비접촉 자기 유도 충전방식의 전기자동차용 급전도로 구조{ROAD STRUCTURE FOR LAYING ON LINE ELECTRIC VEHICLE AND METHOD FOR CONSTRUCTING THE SAME}

본 발명은 고압선 및 부대 시설 등 전력공급을 위한 급전선의 매설을 위한 도로 구조에 관한 것으로, 특히 비접촉 자기 유도 충전방식의 전기자동차용 급전도로 구조에 관한 것으로 상세하게는 급전 도로 구조와 관련하여 내방수성, 자기장 불간섭, 내구성, 내균열성, 요구 필요하중 특성 및 시공시간 절감 등의 요구 기능을 만족하는 도로 구조에 관한 것이다.

비접촉 자기 유도 충전방식의 전기자동차를 위한 종래의 고압선 또는 급전선 매설 방식 도로 구조는 아스팔트 또는 시멘트 콘크리트를 사용하는 방식으로 요구 피로 하중의 불만족, 내균열성 부족에 따른 균열 위험, 내방수성 부족으로 인한 전력 누설 위험 등에 취약한 구조로 되어있다.

아스팔트 콘크리트 내에 급전선 및 기타 부대 시설을 매설할 경우 아스팔트 콘크리트의 강성이 부족하여 차량하중에 의한 변형이나 처짐 등이 발생할 경우 아스팔트 콘크리트 자체의 균열뿐만 아니라 급전선 보호관등에 균열을 유발할 수 있어 누전 등의 문제를 야기할 수 있다.

또한 시멘트 콘크리트내부에 급전선 등을 매설할 경우 시멘트 콘크리트 타설시 건조수축으로 인한 균열 및 대기온도 변화에 따른 시멘트 콘크리트의 수축팽창 등에 의한 균열이 유발된다.

이를 억제하기 위하여 시멘트 콘크리트를 일정한 간격으로 분할하여 타설할 경우 건조수축 등의 균열을 억제하는데에는 효과가 있으나 분리된 이음매에서 도로하부 구조의 불균등한 지지력에 의한 부등침하가 발생하여 급전선 보호관의 균열 등을 유발할 수 있다.

더욱이 아스팔트 및 시멘트 콘크리트는 완벽한 방수가 불가능하기 때문에 고압의 급전선을 매설하는 재료로서는 부적합한 실정이다.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고압선 및 그 부대 시설 등의 매설 시에 요구되는 제 기능들을 만족시키기 위한 도로 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

즉, 본 발명은 비접촉 자기 유도 충전방식의 전기자동차용 급전 도로와 관련하여 내방수성, 자기장 불간섭, 내구성, 내균열성, 요구 필요하중 특성 및 시공시간 절감 등의 요구 기능을 만족하는 도로 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 도로 구조의 제1형태에 따르면, 적층구조로서 방수 기능 및 내균열성이 우수한 기층용 폴리머 콘크리트를 적층 구조 중의 급전선이 들어가는 상부층에 적용하며, 하부층에는 일반 시멘트 콘크리트를 적용하는 것을 특징으로 하는 비접촉 자기 유도 충전방식의 전기자동차용 급전도로 구조가 제공된다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 도로 구조의 제2형태에 따르면, 적층구조로서 방수 기능 및 내균열성이 우수한 기층용 폴리머 콘크리트를 적층 구조 중의 급전선이 들어가는 상부층에 적용하며, 하부층에는 양생 기간이 시멘트 콘크리트보다 짧은 아스팔트 콘크리트를 적용하는 것을 특징으로 하는 비접촉 자기 유도 충전방식의 전기자동차용 급전도로 구조가 제공된다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 도로 구조의 제3형태에 따 르면, 적층구조로서 방수 기능 및 내균열성이 우수한 기층용 폴리머 콘크리트를 적층 구조 중의 급전선이 들어가는 상부층 및 그 하부의 하부층을 포함하는 전체 급전선 도로에 적용하는 것을 특징으로 하는 비접촉 자기 유도 충전방식의 전기자동차용 급전도로 구조가 제공된다.

한편, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 도로 구조의 제3형태에 따르면, 전술한 제1 내지 제3형태의 도로 구조에 있어서, 기층용 폴리머 콘크리트가 적용된 상부층 표면에, 강도가 향상되고 주변 포장재료와의 밀착력이 우수한 표층용 폴리머 콘크리트를 적용하여 얇은 두께로 표면 처리하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명은 전술한 각 형태의 도로 구조에 있어서, 상기 표층용 폴리머 콘크리트 표면에 미끄럼 방지용 세골재를 산포하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 공사 시공 기간을 단축하고, 계절별 시공 가능시기에 대한 제한을 줄이며, 내균열성 및 내방수성을 향상시키면서, 비접촉 자기 유도 충전방식의 전기자동차용 급전도로뿐 아니라 여타 도로 구조에 필요한 요구 기능을 만족하는 도로 구조를 제공하게 된다.

즉, 본 발명은 내방수성, 자기장 불간섭, 내구성, 내균열성, 요구 필요하중 특성 및 시공시간 절감 등의 요구 기능을 만족하는 도로 구조를 제공하게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시 예들에 대해 설명 하면 다음과 같다.

본 발명의 각 실시예에 따른 급전도로 구조의 설명에 앞서 본 발명의 도로 구조에 적용되는 재료의 종류 및 특성 등에 대해 살펴본다.

본 발명의 도로에는 기존의 아스팔트 콘크리트나 시멘트 콘크리트와는 달리 내방수성, 내구성, 내균열성, 요구 필요하중 특성, 자기장 불간섭 등의 요구기능을 만족하는 재료가 적용된다.

즉, 본 발명의 도로 구조에는, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에스터 수지 등의 바인더에 규사골재 및 탄산칼슘, 탈크 등의 고형분을 하나 이상 첨가하여 제조하는 폴리머 콘크리트가 적용된다. 상기 폴리머 콘크리트는 기존의 시멘트 또는 아스팔트 콘크리트의 단점을 보완할 수 있는 새로운 재료로서, 급전선 등의 매설 방식에 그 효과가 있다.

상기한 폴리머 콘크리트는 자체적으로 완벽한 방수성능을 발휘할 뿐만 아니라 사용하는 수지의 물성 및 첨가량을 조절함으로서 급전선 매설 도로구조용 재료로서 요구되는 제반 물리 역학적 조건을 만족시킬 수 있다. 또한 아스팔트 및 시멘트 콘크리트와의 부착력도 우수하여 기존 도로의 일부분만을 폴리머 콘크리트로 대체하였을 경우에도 기존 도로포장체와의 부착이 우수하여 구조적 일체화를 형성할 수 있으며, 2~3시간 이내에 양생이 완료되기 때문에 급속시공이 가능함으로 교통량이 많은 시가지 도로에 적용하기에 적합한 재료이다.

이하, 상기한 폴리머 콘크리트가 적용된 도로 구조를 각 실시예별로 살펴본다.

[실시예 1]

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 비접촉 자기 유도 충전방식의 전기자동차용 급전도로 구조를 나타낸 단면 구성도로서, 본 실시예의 급전도로는 적층구조로서, 방수 기능 및 내균열성이 우수한 기층용 폴리머 콘크리트(1)를 적층 구조 중의 급전선, 통신선 등이 들어가는 상부층에 적용하며, 그 아래의 하부층에는 일반 시멘트 콘크리트(2)를 적용하는 도로구조이다.

본 실시예에 있어 미설명 부호 6은 페라이트 코어이고, 부호 7은 급전선 관로이며, 다른 실시예에 있어서도 동일 부호를 적용한다.

본 실시예의 구성에 따른 급전 도로는, 기존의 시멘트 콘크리트 재료를 단일 적용한 도로에 비해 다음과 같은 작용 효과를 나타낸다.

상부 시멘트 콘크리트를 기층용 폴리머 콘크리트(1)로 대체할 경우 건조수축 등에 의한 균열 발생 등의 문제없이 연속타설이 가능하고, 시공 이음매 등이 존재하지 않아 부등침하 문제를 해소할 수 있으며, 완벽한 방수성능이 확보되고, 2 내지 3시간 이내 경화가 완료되므로 급속시공이 가능하며, 매설되는 급전선 및 기타 부대시설과 주변의 기존 도로부와의 완벽한 부착으로 장기 내구성 측면에서 우수하다.

또한 하부 시멘트 콘크리트(2)부에 균열 등이 발생하여도 상부 기층용 폴리머 콘크리트(1)가 방수층 역할을 수행하므로 우수 등의 침투를 차단할 수 있다.

상기 기층용 폴리머 콘크리트(1)는 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에스터 수지 등을 하나 이상 혼합하여 이를 바인더로 사용하며 이러한 합성 바인더에 규사골재, 탄산칼슘, 탈크 등을 하나 이상 혼합한 파우더를 혼합하여 제조하는 것이 바람직하다. 합성수지의 점도는 300cP(centipoise) 이하가 바람직하며, 바인더의 함량은 전체 폴리머 콘크리트 중량비 기준으로 5~15%가 바람직하며, 파우더의 함량은 85~95%가 바람직하다. 파우더에 사용되는 규사골재의 최대 입경은 20mm 이하가 바람직하다.

[실시예 2]

도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 비접촉 자기 유도 충전방식의 전기자동차용 급전도로 구조를 나타낸 단면 구성도로서, 본 실시예의 급전도로는 상기 [실시예1]에서 서술한 적층형의 도로구조를 취하되, 하부층을 양생 기간이 시멘트 콘크리트 보다 짧은 아스팔트 콘크리트(3)를 적용한 점에 차이가 있으며, 하부층을 시멘트 콘크리트 재료를 적용한 것에 비해 다음과 같은 효과가 있다.

즉, 하부층의 시멘트 콘크리트를 아스팔트 콘크리트(3)로 대체함으로써 균열 등의 문제를 야기하지 않고 연속해서 타설할 수 있으며, 시공 이음매가 존재하지 않는다. 또한 상부 기층용 폴리머 콘크리트에서 교통하중의 많은 부분을 지지함으로 하부층인 아스팔트층에 전달되는 하중의 크기가 상당히 줄어들어 변형이나 처짐 균열 등의 파손이 대폭 억제된다.

따라서 시멘트 콘크리트를 사용했을 경우에 비해 상부 기층용 폴리머 콘크리트로 반사되어 유발되는 반사균열의 문제를 억제할 수 있다.

그리고, 4시간 이내 양생이 완료되므로 기존의 시멘트 콘크리트 시공에 비해 시공기간을 대폭 단축할 수 있다.

[실시예 3]

도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 비접촉 자기 유도 충전방식의 전기자동차용 급전도로 구조를 나타낸 단면 구성도로서, 본 실시예의 급전도로는 상기 [실시예1]에서 서술한 적층구조의 도로에 있어서, 도로의 상부층 및 하부층 전체를 기층용 폴리머 콘크리트 재료로 단일하게 적용하는 점에 차이가 있으며, 이러한 도로 구조는 다음과 같은 효과가 있다.

하부의 시멘트 콘크리트를 기층용 폴리머 콘크리트로 대체함으로써 균열 등의 문제를 야기하지 않고 연속해서 타설할 수 있으며, 시공 이음매가 존재하지 않는다.

따라서 시멘트 콘크리트를 사용했을 경우에 비해 상부 기층용 폴리머 콘크리트로 반사되어 유발되는 반사균열의 문제를 억제할 수 있다.

그리고, 4시간 이내 양생이 완료되므로 기존의 시멘트 콘크리트 시공에 비해 시공기간을 대폭 단축할 수 있으며, 완벽한 방수성능을 확보할 수 있다. 그러나 [실시예1]의 도로구조에 비해 상대적으로 공사비가 증가 된다는 단점이 있다.

[실시예 4]

도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 비접촉 자기 유도 충전방식의 전기자동차용 급전도로 구조를 나타낸 단면 구성도로서, 본 실시예의 도로 구조는 상기 [실 시예1] 내지 [실시예3]에서 각각 서술한 도로 구조에 있어서, 상부층 표면에 강도 및 내구성, 방수성 등이 향상되고 주변 포장재료와의 밀착력이 우수한 표층용 폴리머 콘크리트(4)를 적용하여 얇은 두께로 표면처리하는 것을 특징으로 하며, 이를 통해 추가적으로 방수 및 평탄성, 소음저감 등의 기능을 제공받을 수 있다.

즉, 본 실시예는 결국 앞에서 전술한 3가지 경우의 도로 구조에 있어서 상부층을 이루는 기층용 폴리머 콘크리트 위로 표층용 폴리머 콘크리트(4)를 추가적으로 입힌 것이다.

본 실시예에 따른 작용 효과를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

자기 수평성(Self Leveling) 기능이 있는 표층용 폴리머 콘크리트(4)를 기층용 폴리머 콘크리트(1) 상부에 박층으로 적용할 경우 기층용 폴리머 콘크리트(1)의 요철이 심한 표면을 매끄럽게 하여 평탄성을 강화시켜 차량의 주행 승차감을 향상시키고, 소음을 저감할 수 있으며, 방수성능이 더욱 강화된다.

상기 표층용 폴리머 콘크리트(4)는 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에스터 수지 등을 하나 이상 혼합하여 이를 바인더로 사용하며 이러한 합성 바인더에 규사골재, 탄산칼슘, 탈크 등을 하나 이상 혼합한 파우더를 혼합하여 제조하는 것이 바람직하다. 합성수지의 점도는 800cP 이상이 바람직하며, 바인더의 함량은 전체 폴리머 콘크리트 중량비 기준으로 15~30%가 바람직하며, 파우더의 함량은 70~85%가 바람직하다. 파우더에 사용되는 규사골재의 최대 입경은 5mm 이하가 바람직하다.

[실시예 5]

도 5는 본 발명의 제5실시예에 따른 비접촉 자기 유도 충전방식의 전기자동차용 급전도로 구조를 나타낸 단면 구성도이다.

도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 급전도로는 상기 [실시예4]에서 서술한 구성의 각 도로 구조에 있어서, 미끄럼 방지용 세골재(5)를 표층용 폴리머 콘크리트(4) 타설직후 표면에 산포한 점에서 차이가 있다.

즉, 본 실시예는 결국 표층용 폴리머 콘크리트가 적용된 3가지 도로 구조에 있어 표층용 폴리머 콘크리트(4) 표면에 미끄럼 방지용 세골재가 추가 적용된 경우를 나타내며, 이러한 도로 구조는 다음과 같은 효과가 있다.

본 실시예에 따르면, 미끄럼 방지용 세골재(5)를 표층용 폴리머 콘크리트(4) 타설직후 표면에 산포함으로서 미끄럼 저항성능이 대폭 향상된다.

상기 미끄럼 방지용 세골재(5)는 제강슬래그, 보크사이트, 규사 등을 사용하는 것이 바람직하며, 미끄럼 방지용 골재의 입경은 2mm 이상, 6mm 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명은 상기한 실시예들로 한정되지 아니하며, 본 발명의 기술사상의 범주를 벗어나지 않는 한 여러 가지 다양한 형태로의 변경 및 수정이 가능하다.

따라서, 본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예들로 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하 다.

본 발명은 공사 시공 기간을 단축하고, 계절별 시공 가능시기에 대한 제한을 줄이며, 내균열성 및 내방수성을 향상시키면서 비접촉 자기 유도 충전방식의 전기자동차용 급전도로뿐 아니라 여타 급전 도로구조에 필요한 전술된 요구 기능을 만족하는 도로 구조를 제공하므로 산업상 이용가능성이 매우 높은 발명이다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 비접촉 자기 유도 충전방식의 전기자동차용 급전도로 구조를 나타낸 단면 구성도

도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 비접촉 자기 유도 충전방식의 전기자동차용 급전도로 구조를 나타낸 단면 구성도

도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 비접촉 자기 유도 충전방식의 전기자동차용 급전도로 구조를 나타낸 단면 구성도

도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 비접촉 자기 유도 충전방식의 전기자동차용 급전도로 구조를 나타낸 단면 구성도

도 5는 본 발명의 제5실시예에 따른 비접촉 자기 유도 충전방식의 전기자동차용 급전도로 구조를 나타낸 단면 구성도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1: 기층용 폴리머 콘크리트 2: 시멘트 콘크리트

3: 아스팔트 콘크리트 4: 표층용 폴리머 콘크리트

5: 미끄럼방지용 골재 6: 페라이트 코어

7: 급전선 관로