사각형의 단면을 가질 수 있다. 도 4(d)를 참고하면, 요철 접합부(121d)는 요철 접합부(121d)의 내측 접합면에 적어도 하나의 홈을 더 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 융설용 발열 매트에 구비된 발열 케이블 사시도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 융설용 발열 케이블 BB'방향 단면도이다. 구체적으로, 도 6은 도 5의 도로 융설용 발열 케이블의 BB'방향 단면도이다
본 발명에 따른 도로 융설용 발열 케이블(100)은 전류를 인가하여 발열하는 발열선(110), 발열선(110)의 외주면을 감싸고 절연소재로 구성된 절연내피(120, 130), 절연내피(120,130)의 외주면을 감싸며, 발열케이블의 강도를 향상시키는 편조선(140), 및 편조선(140)의 외주면을 감싸고 절연소재로 구성된 외피(150)를 포함할 수 있다.
발열선(110)은 복수의 도체 다발로 구성될 수 있다. 발열선(110)은 양단에 인가되는 전압으로 전류흐르고 내부 저항으로 인해 발열하는 구성일 수 있다. 발열선(110)는 구리(Cu) 성분으로 구성될 수 있다. 발열선(110)의 도체 다발은 같은 방향과 같은 꼬임새의 길이로 이루어져 무작위의 나선형을 구성하는 전선 다발일 수 있다.
절연내피(120, 130)는 발열선(110)의 외주면을 감싸며 제1 절연소재로 구성된 제1 절연내피(120) 및 제1 절연내피(120)의 외주면을 감싸며 제2 절연소재로 구성된 제2 절연내피(130)로 구성될 수 있다. 제1 절연내피(120)와 제2 절연내피(130) 사이에는 CNT 소재(160)가 구비될 수 있다.
여기서, 제1 절연소재는 PTFE(Polytetrafluorethylene, 또는 Teflon) 소재일 수 있다. PTFE 소재는 높은 열안정성과 내화학성, 그리고 높은 융점을 가지는 결정성 소재이다. 또한, PTFE 소재는 매우 우수한 슬라이딩 특성, 우수한 전기 저항성 및 비첨착성 표면을 가져 절연소재로 활용성이 높다. 제2 절연소재는 XLPE(Cross Linked-Polyethylene) 소재는 폴리에틸렌의 우수한 절연성능을 향상시킨 물질로, 고온에 약한 폴리에틸렌과 달리 열저항성이 뛰어나며, 기계적 성질이 우수하고 내마모성, 내오존성, 내수성, 난영성이 우수하여 절연소재로 활용성이 높다.
CNT 소재(160)는 상기 제1 절연내피(120)의 외주면을 따라 권취되며, 인접하는 권취서는 상호 이격(d)되어 구비될 수 있다. CNT 소재(160)는 기 설정 간격 마다 구비되어, CNT 소재(160)가 구비된 부분과 CNT 소재(160)가 구비되지 않은 부분에서 각기 다른 효과를 기대할 수 있다. 구체적으로, CNT 소재(160)는 발열체(110)의 외주면과 외피(150)간 두께에서 제2 절연내피(130)가 차지하는 두께를 달리하는 요인으로 작용할 수 있다. 즉, CNT 소재(160)가 형성된 부분에서 제2 절연내피(130)의 두께가 CNT 소재(160)가 형성되지 않은 부분보다 얇을 수 있다. CNT 소재(160)가 형성된 부분과 형성되지 않은 부분은 제2 절연내피(130)의 두께가 상이하고, CNT 소재(160) 유무에 따라 구간별 다른 효과를 기대할 수 있다.
일 실시예로, 제2 절연내피(130)와 CNT 소재(160)는 다른 소재로 구성되어 전기 저항성 및 열 전도율에서 성질이 상이할 수 있다. 따라서, CNT 소재(160)가 형성된 부분과 형성되지 않은 부분에서 전기 저항성 및 열 전도율을 달리할 수 있다. 구체적으로, CNT 소재(160)가 구비된 부분은 발열 효율이 높을 수 있다. 다만, CNT 소재(160)가 구비되지 않은 부분은 전기 저항성이 높을 수 있다. 따라서, CNT 소재(160)가 구비된 부분에서는 발열 효율을 더 높여 부분별로 도로 위 눈을 녹이는 효율을 높이고, CNT 소재(160)가 구비되지 않은 부분에서는 전기 저항성을 높여 발열 케이블(100)의 내구 연한을 증대하는 효과를 기대할 수 있다.
경우에 따라서는, 도 1에서 설명한 바와 같이 제1 절연내피(120)와 제2 절연내피(130) 중 적어도 하나는 절연 소재와 CNT 소재가 혼합되도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 제1 절연내피(120)와 제2 절연내피(130) 중 적어도 하나에 CNT 소재가 혼합되고, 제1 절연내피(120)와 제2 절연내피(130) 사이에 CNT 소재(160)가 구비되어, 발열 효율을 더 증가할 수 있다.
편조선(140)은 부드러운 나동선이나 주석도금 처리된 구리 소선을 여러 가닥으로 꼬아 원형으로 짜낸 선으로, 유연성을 확보하면서 기계적인 움직임에도 발열 케이블(100)의 강도를 향상시킬 수 있다. 경우에 따라서, 편조선(140)은 외피(150)의 외주면을 감싸도록 더 구비될 수 있다.
외피(150)는 상기 편조선(140)의 외주면을 감싸고, 절연 소재로 구성될 수 있다. 외피(150)를 구성하는 절연 소재는 폴리에틸렌의 우수한 절연성능을 향상시킨 물질로, 고온에 약한 폴리에틸렌과 달리 열저항성이 뛰어나며, 기계적 성질이 우수하고 내마모성, 내오존성, 내수성, 난영성이 우수한 XLPE(Cross Linked-Polyethylene) 소재일 수 있다. 경우에 따라서, 외피(150)는 절연 소재에 상기 CNT 소재가 혼합될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 융설용 발열 매트(200) 사시도이다.
본 발명에 따른 도로 융설용 발열 매트(200)는 노면에서 소정 깊이로 매립되어 발열시킴으로써 눈이 쌓인 도로의 제설 및 제빙작업을 수행한다. 구체적으로, 도로 융설용 발열 매트(200)는 주유소, 세차장 바닥 결빙 방지용, 경사도로, 급커브 구간, 건널목, 교량, 활주로, 옥상 및 지붕 눈녹임, 주요 진입로 또는 출입로, 공장, 공장 진입로 또는 출입로, 골프장 등에 매설되어 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 도로 융설용 발열 매트(200)는, 내열성 소재로 이루어진 매트(210), 매트(210)에 반복되는 형태로 배치되는 발열 케이블(220), 및 발열 케이블(220)을 매트(210)에 고정하는 제1 고정부재(230)을 포함할 수 있다.
매트(210)는 제1 방향(A)에 따라 연장된 제1 줄(211) 및 제1 방향(A)과 상이한 제2 방향(B)에 따라 연장된 제2 줄(212)을 포함할 수 있다. 제1 줄(211)과 상기 제2 줄(212)은 각각 복수 개로 구성되고, 교차하여 격자 무늬를 형성할 수 있다. 여기서, 제2 방향(B)은 제1 방향(A)에 수직한 방향일 수 있다. 매트(210)는 제2 방향(B) 폭이 제1 방향(A) 보다 좁고, 제1 방향(A)으로 연장되어 말려서 보관할 수 있도록 구성될 수 있다.
매트(210)에 배치되는 발열 케이블(220)는 제1 방향(A)을 따라 지그재그 굴곡된 형태로 배치될 수 있다. 구체적으로, 발열 케이블(220)은 제2 방향(B)으로 배치되고, 반원을 형성하며 그 반대 방향으로 연장되고, 다시 반원을 형성하며 제2 방향(B)으로 연장되는 형태가 반복되도록 배치될 수 있다. 상기와 같은 배치 구조에 대응하여, 매트(210)를 구성하는 제1줄(211)은 제2 줄(212) 보다 인장 강도가 높을 수 있다. 매트(210)에 배치된 발열 케이블(220)의 배치 구조상, 발열 케이블(220)로 인해 제1 방향(A)과 그 반대 방향으로 매트(210)에 가해지는 외력은 제2 방향(B)과 그 반대 방향으로 가해지는 외력보다 크다. 따라서, 제1 줄(211)의 인장 강도가 제2 줄(212)의 인장 강도보다 높은 것이 발열 케이블(220)로 인해 인가되는 외력에 내구 연한이 증가할 수 있다. 매트(210)의 제1 줄(211) 및 제2 줄(212)의 구성은 이하 도 8에서 자세히 설명한다.
발열 케이블(220)은 CNT 소재가 포함되어 대면적 스노우멜팅 시스템에서 전력 소모를 줄이고, 내구 연한이 증가된 케이블일 수 있다. 구체적으로, 발열 케이블(220)은 도 1 내지 도 6에서 설명한 발열 케이블(100)에 대응될 수 있다.
제1 고정 부재(230)은 매트(210)의 일 구성과 발열 케이블(220)을 묶는 부재일 수 있다. 제1 고정 부재(230)는 기 설정 간격 마다 발열 케이블(220)을 따라 구비되어, 발열 케이블(220)이 매트(210)에서 이격 되어 고정되지 않는 것을 방지할 수 있다. 경우에 따라서, 제1 고정 부재(230)는 이하에서 설명하는 제2 고정 부재(240)가 걸릴 수 있는 걸림부를 포함할 수 있다. 제2 고정 부재(240)의 구성 및 제2 고정 부재(240)의 사용예는 이하 도 10 및 도 11에서 자세히 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 융설용 발열 매트(200)의 일 부분 확대도이다.
매트(210)는 제1 방향(A)에 따라 연장된 복수의 제1 줄(211) 및 제1 방향(A)과 상이한 제2 방향(B)에 따라 연장된 복수의 제2 줄(212)을 포함할 수 있다. 매트(210)에 배치되는 발열 케이블(220)는 제1 방향(A)을 따라 지그재그 굴곡된 형태로 배치될 수 있다. 발열 케이블(220)이 굽어져 배치된 형상 때문에, 발열 케이블(220)은 제2 방향(B) 보다 제1 방향(A)으로 더 큰 외력을 인가할 수 있다. 따라서, 매트(210)는 제1 방향(A)으로 연장된 제1 줄(211)의 인장 강도가 제2 방향(B)으로 연장된 제2 줄(212)의 인장 강도보다 높은 것이 바람직하다.
제1 줄(211)은 복수의 낱개 줄(2111, 2112, 2113)로 구성될 수 있다. 제2 줄(212)은 단일 줄로 구성될 수 있다. 경우에 따라서, 제2 줄(212)는 복수의 낱개 줄이 뭉쳐서 구성될 수 있다. 제1 줄(211)이 차지하는 너비는 제2 줄(212)이 너비보다 넓을 구 있다. 구체적으로, 제1 줄(211)을 구성하는 복수의 낱개 줄(2111, 2112, 2113)이 차지하는 너비가, 제2 줄(212)을 구성하는 단일 또는 복수의 낱개 줄이 차지하는 너비보다 넓을 수 있다. 경우에 따라서, 제1 줄(211)을 구성하는 복수의 낱개 줄(2111, 2112, 2113) 각각의 너비가 제2 줄(212)을 구성하는 단일 또는 복수의 낱개 줄 각각의 너비보다 넓을 수 있다.
제1줄(211)은 복수의 낱개 줄(2111, 2112, 2113)은 상호 이격 구비될 수 있다. 제1줄(211)은 복수의 낱개 줄(2111, 2112, 2113)로 이격 구비되어 외형 유지에 보다 유리할 수 있다. 다만, 낱개 줄(2111, 2112, 2113) 간 이격 거리(da)는 제1 줄(211) 간 이격 거리(dB)보다 짧을 수 있다. 낱개 줄(2111, 2112, 2113)의 간격은 제1 줄(211) 간 이격 거리(dB)보다 짧아 고루 분산되지 않은 외력에도 파손되지 않고 높은 내구 연한을 유지할 수 있다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 융설용 발열 매트(200)의 사용 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
발열 매트(200)는 발열 케이블(220)이 배치된 상태로 돌돌 말려 설치될 장소로 이동되고, 설치 장소에 펼쳐져서 매설될 수 있다. 이때, 설치 장소는 일방향으로만 이루어지지 않고 곡선을 따라 형성되거나, 너비가 발열 매트(200)의 너비보다 넓을 수 있다.
발열 매트(200)는 다양한 형상 및 면적에 맞춰 고루 매설되는 것이 중요하다. 발열 매트(200)는 다양한 형상 및 면적에 맞춰 고루 매설될 수 있도록 매트(210)가 절단 가능한 플리스틱 섬유 소재로 구성될 수 있다. 구체적으로, 매트(210)가 제2 방향(B) 또는 그 반대 방향을 따라 일부 절단되는 경우, 절단된 부위가 일정 각도(r)로 벌어지고, 발열 매트(200)는 기존의 제1 방향(A)에서 벌어진 각도(r)에 대응하여 방향을 전환할 수 있다.
이때, 절단 부위는 지그재그 형상으로 배치된 발열 케이블(220)이 감싸는 사이 부분일 수 있다. 예를 들어, 발열 케이블(220)이 제2 방향(B)으로 배치되고 반구로 이어지고 제2 방향(B)의 반대 방향으로 배치된 부분에서, 매트(210)는 제2 방향(B)을 따라 일부 절단되고, 발열 매트(200)는 제2 방향(B) 쪽으로 방향을 전환할 수 있다. 반대로, 발열 케이블(220)이 제2 방향(B)의 반대 방향으로 배치되고, 반구로 이어지고, 제2 방향(B)으로 배치된 부분에서, 매트(210)는 제2 방향(B)을 따라 일부 절단되고, 발열 매트(200)는 제2 방향(B)의 반대쪽으로 방향을 전환할 수 있다.
발열 매트(200)는 절단된 부위에서 벌린 각도에 대응하여 방향을 전환할 수 있다. 예를 들어, 발열 매트(200)는 기 설정간격 마다 매트(210)를 일정 부분 절단하고 절단 부위를 예각으로 벌리면, 곡선을 따라 배치될 수 있다. 또한, 발열 매트(200)는 절단된 부위를 180도 벌리는 경우 두 배의 면적을 덮도록 배치될 수 있고, 반복적으로 절단 및 180도 회전을 통해 두 배 이상의 면적을 덮도록 배치될 수 있다.
발열 매트(200)를 곡선 도로를 따라 길게 배치하기 위해서, 기 설정 간격 마다 벌어진 각도를 고정할 필요가 있다. 벌어진 각도가 고정되지 않고 틀어지는 경우, 시공상 곡선 도로를 따라 배치하는 것이 어려울 수 있다. 상기 벌어진 각도를 고정하기 위해, 발열 매트(200)는 매트(210)의 벌어진 부분이 더 벌어지지 않도록 각도를 고정하는 제2 고정 부재(240)를 더 포함할 수 있다. 제2 고정 부재(240)에 대한 구체적 설명은 이하 도 10 및 도 11을 통해 살펴본다.
도 10는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 융설용 발열 매트의 부분구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 11는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 융설용 발열 매트의 부분구성의 사용 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 8에 도시된 제2 고정 부재(240)를 설명하기 위한 도면이다.
발열 매트(200)는 매트(210)의 벌어진 부분이 더 벌어지지 않도록 각도를 고정하는 제2 고정 부재(240)를 더 포함할 수 있다. 제2 고정 부재(240)는 양단이 발열 케이블(220) 또는 매트(210)에 걸리는 고리부(241), 및 양단의 고리부(241)를 연결하고 길이 조절이 가능한 길이 조절부(242)를 포함할 수 있다.
고리부(241)는 일부가 개방되어 발열 케이블(220)를 감싸도록 구성될 수 있다. 경우에 따라서, 일부가 개방되어 매트(210)의 제1 줄(211) 또는 제2 줄(212)에 걸리도록 구성될 수 있다. 매트(210)는 발열 케이블(220)보다 강도가 낮고, 잡아당기는 경우 발열 매트(200)가 우그러질 수 있기 때문에, 발열 케이블(220)에 고정되는 것이 바람직할 수 있다. 다만, 발열 케이블(220)에 고리부(241)가 고정되는 경우 발열 케이블(220)을 따라 미끄러지며 각도가 고정되지 않을 수 있다. 따라서, 고리부(241)는 발열 케이블(220)을 매트(210)에 고정하는 제1 고정 부재(230)에 걸려 고정될 수 있다.
구체적으로, 고리부(241)는 제1 고정부재(230)가 삽입되는 홈을 포함하고, 제2 고정부재(240)는 제1 고정부재(230)에 고정될 수 있다. 경우에 따라서, 제1 고정부재(230)는 별도 고리부재를 포함하고, 제2 고정부재(240)는 제1 고정부재(230)의 고리부재에 걸려 고정될 수 있다.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 발열 케이블 110: 발열선
120: 제1 절연내피 121: 요철접합부
130: 제2 절연내피 140: 편조선
150: 외피 160: CNT 소재
200: 발열 매트 210: 매트
220: 발열 케이블 230: 제1 고정부재
240: 제2 고정부재
120: 제1 절연내피 121: 요철접합부
130: 제2 절연내피 140: 편조선
150: 외피 160: CNT 소재
200: 발열 매트 210: 매트
220: 발열 케이블 230: 제1 고정부재
240: 제2 고정부재
Claims (10)
- 내열성 소재로 이루어지고, 제1 방향으로 연장 구비된 매트;
상기 제1 방향을 따라, 지그재그 굴곡된 형태로 배치되는 발열 케이블; 및
상기 발열 케이블을 상기 매트에 고정하는 제1 고정부재;를 포함하고,
상기 매트는
상기 제1 방향을 따라 연장된 복수의 제1 줄; 및
상기 제1 방향에 수직한 제2 방향에 따라 연장된 복수의 제2 줄;을 포함하고,
상기 제1 줄은 상기 제2 줄보다 넓은 너비를 가지며 상기 제2 줄의 인장 강도 보다 높고,
상기 매트는
절단 다능한 플라스틱 섬유 소재로 구성되고, 상기 제2 방향 또는 그 반대 방향을 따라 일부 절단되어 벌어지는 경우, 상기 매트의 연장 방향이 상기 제1 방향에서 벌어진 각도에 대응하여 전환되고,
상기 발열 케이블은,
전류가 인가되어 발열하고 도체 다발로 구성된 발열선;
상기 발열선의 외주면을 감싸며, 절연소재 및 CNT(Carbon Nano-Tube) 소재가 혼합된 절연내피;
상기 절연내피의 외주면을 감싸며, 상기 발열 케이블의 강도를 향상하는 편조선; 및
상기 편조선의 외주면을 감싸고, 절연 소재로 구성된 외피;를 포함하고,
상기 절연내피는
상기 발열선의 외주면을 감싸며, 제1 절연소재로 구성된 제1 절연내피; 및
상기 제1 절연내피의 외주면을 감싸며, 제2 절연소재로 구성된 제2 절연내피; 및
상기 발열 케이블의 연장 방향을 따라 기 설정 간격으로 구비되고, 상기 제1 절연내피의 외주면 및 상기 제2 절연내피의 내주면에 구비된 요철접합부;를 포함하고,
상기 제1 절연소재의 전기 저항성은 상기 제2 절연소재의 전기 저항성 보다 높고,
상기 CNT 소재는 상기 제2 절연소재에 상기 제2 절연소재보다 높은 혼합비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는, 발열 매트 - 제1항에 있어서,
상기 제1줄은 복수의 낱개 줄로 구성되는 것을 특징으로 하는, 발열 매트.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 줄을 구성하는 복수의 낱개 줄은 상호 이격 구비되며, 이격 거리는 상기 제1 줄 간의 이격 거리보다 짧게 구비되는 것을 특징으로 하는, 발열 매트.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 발열 매트는
상기 매트의 벌어진 부분의 각도를 고정하는, 제2 고정부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 발열 매트 - 제6항에 있어서,
상기 제2 고정부재는
양단이 상기 발열 케이블 또는 상기 매트에 걸리는 고리부; 및
양단의 상기 고리부를 연결하고, 길이 조절이 가능한 길이 조절부;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 발열 매트
- 제7항에 있어서,
상기 고리부는
상기 제1 고정부재가 삽입되는 홈을 포함하여 상기 제1 고정부재에 고정되는 것을 특징으로 하는, 발열 매트. - 삭제
- 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230047097A KR102670881B1 (ko) | 2023-04-10 | 2023-04-10 | Cnt 발열 케이블을 이용한 도로 융설용 스노우멜팅 발열 매트 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230047097A KR102670881B1 (ko) | 2023-04-10 | 2023-04-10 | Cnt 발열 케이블을 이용한 도로 융설용 스노우멜팅 발열 매트 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102670881B1 true KR102670881B1 (ko) | 2024-05-29 |
Family
ID=91277717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230047097A KR102670881B1 (ko) | 2023-04-10 | 2023-04-10 | Cnt 발열 케이블을 이용한 도로 융설용 스노우멜팅 발열 매트 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102670881B1 (ko) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090056010A (ko) * | 2007-11-29 | 2009-06-03 | 유봉환 | 동파방지용 히팅 케이블 |
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| KR20100012564U (ko) * | 2009-06-10 | 2010-12-20 | 유영석 | 히팅 매트 |
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-
2023
- 2023-04-10 KR KR1020230047097A patent/KR102670881B1/ko active IP Right Grant
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