KR20030071443A - 환원된 분진슬래그와 열용사 코팅을 이용한 도로 결빙방지 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도로의 결빙 구간에 설치하여 결빙에 따른 사고 위험을 방지하기 위한 결빙 방지에 관한 것이다. 도로 결빙시 염화칼슘, 모래 등을 살포하는 것이 주를 이루었으나, 이는 자동차의 차체 부식 및 환경오염, 에너지낭비 등의 부작용이 많아 결빙방지 시스템 기술 제공을 목적으로 한다. 본 발명은 제철 분진 슬래그를 환원시켜 열용사 코팅 분말로 이용하여 오르막길이나 커브길 또는 응달길 등 결빙사고가 빈번한 도로(1)의 노면에 두께 1mm 이하와 목 2.0cm 띠를 만들어(2) 이를 발열선으로 사용하여, 태양전지(3)를 이용하여 평상시에 전원을 축전기(4)에 저장하여, 결빙시 발열선에 매우 낮은 전원 (1∼3V)를 공급하여, 노면에 방열이 이루어지도록 함으로써 도로의 결빙을 방지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 도로 결빙 방지 시스템을 새로이 제시한다. 동절기 결빙에 따른 사고 발생의 우려가 높은 구간에 저비용, 단순공정 및 단시간에 설치하여 사전에 결빙되는 것을 방지함으로써 결빙에 따른 사고를 미연에 방지할 수 있게 되며, 매우 단순하고 간단한 저비용의 투자로 해마다 반복되는 막대한 제설 비용과 노력을 절감할 수 있으며, 교통사고의 상당부분을 차지하는 결빙기 교통사고를 획기적으로 감소시킴으로써 사회 경제적 손실을 줄일 수 있는 효과를 갖게 된다.

Description

환원된 분진슬래그와 열용사 코팅을 이용한 도로 결빙 방지 시스템 {System for the protection of road freezing using reduced steel powder slags and thermal spray coating}

본 발명은 겨울철 도로면에 생성되는 결빙을 사전에 방지하는 기술로서, 도로포장용 아스팔트나 콘크리트 표면에 발열 띠를 폭 20cm 두께 1mm 이하로 코팅한 후 발열선에 전원을 공급하여 발열시켜 결빙을 사전에 방지하는 기술로서, 종래 발열체를 소포하여 차체이 부식과 환경오염을 일으키고, 자원의 낭비를 초래했던 기존의 기술과는 달리 본 발명은 지속적, 반영구적으로 사용할 수 있다.

상기와 같은 반영구적으로 결빙을 방지하는 시스템은 매우 효과적이어서 국내외에 유사한 기술이 소개되었으나 설치비용이 매우 고가이고 설치기간도 장시간이며 유지 보수가 어려워 실용화 되지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서 발명한 것으로, 본 발명의 목적은 저비용, 단시간 및 단순 공정을 통하여 유지 및 보수가 간편한 결빙 방지 시스템을 제공하는데 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로써, 본 발명은 전류가 저항 띠를 흐를 때 발생하는 열을 이용하고자 하며, 이때 저항 띠를 도로의 노면에 저렴하고 단순한 공정을 통하여 설치할수 있는 재료와 장치가 제시된다

도 1은 도로 결빙 방지 시스템을 나타낸 구성도이다.

도 2는 도로에 열용사 코팅을 할 수 있는 장치도이다.

도 3은 콘크리트 표면에 환원된 제철 분진 슬래그를 이용하여 열용사 코팅한 표면사진이다.

도 4는 열용사 코팅된 코팅막 표면을 통해 발생하는 열을 시간대 별로 나타낸 그래프이다.

〈 도면의 주요부분에 대한 설명 〉

1. 도로 2. 열용사 코팅장치

3. 태양열전지 4. 축전지

5. 연료가스 6. 산소

7. 가스 유속 제어기 8.공기제어기

9. 콤프레서 10. 열용사 건

11. 2톤 트럭 12. 용사 분말 저장 통

13. 분말 유입선

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출 된 것으로서 기존의 도로의 운송에 최소한의 피해를 주며 단기간에 시공되어야 하므로 열용사 코팅을 이용하여 노면위에 저항 띠를 제조하며, 이때 열용사 코팅의 재료로 매우 저렴한 분말을 사용하는 방법을 제공하고자 한다.

이를 위해 열용사 코팅을 이용하여 도로의 노면에 도 1에 도시한 것과 같은 폭 20cm 두께 1mm 미만의 열용사 코팅 막을 도 2에 도시한 장치를 이용하여 제조한 후, 상용화 된 태양열전지(3)와 축전지(4)를 이용해 전압 2∼4V 범위 내에서 열용사 코팅 막에 전원을 공급하면 25∼65℃의 열을 방열하게 된다. 25∼65℃의 열원은 노면의 결빙 방지에 충분한 열이다.

본 발명의 상기 결빙 방지 장치를 수행하려면 현재 고가이며 대부분 수입에 의존하는 열용사 분말 재료로는 경제성이 없어, 본 발명에서는 Fe와 C가 주성분인 환원된 제철 분진슬래그에 흑연을 5%첨가하여 열용사 분말 재료로 이용하였다. 환원된 제철 분진슬래그는 (주)한타엠엔비에서 생산하며 가격이 매우 저렴하여 결빙방지용 열용사 코팅 막 재료로 이용하기에 경제성이 높다.

본 발명의 실제 도로에서의 실험이 용이하지 않기 때문에 수월한 실험 수행을 위해 도 1을 도로면 20×20×20㎤ 의 콘크리트 판으로 축소하여, 20×20㎠ 콘크리트 표면을 흑연 5%가 첨가된 환원 분진슬래그를 원료로 하여 열용사 코팅 후 접착강도를 측정하고 도 1을 축소한 단위에서의 열용사 코팅 막의 전기 전도성과 2∼4V의 전원 공급에 따른 표면온도 변화를 측정하였다. 콘크리트 모재위에 환원 분진과 5%흑연을 첨가한 원료로 사용하여 열용사 코팅한 후의 표면온도를 도 3에 도시하였다. 콘크리트에 대한 코팅 막의 접착강도는 표 1에 나타내었다.

[표 1]

표 1에 나타난 접착강도는 4회 측정한 값을 나타냈으며, 똑같은 재료를 금속기판위에 동일한 조건으로 용사 코팅한 코팅 막에 비하여 현저히 낮은 값을 나타내는데 이는 콘크리트 모재의 표면과 코팅 막 사이에 화학적 결합을 할 수 없었기 때문이다.

환원 분진에 5% 흑연을 첨가한 원료와 환원 분진 자체만을 이용시, 환원 분진에 5% 카본블랙 첨가시, 환원 분진과 조성이 유사한 상용하는 열용사 코팅 재료인 350NS 이용시 및 Sus 기판의 표면저항을 측정한 결과를 표2에 도시하였다.

[표 2]

표 2의 결과에서 알 수 있듯이 흑연을 첨가한 코팅 막의 표면저항이 열선으로서 열은 방출하기에 적합하며 2V에서 4.3V까지 전압을 바꾸어 주며 시간의 변화에 따른 표면의 온도 변화를 도 4에 도시하였다.

도 5에 도시 하였듯이 코팅 막의 표면 온도가 전원을 공급한지 10 분안에 최고 온도에 도달한 후 장시간동안 일정하게 유지됨을 알 수 있으며, 4V 대에서는 65℃까지 지속적으로 유지됨을 알 수 있다. 또한 낮은 전압인 2V대에서도 25℃ 까지 지속적으로 유지됨을 알 수 있다.

상기와 같은 발명은 재활용 물질인 환원된 제철 분진슬래그를 주원료로 이용하므로 그 공정이 단순 저렴하고 열용사 코팅 기술을 이용하므로 시공 기간이 매우 짧고, 유지 및 보수가 간편하여, 결빙 방지 시스템으로 실용화 할 수 있어 경제적 파급효과가 매우 크며, 제철 분진 슬래그를 이용하므로 자원 재활용으로서 에너지 보존 효과9가 있으며, 교통사고 예방 등으로 인한 인간 복지 생활 향상 효과 등 사회 전반에 그 파급효과가 매우 크다.

Claims (3)

1. 결빙방지 시스템 구축에 있어서,

   열용사 코팅을 이용하여 도로 노면에 코팅 열선을 제조하는 기술과, 태양전지 및 축전지를 이용하여 코팅 열선에 전원을 공급 하여 방열 하는 방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   열용사 코팅 재료로 환원된 제철 분진슬래그와 환원된 제철분진슬래그에 첨가물을 넣어 이용하는 방법.
3. 청구사항 1에 있어서,

   도 2에 도시한 도로 노면 열용사 코팅장치에 용사 건을 용사 폭에 따라 첨가하는 방법.