KR200262799Y1

KR200262799Y1 - 태양열을 이용한 도로용 결빙방지시설

Info

Publication number: KR200262799Y1
Application number: KR2020010032595U
Authority: KR
Inventors: 신재호
Original assignee: (주)동명기술공단종합건축사사무소
Priority date: 2001-10-25
Filing date: 2001-10-25
Publication date: 2002-03-18

Abstract

본 고안은 태양열을 이용하여 굴곡이 심한 도로 구간대의 아스팔트 포장층을 여름철에는 소성변형을 최소화할 수 있도록 하고, 겨울철에는 균열 및 결빙을 방지할 수 있도록 하여 비교적 차량에 의한 압력전달이 다소 강하게 전달되는 굴곡 구간대의 아스팔트 도로의 수명을 연장하고 계절에 관계없이 보다 쾌적하고 안전한 도로상태를 유지할 수 있도록 한 태양열을 이용한 도로용 결빙방지시설에 관한 것이다.

특히, 태양열을 흡수하여 가열 순환관 내에 위치된 유동액을 가열시켜 주고, 냉각장치 내에 설치된 축전기에 전원을 공급하는 집열판과; 상기 가열 순환관을 통해 가열 순환되는 유동액에 의해 열기를 축적하거나 냉각장치의 냉각 순환관 내에서 냉각 순환되는 유동액에 의해 냉기를 축적할 수 있는 냉온축조와; 심야전기를 축적해 두었다가 온도감지센서에 의해 냉온축조 내에 위치된 히터와 냉각장치에 전원을 공급할 수 있도록 하는 전기 공급기와; 굴곡이 심한 아스팔트 포장층 내에 위치한 잡석층 내에 배설되어 있되, 상기 냉온축조 내의 유동액을 전달받아 아스팔트 포장층 내의 온도를 조절해 주는 지중 파이프와; 상기 냉온축조와 지중 파이프를 연결하는 입수관에 연결 설치되어 있되, 이 내부를 통과하는 유동액의 온도를 측정하여 외부기온에 상응하는 일정 온도 이상 또는 이하가 되지 않을 경우에는 자동으로 전기 공급기와 냉각장치에 전원을 전가할 수 있도록 하는 온도감지센서와; 상기 가열 순환관의 유입관 일정 부위와 냉각장치에 연결 설치되어 있되, 외부온도를 자동 감지하여 일정온도 이하일 경우에는 가열 순환관에 연결 설치되어 있는 솔레노이드 밸브를 개방하고, 일정온도 이상일 경우에는 냉각장치에 전원이 공급되도록 하는 외부기온감지센서를 일체로 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

Description

태양열을 이용한 도로용 결빙방지시설{freezing prevent institution for rod the use of solar heat}

본 고안은 태양열을 이용한 도로용 결빙방지시설에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양열을 이용하여 굴곡이 심한 도로 구간대의 아스팔트 포장층을 여름철에는 소성변형을 최소화할 수 있도록 하고, 겨울철에는 균열 및 결빙을 방지할 수 있도록 하여 비교적 차량에 의한 압력전달이 다소 강하게 전달되는 굴곡 구간대의 아스팔트 도로의 수명을 연장하고 계절에 관계없이 보다 쾌적하고 안전한 도로를 유지할 수 있도록 한 태양열을 이용한 도로용 결빙방지시설에 관한 것이다.

일반적으로 도로의 포장은 주로 아스팔트 포장을 하거나 콘크리트 포장을 하게 되는데, 대부분의 도로는 아스팔트 포장도로로 되어 있다.

여기서, 아스팔트 포장도로에 사용되는 아스팔트는 유기물질이 수백 만년 동안 다양한 온도와 압력 조건을 받아 자연적으로 생성된 원료를 주원료로 하여 생산된다.

이렇게 생산된 아스팔트는 전체 중량의 약 90 ~ 95%가 탄화수소로 구성되어 있으며, 그외 부분은 헤테로 원자(heteroatoms)와 금속성 이온으로 구성되어 있다.

그리고 질소, 산소, 황과 같은 헤테로 원자는 아스팔트 분자구조에서 종종 탄소로 치환되는데, 이와 같이 분자 사이에서 발생하는 활발한 화학작용이 아스팔트의 화학적, 물리적 특성의 원인이 되는 것이다.

참고로 상기와 같은 아스팔트는 천연 아스팔트와 석유 아스팔트로 분류할 수 있는데, 이중 일반적으로 사용되는 아스팔트는 석유 아스팔트이다.

이와 같은 아스팔트를 이용하여 도로를 포장하는 경우 아스팔트 혼합물의 내유동성을 증가시키고자 사용골재의 최대 입경을 키우고 적절한 점도를 가진 아스팔트를 통상적으로 사용하게 되는데, 이는 내유동성은 증가하지만 우리나라와 같이 계절의 온도분포가 뚜렷한 경우의 국가에는 여름철에는 형태변형이 쉽게 발생하여 소성변형(rutting)을 일으키고, 동절기에는 취성을 나타내어 균열을 일으켜 장기간 사용하지 못하는 문제점이 있었다.

그러므로 종래에는 이와 같은 문제점을 개선하기 위해 아스팔트를 개질하여 왔다.

예를 들면 대한민국 특허공보 제95-3393호, 동94-7121호, 일본특개소52-105925호, 동 특개소51-63819호,영국특허공보 제2270318호, 미국특허공보 제3853799호 등과 같이 다수의 특허문헌에 개시되어 있다.

참고로 위의 특허문헌 등에서 주로 사용되는 폴리머로는 스틸렌부타디엔스틸렌, 스틸렌부타디엔고무, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리올레핀(폴리에틸렌,폴리프로필렌)계 화합물 등이 있으며, 이들 폴리머를 아스팔트와 적정 비율로 혼합하게 되면 저온에서 균열저항성 증진과 고온에서의 인장강도 유지 및 소성변형을 감소시키는 효과를 나타낸다.

그러나, 이와 같은 노력에도 불구하고 이러한 개질 아스팔트는 겨울철 혹한에서는 약간의 비와 눈 등에 의해 노면을 쉽게 결빙시키는 문제점이 있어 취성에 의한 심각한 균열을 발생시켜 조기에 파손되는 문제를 발생시켰다.

이에 따라 겨울철 차량사고를 증대시키는 비안전한 문제는 물론이고, 잦은 보수 및 보강을 취해야 하므로 도로의 혼잡을 야기시켰을 뿐만 아니라 막대한 경제적 손실을 야기시키는 문제점과, 이러한 고가의 개질 아스팔트를 이용하여 도로 전구간대를 포장하여야 한다는 것은 사실 시공비 및 유지관리비를 대폭 상승시키는 문제점이 있었다.

특히, 이러한 문제는 원심력에 의해 차량의 주행압력이 다소 강하게 전달되는 굴곡이 심한 도로 구간대에서 심각하게 발생되었다.

뿐만 아니라 이러한 굴곡 구간대에서는 아스팔트의 소성변형을 심각하게 발생시키는 여름철 차량에 의한 반복하중이 지속적으로 전달될 시 노면의 심각한 변형이 초래되는 문제점이 있었다.

한편, 이에 따라 최근에는 도로가 결빙되는 문제를 해소하기 위한 하나의 방법으로 아스팔트를 포장하기전 그 바닥에 전력을 이용하여 히팅을 취하는 방식이 강구되었다.

그러나, 이러한 히팅수단을 도로 전반에 걸쳐 실시한다는 것은 히팅설비에 따른 비용, 히팅수단의 유지보수비용 및 유지관리인력 등에 따른 막대한 비용이 발생하여 사실 실현 불가능한 문제점이 있었다.

또한, 이는 동절기에만 적용할 수 있는 기구이므로 제조단가에 비해 매우 비효율적인 기능을 발휘하는 문제점이 있었다.

본 고안은 위와 같은 종래의 문제점들을 해결할 수 있도록 한 것으로, 그 목적은 태양열을 이용하여 굴곡이 심한 도로 구간대의 아스팔트 포장층을 여름철에는 소성변형을 최소화할 수 있도록 하고, 겨울철에는 균열 및 결빙을 방지할 수 있도록 하여 비교적 차량에 의한 압력전달이 다소 강하게 전달되는 굴곡 구간대의 아스팔트 도로의 수명을 연장하고 계절에 관계 없이 보다 쾌적하고 안전한 도로를 유지할 수 있도록 한 태양열을 이용한 도로용 결빙방지시설을 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성시킬 수 있도록 하는 본 고안의 기술적 사상으로는,

태양열을 흡수하여 가열 순환관 내에 위치된 유동액을 가열시켜 주고, 냉각장치 내에 설치된 축전기에 전원을 공급하는 집열판과;

상기 가열 순환관을 통해 가열 순환되는 유동액에 의해 열기를 축적하거나 냉각장치의 냉각 순환관 내에서 냉각 순환되는 유동액에 의해 냉기를 축적할 수 있는 냉온축조와;

심야전기를 축적해 두었다가 온도감지센서에 의해 냉온축조 내에 위치된 히터와 냉각장치에 전원을 공급할 수 있도록 하는 전기 공급기와;

굴곡이 심한 아스팔트 포장층 내에 위치한 잡석층 내에 배설되어 있되, 상기 냉온축조 내의 유동액을 전달받아 아스팔트 포장층 내의 온도를 조절해 주는 지중 파이프와;

상기 냉온축조와 지중 파이프를 연결하는 입수관에 연결 설치되어 있되, 이 내부를 통과하는 유동액의 온도를 측정하여 외부기온에 상응하는 일정 온도 이상또는 이하가 되지 않을 경우에는 자동으로 전기 공급기와 냉각장치에 전원을 전가할 수 있도록 하는 온도감지센서와;

상기 가열 순환관의 유입관 일정 부위와 냉각장치에 연결 설치되어 있되, 외부온도를 자동 감지하여 일정온도 이하일 경우에는 가열 순환관에 연결 설치되어 있는 솔레노이드 밸브를 개방하고, 일정온도 이상일 경우에는 냉각장치에 전원이 공급되도록 하는 외부기온감지센서를 일체로 포함하여 구성된 것이 제시된다.

도 1은 본 고안인 태양열을 이용한 도로용 결빙방지시설의 구성상태를 도시한 평면도,

도 2는 본 고안인 태양열을 이용한 도로용 결빙방지시설의 설치상태를 도시한 평면도,

도 3은 본 고안인 태양열을 이용한 도로용 결빙방지시설의 요부 설치상태를 도시한 단면도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 :집열판 12 :가열 순환관

14 :냉각장치 16 :축전기

18 :냉각 순환관 20 :냉온축조

22 :온도감지센서 24 :히터

26 :전기 공급기 28 :아스팔트 포장층

30 :메쉬층 32 :잡석층

34 :지중 파이프 36 :입수관

38 :배수관 40 :유입관

42 :솔레노이드 밸브 44 :외부기온감지센서

46 :도로

이하, 상기와 같이 구성된 본 고안의 구성을 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안인 태양열을 이용한 도로용 결빙방지시설의 구성상태를 도시한 평면도이고, 도 2는 본 고안인 태양열을 이용한 도로용 결빙방지시설의 설치상태를 도시한 평면도이며, 도 3은 본 고안인 태양열을 이용한 도로용 결빙방지시설의 요부 설치상태를 도시한 단면도이다.

참고로 본 고안을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단될 경우에는 그 상세한 설명을 생략하였다.

또한, 후술되는 용어들은 본 고안에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운영자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.

그러므로, 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도시된 바와 같이 상부에는 태양열을 흡수하여 가열 순환관(12)내에 위치된 유동액을 가열시켜 주고, 냉각장치(14)내에 설치된 축전기(16)에 전원을 공급하는 집열판(10)이 위치되어 있고, 이 하부에는 상기 가열 순환관(12)을 통해 가열 순환되는 유동액에 의해 열기를 축적하거나 냉각장치(14)의 냉각 순환관(18) 내에서 냉각 순환되는 유동액에 의해 냉기를 축적할 수 있는 냉온축조(20)가 위치되어 있다.

그리고, 상기 냉온축조(20)의 일측에는 심야전기를 축적해 두었다가 온도감지센서(22)에 의해 냉온축조(20) 내에 위치된 히터(24)와 냉각장치(14)에 전원을 공급할 수 있도록 하는 전기 공급기(26)가 위치되어 있고, 굴곡이 심한 아스팔트 포장층(28) 내에 위치한 잡석층(32) 내에는 상기 냉온축조(20) 내의 유동액을 전달받아 아스팔트 포장층(28) 내의 온도를 조절해 주는 지중 파이프(34)가 배설되어 있다.

또한, 상기 냉온축조(20)와 지중 파이프(34)를 연결하는 입수관(36)에는 이 내부를 통과하는 유동액의 온도를 측정하여 외부기온에 상응하는 일정 온도 이상 또는 이하가 되지 않을 경우에는 자동으로 전기 공급기(26)와 냉각장치(14)에 전원을 전가할 수 있도록 하는 온도감지센서(22)가 연결 설치되어 있고, 상기 가열 순환관(12)의 유입관(40) 일정 부위와 냉각장치(14)에는 외부온도를 자동감지하여 일정온도 이하일 경우에는 가열 순환관(12)에 연결 설치되어 있는 솔레노이드 밸브(42)를 개방하고, 일정온도 이상일 경우에는 냉각장치(14)에 전원이 공급되도록 하는 외부기온감지센서(44)가 연결 구성되어 있다.

이와 같이 구성되어 있는 본 고안의 작용을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

이는 크게 동절기와 하절기로 구분하여 설명할 수 있다.

먼저, 외부기온감지센서(44)에 의해 외부온도가 일정온도 이하로 감지될 경우인 동절기에는 자동으로 집열판(10)에 연결 설치된 가열 순환관(12)의 유입관(40) 일정부위에 설치되어 있는 솔레노이드 밸브(42)를 개방시켜 가열 순환관(12)내로 가열된 유동액이 순환되도록 하여 냉온축조(20) 내에 열을 전달시켜 저장되도록 한다.

여기서, 이와 같은 축열은 날씨가 맑은 낮시간 동안에 집열판(10)을 이용하는 것으로, 날씨가 몇 칠에 걸쳐 흐린 경우와 집열판(10)에 고장이 발생한 경우에는 자동으로 전기 공급기(26)를 가동시켜 냉온축조(20) 내의 유동액이 가열되도록 한다.

이는, 냉온축조(20)의 하부에 연결 설치되어 있는 지중 파이프(34)의 입수관(36) 내로 유입되는 유동액이 일정이하의 온도를 취할 경우에는 이를 감지하고 있던 온도감지센서(22)가 자동으로 상기 전기 공급기(26)에 전원을 투입하여 히터(24)를 가동시키도록 제작되어 있기 때문이다.

그러므로, 동절기 굴곡이 심한 도로 구간대의 아스팔트 포장층(28)에 최소의 경비로 자동 히팅을 취할 수 있게 되므로 이 아스팔트 포장층(28)이 균열 및 결빙되는 현상을 미연에 방지할 수 있도록 하여 통행하는 차량과 운전자의 안전성을 향상시켜 줄 수 있도록 함과 동시에 아스팔트 도로의 수명을 연장할 수 있도록 하는 작용을 이룰 수 있게 된다.

또한, 상기 외부기온감지센서(44)에 의해 외부온도가 일정온도 이상으로 감지될 경우인 하절기에는 자동으로 가열 순환관(12)의 일정부위에 연결 설치되어 있는 솔레노이드 밸브(42)를 폐쇄시켜 가열 순환관(12) 내로 가열된 유동액이 순환되지 않도록 하여 냉온축조(20) 내에 열원이 전달되지 않도록 한다.

그리고, 동시에 자동으로 냉각장치(14)의 축전기(16)로 전원이 전달되도록 하여 이 냉각장치(14)의 냉각 순환관(18) 내로 냉각된 유동액이 순환되도록 하여 냉온축조(20) 내에 냉기를 전달시켜 저장되도록 한다.

여기서, 이와 같은 축냉은 날씨가 맑은 낮시간 동안에 집열판(10)을 이용하는 것으로, 날씨가 몇칠에 걸쳐 흐린 경우와 집열판(10)에 고장이 발생한 경우에는 자동으로 전기 공급기(26)를 가동시켜 냉온축조(20) 내의 유동액의 온도를 저하시켜 줄 수 있도록 한다.

이는, 냉온축조(20)의 하부에 연결 설치되어 있는 지중 파이프(34)의 입수관(36) 내로 유입되는 유동액이 일정이하의 온도보다 높을 경우에는 이를 감지하고 있던 온도감지센서(22)가 자동으로 상기 전기 공급기(26)에 전원을 투입하여 냉각장치(14)를 가동시키도록 제작되어 있기 때문이다.

그러므로, 하절기 굴곡이 심한 도로 구간대의 아스팔트 포장층(28)에 최소의 경비로 자동으로 온도를 저하시켜 줄 수 있도록 하는 기능을 취할 수 있게 되므로 이 아스팔트 포장층(28)이 외부온도에 의해 소성변형되는 현상을 최소화할 수 있도록 하여 통행하는 차량과 운전자의 안전성을 향상시켜 줄 수 있도록 함과 동시에 아스팔트 도로의 수명을 연장할 수 있도록 하는 작용을 이룰 수 있게 된다.

이에 따라 계절에 관계없이 보다 쾌적하고 안전한 도로를 유지할 수 있도록 하는 작용을 이룰 수 있게 된다.

참고로, 본 고안은 다양하게 변형 실시될 수 있고, 여러 가지의 형태를 취할 수 있으나 상기 고안의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다.

그러므로, 본 고안은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 고안의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안은 태양열을 이용하여 굴곡이 심한 도로 구간대의 아스팔트 포장층을 여름철에는 소성변형을 최소화할 수 있도록 하고, 겨울철에는 균열 및 결빙을 방지할 수 있도록 하여 비교적 차량에 의한 압력전달이 다소 강하게 전달되는 굴곡 구간대의 아스팔트 도로의 수명을 연장하고 계절에 관계없이 보다 쾌적하고 안전한 도로포장 상태를 유지할 수 있도록 한 효과가 있다.

Claims

태양열을 흡수하여 가열 순환관(12)내에 위치된 유동액을 가열시켜 주고, 냉각장치(14)내에 설치된 축전기(16)에 전원을 공급하는 집열판(10)과;

상기 가열 순환관(12)을 통해 가열 순환되는 유동액에 의해 열기를 축적하거나 냉각장치(14)의 냉각 순환관(18) 내에서 냉각 순환되는 유동액에 의해 냉기를 축적할 수 있는 냉온축조(20)와;

심야전기를 축적해 두었다가 온도감지센서(22)에 의해 냉온축조(20) 내에 위치된 히터(24)와 냉각장치(14)에 전원을 공급할 수 있도록 하는 전기 공급기(26)와;

굴곡이 심한 아스팔트 포장층(28) 내에 위치한 잡석층(32)내에 배설되어 있되, 상기 냉온축조(20) 내의 유동액을 전달받아 아스팔트 포장층(28) 내의 온도를 조절해 주는 지중 파이프(34)와;

상기 냉온축조(20)와 지중 파이프(34)를 연결하는 입수관(36)에 연결 설치되어 있되, 이 내부를 통과하는 유동액의 온도를 측정하여 외부기온에 상응하는 일정 온도 이상 또는 이하가 되지 않을 경우에는 자동으로 전기 공급기(26)와 냉각장치(14)에 전원을 전가할 수 있도록 하는 온도감지센서(22)와;

상기 가열 순환관(12)의 유입관(40) 일정 부위와 냉각장치(14)에 연결 설치되어 있되, 외부온도를 자동 감지하여 일정온도 이하일 경우에는 가열 순환관(12)에 연결 설치되어 있는 솔레노이드 밸브(42)를 개방하고, 일정온도 이상일 경우에는 냉각장치(14)에 전원이 공급되도록 하는 외부기온감지센서(44)를 일체로 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 태양열을 이용한 도로용 결빙방지시설.