KR20160145860A

KR20160145860A - 투수성능이 증대된 융설블록

Info

Publication number: KR20160145860A
Application number: KR1020150081656A
Authority: KR
Inventors: 류성룡; 신혜미; 박진웅; 김수인; 김형조; 양재원
Original assignee: 금오공과대학교 산학협력단; 삼성파워텍주식회사
Priority date: 2015-06-10
Filing date: 2015-06-10
Publication date: 2016-12-21
Also published as: KR101727154B1

Abstract

본 발명은 투수성능이 증대된 융설블록에 관한 것으로 인도 또는 차도를 형성하는 콘크리트 블록에 적설 및 결빙이 되는 경우 이를 신속하게 해빙함과 동시에 지면으로 배출할 수 있도록 하고, 이에 따라 해빙수의 지면 배출시간을 단축하여 해빙수의 재결빙을 방지하고 블록상에서의 물이 튀는 현상을 방지하도록 하기 위하여, 열전도성 콘크리트로 형성되는 상부콘크리트층; 상기 상부콘크리트층의 내부에 삽입되어 유체가 유동할 수 있는 경로를 제공하고, 상기 상부콘크리트층의 외면으로 입구 및 출구가 노출되도록 구비되는 배관; 상기 배관 사이의 수직방향으로 상부콘크리트층 상에 형성되는 다수의 관통공 및 상기 관통공에 삽입되는 투수성블록; 상기 상부콘크리트층과 전체적으로 동일한 면적으로 상부콘크리트층의 하부에 구비되어 결합 고정되는 하부콘크리트층;을 포함하여 이루어진다.

Description

투수성능이 증대된 융설블록{Snow melting block with enhanced water permeable}

본 발명은 투수성능이 증대된 융설블록에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인도 또는 차도를 형성하는 콘크리트 블록에 적설 및 결빙이 되는 경우 이를 신속하게 해빙함과 동시에 지면으로 배출할 수 있도록 하고, 이에 따라 해빙수의 지면 배출시간을 단축하여 해빙수의 재결빙을 방지하고 블록상에서의 물이 튀는 현상을 방지하도록 하는 투수성능이 증대된 융설블록에 관한 것이다.

겨울철에 눈, 비 등으로 인해 보도블록 상에 결빙이 발생되면, 낙상사고율이 평소에 비해 높아진다. 이를 방지하기 위해 종래에는 태양열, 태양광을 이용한 제설방법, 염화칼슘, 소금 또는 모래를 살포하여 해빙하는 방법, 열선 등을 통해 지면을 가열하여 제설하는 방법 등이 사용되었다.

상기한 방법 중 먼저, 염화물계 제설제를 사용하는 방법은 제설작업의 시행으로 인해 도로주변의 과수 및 농작물, 토양 등이 오염되는 등의 추가피해도 발생하여 국내·외 염화물계 제설제 사용피해 저감 방안으로 친환경 제설제 사용을 통한 피해저감 방안 및 강설 전에 살포하여 눈이 쌓이는 것을 방지하는 방동제를 살포하는 방법 등을 유도하고 있으나 높은 단가로 인하여 사용이 거의 없는 실정이다.

이때, 제설작업을 위하여 사용되는 제설제는 주로 염화나트륨(NaCl)과 염화칼슘(CaCl₂)이며, 제설제에 함유된 염소 이온은 대기에 노출되는 콘크리트에 동결융해 작용을 받을 시, 온도 구배차이에 따른 열충격(Thermal Shock)으로 조기열화를 촉진시키는 주요 원인으로 작용하고 있다. 특히, 제설제에 의한 반복적인 동결융해 작용에 교통하중의 직접적인 영향을 받는 도로 콘크리트 구조물은 피해 정도가 심각하고, 표면 스케일링(Surface Scaling), D 균열(D-Line Cracking), 팝-아웃(Pop-Out), 스폴링(Spalling) 등의 피해로 구조물의 내구성에 심각한 피해를 주게 되어 제설비용은 물론 도로의 복구비용까지 추가되는 실정이다.

한편, 다른 방법 중 열선이나 히터를 사용하는 방법으로 강설시 초기대응이 가능한 발열포장(Snow melting cable)을 통하여 제설제를 사전에 차단하여 피해를 저감시키는 방안이 개발되었으나, 전기히터 방식의 융설, 결빙방지 포장은 고가의 초기 설치비용 및 운영에 따른 전력량의 소모가 높고, 도로포장의 조기손상을 유발하는 단점이 있어 신재생에너지를 기반으로 하는 친환경 융설 시스템의 개발이 요구되는 실정이다.

또 다른 방법 중 태양열, 태양광을 이용한 방법으로 공개특허 제10-2014-0017366호에서는 태양광으로부터 전기를 전달받아 발열하는 히트선을 구비한 발열패널 조립체를 포함하는 도로 결빙방지 시스템을 개시한 바 있으나, 이러한 태양광을 이용하는 방법은 눈이 오는 날, 특히 강설이 이어지는 경우에 무용지물이 되며, 또한 집광면에 흙이나 먼지 등이 쌓여 오염되면 그 효율이 급격히 떨어져 비용대비 효율이 낮은 문제점이 있었다. 또한, 이는 단지 도로면에 열을 전달하여 결빙을 해결하는 수단만을 개시한 것에 불과할 뿐만 아니라, 이러한 전기적 장치는 단선이나 작동불량과 같은 잔고장에 대한 우려가 크기 때문에 유지, 보수가 힘든 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 인도 또는 차도를 형성하는 콘크리트 블록에 적설 및 결빙이 되는 경우 이를 신속하게 해빙함과 동시에 지면으로 배출할 수 있도록 하고, 이에 따라 해빙수의 지면 배출시간을 단축하여 해빙수의 재결빙을 방지하고 블록상에서의 물이 튀는 현상을 방지하도록 하는 투수성능이 증대된 융설블록을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 열전도성 콘크리트로 형성되는 상부콘크리트층(10); 상기 상부콘크리트층(10)의 내부에 삽입되어 유체가 유동할 수 있는 경로를 제공하고, 상기 상부콘크리트층(10)의 외면으로 입구(25) 및 출구(26)가 노출되도록 구비되는 배관(20); 상기 배관(20) 사이의 수직방향으로 상부콘크리트층(10) 상에 형성되는 다수의 관통공(30) 및 상기 관통공(30)에 삽입되는 투수성블록(40); 상기 상부콘크리트층(10)과 전체적으로 동일한 면적으로 상부콘크리트층(10)의 하부에 구비되어 결합 고정되는 하부콘크리트층(50);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 투수성능이 증대된 융설블록을 제공한다.

이때, 상기 상부콘크리트층(10)과 하부콘크리트층(50)은 상호간에 돌기 및 홈 구조로 결합 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하부콘크리트층(50) 상에는 투수성블록(40)을 통해 유입되는 유체의 배출이 용이하도록 지면과 연통하는 배출공(54)이 더 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 투수성블록(40)과 하부콘크리트층(50)은 상호간에 돌기 및 홈 구조로 결합 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부콘크리트층(10)의 상면은 상기 투수성블록(40)이 결합되는 방향으로 점차 낮아지는 구배(S)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배관(20)은 인접배열되는 상부콘크리트층(10)의 마주하는 면부에 입구 및 출구가 노출형성되어 상호 마주하도록 위치되고, 마주 위치한 입구 및 출구에 삽입되는 연결배관(60)을 구비하여 마주하는 상부콘크리트층(10)의 측부끼리 밀착되도록 구성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 관통공(30)은 투수성블록(40)의 단면적과 동일한 형태로 형성되어지되, 투수성블록(40)이 안착되도록 배출공(54)의 상부측에 단턱홈부(56)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 투수성블록(40)은 상부콘크리트층(10)의 관통공(30) 상에서 이탈이 용이하도록 투수성블록(40)의 상부면 상에 집게삽입용 요홈(41)을 형성하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 투수성능이 증대된 융설블록은 인도 또는 차도에 적설 및 결빙이 되는 경우 고온의 유체가 이동되는 배관을 통해 이를 신속하게 해빙함과 동시에 배관들 사이 마다에 구비되는 투수성블록을 통해 그 해빙수를 신속하게 지면으로 배출할 수 있도록 하며, 이에 따라 해빙수가 융설블록의 상부면에 머무는 시간을 최소화함으로써 즉, 해빙수의 지면 배출시간을 단축하여 제거하도록 함으로써 해빙수의 재결빙을 방지하고, 또한 차량이나 보행자에 의한 융설블록 상에서의 물이 튀는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상부콘크리트블록의 구배, 투수성블록 및 배출공을 통해 외부에서 유입되는 유체가 자동제설 콘크리트 블록 상에 체류하는 시간을 더욱 최소화하여 열손실을 극최소화할 수 있다.

또한, 인도 또는 차도를 형성하는 콘크리트를 블록화하여 이송 및 설치가 용이하며, 블록화되어 설치가 이루어지기 때문에 해당 블록의 파손 또는 이상이 발생 시 인도 및 차도를 전체적으로 교체하지 않고 해당 블록만 교체 또는 보수가 가능하고, 이를 통해 보수기간 및 보수비용을 줄일 수 있는 효과가 있으며, 하나의 자동제설 콘크리트 블록 역시 상부콘크리트층, 하부콘크리트층 및 투수성블록으로 모듈화되어 있기 때문에 각각의 모듈 중 파손 또는 이상이 발생한 해당 모듈만을 교체 또는 보수가 가능하며, 내부에 삽입된 배관으로 고온의 유체가 유동하면서 열전달이 이루어지기 때문에 별도의 장치 또는 인원이 없어도 자동으로 도로 상에 형성된 적설 또는 결빙을 자동으로 제거할 수 있고, 하절기에는 배관으로 저온의 유체를 유동시켜 도로의 온도가 일정온도 이상으로 상승하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 콘크리트 블록의 분해 사시도
도 2는 본 발명에 의한 콘크리트 블록의 조립상태 사시도
도 3은 본 발명에 의한 콘크리트 블록의 측단면도
도 4는 본 발명에 의한 다른 실시예의 분해 사시도
도 5는 본 발명에 의한 다른 실시예의 측단면도
도 6은 본 발명에 의한 콘크리트 블록의 연결배관을 나타낸 사시도
도 7은 본 발명에 의한 콘크리트 블록의 연결배관을 나타낸 측단면도
도 8은 본 발명에 의한 사용 상태 사시도

이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명은 인도 또는 차도를 형성하는 콘크리트 블록에 적설 및 결빙이 되는 경우 이를 신속하게 해빙함과 동시에 지면으로 배출할 수 있도록 하고, 이에 따라 해빙수의 지면 배출시간을 단축하여 해빙수의 재결빙을 방지하고 블록상에서의 물이 튀는 현상을 방지하도록 하는 투수성능이 증대된 융설블록에 관한 것으로서, 상부콘크리트층(10), 배관(20), 관통공(30), 투수성블록(40) 및 하부콘크리트층(50)을 포함하여 이루어진다.

상기 상부콘크리트층(10)은 차도 또는 인도 등의 도로의 상면을 형성하는 동시에 동절기에 적설 또는 결빙이 발생 시 내부에 삽입된 배관(20)을 유동하는 뜨거운 유체의 열기를 받아 상부콘크리트층(10) 상면의 적설 또는 결빙을 녹이기 위한 구성이다. 이에 따라 상부콘크리트층(10)은 사람 또는 차량의 통행 시 쉽게 파손되지 않으며, 배관(20) 내에서 유동되는 유체의 열기를 빠르게 상면까지 전달할 수 있도록 열전도성 콘크리트로 이루어지는 것이 바람직하다.

상부콘크리트층(10)의 상면은 적설 또는 결빙이 제설 또는 해빙되며 발생하는 유체 또는 외부에서 유입되는 유체가 상부콘크리트층(10) 내부로 유입되어 열전달 효율이 저하되는 것을 방지하기 위하여 도 7에서와 같이 후술되는 투수성블록(40)이 결합되는 방향으로 점차 낮아지는 구배(S)가 형성되도록 구성함이 바람직하다. 이때 도면에서는 발명의 특징을 명확하게 하기 위하여 구배(S)의 각도를 과장되게 도시하였으나, 실제 사용 시에는 사람 또는 차량의 통행 시 지장이 발생하지 않으며, 상부콘크리트층(10)의 상부를 흐르는 유체가 일방향으로 원활하게 흐르는 각도를 산출하여 이에 대응되는 각도로 구배(S)가 형성되도록 한다.

상기 배관(20)은 도 1 및 도 8에서와 같이 상부콘크리트층(10) 내부에 삽입되어 열원(70)으로부터 공급되는 고온의 유체가 유동할 수 있는 경로를 제공하는 것으로서, 사용양태에 따라 상부콘크리트층(10) 내부에 다양한 형태로 배치될 수 있다. 바람직하게는 상부콘크리트층(10)의 전면적에 걸쳐 고른 열전달이 가능하도록 절곡되어 구성되는 것이 바람직하고, 유체가 유동하는 배관(20)의 입구(25) 및 출구(26)는 상부콘크리트층(10)의 외면으로 노출되도록 구성된다. 이에 도 1에서는 일실시예로 배관(20)의 입구(25) 및 출구(26)가 인접배열되는 상부콘크리트층(10)의 마주하는 면부에 노출형성하여 상호 마주하도록 위치되는것으로 도시하였으나, 사용양태에 따라 다양한 형태로 노출되도록 구성할 수 있다.

상기 상부콘크리트층(10) 상의 상부면에서부터 하부면에까지 연통되는 관통공(30)을 다수 형성한다. 관통공(30)을 도 2 및 도 3에서와 같이 상부콘크리트층(10)의 전면적에 걸쳐 배열되는 배관(20) 사이마다에 수직방향으로 형성하고, 상기 관통공(30)과 전체적으로 동일한 크기로 형성된 투수성블록(40)을 관통공(30)에 삽입함으로써 배관(20)의 열기로 인한 상부콘크리트층(10) 상부면의 해빙수가 그 상부면에 오래 머물러 있지 않고 해빙되는 순간부터 인접한 다수 투수성블록(40)을 통해 지면측으로 즉시 배출되도록 한다. 이에 따라 해빙수의 지면 배출시간이 단축되어 외부 추위로 인한 해빙수의 재결빙을 방지할 수 있고, 또한 블록상에서 해빙수의 머무는 시간이 짧아 차량이나 사용자 등에 의한 블록상에서의 물이 튀는 현상을 방지할 수 있게 된다. 이때, 상기 관통공(30)은 투수성블록(40)이 삽입될 수 있는 공간을 제공하기 위한 것이다.

이때 상술된 상부콘크리트층(10) 상에서 투수성블록(40)이 결합되는 방향으로 점차 낮아지는 구배(S)를 구성하게 되면 신속하면서도 용이한 배출을 달성하게 된다.

상기 하부콘크리트층(50)은 상부콘크리트층(10)과 전체적으로 동일한 면적으로 상부콘크리트층(10)의 하부에 구비되어 이를 지지하고, 배관(20)에서 배출되는 열기가 하방으로 전달되는 것을 최소화하여 배관(20)을 기준으로 상향 열류량을 최대화하고, 하향 열류량을 최소화하기 위한 구성이다. 이를 위해 하부콘크리트층(50)은 상부콘크리트층(10)과 비교하여 상대적으로 열전도도가 낮은 콘크리트로 이루어지는 것이 바람직하다.

이때, 상부콘크리트층(10)과 하부콘크리트층(50)은 상호간에 돌기(12) 및 홈(52) 구조를 갖도록 형성되어 상호간에 결합되도록 함으로써 사람 또는 차량이 통행되더라도 상부콘크리트층(10)이 하부콘크리트층(50) 상에서 위치가 이탈되지 않고, 최초 결합된 위치를 유지하기 위한 결합강도가 향상된다.

상기 하부콘크리트층(50) 상에는 투수성블록(40)을 통해 유입되는 유체의 지면측으로 배출이 용이하도록 지면과 연통하는 배출공(54)이 더 형성된다. 이때 배출공(54)은 도 1 및 도 3에서와 같이 투수성블록(40)의 하부측에 형성되도록 하며, 투수성블록(40)의 두께보다 작은 직경의 통공 형태로 다수 형성되도록 도시되었으나, 배출공(54)의 직경은 투수성블록(40)의 두께보다 크거나 동일한 직경으로 형성되어도 무방하다.

다른 실시예로서 도 4 및 도 5에서와 같이 상기 배출공(54)은 투수성블록(40)의 단면적과 동일한 형태로 형성되어지되, 투수성블록(40)이 안착되도록 배출공(54)의 상부측에 단턱홈부(56)를 형성하여 구현할 수 있다.

이러한 배출공(54)의 구성으로 인해 상부콘크리트층(10)의 상면, 투수성블록(40) 및 배출공(34)을 순차적으로 통해 외부의 유체가 자동제설 콘크리트 블록의 내부로 스며드는 것을 최소화함으로써 배관(20)의 전열효과를 극대화 할 수 있다.

상기 인접배열되어 마주하는 상부콘크리트층(10)의 배관(20)의 입구(25) 및 출구(26)는 연결배관(60)을 통해 삽입밀착되도록 구성된다. 연결배관(60)은 도 7에서와 같이 입구(25) 및 출구(26)에 연결삽입되도록 구성되며, 강성과 밀착성을 동시에 갖는 합성수지재로 형성되거나, 스틸강관으로 형성되어 본딩이나 용접 등의 방식으로 고정되도록 함이 바람직하다.

한편, 상기 투수성블록(40)은 상술된 상부콘크리트층(10) 및 하부콘크리트층(50)에 결합구성과 같이 투수성블록(40) 및 하부콘크리트층(50) 상호간에 돌기 및 홈 구조로 결합 구성되도록 함으로써, 보다 확고한 고정력을 가질 수 있게 된다.

상기 투수성블록(40)은 상부콘크리트층(10) 및 하부콘크리트층(50) 처럼 별도의 블록화된 상태로 제공되어 조립될 수 있으며, 사용양태에 따라서 관통공(30) 상에 거푸집을 형성하고, 그 상에 투수성 콘크리트를 타설, 양생하여 형성할 수 있다. 또한, 투수성블록(40)은 도 4에서와 같이 상부면 상에 집게삽입용 요홈(41)을 형성하여 상부콘크리트층(10)의 관통공(30) 상에서 투수성블록(40)의 이탈을 용이하도록 구성할 수 있다.

상술된 본 발명에 의한 투수성능이 증대된 융설블록은 사용하고자 하는 인도 또는 차도의 면적을 계산하여 그 크기를 결정한다. 도 8을 참고하여 보면, 인도 또는 차도의 면적에 대응되도록 콘크리트 블록을 밀착시켜 배치하되, 상부콘크리트층(10) 및 하부콘크리트층(50)을 우선적으로 배치한다.

그 다음, 각각의 콘크리트 블록의 배관(20)을 열원(70)의 공급관 및 회수관에 연결하고, 상부콘크리트층(10) 상의 관통공(30)에 투수성블록(40)을 결합함으로써 설치가 완료된다.

상술된 본 발명에 의한 투수성능이 증대된 융설블록은 동절기에 적설 또는 결빙이 발생하는 경우, 열원(70)으로부터 고온의 유체를 공급받아 배관(20)으로 고온의 유체가 유동하도록 하며, 이에 배관(20)은 고온의 유체가 유동하며 발생하는 열기를 상부콘크리트층(10)으로 전달한다. 이때 상부콘크리트층(10)은 하부콘크리트층(50)과 비교하여 상대적으로 열전도도가 높은 재질로 이루어지기 때문에 배관(20)에서 발생하는 열기는 상향 열류량을 최대화하고, 하향 열류량을 최소화시켜 열전달 효과를 극대화할 수 있다.

이와 같이 배관(20)을 유동하는 고온 유체의 열전달을 통해 자동으로 상부콘크리트층(10) 상에 형성된 적설 또는 결빙을 신속하게 녹임으로써, 보행자 또는 차량의 통행을 원활하게 하면서도 물이 튀는 것을 방지할 수 있도록 한다.

이때, 적설 또는 결빙이 녹으면서 발생하는 유체는 상부콘크리트층(10)의 구배(S)를 따라 투수성블록(40) 측으로 유동하고, 배관(20) 사이마다에 구비되는 투수성블록(40)을 통해 하부측으로 유동한 유체는 하부콘크리트층(50)에 형성된 배출공(54)을 통해 외부로 신속하게 통과하여 콘크리트 블록 사이에 유체가 체류하는 시간을 최소화함으로써 배관(20)을 통한 열전달 효율을 극대화시킬 수 있게 된다.

이와 반대로, 하절기에는 인도 또는 차도의 온도가 과도하게 상승하는 경우, 배관(20)을 통해 저온의 유체를 통과시켜 인도 또는 차도의 온도를 낮춰줄 수 있다.

10 : 상부콘크리트층 20 : 배관
30 : 관통공 40 : 투수성블록
50 : 하부콘크리트층 54 : 배출공
60 : 연결배관

Claims

열전도성 콘크리트로 형성되는 상부콘크리트층(10);
상기 상부콘크리트층(10)의 내부에 삽입되어 유체가 유동할 수 있는 경로를 제공하고, 상기 상부콘크리트층(10)의 외면으로 입구(25) 및 출구(26)가 노출되도록 구비되는 배관(20);
상기 배관(20) 사이의 수직방향으로 상부콘크리트층(10) 상에 형성되는 다수의 관통공(30) 및 상기 관통공(30)에 삽입되는 투수성블록(40);
상기 상부콘크리트층(10)과 전체적으로 동일한 면적으로 상부콘크리트층(10)의 하부에 구비되어 결합 고정되는 하부콘크리트층(50);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 투수성능이 증대된 융설블록.
제1항에 있어서,
상기 상부콘크리트층(10)과 하부콘크리트층(50)은 상호간에 돌기 및 홈 구조로 결합 구성되는 것을 특징으로 하는 투수성능이 증대된 융설블록.
제1항에 있어서,
상기 하부콘크리트층(50) 상에는 투수성블록(40)을 통해 유입되는 유체의 배출이 용이하도록 지면과 연통하는 배출공(54)이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 투수성능이 증대된 융설블록.
제1항에 있어서,
상기 투수성블록(40)과 하부콘크리트층(50)은 상호간에 돌기 및 홈 구조로 결합 구성되는 것을 특징으로 하는 투수성능이 증대된 융설블록.
제1항에 있어서,
상기 상부콘크리트층(10)의 상면은 상기 투수성블록(40)이 결합되는 방향으로 점차 낮아지는 구배(S)가 형성되는 것을 특징으로 하는 투수성능이 증대된 융설블록.
제1항에 있어서,
상기 배관(20)은 인접배열되는 상부콘크리트층(10)의 마주하는 면부에 입구 및 출구가 노출형성되어 상호 마주하도록 위치되고, 마주 위치한 입구 및 출구에 삽입되는 연결배관(60)을 구비하여 마주하는 상부콘크리트층(10)의 측부끼리 밀착되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 투수성능이 증대된 융설블록.
제1항에 있어서,
상기 관통공(30)은 투수성블록(40)의 단면적과 동일한 형태로 형성되어지되, 투수성블록(40)이 안착되도록 배출공(54)의 상부측에 단턱홈부(56)가 형성되는 것을 특징으로 하는 투수성능이 증대된 융설블록.
제1항에 있어서,
상기 투수성블록(40)은 상부콘크리트층(10)의 관통공(30) 상에서 이탈이 용이하도록 투수성블록(40)의 상부면 상에 집게삽입용 요홈(41)을 형성하는 것을 특징으로 하는 투수성능이 증대된 융설블록.