KR20150041261A - 전열선과 금속 판형 가스켓을 이용한 도로 또는 시설물의 융설장치 및 시공방법 - Google Patents

Abstract

전열선 도체의 주변이 내열 절연체로 절연되며 그 외부에 피복되는 금속관 피복을 포함하며 시설물 내에 배선되는 히팅케이블; 상기 배선되는 히팅케이블을 고정시키기 위하여 일정한 간격을 가지는 복수의 히팅케이블 지그 및 복수의 고정홀을 포함하는 마운팅 레일; 상기 배선된 히팅케이블 상부에 배치되고, 바인더에 의하여 상기 마운팅 레일과 고정되며, 금속 박판에 연속적으로 형성된 천공들로 이루어지는 금속 판형 가스켓; 및 상기 히팅케이블과 인입 전선을 연결시키는 접속구: 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전열선과 금속 판형 가스켓을 이용한 도로 또는 시설물의 융설장치 및 그 시공방법이 제공된다.

Description

전열선과 금속 판형 가스켓을 이용한 도로 또는 시설물의 융설장치 및 시공방법{snow melting apparatus and construction method thereof 　for road or facilities using heating wire and metal plate type gasket}

본 발명은 도로구조물, 주차장 또는 야외시설물의 적설 또는 결빙을 방지하기 위하여 설치되는 전열선과 금속 판형 가스켓을 이용한 도로 또는 시설물의 융설장치 및 시공방법에 관한 것이다.

동절기에 도로에 눈이 쌓여 결빙되면, 차량 사고 또는 보행자의 안전 사고가 발생할 수 있다.

특히 교량의 경우 일반 도로에 비해 지열의 영향을 받지 않기 때문에 동일한 조건에서 일반 도로에 비해 결빙이 쉽게 된다. 항상 응달이 지는 터널의 입출구도 상습 결빙지역이다.

그리고 고속도로의 나들목 등은 경사가 급격하여 노면이 동결시 큰 사고로 이어질 수 있다.

이러한 도로 구조물 상의 적설 또는 결빙에 의한 차량 미끄러짐으로 인한 안전사고의 발생을 방지하기 위하여 도로 구조물 상에 적설이나 결빙이 발생하면 이를 제설차량으로 물리적으로 제거하거나 염화칼슘 등을 이용하여 화학적으로 제거하는 방법이 사용되었다.

일반적으로 이러한 제설작업을 위해 기상 악화나 한파 시에 도로관리인이 대기하며 적시에 제설작업을 해 주게 된다.

그러나 산간지역 및 도로 관리인이 상주하기 곤란한 지역이나 전체 도로에 대한 제설 작업에는 한계가 있어서 최근에는 도로에 전열선을 매설하여 이 전열선에 전기를 공급함으로써 적설이나 결빙을 간편하게 융해시켜 제거하는 전열선을 이용한 융설장치가 개발되었다.

한국공개특허공보 2009-0009170에는 이러한 융설장치에 사용될 수 있는 히팅케이블이 소개된다.

이러한 전열선 매설 방법은 전열선을 포함하는 히팅케이블을 도로 기초층에 매설하고, 그 위에 아스팔트 콘크리트(아스콘) 혹은 콘크리트 등의 도로포장 구조물로 포장하였다.

이러한 히팅케이블 매설 방법은 히팅케이블이 도로 표면으로부터 깊이 설치되고 또한 도로 포장물의 재료들은 열전도율이 작기 때문에, 전열선에 의한 발열이 도로의 표면까지 전달되어 융설이 되기까지는 여분의 시간이 필요하게 된다.

또한, 히팅케이블은 선형이고 일정한 간격으로 배치되기 때문에 열의 확산폭이 좁고 불필요한 열손실이 발생되기 때문에 투입되는 에너지에 비하여 사용되는 열 에너지의 효율이 낮게 된다.

급격하게 움직이는 교통 환경에서 적설이 발생하였을 때, 이를 융설할 수 있는 적절한 시기를 놓치게 되면, 이를 해결하기 위하여 점점 더 많은 비용과 시간이 소요되기 때문에 적설이 발생하자마자 이를 신속하게 융설 또는 해빙되어야 한다.

융설장치의 설비 용량을 크게 하면 융설되는 시간을 줄일 수는 있으나, 용량이 증가하면, 설치비용이 증가하게 되고, 또한 융설장치를 사용하지 않는 기간에도 설비 용량에 대응하는 수전 전력이 항상 대기하여야 하므로 불필요한 대기전력이 유지되어야 한다.

따라서 적정 설비용량으로 융설시간을 단축시킬 수 있는 융설장치가 요구된다.

한국공개특허공보 2009-0009170[유리섬유로 절연된 히팅케이블)

도로 또는 시설물에 적설시 이를 감지하여 신속하게 도로 표면까지 열을 전달하여 융설시간을 줄일 수 있는 단축시킬 수 있는 전열선과 금속 판형 가스켓을 이용한 도로 또는 시설물의 융설장치 및 시공방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 도로의 하중이나 차량의 불규칙적인 하중에 의하여 매설된 전열선이 파손되는 것을 방지할 수 있는 전열선과 금속 판형 가스켓을 이용한 도로 또는 시설물의 융설장치 및 시공방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 전열선 도체의 주변이 내열 절연체로 절연되며 그 외부에 피복되는 금속관 피복을 포함하며 시설물 내에 배선되는 히팅케이블; 상기 배선되는 히팅케이블을 고정시키기 위하여 일정한 간격을 가지는 복수의 히팅케이블 지그 및 복수의 고정홀을 포함하는 마운팅 레일; 상기 배선된 히팅케이블 상부에 배치되고, 바인더에 의하여 상기 마운팅 레일과 고정되며, 금속 박판에 연속적으로 형성된 천공들로 이루어지는 금속 판형 가스켓; 및 상기 히팅케이블과 인입 전선을 연결시키는 접속구: 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전열선과 금속 판형 가스켓을 이용한 도로 또는 시설물의 융설장치가 제공된다.

또한, 상기 천공들의 전체면적은 상기 천공들을 포함하는 금속 박판의 전체 면적에 45 ~ 50%인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 접속구는, 상기 히팅케이블의 전열선과 상기 전선의 심선을 압착에 의하여 접속시키는 심선슬리브, 상기 전선의 실드선과 상기 히팅케이블의 금속관 피복을 연결시키는 실드연결선, 상기 심선슬리브에 의하여 접속되는 히팅케이블의 외장과 상기 전선의 외장을 둘러싸고, 상기 심선슬리브와 상기 실드 연결선 외부를 그 내부에 포함하도록 둘러싸는 동관 외장슬리브, 상기 동관 외장슬리브의 내부를 충진시키는 에폭시몰딩 및 상기 동관 외장슬리브와 상기 전선의 외장의 접촉 경계부에서 상기 동관 외장 슬리브의 일측 단부와 상기 전선의 외장을 덮는 열수축튜브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 에폭시 몰딩은, 에폭시 레진과 경화제의 비율이 53 ~ 57:43 ~47인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 금속 박판은, 두께가 0.18 ~ 0.5mm 인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 천공은, 지름이 100mm ~ 200mm인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 융설장치는 시설물의 온도 및 적설을 감지하는 온도 및 적설감지센서 및 상기 적설감지센서 및 온도감지센서의 신호를 수신하여 상기 히팅케이블의 전력 공급을 제어하는 융설제어장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 융설장치는 도로 중에서 바퀴가 점유하는 구역을 정하여 상기 히팅케이블로 배선을 하는 바퀴주행부 배선, 상기 도로 중에서 상기 바퀴주행부 배선 구역을 제외한 구역에 상기 히팅케이블로 배선을 하는 비 주행부 배선을 포함하며, 상기 제어장치는 상기 온도 및 적설감지센서의 입력 신호의 범위에 따라 상기 바퀴주행부 배선과 상기 비 바퀴주행부 배선의 전력을 각각 다르게 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어장치는, 상기 온도 및 적설감지센서의 입력 신호가 융설개시범위에 도달하면, 상기 제어장치는 바퀴주행부 배선에만 전력을 공급하도록 제어를 하며, 상기 바퀴주행부 배선 구역에 위치한 온도 및 적설감지센서의 입력 신호가 융설종료범위에 도달하면, 상기 바퀴주행부 배선의 전력 공급을 차단한 후에, 상기 비 주행부 배선에 전력을 공급하도록 제어하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어장치는,

상기 온도 및 적설감지센서의 입력 신호가 융설개시범위에 도달하면, 상기 제어장치는 바퀴주행부 배선에만 전력을 공급하도록 제어를 하며, 상기 바퀴주행부 배선 구역에 위치한 온도 및 적설감지센서의 입력 신호가 융설유지범위에 도달하면, 상기 바퀴주행부 배선의 전력을 정격 설비용량의 1/2만 공급하도록 제어를 한 후, 상기 비 주행부 배선에 전력을 공급하도록 제어하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 전열선과 금속 판형 가스켓을 이용한 도로 또는 시설물의 융설장치

본 발명의 다른 측면에 따르면, 전열선 도체의 주변을 내열 절연체로 둘러싸서 절연되며 그 외부에 금속관 피복을 포함하는 히팅케이블과 접속구를 포함하는 인입 전선을 준비하는 준비 단계, 시설물 기초층부에 일정한 간격을 가지는 복수의 히팅케이블 지그 및 복수의 고정홀을 포함하는 마운팅 레일을 일정 간격으로 배치하고, 상기 고정홀을 이용하여 고정구로 고정시키는 마운팅 레일 고정 단계, 상기 복수의 마운팅 레일 상부에 상기 히팅케이블을 배선하고 상기 복수의 히팅케이블 지그를 이용하여 고정하는 히팅케이블 배선 단계, 상기 배선된 히팅케이블 상부에 금속 박판에 연속적으로 형성된 천공으로 이루어지는 금속 판형 가스켓을 설치하는 금속 판형 가스켓 설치 단계, 바인더를 이용하여 상기 천공 사이와 상기 히팅케이블 지그를 고정시키는 금속 판형 가스켓 고정 단계 및 상기 금속 판형 가스켓 상측에 포장층을 형성하는 포장 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전열선과 금속 판형 가스켓을 이용한 도로 또는 시설물의 융설장치 시공방법이 제공된다.

또한, 마운팅 레일 고정 단계에서, 상기 마운팅 레일은 1 ~1.5m 간격으로 설치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 히팅케이블 배선 단계에서, 도로 중에서 바퀴가 점유하는 구역을 정하여 상기 히팅케이블로 배선을 하는 바퀴 주행부 배선과 상기 도로 중에서 상기 바퀴 주행부 배선 구역을 제외한 구역에 상기 히팅케이블로 배선을 하는 비 주행부 배선을 별도의 회로로 구성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 금속 박판은, 두께가 0.18 ~ 0.5mm 인 것을 특징으로 하는 전열선과 금속 판형 가스켓을 이용한 도로 또는 시설물의 융설장치 시공방법

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 히팅케이블에 설치된 금속 판형 가스켓에 의하여 도로 표면으로 열을 신속하게 전달하는 상향 열효율을 향상하여 도로의 적설을 신속하게 융설할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 천공이 형성된 금속 판형 가스켓과 히팅케이블 및 마운팅레일은 도로 구조물 내에서 인장을 부담하게 되어 인장 강도를 증가시키며 지반 침하에 따른 균열을 방지하여주는 효과를 가진다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 외부 환경에 신속하게 대응할 수 있으며, 수전설비용량을 줄일 수 있고 또한 에너지를 효율적으로 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전열선과 금속 판형 가스켓을 이용한 도로 또는 시설물의 융설장치를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 금속 판형 가스켓을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마운팅 레일을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전열선과 금속 판형 가스켓을 이용한 도로 또는 시설물의 융설장치 및 시공방법을 도시한 것이다,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전열선과 금속 판형 가스켓을 이용한 도로 또는 시설물의 융설장치 시공방법에 대한 공정을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 접속구를 도시한 것이다,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전열선과 금속 판형 가스켓을 이용한 도로 또는 시설물의 융설장치 및 시공방법을 도시한 것이다,

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전열선과 금속 판형 가스켓을 이용한 도로를 포함하는 시설물의 융설장치를 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 융설장치는 도로 기초층(10)위에 설치된다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 융설장치는 도로 기초층(10) 위에 고정되는 마운팅 레일(30), 상기 마운팅 레일(30)을 기초로 하여 배선되는 히팅케이블(100), 상기 히팅케이블 상부에 배치되는 금속 판형 가스켓(50)을 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 히팅케이블(100)은 전류가 흐르면 발열되는 전열선 도체의 주변을 내열 절연체로 절연되며 내열절연체를 보호하고 직접 매설시 잡석 등의 하중에 의한 파손을 방지할 수 있도록 금속관으로 피복된다.

마운팅 레일(30)은 도로 기초층(10)위에 설치된다.

도로 기초층(10)은 하부에 쇄석을 깔고 그 위를 평탄하게 다진 층이다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마운팅 레일을 도시한 것이다.

도 3을 참조하면, 마운팅 레일(30)은 히팅케이블(100)을 배선하고 고정시키기 위하여 일정한 간격을 가지는 복수의 히팅케이블 지그(31)가 형성된다.

본 발명의 일 실시 예에서는 상기 히팅케이블 지그(31) 하부에 히팅케이블(100)을 삽입하여 고정함으로써, 히팅케이블(10)이 배선된 후에 유동을 방지하게 되며 배선 간격 및 배선 형태를 유지할 수 있게 된다.

도 3을 참조하면, 상기 히팅케이블 지그(31)에 대응하여 고정홀(32)이 형성된다.

고정구(61)를 고정홀(32)에 삽입하여 도로 기초층(10)에 박아 넣음으로써, 상기 마운팅 레일(30)을 도로 기초층(10) 상에 고정시키게 된다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전열선과 금속 판형 가스켓을 이용한 도로 또는 시설물의 융설장치 및 시공방법을 도시한 것이다,

도 1 및 4를 참조하면 도로 기초층(10) 상부에 복수의 마운팅 레일(30)을 도로 길이 방향으로 일정한 간격을 유지하여 설치된다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 마운팅 레일(30)은 도로 폭 및 설치 면적을 감안하여 1m ~ 1.5m 간격으로 설치된다.

상기 마운팅 레일(30)의 간격이 1. 5m보다 넓게 설치되면 상기 히팅케이블 지그(31)를 이용하여 배선되는 히팅케이블(100)이 처지거나 유동이 생겨서 배선 간격이 일정하게 유지할 수 없게 된다.

또한, 히팅케이블(100)이 유동되면, 상부 노면에 불규칙한 하중이 발생시 히팅케이블(100)이 손상될 수 있다.

또한, 상기 마운팅 레일(30)의 간격이 1.0m 보다 좁게 설치되면 불필요한 설치비용이 증가되어 비경제적이다.

도 1 및 4를 참조하면 복수의 마운팅 레일(30)이 배치된 상부에 히팅케이블이(100) 요구되는 출력에 대응되는 길이와 간격으로 배선된다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 배선된 히팅케이블(100) 상부에는 금속 판형 가스켓(50)이 설치된다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 금속 판형 가스켓을 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 금속 판형 가스켓(50)은 금속 박판(51)에 연속적으로 형성된 천공(52)으로 이루어진다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면 금속 판형 가스켓(50)은 두께가 0.18 ~ 0.5mm 이며 천공(52)의 지름이 100mm ~ 200mm인 금속 박판으로 이루어진다.

본 발명의 바람직한 실시 예에서는 상기 금속 판형 가스켓(50)은 두께가 0.23mm 이며 천공(52)의 지름이 150mm인 금속 박판이 채용되었다.

상기 금속 판형 가스켓(50)은 상기 히팅케이블(100)의 전열선에서 발생된 열이 지중 내에서 분산되는 것을 금속 판형 가스켓(50)에 집중하도록 함으로써, 도로 노면의 상부로 향하는 열전달 속도를 빠르게 할 수 있다.

즉, 금속은 도로 시설 재료인 콘크리트나 잡석 흙 등에 비하여 열전달율이 높기 때문에 금속 판형 가스켓(50)이 없을 때보다 발산되는 열이 금속 판형 가스켓(50)에 집중되어 금속 판형 가스켓(50)을 통하여 상부로 전달하기 때문에 열전달 속도가 빠르게 된다.

또한, 도 4를 참조하면, 상기 히팅케이블(100)은 일정한 간격으로 선형으로 배치되는데 히팅케이블이 지나는 부분은 열전달 속도가 빠르게 되나, 히팅케이블이 지나는 부분과 일정한 간격을 갖는 나머지 부분들은 열의 전달이 늦게 되어 결과적으로 도로면 전체의 융설 시간은 길어지게 된다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 금속 판형 가스켓(50)을 배선된 히팅 케이블(100) 상부에 배치하게 되면, 금속 판형 가스켓(50)이 상기 히팅케이블(100)의 전열선에서 발생되어 상부로 향하는 열을 받아서 전체가 골고루 전도되어 다시 도로면으로 발산하게 되므로 전체의 융설 시간은 금속 판형 가스켓(50)이 없을 때에 비하여 짧아지게 된다.

실제 실험치에 의하면, 폭 2m, 길이 10m인 경사면 도로상에 종래의 기술로 히팅케이블을 시설하고 전원을 투입하여 융설을 시작하였을 때, 눈이 쌓인 도로면의 온도를 전체적으로 영하에서 섭씨 2도 내지 3도로 올리는데 90분이 소요되었다(실험치에 의하면, 눈이 올 때, 도로면의 온도가 섭씨 2도 이하이면 눈이 쌓이기 시작하고, 도로면의 온도가 섭씨 3도 이상이 되면 눈이 녹게 된다.)

다음 상기 시설물 중 도로 포장면을 제거하고, 두께가 0.23mm 이며 천공의 지름이 150mm이고 천공면적과 천공을 제외한 박판의 면적이 동일하도록 제작된 금속 판형 가스켓을 포함한 융설장치를 장착하고 다시 포장면을 시공한 후에, 위와 동일한 조건으로 실험을 한 결과, 눈이 쌓인 도로면의 온도를 전체적으로 섭씨 2도에서 3도로 올리는데 50분이 소요되었다.

즉, 동일한 조건에서 금속 판형 가스켓(50)을 상부에 설치함으로 인하여 융설 시간을 40분이나 줄일 수 있었다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 융설장치는, 두께가 0.23mm 이며 천공(52)의 지름이 150mm인 금속 박판으로서, 상기 천공 면적과 상기 금속 박판의 면적이 동일한 비율로 이루어진 금속 판형 가스켓(50)이 채용된다.

상기 금속 판형 가스켓(50)에서 천공은 상부에 설치되는 도로 포장층이 상기 천공을 통하여 하부 도로 기초층에 침투되도록 함으로써, 층 분리나 공동의 발생으로 인한 도로 구조물의 내구성이 저하되는 것을 막을 수 있다.

실험치에 의하면 천공 면적이 작을수록 열 전달 속도가 빠르게 되나, 천공 면적이 작게 되면, 상부 도로 포장층과 하부 도로 기초층이 상하 분리 현상이 발생되어 도로 구조물이 불안정하게 된다.

따라서 상기 천공 면적은 상부 도로 포장층과 하부 도로 기초층이 상하 분리 현상이 발생되지 않는 범위 내에서 적은 면적으로 설치하는 것이 열전달 면에서 효율적이다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 천공의 크기가 지름 200mm보다 크거나 천공 전체의 면적이 천공을 포함하는 금속 박판의 전체 면적에 비하여 너무 넓게 되면 열 전달 시간이 급격하게 길어지게 되며, 또한, 상기 천공의 지름이 100mm보다 작거나, 천공 전체의 면적이 천공을 포함하는 금속 박판의 전체 면적에 비하여 너무 좁게 되면 게 되면 도로 포장층이 상기 천공을 통하여 하부 도로 기초층에 침투되지 않아 박리 부분이 발생될 수 있다.

또한, 실험치에 의하면 상기 천공의 크기는 지름이 100mm ~ 200mm로 형성하였을 때, 천공의 면적과 천공을 제외한 나머지 금속 박판의 면적이 동일하게 형성하는 것이 박리 형상이 발생되지 않고 도로 구조물과 혼화되어 인장감도가 커지게 되며, 또한 융설 시간을 효율적으로 줄일 수 있게 됨을 알 수 있었다.

이때 상기 천공(52) 면적은 상기 천공을 포함하는 금속 박판의 전체 면적에 45 ~ 55%인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 금속 판형 가스켓(50)은 콘크리트나 아스콘 등의 재료보다 상대적으로 인장력이 강한 금속판을 도로 구조물의 하나의 재료에 포함됨으로써, 도로의 불규칙한 하중에 의하여 도로구조물의 갈라짐 현상을 방지할 수 있는 효과가 있으므로 금속 판형 가스켓(50)이 없을 때보다 도로 구조물의 내구성을 높일 수 있는 효과가 있다.

상기 금속 판형 가스켓(50)은 배선된 히팅케이블(100) 상부에 배치되며, 금속 판형 가스켓(50)의 천공을 이용하여 상기 마운팅 레일 지그(31)에 바인더(미도시됨)로 고정시킨다.

즉, 천공과 천공 사이를 바인더(미도시됨)가 통과하여 상기 마운팅 레일 지그(31)에 바인딩함으로써 고정시킬 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전열선과 금속 판형 가스켓을 이용한 도로 또는 시설물의 융설장치 시공방법에 대한 공정을 도시한 것이다.

도 5를 참조하면, 먼저 도로 여건 및 도로 폭에 적당한 히팅케이블을 준비한다(401 단계)

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 필요한 히팅케이블의 설비 용량은 융설이 필요한 도로 면적에 300W/㎡ 기준으로 설정하며 히팅케이블의 길이는 4M/㎡ 기준으로 설정하여 히팅케이블의 전류 용량에 적당한 굵기 및 길이를 선정한다.

다만, 위 설비 용량 기준은 본 발명의 일 실시 예일 뿐이며, 상기 설비 용량 기준은 도로 형태나 설치 길이 설치 조건에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

상기 설비용량 기준으로 선정된 히팅케이블(100)을 각 단위 제어 별로 적당한 길이로 구분하여 인입 전선과 접속구(101, 102)로 접속한다.

본 발명에서 각 단위 제어는 히팅케이블의 배선이 하나의 회로를 구성하여 제어장치에 의하여 전압 및 스위칭 제어 가능한 회로 단위를 의미한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 히팅케이블 준비단계(401)에서, 공장에서 히팅케이블(100)을 단위 제어에 맞는 길이로 드럼에 감은 다음, 상기 히팅 케이블(100)의 양단부를 인입 전선(120)과 접속구(101, 102)로 접속한 후, 시공하려는 도로 현장으로 반입하여 시공 준비를 하게 된다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면 상기 히팅케이블 준비단계(401)에서는 히팅케이블(100)과 인입 전선(120)을 단위 제어에 맞는 길이로 준비하고, 접속구(101, 102)로 접속하는 단계는 도로 현장에서 히팅 케이블(100)을 배선한 이후에 도로 현장에서 접속할 수도 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 접속구를 도시한 것이다,

도 6을 참조하면, 접속구(101, 102)는 히팅케이블(100)을 인입 전선(120)과 연결하는 것으로서, 상기 접속구는 융설장치를 설치하려는 도로의 경계선에 위치하게 된다.

상기 접속구의 접속방법은 먼저 히팅케이블(100) 및 인입 전선(120)의 접속하려는 단부를 통하여 각각 열수축튜브(190, 191)를 끼워 넣어 일측에 위치시킨다. 다음, 외장 슬리브(170)를 히팅케이블(100) 또는 인입 전선(120) 중 어느 일측으로 밀어 넣어서 위치시킨다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 외장 슬리브(170)는 전연성이 풍부하여 가공이 용이하고 매설에 대한 내식성이 강한 동관을 재료로 한 동관 외장 슬리브가 채용된다.

다음, 피복을 제거한 히팅케이블의 심선(151)과 인입 전선의 심선(121)을 심선슬리브에 삽입한 후, 압착기를 이용하여 심선슬리브를 압착하여 양 심선들을 접속한다.

다음, 배선된 히팅케이블(100)이 지반 내의 사고로 파손될 경우 지락의 의한 누전 상태 감시를 용이하게 하기 위하여. 전선의 실드선과 히팅케이블의 금속관 피복(150)을 실드연결선(181), 또는 실드연결선과 외장 슬리브(170)로 접속한다.

다음, 히팅케이블(100) 또는 인입 전선(120)의 어느 일측에 위치한 외장 슬리브(170)를 히팅케이블(100)과 인입 전선(120)의 외피가 포함되도록 중앙에 위치시키고, 상기 외장 슬리브(170) 내부에 에폭시 몰딩으로 충진시킨다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 에폭시 몰딩은 접속된 심선을 외부와 방수 및 절연을 유지하는 기능을 수행한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 접속구는 도로 시설물의 경계부에 위치하기 때문에 차량의 통행 하중과 노면 하중에 견딜 수 있도록 진동이나 충격을 흡수할 수 있는 에폭시 재료를 채용하였다.

본 발명의 일 실시 예에 의한 에폭시 몰딩은 경화된 상태에서도 약간의 탄력성울 유지하여 외부의 진동이나 충격을 흡수하도록 하기 위하여 에폭시 레진과 에폭시 하드너의 비율을 53 ~ 57:43 ~ 47로 배합하여 사용된다.

본 발명의 일 실시 예에서는 에폭시 레진과 에폭시 하드너의 비율을 55:45로 배합하여 실시되었다.

에폭시 하드너가 위 배합비보다 지나치게 적게 배합이 되면 경화 후의 에폭시몰딩 상태가 연질이 되어 외부 충격시 외장 슬리브(170)의 외피가 내부 심선슬리브(180)와 접촉이 되거나, 또는 에폭시 몰딩이 양측 단부로 흘러나오는 경우가 발생될 수 있다.

또한, 애폭시 하드너가 위 배합비보다 지나치게 크게 배합이 되면 경화 후의 에폭시 몰딩 상태가 너무 딱딱하게 굳어져서 외부 충격시, 충격을 흡수하지 못하게 되어 파손이 되는 경우가 발생될 수 있다.

상기 동관 외장슬리브의 내부에 에폭시 몰딩의 충진이 완료되면 상기 동관 외장 슬리브의 양단부를 압착기로 압축하여 양단부가 히팅케이블(100) 및 인입 전선(120)의 외피와 밀착이 되도록 한다.

다음 히팅케이블(100) 및 인입 전선(120)에 미리 위치시킨 열수축튜브(190, 191)를 동관 외장 슬리브의 양단부와 히팅케이블(100) 및 인입 전선(120)의 외피를 덮도록 끼워 넣고, 열수축튜브(190, 191)에 열을 가하여 열수축튜브(190, 191)가 각각 동관 외장 슬리브의 양단부와 히팅케이블(100) 및 인입 전선(120)의 외피를 밀착하여 감싸도록 한다.

히팅케이블 준비단계(401) 이후에는 마운팅레일(30)을 도로 시설물 기초층부에 고정을 시키는 마운팅레일 고정 단계(402)를 수행한다.

마운팅레일 고정 단계(402)에서, 마운팅 레일(30)은 도로 기초층(10) 상부에 도로 길이 방향으로 1m ~ 1.5m 간격을 유지하여 복수로 배치되고, 고정홀(32)을 통하여 고정구(61)로 도로 기초층(10)에 고정된다.

도 4를 참조하면, 마운팅레일(30)이 도로 기초층(10) 상부에 고정되면, 마운팅 레일(30)의 상부로 준비된 히팅케이블(100)을 필요한 길이와 간격으로 배선을 한다(히팅케이블 배선단계(403)).

상기 히팅케이블 배선 단계(403)에서는 히팅케이블을 마운팅 레일(30)의 상부에 형성된 히팅케이블 지그(31)에 삽입하여 고정시킨다(405).

도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전열선과 금속 판형 가스켓을 이용한 시공방법을 도시한 것이다.

종래 사용되던 도로 시설물의 융설장치는 도로폭 3.5m, 길이 10m에서 시설 설비용량은 10.5KW이며, 동절기 동안 사용전력량은 약 630 KWH 정도 사용된다. 이는 겨울철 강설이 12일이며 강설시 융설장치 5시간 가동을 기준을 한 것이다. 또한, 중부지방 겨울철 강설일은 평균 8~12일, 1회 강설시 평균 2cm미만의 눈이 오므로 강설시 가동 시간은 통상 5시간 정도이다.

따라서 종래 도로 시설물의 융설장치에 따르면, 사용전력량에 비하여 상대적으로 큰 수전설비용량이 필요로 하기 때문에 전력공급자 입장에서는 항상 대기 전력 수요를 준비하여야 하며, 수용자의 입장에서는 큰 수전설비 용량에 따른 기본요금을 부담하여야 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 융설을 요하는 도로 구역을 바퀴 주행부 구역과 비 주행부 구역으로 나누어 히팅케이블 회로를 구성하여 순차적으로 전력을 공급하는 시스템을 채용하여 종래 같은 면적의 융설장치에 비하여 수전을 요하는 수전 설비용량을 줄일 수 있다.

즉, 바퀴 주행부 구역은 도로에서 차량의 바퀴가 주행하는 구역으로 적설이나 결빙시 시급하게 융설이 되어야 하는 구역이며 나머지 구역은 바퀴 주행부 구역보다 상대적으로 시급성을 요하지 않는다.

통상적으로 승용차의 경우 바퀴 사이의 폭(윤거)은, 1450 ~ 1580mm 이며 덤프트럭의 경우는 2000mm가 된다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 도 7을 참조하면, 각 차선의 중심선을 기준으로 중앙의 1400mm 폭에 이르는 구역은 비 주행부 구역으로 정하고 상기 비 주행부 구역 양측에 1000mm에 이르는 구역은 바퀴 주행부 구역으로 설정하였다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면 융설장치를 적설이나 결빙 징후가 있을 때 이를 자동으로 감지하고 융설을 하기 위하여 도로 시설물의 온도 및 적설을 감지하는 온도 및 적설감지센서, 상기 적설감지센서 및 온도감지센서의 신호를 수신하여 상기 히팅케이블의 전력 공급을 제어하는 융설제어장치를 포함한다.

상기 적설감지센서는 온도와 습도 조건을 감지하여 적설임을 감지하는 센서, 적외선 센서, 또는 레이저 레이더형 적설감지센서가 채용된다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 먼저 바퀴 주행부 구역의 온도 및 적설 센서로부터 입력된 신호를 판단하여 융설 개시 조건에 해당하면 먼저 바퀴 주행부 구역에 전력을 공급하여 융설을 수행하며, 바퀴 주행부 구역의 온도 및 적설 센서로부터 입력된 신호가 융설종료 조건에 해당하면, 바퀴 주행부 구역의 전력 공급은 차단한다.

바퀴 주행부 구역의 전력 공급이 차단이 되면 이어서 비 주행부 구역에 전력을 공급하여 비 주행부 구역의 온도 및 적설 센서로부터 입력된 신호가 융설종료 조건에 해당할 때까지, 비 주행부 구역에 융설을 수행하게 된다.

만약 비 주행부 구역에 융설 전력이 공급 중에 바퀴 주행부 구역의 온도 및 적설 센서로부터 입력된 신호가 다시 융설 개시 조건에 해당하면 비 주행부 구역의 전력을 차단하고 우선적으로 바퀴 주행부 구역의 전력을 공급하도록 제어하게 된다.

이와 같이 융설을 요하는 도로를 바퀴 주행부 구역과 비 주행부 구역으로 나누어 히팅케이블로 배선을 하고 양측을 선택적으로 운용하게 되면 수전전력은 바퀴 주행부 구역과 비 주행부 구역의 수전설비 중 바퀴 주행부 구역의 수전설비만 필요로 하게 되므로 전체적으로 수전용량을 줄여서 전력을 공급할 수 있으며, 또한 비 주행부 구역의 불필요한 전력공급을 줄일 수 있게 되어 경제적이다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 바퀴 주행부의 온도 및 적설감지센서의 입력 신호가 융설개시범위에 도달하면, 융설제어장치는 바퀴 주행부 배선에만 전력을 공급하도록 제어를 하며, 상기 바퀴주행부 배선 구역에 위치한 온도 및 적설감지센서의 입력 신호가 융설유지범위에 도달하면, 상기 바퀴주행부 배선의 전력을 정격 설비용량의 1/2만 공급하도록 제어를 하며, 동시에 상기 비 주행부 배선에 융설 전력을 공급하도록 제어한다.

이후, 바퀴 주행부의 온도 및 적설감지센서의 입력 신호가 융설종료 범위에 도달하면, 상기 바퀴주행부 배선의 전력을 완전히 차단하도록 제어를 한다.

도로 시설물의 온도가 내려간 후에 다시 온도를 올리는 데는 상당한 전력이 소요된다. 반면에 온도가 급강하하는 동절기에 폭설이 계속될 때에는 결빙이 되지 않는 범위로 지속적으로 전력을 공급하여야 할 필요가 있다.

이 경우는 제어장치를 융설개시범위와 융설유지범위 융설종료범위로 나누어 제어를 실시하고, 비 주행부는 바퀴 주행부의 전력이 차단되거나 융설유지범위(1/2전력) 상태에서만 전력이 선택적으로 공급되도록 제어를 실시한다.

이와 같은 본 발명의 이리 실시예를 따르면 외부 환경에 신속하게 대응할 수 있으며, 수전설비용량을 줄일 수 있고 또한 에너지를 효율적으로 사용할 수 있게 된다.

본 발명의 일 실 시 예에서는 융설개시범위는 동절기에 섭씨 2도 이하에서 적설이 감지될 때(습도 75 ~ 90%), 융설유지범위는 섭씨 3도 융설종료범위는 섭씨 4도를 기준으로 설정하였다.

히팅케이블 배선 단계(403) 후에는, 배선된 히팅케이블(100) 상부에 본 발명의 일 실시 예에 따른 금속 박판에 연속적으로 형성된 천공으로 이루어지는 금속 판형 가스켓(500)을 설치한다(404).

금속 판형 가스켓(500)을 설치 후에는 바인더를 이용하여 금속 박판의 천공 사이와 상기 히팅케이블 지그(31)를 고정시키는 금속 판형 가스켓 고정 단계(405)를 수행한다.

이와 같이 천공이 형성된 금속 박판과 히팅케이블(100) 및 마운팅레일(30)은 도로 구조물 내에서 인장을 부담하게 되어 인장 강도를 증가시키며 지반 침하에 따른 균열을 방지하여주는 효과를 가진다.

금속 판형 가스켓 고정 단계(405) 이후에는 금속 판형 가스켓(50) 상측으로 포장층(22)을 형성하게 된다.

이상에서 설명한 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 히팅케이블에 설치된 금속 판형 가스켓에 의하여 도로 표면으로 열을 신속하게 전달하는 상향 열효율을 향상하여 도로의 적설을 신속하게 융설할 수 있다.

10: 도로 기초층
30: 마운팅 레일
31: 히팅케이블 지그
32: 고정홀
50: 금속 판형 가스켓
100: 히팅케이블
101, 102: 접속구
120: 인입 전선
170: 외장 슬리브
181: 실드 연결선
190, 191: 열수축튜브

Claims (15)

1. 전열선 도체의 주변이 내열 절연체로 절연되며 그 외부에 피복되는 금속관 피복을 포함하며 시설물 내에 배선되는 히팅케이블;
   상기 배선되는 히팅케이블을 고정시키기 위하여 일정한 간격을 가지는 복수의 히팅케이블 지그 및 복수의 고정홀을 포함하는 마운팅 레일;
   상기 배선된 히팅케이블 상부에 배치되고, 바인더에 의하여 상기 마운팅 레일과 고정되며, 금속 박판에 연속적으로 형성된 천공들로 이루어지는 금속 판형 가스켓; 및
   상기 히팅케이블과 인입 전선을 연결시키는 접속구:
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 전열선과 금속 판형 가스켓을 이용한 도로 또는 시설물의 융설장치
2. 제1항에 있어서,
   상기 천공들의 전체면적은 상기 천공들을 포함하는 금속 박판의 전체 면적에 45 ~ 50%인 것을 특징으로 하는 전열선과 금속 판형 가스켓을 이용한 도로 또는 시설물의 융설장치
3. 제1항에 있어서,
   상기 접속구는,
   상기 히팅케이블의 전열선과 상기 전선의 심선을 압착에 의하여 접속시키는 심선슬리브;
   상기 전선의 실드선과 상기 히팅케이블의 금속관 피복을 연결시키는 실드 연결선;
   상기 심선슬리브에 의하여 접속되는 히팅케이블의 외장과 상기 전선의 외장을 둘러싸며, 상기 심선슬리브와 상기 실드 연결선을 그 내부에 포함하도록 둘러싸는 동관 외장슬리브;
   상기 동관 외장슬리브의 내부를 충진시키는 에폭시 몰딩; 및
   상기 동관 외장슬리브와 상기 전선의 외장의 접촉 경계부에서 상기 동관 외장 슬리브의 일측 단부와 상기 전선의 외장을 덮는 열수축튜브;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 전열선과 금속 판형 가스켓을 이용한 도로 또는 시설물의 융설장치
4. 제3항에 있어서,
   상기 에폭시 몰딩은,
   에폭시 레진과 경화제의 비율이 53 ~ 57:43 ~ 47인 것을 특징으로 하는 전열선과 금속 판형 가스켓을 이용한 도로 또는 시설물의 융설장치
5. 제1항에 있어서,
   상기 금속 박판은
   두께가 0.18 ~ 0.5mm 인 것을 특징으로 하는 전열선과 금속 판형 가스켓을 이용한 도로 또는 시설물의 융설장치
6. 제1항에 있어서,
   상기 천공은,
   지름이 100mm ~ 200mm인 것을 특징으로 하는 전열선과 금속 판형 가스켓을 이용한 도로 또는 시설물의 융설장치
7. 제1항에 있어서
   시설물의 온도 및 적설을 감지하는 온도 및 적설 감지센서; 및
   상기 온도 및 적설 감지센서의 신호를 수신하여 상기 히팅케이블의 전력 공급을 제어하는 융설 제어장치; 를
   더 포함하는 것을 특징으로 하는 전열선과 금속 판형 가스켓을 이용한 도로 또는 시설물의 융설장치
8. 제7항에 있어서
   상기 시설물은 도로 시설물이며, 상기 히팅케이블의 배선은,
   상기 도로 시설물 중에서 바퀴가 점유하는 구역을 정하여 상기 히팅케이블로 배선을 하는 바퀴주행부 배선; 및
   상기 도로 시설물 중에서 상기 바퀴주행부 배선 구역을 제외한 구역에 상기 히팅케이블로 배선을 하는 비 주행부 배선;
   을 포함하며,
   상기 제어장치는 상기 온도 및 적설 감지센서의 입력 신호의 범위에 따라 상기 바퀴주행부 배선과 상기 비 바퀴주행부 배선의 전력을 각각 다르게 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전열선과 금속 판형 가스켓을 이용한 도로 또는 시설물의 융설장치
9. 제8항에 있어서,
   상기 제어장치는,
   상기 온도 및 적설 감지센서의 입력 신호가 융설 개시범위에 도달하면,
   상기 제어장치는 바퀴주행부 배선에만 전력을 공급하도록 제어를 하며,
   상기 바퀴주행부 배선 구역에 위치한 온도 및 적설 감지센서의 입력 신호가 융설 종료범위에 도달하면,
   상기 바퀴주행부 배선의 전력 공급을 차단한 후에, 상기 비 주행부 배선에 전력을 공급하도록 제어하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 전열선과 금속 판형 가스켓을 이용한 도로 또는 시설물의 융설장치
10. 제8항에 있어서,
    상기 제어장치는
    상기 온도 및 적설 감지센서의 입력 신호가 융설 개시범위에 도달하면,
    상기 제어장치는 바퀴주행부 배선에만 전력을 공급하도록 제어를 하며,
    상기 바퀴주행부 배선 구역에 위치한 온도 및 적설 감지센서의 입력 신호가 융설 유지범위에 도달하면,
    상기 바퀴주행부 배선의 전력을 정격 설비용량의 1/2만 공급하도록 제어를 하며,
    동시에 상기 비 주행부 배선에 전력을 공급하도록 제어하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 전열선과 금속 판형 가스켓을 이용한 도로 또는 시설물의 융설장치
11. 전열선 도체의 주변이 내열 절연체로 둘러싸서 절연되며 그 외부에 금속관 피복을 포함하는 히팅케이블과 접속구를 포함하는 인입 전선을 준비하는 준비단계;
    시설물 기초층부에 일정한 간격을 가지는 복수의 히팅케이블 지그 및 복수의 고정홀을 포함하는 마운팅 레일을 일정 간격으로 배치하고, 상기 고정홀을 이용하여 고정구로 고정시키는 마운팅 레일 고정 단계;
    상기 복수의 마운팅 레일 상부에 상기 히팅케이블을 배선하고 상기 복수의 히팅케이블 지그를 이용하여 고정하는 히팅케이블 배선 단계;
    상기 배선된 히팅케이블 상부에 금속 박판에 연속적으로 형성된 천공으로 이루어지는 금속 판형 가스켓을 설치하는 금속 판형 가스켓 설치 단계;
    바인더를 이용하여 상기 천공 사이와 상기 히팅케이블 지그를 고정시키는 금속 판형 가스켓 고정 단계; 및
    상기 금속 판형 가스켓 상측에 포장층을 형성하는 포장 단계:
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전열선과 금속 판형 가스켓을 이용한 도로 또는 시설물의 융설장치 시공방법
12. 제11항에 있어서,
    상기 마운팅 레일 고정 단계에서, 상기 마운팅 레일은 1 ~1.5m 간격으로 설치하는 것을 특징으로 하는 전열선과 금속 판형 가스켓을 이용한 도로 또는 시설물의 융설장치 시공방법
13. 제11항에 있어서
    상기 히팅케이블 배선 단계에서
    도로 중에서 바퀴가 점유하는 구역을 정하여 상기 히팅케이블로 배선을 하는 바퀴 주행부 배선과 상기 도로 중에서 상기 바퀴 주행부 배선 구역을 제외한 구역에 상기 히팅케이블로 배선을 하는 비 주행부 배선을 별도의 회로로 구성하는 것을 특징으로 하는 전열선과 금속 판형 가스켓을 이용한 도로 또는 시설물의 융설장치 시공방법
14. 제11항에 있어서,
    상기 금속 박판은
    두께가 0.18 ~ 0.5mm 인 것을 특징으로 하는 전열선과 금속 판형 가스켓을 이용한 도로 또는 시설물의 융설장치 시공방법
15. 제11항에 있어서,
    상기 천공은
    지름이 100mm ~ 200mm인 것을 특징으로 하는 전열선과 금속 판형 가스켓을 이용한 도로 또는 시설물의 융설장치 시공방법
    

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