간행물
한국도로학회 학술대회 발표논문 초록집
- 발행기관 한국도로학회
- 자료유형 학술대회
- 간기 반년간
- 수록기간 1999 ~ 2024
- 주제분류 공학 > 토목공학 공학 분류의 다른 간행물
- 십진분류KDC 534DDC 625
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2014년도 제16회 한국도로학회 학술대회 발표논문 초록집 (2014년 9월) 90건
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2014.09
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현재 국내 고속도로 콘크리트 포장의 약 60%는 줄눈 콘크리트 포장형식이며, 연속철근 콘크리트 포장 은 약 1.3%의 비교적 낮은 구성비율을 갖는 포장형식이다. 하지만 1987년에 개통된 중부고속도로를 중심 으로 연속철근 콘크리트 포장의 우수한 장기공용성이 최근 들어 재조명되고 있으며 관련 연구와 현장 시 험시공 등이 점차 증가하고 있는 추세이다. 연속철근 콘크리트 포장의 전통적인 핵심은 슬래브 거동에 의 해 발생하는 횡방향 균열을 종방향 철근의 인장력과 부착력으로 제어하여 적정한 균열 간격과 균열 폭을 갖도록 하는 것이다. 일반적으로 넓은 균열 간격은 균열 폭을 증가시켜 골재맞물림에 의한 슬래브 간 하 중전달력 저하, 수분 및 염분 침투에 의한 철근부식, 스폴링 발생 등에 영향을 주며 반대로 너무 좁은 균 열 간격은 종방향 균열의 발생과 더불어 펀치아웃 파손이 발생하기 쉽다. 즉 적정 균열 간격 확보를 통한 균열폭의 제어는 연속철근 콘크리트 포장의 공용성에 지대한 영향을 주는 요인으로 볼 수 있다. 연속철근 콘크리트 포장의 균열은 일반적으로 시공 직후부터 동절기 1~2회의 공용기간 사이에서 집중 적으로 발생한다. 하지만 연속철근 콘크리트 포장의 대표적인 손상 유형인 펀치아웃, 스폴링 등은 교통 및 환경하중과도 관련이 있기 때문에 공용기간 중 산발적으로 발생하게 된다. 즉 시공/공용 초기에 발생 한 균열 중, 공용성에 악영향을 줄 수 있는 것으로 알려진 일부 이상 균열들로부터 파손이 발생하여 진전 되는 것으로 예상할 수 있다. 이에 본 연구에서는 육안 관측을 통해 최근 2년 내 시공된 연속철근 콘크리 트 포장 2개 구간의 균열 맵을 작성하고 균열 간격을 조사하였으며 그림 1과 같이 균열 형상을 바탕으로 이상 균열을 분류하였다.
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2014.09
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도로 분야의 유지관리 측면에서 LCC(Life Cycle Cost)에 대한 중요성이 증가하고 있으며, 도로 설계 및 시공 자료의 관리와 유지관리 단계에서 재활용에 관련된 관심이 증가하고 있다. 따라서 국내외에서 IT 기술 발전에 따라 3차원 설계 기술을 토목분야에 적용하기 위한 노력이 발주처와 관련 기관에서 이루 어지고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 2주의 BIM(Building Information Modeling) 기본 소프트웨어 교 육과 2달간의 BIM 소프트웨어 사용 후 38명의 차장 이하 엔지니어에게 토목 설계 분야별 BIM 적용 가능 성에 관련된 설문을 수행하였으며 수행 결과는 그림 1 및 그림 2와 같다. 본 논문 작성을 위해 설문에 응 한 엔지니어는 설문 대상 38명 중 35명다. 설문 조사 결과 토목 분야에서 현재 BIM 도입 및 적용의 경우 그림 1과 같이 시각화에 대한 적용 효과가 가장 높은 것으로 나타났으며, 구조물 설계와 관련된 BIM 적용 효과가 다음으로 높을 것으로 예측되었다. 그러나 아직 지표면 및 횡단작성과 관련하여 BIM 기술을 적용 하는 것은 부정적인 것으로 나타났다. 토목 엔지니어링 분야의 BIM 도입을 위해 필요한 준비사항에 대한 설문 결과 그림 2를 살펴보면 엔지 니어에 대한 BIM 소프트웨어 교육이 가장 급선무 인 것으로 나타났으며, 설계 프로세스 정립과 관련한 의견도 높게 나타났다. 그리고 아직은 BIM 도입 초기인 것을 감안하여 BIM 소프트웨어 구입과 BIM 소프 트웨어를 원활하게 작동하고 일정 수준 이상의 시각화 결과물 도출을 위한 컴퓨터 업그레이드 준비도 필 요한 것으로 나타났다. 본 설문 조사는 당사의 설계 엔지니어에 대한 교육 및 설문 조사를 바탕으로 수행 되어 전체 토목 엔지니어사에 대한 BIM 활용 자료로는 부족하지만 향후 본 설문 조사를 바탕으로 추가 설문을 수행한다면 토목 엔지니어링 분야의 BIM 도입에 활용도가 높을 것으로 사료된다.
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2014.09
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국내 건설기준(설계기준 및 표준시방서)은 표준화된 코드체계(Numbering system) 부재로 인해 기준의 제․개정 관리 곤란하고, 기준간의 연계·호환성이 부족하여 중복 또는 상충되는 기준이 발생하고 있어 실 무에서 사용자의 불편을 초래하였다. 외국은 건설기준별로 고유 명칭과 식별번호를 갖추고 표준화된 코드 체계로 구성되어 있어 기준 관리 용이하고 새로운 기술변화 및 발주청 등 사용자의 편의성을 고려하여 코 드체계를 확장, 발전하고 있다. 유럽의 건설기준은 유럽표준화기구(CEN)의 유로코드(Eurocode)로 구조 물(도로, 철도, 하천 등은 제외)에 대하여 10개의 대분류와 58개의 세부코드로 관리하고 있다. 정부는 건설공사 기준 코드체계(국토교통부 고시 제2013-640호,`13.10)』의 설계기준 및 표준시방서 코 드체계를 도입하였다. 본 코드는 개정용이성은 현행 건설공사기준을 코드번호로 구분하여, 코드번호 단위 별로 건설공사기준을 개정하여 개정주기와 내용을 최소화하여 개정을 용이하게 한다. 중복ㆍ상충성 최소 화는 건설공사기준의 중복되는 내용을 인용 처리하고 상충되는 내용은 비교분석을 통해 해결한다. 코드체 계 통일성은 설계기준과 표준시방서 간의 코드체계를 대분류 수준에서 통일하여 사용자의 편의를 도모하 다. 현재 고시된 건설기준 코드체계는 일부 코드체계의 위계, 전문화 등을 고려하지 못하기 때문에 일부 개정 또는 위계를 재정립해야한다. 따라서, 기존의 건설기준 코드체계를 유지하면서 코드별 기준의 내용과 사용자 중심으로 신설, 변경, 삭 제 등을 한다. 코드체계는 다음과 같이 구분한다(국토교통부,건설공사기준의 코드체계도입방안연구,2013). ▫공통편은 대분류 10번대, 시설물편은 대분류 20-30번대, 사업편은 대분류 40번대 이하로 정의하였 다. 대분류로 정의된 코드는 반드시 ʻ□□□ 설계기준ʼ으로 명칭을 부여 ▫공통편과 ʻ시설물편/사업편ʼ 구분원칙은 공통된 시설물별 설계기준의 내용은 모두 공통편에 모음 (최 소기준). 공통편 설계기준들과 비교하여 차이가 있는 기준은 각 시설물별/사업별 설계기준에 포함시 키고 중복되는 내용은 공통편 설계기준을 인용. ▫시설물편과 사업편 구분원칙은 2개 사업 이상에서 중복되는 시설물 설계기준을 시설물편으로 구성하 였으며, 여러 개의 시설물을 포함하고 있는 사업은 사업편으로 구성. ▫시설물편 설계기준과 사업편 설계기준간에 차이를 보이는 내용은 사업편 설계기준에 특기사항으로 표기하고, 중복되는 내용은 시설물편 설계기준을 인용 새로운 코드체계에 의한 건설공사기준 표준화 정립하고 건설기준 표준화를 통한 건설기준의 운영 및 관리의 선진화 도모 가능하다.
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2014.09
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최근 우리나라 65세 이상인 인구의 비율이 12%를 넘으면서 고령운전자가 일으키는 교통사고도 함께 늘 어나고 있다. 교통안전공단과 경찰청의 자료에 따르면 고령자 교통사고 발생건수는 2008년 10,155건에서 2012년 15,190건으로 5년간 49.5%가 증가했으며, 작년과 비교했을 땐 11.7%가 증가했다. 또한, 고령운전 자 교통사고의 사망자와 부상자는 2008년과 2012년 사이에 각각 28.4%, 46.6%가 증가했다. 청주시의 2012년 기준 고령인구는 57,500인, 고령인구 비율이 8.62%로 고령화 사회의 기준인 7%를 넘 어서고 있다. 그럼에도 불구하고 고령운전자에 대한 대책이 전무한 상황이다. 이에 본 연구에서는 청주시에서 발생한 존별 고령운전자 교통사고의 사고 특성을 분석하고, 사고빈도 모형 및 사고 심각도 모형을 개발한다.
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2014.09
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국내 지형특성으로 인해 ʼ11년 기준 전국의 터널 개수는 1,456개소에 이르며, 터널의 조명 시설로 인한 연간 전기 사용료는 터널 유지 관리비의 60%에 해당하는 약 346억원으로 추산되고 있음을 감안 시 터널의 조명 설비 및 에너지 소비가 집중되는 터널 경계부의 밝기, 즉 휘도 수준의 결정은 안전 및 경제적 측면에 서 매우 중요한 사안이다. 터널 경계부는 터널 입구, 혹은 태양에 의한 입구 그림자 선으로부터 터널 안쪽 으로 정지거리만큼까지의 구역으로 정의되며, 터널 경계부의 조명은 터널로 접근하는 운전자가 터널 경계 부의 시점으로부터 최소한 정지거리만큼 떨어진 거리(이하 ʻ기준점ʼ)에서 설계속도 또는 규정속도로 주행하 면서 터널 경계부 시점에 존재하는 장해물을 확인할 수 있도록 설계․운영되어야 한다. 운전자는 동일한 야외휘도 조건에서 주시 개시점(fixation point)이 멀어질수록, 즉, 운전자가 터널 경계 로부터 더 먼 곳에서 터널 입구를 주시하기 시작할수록 더 낮은 터널 경계부 휘도 수준에서도 장해물 확인이 가능해진다. 이는 주시 개시점에서부터 운전자의 눈, 좀 더 정확히는 중심와(fovea)가 야외에 비해 비교적 어두운 터널 입구의 휘도에 순응하기 시작하여 터널 경계부 시점에 위치한 장해물의 확인이 더 용이해지기 때문이다. 이에 본 연구는 터널의 적정 경계부 휘도 수준 결정을 위한 선행 기초 연구로 실제 도로의 터널 구간에서 8인의 피험자를 대상으로 시선추적시스템(Eye Gaze Tracking System) 및 위성항법시스템(Global Positioning System, GPS)을 활용한 실차량 주행실험을 수행하고, 운전자 시각행태분석 전용 S/W를 활용 하여 특정 위치에서의 터널 입구까지의 소요 주행시간 대비 터널 입구 주시 시간의 비율(주시율)을 분석, 주 시 개시점을 주시율별로 제시하였다. 실험은 최소 운전경력 5년 이상의 피험자들을 대상으로 제한속도 100km/h인 고창담양간 고속도로의 남고창IC~북광주IC 구간 내 터널 중 접근부 선형이 양호한 8개의 터널 에서 수행되었으며, 각 피험자들은 실험의 목적을 모르는 상태에서 90~120km/h의 속도로 자유 주행하였다.
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2014.09
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도로 터널은 주간에도 조명이 필요한 구간이며, 특히 비교적 밝은 야외 환경과 접한 터널 경계부는 시각환 경의 복잡함을 고려 시 조명 설계에 특히 주의를 기울여야 한다. 터널 경계부는 터널 입구, 혹은 태양에 의한 입구 그림자 선으로부터 터널 안쪽으로 정지거리만큼까지의 구역으로, 터널 경계부의 조명은 설계속도로 주 행 중인 운전자가 터널 입구 경계로부터 정지거리만큼 떨어진 위치에서부터 터널 입구 경계에 도달할 때까지 지속적으로 터널 경계부의 장해물을 확인할 수 있도록 휘도 수준이 확보되어야 한다. 따라서 터널 경계부의 휘도는 운전자의 시각적인 특성과 더불어 설계속도 및 이에 상응하는 정지거리에 의해 영향을 받는다. 조원범, 정준화(2014)는 설계속도 100km/h인 도로를 대상으로 터널로 접근하는 운전자의 시야를 축소하 여 묘사한 조명 시뮬레이터를 활용하여 터널로 접근하는 운전자 시야 내 휘도분포를 묘사하기 위한 시나리 오를 구성하고, 피험자 21명 대상 실험을 수행하여 정지거리에서 터널 입구 경계에 위치한 장해물을 발견하 기 위해 필요한 경계부 휘도를 안전율별로 산정하였다. 안전율은 특정 순응 휘도와 경계부 휘도 조건에서 장해물을 확인할 수 있는 운전자의 비율 또는 특정 운전자가 장해물을 확인할 수 있는 확률을 의미한다. 본 연구는 설계속도에 따른 터널 경계부 휘도의 변화를 비교하기 위해 설계속도 80km/h인 도로를 대상으로 피험자 19명을 대상으로 터널 경계부 휘도 도출을 위한 실험을 수행하였으며, 이 결과를 조원범, 정준화 (2014)의 연구에서 도출한 설계속도 100km/h인 도로의 경계부 휘도 도출 결과와 비교하였다. 본 연구는 조 원범, 정준화(2014)와 동일한 실험조건을 적용하였으며, 단, 조명 시뮬레이터는 연구대상 도로의 설계속도 80km/h에 상응하는 최소 정지거리 110m에 맞춰 수정․활용하였다. 본 연구와 조원범, 정준화(2014)의 비교 결과는 표 1 및 그림 1과 같다. 설계속도 80km/h 대비 설계속도 100km/h 도로의 필요 경계부 휘도의 비율(이하 ʻ경계부 휘도비ʼ)은 안전율 75%의 경우 1.3~3.0, 안전율 50%의 경우 1.3~2.8에 분포하며, 순응휘도가 증가할수록 경계부 휘도비는 감소하는 것으로 분석되었다. 경 계부 휘도비는 80km/h 도로에서 필요한 특정 안전율을 확보하기 위해 필요한 경계부 휘도와 비교하였을 때, 동일한 안전율을 확보하기 위한 필요한 100km/h 도로의 경계부 휘도의 비율이다.
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경찰청에서 발간한 2013 교통사고통계에 따르면 최근 10년간 교통사고 사망자는 감소하는 추세이지만, 2011년 대비 2012년 교통사고 사망자가 163명으로 3.1%가 증가했다고 분석하였다. 그 중 차대차 사망자 가 2011년 2,097명에서 2012년 2,156명으로 2.8% 늘어났으며, 그 중 교차로 내 차대차 교통사고 발생건 수는 81,367건으로 전체의 83.9%를 차지해 신호위반 단속카메라를 통한 단속에도 불구하고 교차로에서 의 교통사고는 전체 교통사고 구성비 중 여전히 높은 비중을 차지하고 있다. 특히 가장 비중 있는 사고 유형은 42,135건의 사고가 발생한 측면직각 충돌사고로 43.4%를 나타냈다. 선행연구에서는 신호위반 단 속카메라 운영에 따른 교차로 교통사고 유형을 외국의 추세와 더불어 국내에 시스템 도입 전과 후의 사고 자료를 분석, 연구하였으나 단순히 사고건수만을 비교하였기 때문에 다양한 사고 요인을 반영하지 못하였 고, 교차로에서 일어나는 모든 사고가 한꺼번에 분석이 이루어져 사고 유형별 연구가 미흡한 것으로 판단 하였다. 따라서 보다 뚜렷한 분석 기법을 통해 신호위반 단속카메라의 설치 효과를 알아보고자 신호위반 단속카메라가 설치된 신호교차로에 대하여 관찰적 사전ㆍ사후 평가방법 중 단순비교방법, 비교그룹방법, 경험적 베이즈 방법 이 세 가지 방법을 적용하여 교차로 사고유형 중에 비율이 가장 높은 측면직각 충돌 사고에 대해 효과평가 연구를 수행하고 무인신호위반 단속카메라가 교차로 교통사고에 어떠한 영향을 미 치는지에 대해서 연구하였다. 본 연구에서는 관찰적 사전・사후 분석 방법으로 단순비교방법, 비교그룹방법, 경험적 베이즈 방법을 적용하였다. 단순비교방법은 대상지점에 신호위반 단속카메라 설치 전과 후의 사고건수만을 가지고 비교 분석한 것으로 측면직각 충돌사고 감소율이 25.6%로 나타나 신호위반 단속카메라 설치 효과가 있는 것으 로 분석되었다. 비교그룹방법은 단속카메라가 설치되지 않고 대상지점과 교통여건이 유사한 지점의 사고 건수와 카메라가 설치된 대상지점의 사고건수 변화율을 이용하여 대상지점에서 단속카메라가 설치되지 않았을 경우 기대사고건수를 산출하고 이를 대상지점에 단속카메라를 설치 후 발생한 사고건수와 비교하 여 분석하였으며, 감소율이 27.8%로 단속카메라 설치가 효과 있는 것으로 나타났다. 경험적 베이즈 방법 은 교통사고건수만을 사용하는 단순비교법과 비교그룹방법은 사고에 영향을 미치는 기하구조 등의 다양 한 요인을 고려하지 못하기 때문에 이러한 단점을 보완하여 분석하기 위해 사고예측모형 구축을 통해 기 대사고건수를 추정하였다. 경험적 베이즈 방법 역시 단속카메라 설치 후 29.7%로 사고가 감소한 것으로 나타나 신호위반 단속카메라 설치 효과가 있는 것으로 분석되었다. 세 방법 모두 측면직각 충돌사고에 있 어서 단속카메라 설치 후 사고감소효과가 나타났다.
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국내 수치지형도의 제작방법은 항공사진촬영방식을 이용하여 1년 주기로 수정 및 신규로 제작된다. 도 로의 현황은 1995년 총연장 74,237km에서 2012년 105,703km로 약 30% 연장이 확대되었으며, 고속도로 도 최근 15년간 1995년에 비하여 2배 이상 연장이 확대되었다. 기존의 수치지형도 제작방법으로는 도로의 연장에 따른 신속한 지도 제작 및 도로 주변 및 도로상에 존재하는 시설물에 대한 DB구축이 어려운 실정 이다. 또한 항공사진측량방법은 수직촬영에 의한 정사영상을 이용함으로 도로주변의 가로수, 대형건물 등 의 지장물에 의한 폐색구간에서는 인도와 차도의 경계, 차량 진출입로, 도로 주변에 설치되어있는 시설물 들에 대한 DB구축 및지도제작은 불가하기 때문에 현지조사방식을 적용하고 있다. 이러한 도로 및 도로 시 설물들에 대한 지도제작 문제점을 보완하기 위하여 Camera, Laser Scanner, GPS, IMU, DMI 등 멀티 센 서를 이용하여 3차원 공간정보를 취득하고 점군자료와 영상자료를 이용하여 도로 기반의 정밀 수치지형도 제작 가능성을 파악하기위한 정확도 검증을 실시하였다. 정확도 검증 대상으로는 중앙선, 노면 표시, 도로 표지판, 가로등 등 도로 시설물로 정하였으며, 위치 정보를 취득하기 하여 DGPS Network RTK측위 방법 중 하나인 VRS(Virtual Referens Station) 기법을 적용하여 3차원 위치정보를 취득하였다.
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도로포장 노면 특성은 도로이용자의 주행쾌적성과 안전에 직접적인 영향을 미치는 중요한 요소이다. 노면 특성 중 평탄성은 도로포장의 대표적인 기능성 중 하나이며, 도로포장 상태를 판단하는 주요 지표이 다. 차량을 이용한 도로포장 평탄성 정량화 방법에 대한 본격적인 시도는 1960년대부터 시작되었으며, 다 양한 기법과 방식이 개발되었다. 이후 도로포장의 대표적인 평탄성 지수인 국제평탄성지수(International Roughness Index, 이하 IRI)로 통일되기 시작하였으며, 많은 국가에서 도로포장의 평탄성 정량화 지수 로 사용되고 있다. 최근 도로포장의 3차원 형상을 주행 중 취득할 수 있는 센서가 개발되어 기존의 2차원 적인 도로포장 표면 상태를 3차원 형상화가 가능해 졌다. 본 연구에서는 국내 최초로 도입된 노면3차원 프로파일 측정 장비를 이용하여 도로 평탄성 측정에 활용가능성을 현장시험를 통해 검증해 보았다. 시험 방법은 동일 구간에 대해 기준프로파일측정기(Reference Profiler)를 이용하여 측정된 IRI와 3차원 프로 파일 측정기에서 수집된 자료를 IRI계산 후 비교하였다.
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고속도로 가속차로에서의 교통량 유입은 본선부 교통류 흐름에 상당한 영향을 미친다. 가속차로를 통 해 본선으로 진입하는 진입교통량으로 인해 병목현상이 발생하여 본선의 정체현상 유발 등의 문제를 야기 할 수 있기 때문이다. 교통량이 많은 도심부의 고속도로 구간의 경우, 해당 구간에 진입로가 위치한다면 상습적으로 정체가 유발될 수 있는 가능성을 내포한다. 또한, 진입로가 포함된 정체구간의 경우, 가속차 로의 길이에 따라 정체가 가중될 수도 완화될 수도 있다. 진입로 교통량에 따라 본선상의 차량이 가속차 로로 차선변경을 실시하여 주행할 수도 있으며, 진입차량이 본선 상으로 진입할 때 무리한 끼어들기로 교 통사고를 유발하거나 정체현상을 가중 시킬 수 있다. 또한, 가속차로 길이가 적정범위 이상일 경우 길이 만큼 상충횟수가 더 많아져 교통사고 위험 및 정체현상을 가중 시킬 수 있으므로 가속차로의 적정 길이 산정이 중요하다. 불가피하게 기하구조 상 가속차로가 길 경우, 일정거리를 시선유도봉 설치 등으로 본선 과 분리시켜 상충을 줄이는 기법 등이 필요하다. 본 논문은 상습 정체구간인 중앙선 지선 남양산IC~물금IC 구간을 대상으로 국토해양부「도로의 구 조·시설 기준에 관한 규칙 해설, 2009」에 가속차로 최소길이와 가속차로 소요 길이 산정식을 활용하여 해당 구간의 적정 가속차로를 산정하고, 현재 기하구조를 반영하여 최적 시선유도봉 설치 간격을 산정하 였다. 앞선 분석 결과를 토대로 VISSIM을 이용하여 현재 도로교통 조건과 장래 도로교통 조건하에 시선 유도봉 설치 미설치에 따른 평균 통행속도, 평균통행시간, 통과교통량 등을 비교 분석하였다. 분석결과 첫째, 가속차로 최소길이를 이용한 가속차로 최소길이는 변이구간 포함 370m로 나타났으며, 가속차로 소요길이 산정식을 이용한 가속차로 길이는 변이구간 포함 299m로 나타났다. 둘째, 앞선 분석 결과와 분석구간의 기하구조를 반영하여 시선유도봉 설치길이를 산출한 결과, 약 140~211m로 나타나 약 150m 시선유도봉을 설치하여 가속차로 이용연장을 기존 510m에서 360m로 축소하는 것이 적절할 것으 로 나타났다. 가속차로 시선유도봉 설치에 따른 통행속도 변화는 아래의 표 1과 같다.
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2014.09
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대기오염의 심각성이 대두되면서 포장도로 혹은 비포장도로에서 발생되는 재비산 먼지의 농도 측정값 은 도로의 정비 및 청소의 근거 자료로 사용되며 대기의 공기질을 향상시키기 위한 개선책을 마련하는데 중요한 자료로 활용된다. 도로에서 재비산되는 먼지의 농도 측정은 도로 조건에 따라 변하는 측정차량의 속도, 측정 샘플링 입구의 위치, 샘플링 유량 등 다양한 변수의 영향을 받는다. 본 연구에서는, 도로 상황 에 따라 변하는 측정차량의 속도에 관계없이 효과적인 샘플링이 될 수 있도록 하는 등속흡인장치의 평가 를 수치해석 방법으로 진행하였다. 본 연구에서 사용된 등속흡인장치의 입구는 도로 재비산 먼지를 흡입하기 위한 샘플링 라인과 연결되 어 있고, 측정차량의 속도에 따라 등속흡인장치로 유입되는 공기의 유량이 변하게 된다. 등속흡인장치 내 로 유입된 공기는 2단으로 분리되어 등속흡인장치를 빠져나간다. 즉, 도로 재비산 먼지의 농도를 측정하 기 위해 3 L/min의 유량은 등속흡인장치의 가운데에 위치한 중심관을 통해 에어로졸 측정 장비로 유입되 고, 나머지 유량은 후단의 관을 통해 등속흡인장치를 빠져나게 된다. 이 때, 등속흡인 조건을 만족하기 위 해 중심관의 입구 위치가 측정차량의 속도, 즉 총 샘플링되는 유량의 변화에 맞추어 이동하게 된다. 유동의 높은 레이놀즈 수와 등속흡인장치의 형상을 고려하고 standard κ-ε turbulence model을 이 용하여 등속흡인장치 내에서의 유동의 특성을 해석하였다. 이후 유동해석 결과를 바탕으로 하여 입자의 거동을 해석하였다. 유동 해석과 입자 거동 해석을 통해 분석한 결과, 측정차량의 속도 변화에 따라 중심 관의 위치가 선형적으로 변하며 측정차량의 속도가 20km/h부터 35km/h까지 변할 때 등속흡인장치 내에 서 등속 흡인이 가능한 것으로 평가되었다.
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2014.09
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대기 공기질에 대한 국민적 관심이 높아짐에 따라 포장도로나 비포장도로에서 차량의 주행에 의해 발 생하는 도로 재비산 먼지를 줄이기 위한 노력이 이루어지고 있으며, 이에 따라 도로 재비산 먼지의 농도 와 특성을 조사 및 관측하는 연구가 진행되고 있다. 도로 상에 분포되어 있는 미세먼지는 각종 차량의 주 행에 의해 재비산되어 대기 중의 미세먼지 농도를 증가시킬 수 있으므로, 재비산 먼지의 농도를 실시간으 로 측정하여 도로의 정비와 청소의 근거 자료로 활용하고 있다. 따라서 도로 재비산 먼지를 효과적으로 측정하는 것은 매우 중요하다. 도로 재비산 먼지의 측정 효율에 영향을 주는 요소로는 측정차량의 속도, 샘플링 유량, 그리고 측정을 위한 샘플링 입구의 위치 등이 있다. 본 연구에서는 도로 상황에 따른 측정차 량의 다양한 속도를 고려하여 도로 재비산 먼지가 효과적으로 흡인되도록 하는 샘플링 입구의 위치 선정 에 관한 수치해석 연구를 진행하였다. CFD 해석을 위한 상용 코드인 FLUENT를 사용하였고, 도로 재비산 먼지의 측정에 실제 사용되고 있는 측정차량을 모사하여 측정차량 주위의 공기 유동을 해석하였다. 차량의 주행 속도를 고려하여 차량 전면 부로부터 일정한 속도의 기류가 불어오는 것으로 가정하였다. 또한, moving boundary 조건의 설정을 통 해 차량의 주행에 따른 바퀴의 회전과 도로면의 차량에 대한 상대적 이동을 구현하였다. 회전하는 바퀴 주변의 압력계수를 시뮬레이션을 통해 예측하여 이를 기존 문헌의 실험 결과와 비교함으로써 본 연구에서 채택한 시뮬레이션 방법의 정확성을 검증하였다. FLUENT에 내장되어 있는 DPM(Discrete Phase Models) 코드를 사용하여 도로 재비산 먼지의 이동 경로를 예측하였다. 측정차량의 주행에 따른 바퀴와 도로면의 마찰에 의해서 도로상의 먼지 또는 타이어 마모 먼지가 비산되는 것으로 가정하였고, 차량의 바 퀴와 도로면의 마찰부에서부터 입자가 어떠한 경로로 공기 중에서 이동하는 지 파악하였다. 도로 재비산 먼지의 이동 경로 해석 결과로부터 도로 재비산 먼지가 가장 많이 지나가는 위치를 파악하 고, 이를 토대로 하여 도로 재비산 먼지를 효과적으로 측정하기 위한 샘플링 입구의 위치를 제안하였다. 추후에 실험을 진행하여 제안된 샘플링 위치가 적절한 지 여부에 대해 시뮬레이션 결과와 비교하여 보완 할 예정이다.
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세계적으로 온실가스 배출량 문제 등의 녹색환경을 위한 연구가 많이 진행되어 있으며, 최근 국내에서 도 녹색도로와 관련된 법/제도 및 온실가스 배출량 저감, 탄소중립형 도로, 녹색도로 인증 등에 대한 연 구가 활발하게 진행되고 있다. 녹색도로 인증제에 대한 연구는 미국, 영국 등에서 먼저 연구를 시작하였 으며, 대표적인 녹색도로 인증제로 미국 워싱턴주의 Greenroads, 뉴욕주의 GreenLITS라는 녹색도로 자 체 평가시스템을 개발 운영하고 있으나, 국내에서는 아직 녹색도로에 대한 평가 및 인증 수행에 필요한 법/제도 및 평가 체계, 인증기관, 시스템 등의 장치가 부족한 실정이다. 그러므로 본 연구에서는 이러한 해외 연구 사례 및 국내 녹색도로 법/제도 연구 내용을 바탕으로 우리나라의 실정에 적합한 녹색도로 인 증 및 모니터링 시스템을 개발하였다. 녹색도로 인증을 위해서는 국내 도로 환경에 적합한 평가지표가 필요하다. 본 연구에서는 녹색도로 인 증시스템 구현을 위하여 현재 진행 중인“탄소중립형 도로기술 개발”과제에서 한국건설기술연구원과 한 국교통연구원에서 연구하여 작성된 녹색도로 법/제도 및 인증제 개발 분야에서의 평가지표 초안을 기반 으로 인증시스템을 구현하였다.
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일상생활에서 사용되고 있는 도자기는 점토 등을 원료로 사용하여 제조되며 이를 제조하는 공장이나 사용하는 가정에서 버려지고 폐기처분되는 폐기물량은 공장에서만 연간 6천여톤으로 보고되고 있으며 가 정에서 버려지는 생활도자기를 합산하면 상당량이 폐기물로 처리 되는 것으로 추산된다. 이처럼 폐기 처 리되는 도자기는 주로 매립되어지거나 일부 제한적으로 골재를 대체하여 사용되는 것으로 보고되고 있다. 이러한 폐도자기는『건설폐기물 재활용 촉진에 관한 법률 시행령, 시행규칙』이 개정되면서 건설폐기물로 폐기처리됨으로서 처분이 용이하게 되었으며 환경보전 및 자원재활용 측면에서 적극적인 재활용 방안이 모색되어야 할 것으로 사료된다. 따라서 본 연구에서는 도자기 폐기물을 효율적으로 재활용하는 방안으로 폐도자기를 미분말화하여 대기온도가 낮은 초봄이나 늦가을 초기강도 발현이 요구되며, 초기균열 방지와 알칼리골재반응이 방지되는 콘크리트 도로포장에 활용성을 검토하고자 하였다. 기존의 연구된 자료에 의하면 이화영 등(2008, 2010)은 폐도자기분말의 혼입에 따른 시멘트 모르타르의 특성, 시멘트 혼합재로 활용하기 위한 폐도자기분말의 연구, 폐도자기 분말의 PHC 파일에 시멘트 혼합재 로서 적용성 검토 등을 수행하였다. 이 연구에 의하면 국내에서 수급된 폐도자기의 화학적 특성을 분석한 결과는 표 1과 같으며 주요 화학적 조성성분은 SiO2성분이 65%, Al2O3와 CaO가 각각 19% 및 5.66%인 것 으로 분석되었다. 또한 폐도자기분말을 시멘트 혼화재료로 사용할 경우 작업성의 개선, 시멘트의 절감효 과, 초기강도개선 효과를 나타내는 것으로 연구되었으며, 혼화재료로서의 성능은 고로슬래그를 사용한 것 보다 우수한 것으로 연구되었다. 뿐만아니라 제반 품질규정이 만족되고 제조원가 절감 등 자원재활용적인 측면에서 효용가치가 있는 것으로 연구되어 콘크리트나 모르터르에 활용 가능성을 확인하였다.
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공항 활주로 및 유도로 등 Airside내의 Deicing과 Anti-Icing은 겨울철 항공기의 안전한 운영을 위해 필수적이다. 이를 위해 물리적 제설 작업 전·후에 주로 PDPs(Airfield Pavement Deicing Products)를 사용하고 있는데, 과거 PDPs의 주성분(urea, glycols 등)은 상대적으로 높은 결빙점과 환경 유해성 때문 에 선호도가 떨어져 이를 대체하기 위해 최근 PDPs의 주성분으로 친환경성과 상대적으로 결빙점이 낮은 초산칼륨(KAc), 초산나트륨(NaAc), 개미산나트륨(NaFm), 개미산칼륨(KFm) 등이 사용되고 있다. 하지 만 이러한 PDPs를 사용하는 최근 몇 십 년 사이 공항 콘크리트 포장에 ASR이 증가하였고, 북유럽 일부 공항의 아스팔트 포장에 아스팔트 바인더 액상화 등 내구성 문제가 나타나고 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 PDPs의 국내 공항 포장에 적용성을 평가하기 위해 표.1과 같이 콘크리트 포장에 대한 ASR 시험(ASTM C 1260 – Mortar-Bar Method), 아스팔트 포장에 대한 표면인장강도 시험 (LFV Method 2-98, Europe)을 실시하였다.
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최근 건설 프로젝트는 전문화, 대형화, 복잡화, 다양화됨에 따라 경제성 확보 및 효과적인 프로젝트 관리가 점차 중요해지고 있다. 특히 2015년 1월 1일을 기점으로 정부는 관련 산업체들을 대상으로 온실가스 배출권거 래제를 시행할 것을 공표하였다. 건설 분야 역시 탄소배출 규제 대상으로 향후 국내 건설공사는 탄소저감을 위 한 다양한 요소기술의 개발 및 적용이 필요한 실정이다. 2014년 한국도로공사의 예산안에 따르면 도로건설사업 부문의 투자가 2012년 대비 약 15.3% 증가하였고, 이 에 따라 도로의 기획, 설계, 시공시에 기존 공정을 개선하여 최적화함으로써 탄소배출량을 효과적으로 저감할 수 있다. 탄소저감을 위한 공정 최적화 주요 요소로는 효율적 장비조합, 공법별 자재변경, 공정 보할 조정 등이 있으나, 사업지 및 공종별 특성에 따라 조건이 모두 상이하므로 보편적인 기준 적용이 곤란한 실정이다. 또한 국내 건설공사의 공정관리는 일정/비용 통합관리시스템(EVMS)이 현재까지 가장 발전된 형태의 관리기법으로, 탄소배출량을 포함한 체계적인 공정관리가 부재한 실정이다. 일반적으로 도로공사의 경우 수평적이며 반복적인 공사로, 건설장비에 대한 의존도가 높다. 이에 따라 장비 운용방식에 의한 생산성과 장비투입의 효율성은 도로공사의 공사기간 및 경제성 확보에 가장 중요한 요소중 하 나이다. 이에 본 연구에서는 건설공사 중 도로공사 공정계획 수립을 위한 대상 공종별 공정로직을 개발하고, 세 부 공종별 건설장비 조합을 분석하였다. 이를 토대로 탄소배출량-공사기간-공사비용을 연계한 녹색시공 모델 을 제시하고, 도로건설 현장에 공통적으로 적용 가능한 녹색도로 공정관리 최적화 방안을 제안하고자 한다. 이를 위하여 도로공사에서 건설장비의 활용도가 높고 공사비가 편중된 토공사, 포장공사를 대상으로 하여 국도건 설공사설계실무요령(2008)을 기준으로 세부작업을 분류, 체계화하였다. 또한 세부 공정로직별 효율적인 건설장비 운용방안을 분석하여 공정계획 대안별 최저탄소배출량-최적공사기간-최소공사비용에 대한 효율성을 평가하였다. 향후 사업관리자들은 본 연구에서 제안하고자 하는 녹색도로 공정관리 최적화 방안을 준용하여 탄소발생저 감, 공사기간 단축, 공사비 절감 등 인자들 사이의 균형적인 의사결정이 가능하며, 경제성과 환경성을 동시에 고려한 최적의 대안 제시가 가능할 것으로 기대된다.
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현재 청정에너지 확보에 대한 기술은 전 세계적으로 큰 관심을 가지고 있다. 이에 대한 접근법 중 가장 주목을 받고 있는 것은 에너지 하베스팅 기술이다. 에너지 하베스팅은 기존 구조물에서 낭비되어 지는 풍 력, 태양광·열과 같은 에너지를 전기에너지 및 열에너지로 변환하여 사용할 수 있도록 하는 기술이다. 그 중 온도 차이에 의해 전기를 생산 할 수 있는 발전소자를 이용하여 콘크리트 포장도로에 적용하고자 한다. 콘크리트 포장도로의 표면은 하루 중 가장 태양열에 오랜 시간 노출되는 구조물 중 하나이며, 그로 인하여 콘크리트 구조물의 상부와 하부의 온도차이가 발생하게 된다. 본 실험에서는 발전소자의 콘크리트 적용의 효율증대를 위해 알루미늄 판을 부착시킨 상태와 부착시키지 않은 상태의 동일 시간대의 전압생성 량을 비교하여 동일한 실험조건(온도, 측정시간, 공시체크기)을 유지한 상태에서 실험해 보았다.
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최근 국내 이상기후로 인한 집중호우로 사회기반 시설물인 도로 파손 문제가 대두 되고 있다. 이를 해 결하기 위해 아산탕정지구에 840개의 침투도랑을 포함한 LID(Low Impact Development) 빗물관리시설 물이 도로인접부에 설치되었다. 하지만 침투도랑에 유입된 유입수의 거동이 침투도랑 인접 부도로 내부로 흘러들어가 도로구조의 안정성에 부정적인 영향을 발생시킬 가능성이 있다. 그럼에도 불구하고 도로안전 성을 검증하기 위한 실내시험 및 현장시험은 전무한 상태이다. 본 연구에서는 실내시험 및 현장시험을 보다 정확히 하기 위하여 침투수에 의한 도로안정성 구조해석 이 필수적인 사항이라고 판단하였다. 침투수 유입에 따른 도로하부구조의 유체거동과 포장골재 및 노상의 함수비 변화에 따른 공용성을 분석하였다. 도로하부구조의 유체거동과 함수비 변화를 역학적으로 예측하 기 위해 유한요소 해석을 실시하였다. 유한요소 해석을 통해 침투도랑이 도로 공용성에 미치는 영향 분석 의 전체적인 연구 절차는 아래 그림 1과 같다.
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최근 흙포장은 친환경 재료로 알려지기 시작하면서 시공이 점차 늘어나고 있는 추세이다. 그러나 기존 흙 포장은 자연상태의 흙에 시멘트와 경화제를 혼합하여 포설되고 있으며, 강도 발현은 시멘트의 첨가량(일반 적으로 15~20wt%)에 의존하고 있다. 시멘트는 소성과정에서 1400℃이상의 막대한 에너지가 소비되며, 온 실가스의 주요인인 이산화탄소를 다량으로 배출하고 있으며, 이는 전세계 온실가스의 7%에 달한다. 따라서 국내외 콘크리트 제조업체들은 시멘트 제조시 발생되는 이산화탄소의 감축을 위한 기술개발을 위해 노력을 하고 있다. 본 연구에서는 기존 흙포장 재료에서 시멘트를 대체하기 위하여 산업부산물(고로슬래그 미분말, 플라이애쉬)을 이용한 무시멘트 무기계 습식 흙포장 재료의 배합비에 따른 강도실험을 수행하였다.
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1990년 중반부터 차량의 증가와 아스팔트 포장 품질의 한계로 인하여 아스팔트 포장은 심각한 파손이 발생하여 사회적인 문제로 부각되기 시작하였다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 실무적으로 도입된 간 단한 처지 방안이 개질아스팔트의 도입이었다. 여러 종류의 개질아스팔트가 도입되어 아스팔트 포장 파손 을 해결하기 위하여 노력하였으나 현재까지도 만족할 만한 해결책을 찾지 못하고 있는 실정이다. 본 연구 는 포장 파손의 해결책을 찾기 위한 연구로서 폐타이어 칩과 천연무기재료를 일정한 비율로 맞추어 각각 총 바인더양의 12%와 10%로 혼합하여 아스팔트 포장의 주요 파손으로 지적되고 있는 소성변형 및 간접인 장강도의 향상 가능성에 대하여 실내에서 시험을 실시하였다. 시험에 사용한 아스팔트는 PG 64-22 등급 의 바인더이며, 입도는 WC-2를 사용하였다. 성능비교를 위하여 마샬안정도, 간접인장강도, 동결융해를 이용한 수분민감도, 동적안정도를 측정하였으며, 이를 일반아스팔트 공시체 및 SBS개질아스팔트 공시체 와 비교를 실시하였다. 시험결과, 총 12%를 첨가한 아스팔트 공시체의 평균 마샬안정도는 19,619N, 10%를 첨가한 아스팔트 공 시체의 평균마샬안정도는 17,725N가 측정되었고, 9,022N의 평균 마샬안정도가 나온 일반아스팔트 공시체 에 비하여 각각 117%, 96% 더 높게 측정되었다. 이는 KS규격 기준(7,500N)을 만족하지만 23,580N의 평 균마샬안정도가 나온 SBS 개질 아스팔트 공시체 기준 각각 83% , 75%의 성능이 발현되어 추후 연구가 더 필요하다. 간접인장강도의 경우, 총 12%를 첨가한 아스팔트 공시체와 10%를 첨가한 아스팔트 공시체의 평 균간접인장강도 모두 1.5MPa가 측정되었고, 일반아스팔트 공시체는 0.8Mpa, SBS 개질아스팔트 공시체 는 1.7MPa가 측정되었다. 수분민감도 역시, 총 12%를 첨가한 아스팔트 공시체와 10%를 첨가한 아스팔트 공시체의 평균인장강도비 모두 0.8이 나왔으며, 일반아스팔트 공시체 및 SBS 개질아스팔트 공시체는 각각 0.6과 0.7의 평균인장강도비가 측정되었다. 동적안정도의 경우 일반 아스팔트는 4,200회/mm, 12%를 첨 가한 아스팔트 공시체는 8,400회/mm, 10%를 첨가한 아스팔트 공시체는 5,040회/mm, SBS 개질아스팔트 공시체는 6,890회/mm가 측정되었다.
