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문제 정의
- 본고에서는 신재생에너지 분야 중 지열에너지활용에 대한 기초 연구를 수행하였다. 지열에너지는 신재생에너지 중에서 지속적이며 효율적인 에너지로 각광 받고 있으며, 그 활용성 면에서도 다양한 분야에 적용되고 있다.
- 도로에서 발생하는 사고 중 도로결빙에 의한 미끄러짐 사고비율이 높으며, 특히 상습 결빙 지역인 교량과 터널 입출부에서 발생 빈도가 높게 나타난다. 이렇게 부분적으로 발생되는 결빙 현상을 방지하여 도로운영의 안정성을 높이고자 한다.
- 본고는 지열 융설의 기초 연구로서 일반 도로포장 재료인 콘크리트, 아스팔트 두 종류의 재료에 대한 융설시 열전도 양상을 파악하고자 한다. 이에 따라, 지열융설 시스템의 도로매설시 지표면의 융설시점을 파악하고, 융설 파이프 매설후 도로포장의 수명평가 및 파이프의 안전성 평가를 통해 지열융설 시스템의 타당성을 검증하고자 한다.
- 이에 따라, 지열융설 시스템의 도로매설시 지표면의 융설시점을 파악하고, 융설 파이프 매설후 도로포장의 수명평가 및 파이프의 안전성 평가를 통해 지열융설 시스템의 타당성을 검증하고자 한다.
- 포장체 종류별 열전도 수치해석은 매설깊이에 따라 초기온도 조건하에서 표층의 온도가 0℃ 이상이 되는 융설 시간을 검토하기 위한 목적이 있다. 포장체 표층의 열전도 수치해석을 위한 포장재료 및 융설 파이프의 열적 물성치를 정리하면 Table 1과 같다.
- 도로의 결빙방지와 차량 운행 안정성 향상을 위한 지열 융설 시스템 기초 연구를 위해당 연구를 수행하였다. 포장 재료로 가장 많이 사용되는 아스팔트와 콘크리트 포장체의 열전도 해석을 통해 지표면의 융설시점을 검토하였고, 지열융설 파이프 매설시 포장체에 대한 수명평가를 수행하였다.
가설 설정
- 2tonf 단축하중을 사용하였다. 실제 차량의 주행시 포장체 표면의 거칠음이나 차량의 현가장치 등에 의해서 포장체와 차량의 접지면적과 접지압은 변하게 되나 해석의 효율성을 위해서 일정한 접지면적과 접지압을 갖는 등가 직사각형 타이어 모델이 이동하는 것으로 가정하여 해석하였다.
- 5를 본다. 본 해석시 차선은 편도 1차로로 가정하여 1.00을 적용하였다. 이를 근거로 해석시 적용한 2039년까지의 설계차로 교통하중은 Table 4와 같다.
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