KR100425995B1 - 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템 - Google Patents

산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템으로서 대기 온도, 습도 및 강수, 강우, 강설량 등의 각종 기상변수를 측정하기 위한 기후측정장치, 노면의 온도 및 상태를 감지하기 위한 노면 감지기와 얼음 생성 경보나 얼음의 생성 유무, 노면의 결빙점 등을 감지하는 결빙 감지기로 구성된 감지부, 상기 감지부로부터 결빙정보 입력시 융설액을 분사하기 위한 펌프 스테이션, 각종 밸브박스, 및 스프레이 디스크 등으로 구성된 실행부, 상기 감지부로부터 입력된 정보를 받아 실행부에 각종 명령을 내리는 전자제어장치 및 비상시 수동으로 실행부를 조작할 수 있는 수동조작반 등으로 구성된 제어부, 및 여러 관련 정보를 감시, 처리하는 중앙감시시스템부와 처리 결과를 출력하는 출력부로 구성된다.
폭설 및 결빙 등 위험요소를 상기 감지부, 제어부 및 실행부에 의해 자동 또는 수동으로 사전에 조치를 취하여 최소화거나 신속하게 제거하여 운행하는 차량의 안전운행을 도모할 수 있으며, 노면 결빙 상태를 전자제어장치 내의 CPU에 의해 분석, 판단하여 융설액을 분사시킴으로써 교통 및 안전사고에 따르는 교통 마비에 의한 각종 손실과 환경 오염 문제 등을 최소화하고 시설 관리의 효율성을 기할 수 있도록 하기 위한 시스템이다.

Description

산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템{DETECTING AND THAWING SYSTEM FOR ROAD, TUNNEL, BRIDGE IN AREA OF MOUNTAIN OR HIGH SNOWFALL AND AIRPORT}
본 발명은 산악 및 다설 지역의 도로, 터널 및 교량 등에서 폭설 및 결빙 등 위험요소로 작용할 수 있는 자연적 요인에 대해 융설액 분사장치를 설치하여 자동 또는 수동으로 빠르고 안전하게 결빙 생성을 방지하거나 제거하여 차량의 신속한 통행과 안전운행을 도모할 수 있으며, 노면 결빙 상태를 전자제어장치 내의 CPU에 의해 분석, 판단하여 융설액을 분사시킴으로써 교통 사고 및 교통 마비에 의한 각종 손실과 환경 오염 문제 등을 최소화하고 시설 관리의 효율성을 기할 수 있도록 하기 위한 시스템에 관한 것이다.
최근 사회간접자본(SOC)에 의한 고속도로, 산업도로, 각종 교량 및 터널 등의 활발한 건설이 이루어지고 있으나, 산악 및 다설 지역의 도로, 터널 및 교량 등에서는 매년마다 폭설로 인한 차량 지체 및 교통 통제 등의 장애로 엄청난 경제적 손실이 생기고 있으므로 원활한 차량 운행과 안전을 고려한 시스템이 절실히 요구되고 있다.
선진 외국에서는 안전성 및 경제적, 환경적인 측면을 고려한 시스템을 개발, 적용하여 안전, 신속, 원활한 차량 운행을 도모하고 있으나, 국내의 경우 산악 지형, 터널 및 교량 등에서의 여러 가지 부적절한 여건 등으로 인해 적절한 대책 마련이 시급한 실정이다.
가장 이상적인 노면결빙 감지 및 방지 시스템은 우선적으로 도로, 차량 및 관련 시설물에 피해를 주지 않아야 하고, 해당 시스템 작동시 차량의 지체나 교통 통제 등이 없어야 한다. 현재의 융설 방식은 결빙을 예방하기 위한 선조치로서의 융설 방식이 없기 때문에 주로 눈이 내린 후 후조치로서 인력에 의한 화학 약품 도포로 융설하고 있으며, 다량의 눈이 내릴 경우 노면의 급속한 결빙과 제설작업의 어려움 등의 많은 어려움이 발생하고 있다. 그러므로 조기에 노면 상태를 적절하게 측정하고 가장 중요한 주변의 기상을 관측하여 즉각적으로 대응할 수 있는 선조치 시스템이 필요하지만, 이러한 시스템이 아직 개발되지 않은 실정이다. 또한 현재 가장 많이 쓰이는 방법인 인력에 의한 염화칼슘(CaCl2)의 다량 도포로 인해 시설물의 조기 노후화는 물론, 주변 생태계 파괴나 수질 오염 등 여러 환경 문제가 발생하고 있으므로, 보다 효율적이고 경제적이면서 친환경적인 노면결빙 감지 및 방지 시스템이 요구되고 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 산악 및 다설 지역의 도로, 터널 및 교량 등에서의 원활한 차량 통행을 위해 환경적인 문제, 경제성, 및 안전성 등 여러 측면을 고려한 노면결빙 감지 및 방지 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기한 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템 구축으로 현재 진행되고 있는 고속도로 통합관리시스템(FTMS : Freeway Traffic Management Systems)과 교통지능화 시스템(ITS : Intelligent Traffic System)의 첨단차량 및 도로분야(AVHS : Advanced Vehicle Highway Systems)에 독립된 시스템으로서의 역할을 할 수 있는 시스템을 구축하고, 더 나아가 진일보한 서비스를 수요자에게 공급할 수 있도록 하기 위한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템을 개략적으로 나타내는 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 따른 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템의 동작 모드를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템의 전체 계통도이다.
도 4a는 본 발명에 따른 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템의 감지부인 노면 감지기의 평면도이고, 도 4b는 상기 노면 감지기의 측면도를 나타내는 것이다.
도 5a는 본 발명에 따른 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템의 감지부인 결빙 감지기의 평면도이고, 도 5b는 상기 결빙 감지기의 측면도를 나타내는 것이다.
도 6a는 본 발명에 따른 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템의 기후측정장치인 강설 및 강우량 감지기의 측면도이고, 도 6b는 상기 강설 및 강우량 측정장치의 평면도를 나타내는 것이고, 도 6c는 대기온도 및 습도 감지기의 사시도를 나타내며, 도 6d는 풍향계의 사시도를, 도 6e는 풍속계의 사시도를 나타내고, 도 6f는 측정통합장치의 구성도를 나타내는 것이다.
도 7a는 본 발명에 따른 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템의 실행부인 스프레이 디스크(Spray Disk)의 측면도를 나타내며, 도 7b는 상기 스프레이 디스크의 평면도를 나타내는 것이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
1 ㆍㆍㆍ 펌프 스테이션 2 ㆍㆍㆍ 기후측정장치
3 ㆍㆍㆍ 결빙 감지기 4 ㆍㆍㆍ 노면 감지기
3' ㆍㆍㆍ 결빙감지센서 4' ㆍㆍㆍ 노면감지센서
5 ㆍㆍㆍ 스프레이 디스크 6 ㆍㆍㆍ 밸브박스
7 ㆍㆍㆍ 전자제어장치 8 ㆍㆍㆍ 측정통합장치
9 ㆍㆍㆍ 강설 및 강우량 감지기 10 ㆍㆍㆍ 대기온도 및 습도 감지기
11 ㆍㆍㆍ 풍향계 11a ㆍㆍㆍ 풍속계
12 ㆍㆍㆍ 모뎀 13 ㆍㆍㆍ 파이프 라인
14 ㆍㆍㆍ 중앙감시시스템 15 ㆍㆍㆍ 프린터
16 ㆍㆍㆍ 컨버터 17 ㆍㆍㆍ 감지관
18 ㆍㆍㆍ 광센서 19 ㆍㆍㆍ 노즐
20 ㆍㆍㆍ 감지부 30 ㆍㆍㆍ 실행부
40 ㆍㆍㆍ 제어부 50 ㆍㆍㆍ 중앙감시시스템부
60 ㆍㆍㆍ 출력부
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템은 노면 결빙 감지 및 방지시스템으로서, 감지부(20), 실행부(30), 및 제어부(40)을 포함하고,상기 감지부(20)는 대기 온도, 습도, 강수, 강우, 강설량, 풍향, 풍속를 포함하는 각종 기상변수를 측정하기 위한 기후측정장치(2), 얼음의 생성 유무 및 노면의 결빙점 등을 감지하는 결빙 감지기(3), 노면의 온도와 상태를 감지하기 위한 노면 감지기(4), 및 상기 기후측정장치(2)와, 상기 결빙 감지기(3)와, 상기 노면 감지기(4)로부터 감지된 데이터를 소정 간격을 두고 주기적으로 통합하는 측정통합장치(8)를 포함하고;상기 실행부(30)는 상기 측정통합장치(8)와 상기 제어부(40)에 연결되고, 융설액을 분사하기 위한 펌프 스테이션(1), 상기 펌프 스테이션(1)에 연결되고 솔레노이드 밸브를 포함하는 밸브 박스(6), 및 상기 밸브박스(6)에 연결되고 도로상에 소정의 간격으로 설치된 스프레이 디스크(5)를 포함하고;상기 제어부(40)는 상기 측정통합장치(8)와 상기 실행부(30)에 연결되고, 노면의 결빙 및 결빙 예상을 판단하고, 이에 따라 상기 실행부(30)에 상기 솔레노이드 밸브에 개폐명령 및 펌프의 작동 명령을 내리는 전자제어장치(7)를 포함하고;상기 전자제어장치(7)가 상기 측정통합장치(8)에서 통합된 데이터에 기초하여 노면의 결빙 또는 결빙 예상시에 상기 실행부(30)를 작동시켜 융설액을 노면에 분사시키는 것을 특징으로 한다.구체적으로는, 상기 제어부가 비상시 및 유지 보수시에 관련 기기의 기동/정지를 실행하여 관련된 자료의 상태를 감시할 수 있는 수동조작반을 더 포함할 수 있다.보다 구체적으로는, 측정통합장치(8)에 독립적으로 연결되며, 관련 정보를 감시, 처리하는 중앙감시시스템(14)을 포함하는 중앙감시시스템부(50)를 더 포함할 수 있다.또한, 본 발명은 상기 중앙시시스템(14)에 연결되며, 처리 결과를 출력하는 프린터(15)를 포함하는 출력부(60)를 더 포함할 수 있다.
산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등의 중앙감시제어 시스템에 상기 시스템을 구축, 연계시킴으로써 관리자에게는 보다 효율적이고 경제적인 설비 및 인력 관리 운영을 가능케 하고 사용자에게는 안전하고 원활한 통행을 보장할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 도로의 주행방향으로 소정의 간격을 두고 설치되어 있는 결빙 감지기(3) 및 노면 감지기(4)가 설치되어 있으며, 상기 두 감지기(3,4)에서 감지된 결빙관련정보와 적용 대상 장소 근방에 설치되어 있는 기후측정장치(2)에서 감지된 결빙관련정보를 기후측정장치(2)와 일체로 설치되어 있는 측정통합장치(8)에서 소정의 간격(예컨대, 요일, 시간, 분...등)을 두어 주기적으로 통합한다. 상기 측정통합장치(8)는 상기 통합된 정보를 상기 측정통합장치(8)와 연결된 펌프 스테이션(1)내의 전자제어장치(7)로 송신하며, 전자제어장치(7)에서 이 통합된 정보를 판독하여 결빙 감지기(3), 노면 감지기(4) 또는 기후측정장치(2) 중 어느 하나의 감지기로부터 일정이상의 결빙상태인 정보로 판독하였을 때, 전자제어장치(7)에 연결된 적용 대상 장소 근방에 도로주행방향으로 소정간격을 두고 배치되어 있는 밸브박스(6)내의 솔레노이드 밸브가 열리면서 파이프 라인(13) 안에 일정압으로 유지되어 있던 융설액이 도로 중앙선의 도로주행방향으로 일정간격을 두고 설치되어 있는 스프레이 디스크(5)의 노즐(19)을 통해 분사된다. 또한, 스프레이 디스크(5)는 밸브박스 1개당 1 내지 2개 정도로 설치하는 것이 바람직하다. 그 후, 솔레노이드 밸브가 닫히면서, 분사로 인하여 비어져버린 노즐(19)까지의 파이프 라인(13) 안에 다시 일정압의 융설액으로 유지시키기 위하여 전자제어장치(7)에 의해 펌프를 작동시켜 펌프 스테이션(1) 내의 탱크(도시하지 않음) 안의 융설액을 파이프 라인(13)안으로 이송한다. 측정통합장치(8)에 따로 연결되어 있는 관리동에는 중앙감시시스템부(50) 및 출력부를 구비하고 있으며, 이곳에서 육안으로 결빙관련정보를 감시 및 판독하여 독립적으로 결빙방지시스템을 작동시킬 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템의 동작 모드를 나타내는 개략도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 동작 모드 순에 따라 노면결빙 감지 및 방지 시스템이 순차적으로 그리고 지속적으로 작동된다. 우선, 도로 표면에 설치된 노면 감지기(4) 및 결빙 감지기(3)로부터 감지된 결빙 관련 자료 및 기후측정장치(2)에 설치된 대기 온도 및 습도, 강설 및 강우량, 풍향 및 풍속 감지기로부터 감지된 자료를 바탕으로 노면 및 기상 상태를 점검하고 감시한다. 기후측정장치(2)에서 주변 기상환경 관련 자료를 감지하여 만약 눈이 내려서 노면 온도가 결빙점 이하로 내려간다면 측정통합장치(8)에 의해서 펌프 스테이션(1) 내의 전자제어장치(7)로 운전 신호를 보내게 되고, 전자제어장치(7)의 전용 소프트웨어의 프로그램에 의해 밸브박스(6) 내의 솔레노이드 밸브가 열려, 파이프 라인(13) 안에서 일정압을 유지하고 있던 융설액이 노즐(19)을 통해 분사 된 후, 탱크 내의 융설액이 파이프 라인(13)을 거쳐 각각의 노즐(19)까지 이동하여 다시 일정압을 유지하게 된다. 결국 전자제어장치(7)에 의해 밸브 박스(6) 내의 솔레노이드 밸브가 작동되어 융설액이 노즐에서 8∼10kg/㎠의 압력으로 분사되어 눈이나 결빙상태의 노면을 녹이게 되며, 다시 처음 모드로 돌아가서 감지, 판독, 신호전달, 분사의 단계를 연속적으로 반복 실행한다. 시스템 동작에서 가장 중요한 전자제어장치(7)는 자체에 내장된 각종 자체진단회로 및 프로그램에 의한 시스템의 기능 점검을 수행하여 기능 이상시 시스템 고장을 인지할 수 있으며, 각 설비에 대한 신호의 입, 출력을 담당하고 각종 설비의 운전 및 경보 상태의 아나로그 또는 디지털 신호를 입력받아 프로그램에 의한 솔레노이드 밸드의 개폐로 융설액을 분사하는 소프트웨어 프로그램을 내장하고 있다. 또한 향후 원격 감시에 대비하여 오픈프로토콜(Open Protocol)을 채택한 통신모듈을 내장하고 있다.
도 3은 본 발명에 따른 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템의 전체 계통도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 각종 기상변수(대기 온도, 습도, 강수, 강우, 강설량, 풍향, 풍속 등)를 측정하기 위한 기후측정장치(2), 얼음 생성 경보나 얼음의 생성 유무, 노면의 결빙점 등을 감지하는 결빙 감지기(3), 및 노면의 온도 및 상태를 감지하기 위한 노면 감지기(4), 및 상기 기후 측정장치(2), 결빙 감지기(3), 노면 감지기(4)에서 감지된 결빙정보를 소정의 간격으루 두고 주기적으로 통합하는 측정통합장치(8)를 포함하는 감지부(20), 상기 측정통합장치(8)로부터 결빙정보를 입력 받았을때 융설액을 분사하기 위한 펌프 스테이션(1) 및 상기 펌프 스테이션(1)에 연결되어 있는 다수의 밸브박스(6)와 연결되며, 적용 대상인 도로변에 설치되어 있는 각 밸브박스(6) 당 1 내지 2개가 설치되어 있는 스프레이 디스크(5)를 포함하는 실행부(30), 상기 감지부(20)와 연결되며 펌프 스테이션(1) 내에 설치되어 있고 상기 감지부(20)로부터 입력된 정보를 받아 실행부(30)에 각종 명령을 내리는 전자제어장치(7) 및 비상시 및 유지 보수시에 관련 기기의 기동/정지를 실행하여 관련된 자료의 상태를 감시할 수 있는 조작반을 포함하는 제어부(40), 상기 측정통합장치(8)에 독립되게 연결되어 있고, 여러 관련 정보를 감시, 처리하는 중앙감시시스템(14)으로 구성되는 중앙감시시스템부(50), 및 처리 결과를 출력하는 프린터(15)로 구성되는 출력부(60)로 구성되어 있다. 펌프 스테이션(1)내의 전자제어장치(7)가 감지부(20) 즉, 기후측정장치(2), 결빙 감지기(3), 및 노면 감지기(4)로부터 기상상태, 결빙상태 및 노면상태를 연속적으로 감지하여 일정이상의 결빙상태를 인식하였을 때에는 측정통합장치(8)에 의해서 펌프 스테이션(1) 내의 전자제어장치(7)로 운전신호를 보내게 되고, 상기 운전신호에 의하여 전용 소프트웨어가 작동하여 밸브박스(6) 내의 솔레노이드 밸브가 열림과 아울러 파이프 라인(13) 안에 일정압을 유지하고 있던 융설액이 노즐(19)로부터 8 내지 10kg/㎠의 압력으로 분사되며, 그 후, 펌프가 작동되어 탱크 안의 융설액이 파이프라인(13)과 노즐(19)의 사이에 일정압을 다시 유지하도록 이송된다.
도 4a는 본 발명에 따른 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템에 있어서의 감지부인 노면 감지기(4)의 평면도이고, 도 4b는 상기 노면 감지기(4)의 측면도를 나타내는 것이다.
도면에 도시된 바와 같이, 상기 노면 감지기(4)는 노면의 젖은 정도, 염분 농도, 눈 또는 얼음층의 정보 및 도로상의 각종 화학물질의 농도를 측정하여 전자제어장치(7)로 융설 분사 명령을 내리기 위한 기초 자료를 전달하게 된다. 노면 온도 측정 범위는 -40∼75℃이며, 정확도는 -15∼15℃에서 0.1%, 그 외에서 0.25%이며 외함 등급은 IP67을 갖추고 있다.
도 5a는 본 발명에 따른 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템에 있어서의 감지부인 결빙 감지기(3)의 평면도이고, 도 5b는 상기 결빙 감지기(3)의 측면도를 나타내는 것이다.
도면에 도시된 바와 같이, 결빙 감지기(3)는 액티브 서페이스(Active Surface), 펠티어 더멀(Peltier thermal) 소자 및 측정 소자의 세부분으로 크게 구성되어 있다. 결빙 감지기(3)의 측정 원리는 펠티어 더멀 소자를 이용하여 노면의 습도 및 온도 등을 감지하는 프로브(Probe)의 표면을 가열하고 냉각하여 그에 따른 노면의 온도 변화를 측정하여 노면의 정확한 상태를 감지하는 원리로 신뢰도가 높은 방식이다. 결빙 감지기(3)의 경우도 노면 감지기(4)와 마찬가지로 결빙과 관련한 자료를 전자제어장치(7)로 전달하여 융설 분사 명령의 기초 자료로 활용할 수 있도록 해 준다.
도 6a는 본 발명에 따른 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템에 있어서의 기후측정장치인 강설 및 강우량 감지기(9)의 측면도이고, 도 6b는 상기 강설 및 강우량 감지기(9)의 평면도를 나타내는 것이고, 도 6c는 대기온도 및 습도 감지기(10)의 사시도를 나타내며, 도 6d는 풍향계의 사시도를, 도 6e는 풍속계의 사시도를 나타내고, 도 6f는 측정통합장치의 구성도를 나타내는 것이다.
도면에 도시된 바와 같이, 강설 및 강우량 감지기(9)는 눈이나 비를 감지하여 그 양을 정확히 파악하고, 대기 온도 및 습도 감지기(10)는 대기의 온도 및 습도를 측정하며, 풍향 및 풍속계(11)는 대기의 풍향 및 풍속을 측정한다. 먼저 강설 및 강우량 감지기(9)는 적외선 LED 방식을 이용한 4개의 광센서(18)를 이용해 원형의 감지관(17)을 통과하는 입자들을 정확히 구분하여 그 양을 측정하고, 눈이나 비가 내릴 경우 정확한 측정을 위한 외함 등급 IP67을 갖추고 있다. 사용 온도는 -50∼70℃이며 눈이나 비의 최소 감지 크기는 0.6mm이다. 대기 온도 및 습도 감지기(10)는 온도 및 습도를 동시에 측정할 수 있으며, 온도의 경우 백금을 이용하여 측정하였다. 사용 가능 온도 및 습도는 -40∼70℃, 0∼100% RH이며 외함 등급은 IP54를 갖추고 있다. 풍향 및 풍속계(11)는 주변 온도 -40∼70℃에서 사용 가능하고 풍향의 경우 0∼360°, 풍속의 경우 0.5∼50m/s까지 측정이 가능하다. 측정통합장치(8)는 내부에 마이크로 프로세서에 의해 제어되는 전기 장치, 컨버터(16) 및 모뎀(12)을 포함하여 구성되며, 기후측정장치의 각종 감지기, 결빙 감지기(3) 및 노면 감지기(4)로부터 받은 전기적 신호를 컨버터(16)를 통해 통신신호로 변환시켜 모뎀(12)을 통해 중앙감시시스템부(50)로 자료를 전송하여 펌프 스테이션(1) 내의 전자제어장치(7)의 전용 소프트웨어에 결빙 감시 제어를 위한 기초 입력자료를 보내는 역할을 수행한다.
도 7a는 본 발명에 따른 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템에 있어서의 실행부의 스프레이 디스크(5)의 측면도, 도 7b는 상기 스프레이 디스크(5)의 평면도를 나타내고 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 상기 스프레이 디스크(5)는 원형 디스크 형태로서 전자제어장치(7)로부터 분사 명령이 내려지면 밸브 박스(6) 내의 솔레노이드 밸브가 개방되면서 뚫려진 노즐(19)을 통해 융설액이 8∼10kg/㎠의 압력으로 분사되게 된다. 일반적으로 도로의 가운데에 설치를 하며 설치 간격은 2차선 기준으로 15m정도가 적당하다.
본 발명에 있어서, 융설액은 환경 오염 문제 및 생태계 파괴에 전혀 지장을주지 않는 초산칼륨(CH3COOK)을 사용하였으나, 펌프 스테이션 내의 융설액 탱크에는 어떠한 융설액을 사용하여도 무관하다. 특히 동일한 양의 염화칼슘(CaCl2: 34% 농도 기준)이나 염화나트륨(NaCl : 22∼23% 농도 기준)의 경우 비용면에서 초산칼륨 등보다 월등히 싸나 환경 문제 유발 및 생태계 파괴, 시설물 부식 등(염화칼슘)과 사용온도(-25℃부터 사용) 등으로 인한 문제점이 있다.
본 발명에 따르면, 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에서 제설 방법으로 주로 사용되고 있는 제설 장비 이용 방법 및 인력에 전적으로 의존한 수동적인 화학 약품의 도포 방법으로 인한 문제점 즉, 인건비, 장비 사용료 등의 추가 비용 발생과 제설약품의 부적절한 사용으로 야기되는 환경 오염, 생태계 파괴 및 시설물 부식 등의 문제점을 획기적으로 개선할 수 있다. 또한 과학적인 원리를 도입하여 결빙을 사전에 예측하고, 결빙에 의한 사고를 미연에 방지하며, 효율적이고 신속한 결빙 방지가 가능한 환경적, 경제적, 안전성 등 여러 측면이 고려된 노면결빙 감지 및 방지 시스템을 제공할 수 있다. 그리고 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템 구축으로 현재 진행되고 있는 고속도로 통합관리시스템(FTMS)과 교통지능화 시스템(ITS)의 첨단차량 및 도로분야(A VHS)에 독립된 시스템으로서의 역할을 할 수 있는 시스템을 공급함으로써, 더 나아가 진일보한 서비스를 수요자에게 공급할 수 있다.

Claims (5)

  1. 노면 결빙 감지 및 방지시스템으로서, 감지부(20), 실행부(30), 및 제어부(40)을 포함하고,
    상기 감지부(20)는 대기 온도, 습도, 강수, 강우, 강설량, 풍향, 풍속를 포함하는 각종 기상변수를 측정하기 위한 기후측정장치(2), 얼음의 생성 유무 및 노면의 결빙점 등을 감지하는 결빙 감지기(3), 노면의 온도와 상태를 감지하기 위한 노면 감지기(4), 및 상기 기후측정장치(2)와, 상기 결빙 감지기(3)와, 상기 노면 감지기(4)로부터 감지된 데이터를 소정 간격을 두고 주기적으로 통합하는 측정통합장치(8)를 포함하고;
    상기 실행부(30)는 상기 측정통합장치(8)와 상기 제어부(40)에 연결되고, 융설액을 분사하기 위한 펌프 스테이션(1), 상기 펌프 스테이션(1)에 연결되고 솔레노이드 밸브를 포함하는 밸브 박스(6), 및 상기 밸브박스(6)에 연결되고 도로상에 소정의 간격으로 설치된 스프레이 디스크(5)를 포함하고;
    상기 제어부(40)는 상기 측정통합장치(8)와 상기 실행부(30)에 연결되고, 노면의 결빙 및 결빙 예상을 판단하고, 이에 따라 상기 실행부(30)에 상기 솔레노이드 밸브에 개폐명령 및 펌프의 작동 명령을 내리는 전자제어장치(7)를 포함하고;
    상기 전자제어장치(7)가 상기 측정통합장치(8)에서 통합된 데이터에 기초하여 노면의 결빙 또는 결빙 예상시에 상기 실행부(30)를 작동시켜 융설액을 노면에 분사시키는 것을 특징으로 하는 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부가, 비상시 및 유지 보수시에 관련 기기의 기동/정지를 실행하여 관련된 자료의 상태를 조작반에서 감시할 수 있는 수동조작반을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 측정통합장치(8)에 독립적으로 연결되며, 관련 정보를 감시, 처리하는 중앙감시시스템(14)을 포함하는 중앙감시시스템부(50)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 중앙감시시스템(14)에 연결되며, 처리 결과를 출력하는 프린터(15)를 포함하는 출력부(60)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템.
  5. 노면에 설치된 결빙 감지기(3) 및 노면 감지기(4) 및 기후 측정장치(2)에서 측정된 각종 데이터로 기상상태 및 노면상태를 점검하는 단계;
    상기 기후측정장치(2), 상기 결빙 감지기(3), 및 상기 노면 감지기(4)에서 감지된 데이터를 주기적으로 통합하는 측정통합장치(8)를 통해 전자제어장치(7)로 송신하는 단계;
    상기 송신된 데이터를 근거하여 전자제어장치(7)의 프로그램은 노면의 결빙 또는 결빙예상을 판단하고, 노면의 결빙 또는 결빙예상으로 판단되는 경우 실행부(30)의 솔레노이드 밸브를 개방시키는 단계;
    솔레노이드 밸브가 열림으로써 노즐(19)에서 8 내지 10kg/㎠의 압력으로 융설액이 분사되어 노면의 눈 및 결빙상태를 녹여 주게 되는 단계; 및
    솔레노이드 밸브가 닫히면서, 펌프가 작동되어 탱크 안의 융설액이 파이프 라인(13)을 통해 각각의 노즐(19)까지 이송되는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 방법.
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