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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차량의 도로주행시 발생하는 소음은 차종에 따라 다르게 나타난다. 타이어의 크기, 주행속도, 차종은 소음의 크기에 영향을 주는 주요 요소라 할 수 있다. 이러한 차종의 변화에 따라 발생하는 소음의 특성을 분석하기 위하여 승용차, 승합차, 덤프트럭, 버스에 대한 개별차량의 소음특성에 대한 현장실험을 실시하 였다. <그림 1>은 본 연구에서 수행한 차량의 사진을 보여주고 있다. 현장실험은 한국도로공사 여주 시험 도로 내 아스팔트포장 구간에서 실시하였다. 차종별로 주행속도를 60km/h에서 100km/h까지 10km/h씩 증가시켜 실험을 수행하였다. 도로교통소음은 길어깨 소음 측정 방법(Pass-by method)을 이용하여 주행 차로 중앙을 기준으로 수평거리 7.5m, 수직거리(높이) 1.2m의 노견에 마이크로폰을 설치하여 측정하였 다. 현장실험 자료를 바탕으로 각 차량의 주행시 발생하는 소음에 대해 등가소음(dB(A))을 분석하였으며, <그림 2>는 분석 결과를 보여주고 있다.
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2014.09
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2000년대 이후, 쾌적한 생활환경을 위한 시민의 요구가 높아지고 있으며, 쾌적한 생활환경을 마련하기 위한 주거지내 교통 소음 관리에 대한 중요성이 대두되었다. 최근 발표된 서울시 정책 리포트에 의하면, 서울시민의 33.6%가 소음을 가장 심각한 환경 문제로 인식하고 있으며, 소음 민원도 2006년 대비 2011년 에 1.8배 증가하였다고 보고하고 있다. 이러한 관심은 자연스럽게 주거지내 소음 저감을 위한 노력으로 이어져 주거지역내 방음벽 설치, 소음 지도 작성 및 관리, 상시 소음 측정, 기타 새로운 소음 저감 기술 개발 등의 대책을 마련하고 있다. 국내에서 시행되고 있는 기본적인 소음 관리는 환경부에서 제시한 지역 별 밤과 낮 소음 규제 기준으로 진행되고 있으며, 국가 소음도의 체계적인 관리를 위하여 국가소음정보시 스템을 구축 및 운영을 하고 있다. 세부 지역에서의 소음 관리는 대부분 방음벽 설치를 통해 이루어지고 있으나, 방음벽으로 인한 부작용 등이 있어 새로운 방법의 모색이 필요하다. 세부 지역에서의 소음 관리 를 하기 위해서는 실제 도로 환경에서 측정된 자료를 이용하여 소음 발생에 대한 메커니즘 분석 및 모델 링이 필요하며, 이를 통하여 새로운 대안을 찾을 수 있다. 국내에서 사용되는 도로 소음에 대한 모델은 일 반적으로 유럽이나 일본의 소음 예측식을 기반으로 사용하고 있으나, 소음 예측을 위한 구체적인 입력 조 건에 대한 경험이 부족하여 예측 프로그램 사용자에 따라 다른 경향으로 나타날 수 있다. 따라서, 소음 모 델의 신뢰성을 확보하기 위해서는 국내 도로를 대상으로 측정된 다양한 실측 데이터를 바탕으로 소음 발 생에 대한 세부적인 이해가 필요하다. 본 연구에서는 도로내 교통 조건 변화에 따른 소음 발생 메커니즘을 파악하기 위하여, 도로변의 수음원 에서 측정하는 Pass-by 방식을 사용하여 소음을 계측하였다. 소음 계측은 일반 국도상 2차선 주행차로 중앙으로부터 수평 이격 거리 5m, 7.5m. 15m 지점, 노면으로부터 수직거리 1.2m 높이에서 측정하였으 며, 변화하는 교통 조건을 상세히 분석하기 위하여, 매설형 교통량 검지기 및 영상을 취득하였다. 차량의 주행 패턴에 따라 발생하는 소음을 관찰하기 위해서 소음 측정시 취득된 영상을 분석하여 차량의 대표적 인 주행 패턴을 분류하였으며, 이 때 발생되는 음압의 변화 및 주파수의 변화를 분석하였다. 소음 분석시 취득된 교통 조건은 차량 속도 50~100 Km/h, 주행 차종은 1종~6종까지 나타났다. 본 연구에서 제시된 교통 조건에 따른 소음 측정 및 분석 방법으로 얻어진 결과는 일부 국한된 도로 조건하에서의 결과로 일 반화시킬 수 없지만, 향후 다양한 지역(포장 형식, 구배 등)에서 동일한 방법으로 소음을 수집하여 데이터 베이스를 구축한다면 소음 모델의 현장 검증 및 적용이 가능할 것이다.
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2014.09
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최근 잦은 악천후와 도로의 노후화는 도로상에서 발생하는 교통사고 증가의 원인이 되고 있다. 대표적으로 포트홀에 의한 교통사고가 이에 해당하며, 실제 한국에서 포트홀로 인한 교통사고는 2008년 209건이었으나 2013년에 1,051건으로 5배가량 증가하였다. 도로관리청은 도로에서 발생하는 안전사고의 저감을 위해 도로 순 찰을 통한 직접적인 모니터링과 전화, 인터넷 등을 통해 도로 상의 문제를 도로이용자가 신고할 수 있는 도로이 용불편센터를 운영하는 간접적인 모니터링을 하여 왔다. 전자는 도로 문제를 정확하게 발견 및 처리할 수 있으 나 인원과 예산의 한계가 있고, 후자는 도로이용자의 참여를 유도함으로써 전자의 단점을 보완할 수 있으나 통 합채널의 부재, 신고처리절차 홍보 부족, 도로관리청 전화번호 인지의 어려움, 이동 중 불편위치의 정확한 설명 곤란 등의 문제점으로 인해 활용도가 낮은 편이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 국토교통부에서는 국민들이 도로이용 시 겪게 되는 여러 가지 불편사항을 쉽고 편리하게 신고하고 24시간 이내에 처리하는 도로이용불편 척척해결서비스(이하 척척서비스)를 개발하고 2014년 3월부터 서비스를 시작하였다. 복잡하고 다양한 도로관 리기관을 구분하여 신고할 필요 없이, 스마트폰 앱만 설치하면 해당 도로관리기관에 자동으로 신고하고 그 처 리결과를 공유할 수 있으며, 만족도 평가를 통해 정책에 참여할 수 있다(그림 1). 서비스 개시 후 3개월 동안의 데이터를 분석하여 서비스 이전(2013년)과 비교해 보았을 때, 도로이용 불편 신고건수가 2배 이상 증가됨을 볼 수 있었고, 도로파손과 안전시설물 등 도로안전과 직접적인 연관이 있는 신고유형이 많이 증가했다(그림 2). 또 한 신고내용과 함께 사진 및 동영상을 함께 첨부하기 때문에 차로 수준으로 신고(약 100건)가 가능하여 향후 차 로 기반의 도로 유지·보수의 기초 자료로 활용이 가능하다. 척척서비스의 활용 증가는 내재되어 있는 도로 안 전성 향상에 대한 사회적인 요구를 의미하며, 향후 척척서비스와 같이 ICT기반의 국민 참여형 정책을 통해 국 가 시설물 전반에 대한 안전성 제고를 도모할 수 있을 것으로 판단된다.
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2014.09
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포장하부는 공용기간이 경과하면서 다양한 이유로 인해 지지력저하, 부등침하, 단차 등이 발생하고 이 는 포장의 파손으로 이어져 운전자들의 주행성과 안전성을 저하시킨다. 이러한 파손을 방지하기 위해서는 포장하부를 명확하게 파악하고 적절한 시기에 유지보수를 실시하여 공용성을 유지시켜야 하는데 포장하 부를 평가하는 기법으로는 국·내외에서 가장 많이 사용되는 비파괴 기법인 FWD를 주로 사용하고 있다. FWD는 포장구조진단기로 포장체에 하중을 가하고 이로 인해 발생하는 수직처짐량을 일정한 간격으로 배 치된 계측기에서 측정하여 하중과 처짐량의 관계를 분석하여 포장하부 상태를 평가한다. 하지만 FWD의 방향에 따라 동일지점이라 하더라도 포장하부 상태가 상이하게 나타날 수 있음에도 불구하고 이에 대한 명확한 규정 및 지침이 없는 상태이다. 따라서 본 논문에서는 AASHTO 98년도 설계지침에서 제시한 AREA방법을 이용하여 FWD 방향에 따른 포장하부 상태평가를 실시하였다. FWD의 방향에 따른 포장하 부 상태평가를 실시하기 위해 유한요소해석 및 현장시험을 실시하였으며 유한요소해석은 상용프로그램인 ABAQUS를 사용하였고, 유한요소모형은 토공부, 공동이 존재 하는 구간. 암거가 존재하는 구간을 모사한 뒤, 공동의 크기와 암거의 토피고, 노상의 탄성계수를 변화시켜가며 유한요소해석을 실시하였다. 유한요 소해석 결과 토공부에서는 FWD의 방향에 관계없이 동일한 결과가 나타났는데 이는 유한요소의 경우 물 질을 균질한 상태로 가정하고 해석을 하기 때문이라고 판단되었다. 공동이 있는 구간의 해석결과는 계측 기가 공동이 있는 곳으로 향하면 포장하부 상태가 불량하게 도출되었으며, 공동의 크기가 커질수록 FWD 의 방향에 따른 포장하부 지지력 계수의 차이는 커졌다. 이어 암거가 존재하는 구간에서 유한요소해석을 실시한 결과 암거가 존재하는 방향으로 계측기가 존재 할 경우 포장하부 상태평가가 양호하게 나타났으며 이는 강성인 암거의 영향 때문이라고 판단되었다. 또한 암거의 토피고가 증가함에 따라, 노상의 탄성계수가 증가함에 따라 FWD의 방향에 따른 포장하부 의 지지력 계수의 차이는 줄어드는 것을 확인 할 수 있었다. 이어 유한요소해석의 결과를 검증하기 위해 국 내 상용중인 고속도로의 토공부와 암거부에서 FWD의 방향에 따른 포장하부 상태평가를 실시하였다. 토공 부와 암거부 현장은 각각 2곳씩 총 4군데이며 먼저 토공부의 경우 유한요소해석의 결과와 달리 FWD의 방 향에 따라 포장하부 상태의 결과가 서로 상이하게 도출되었으나 뚜렷한 경향은 찾을 수 없었다. 이는 시공 당시에는 엄격한 관리에 의해 시공이 되지만 시간이 경과함에 따라 다양한 이유로 인해 하부지반에 변화가 생겼기 때문이라고 판단된다. 암거가 존재하는 구간에서 FWD의 방향에 따른 포장하부 상태평가를 실시한 결과 FWD의 방향에 따라 포장하부 상태의 결과가 상이하게 도출되었으며 앞서 실시한 유한요소해석결과와 동일하게 계측기의 방향이 암거방향으로 향할 경우 포장하부 상태평가가 양호하게 도출되었다. 본 연구를 통해 FWD의 방향에 따라 동일지점이라 하더라도 포장하부의 상태가 상이하게 도출될 수 있다는 것을 확인 하였으며 추후 다양한 현장에서 추가적인 현장실험을 통해 데이터를 축적 할 예정이다.
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아스팔트 콘크리트 포장은 공용 수명에 따라 영구변형이나 균열과 같은 포장 파손이 발생난다. 이에 도로 포장 유지 보수 방법인 균열 보수법은 도로의 노후화를 저감시키는 유지 보수 공법으로 이용되고 있다. 도로 포장 유지 보수에서 균열 발생시 간단한 균열 실링과 패칭을 통해 포장면의 침하를 지연 시킬 수 있 다는 연구 결과가 있다. 이는 균열부의 산화를 지연시킴과 동시에 수분 침투로부터 표층과 중층간, 중층과 기층간의 안정된 층을 형성하는 것이다(강인원, 2012). 도로교통 제 129호에 다르면 미국에서 균열 발생이 10~20%인 경우 균열 실링이 효과적이라고 보고되고 있다. 국내 균열 보수의 경우 대부분 가열식 보수법이 적용되고 있다. 가열식 균열 보수법은 특수 장비와 시공 기술자가 필요하다. 이는 시공시 시간 및 비용을 초래한다. 또한 높은 온도에서 시공하기 때문에 공해물질 발생하여 인체나 환경에 피해를 줄 수 있다. 이에 상온식 균열 보수제를 개발하여 시공성, 비용 및 환경적 이익을 얻고자 한다. 하지만 상온식 균열 보수제는 가열식 균열 보수제에 비해 내구성, 접착성, 양생 시간 등 이 취약한 것은 사실이다. 이에 경화속도가 빠른 고내구성 상온식 균열 보수제를 개발하여 적용하고자 한다.
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폐아스팔트 콘크리트를 일정한 입도로 파쇄하여 생산되는 아스팔트 콘크리트용 순환골재는 특별한 경우 를 제외하고는 매립, 노상 및 보조기층에 사용하는 것을 지양하고, 전량 아스팔트 포장의 기층 또는 표층 등에 사용 가능한 고품질 아스팔트 콘크리트 혼합물로 재활용 할 수 있는 고부가가치의 자원이다. 현재 국내 도입된 재생 포장 공법 중 가장 많이 적용되고 있는 것은 가열 재생아스팔트 콘크리트 공법이 지만 국내 가열 재생아스팔트 플랜트에서 사용되는 순환골재에 대한 품질 평가 자료가 부족한 실정이다. 이에 본 연구에서는, 국내 가열 재생아스팔트 콘크리트를 생산하는 플랜트 중, 48개소의 플랜트에서 사 용 중인 순환골재 시료를 직접 채취하여, 표 1의 ʻ아스팔트 콘크리트용 순환골재의 품질기준(KS F 2572)ʼ 에 의거 실내시험 및 결과분석을 수행하였다.
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평탄성지수는 국가별, 용도별로 다양한 지수가 사용되고 있으며 그 활용방법도 다양하다. IRI는 국외에 서 뿐만 아니라 국내 포장설계법에서도 채택하여 사용하고 있으며 도로 평탄성을 측정하는데 있어서 조사 전 영점구간을 설정하게 되어 있으나, 그 영향에 대한 검토연구는 미비한 현실이다. 따라서 본 논문에서 의 조사 전 영점구간에 따라서 IRI값의 변화를 비교분석 하였다. 본 연구에서는 조사 전 영점구간을 각각 0m, 5m, 10m로 변화를 줘서 평탄성을 측정하였다. 현장시험 은 영동군, 의왕시, 인덕대학교 아스팔트 포장구간에서 실시하였으며, IRI 측정값은 <그림 2.1>와 같다.
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최근 교통량의 증가와 중차량 하중의 증가로 인한 아스팔트 콘크리트 포장의 파손이 증가하고 있고, 동 시에 포장의 파괴속도 또한 빨라지고 있다. 아스팔트 콘크리트 포장의 균열은 소성변형과 함께 포장의 주 요 파손형태 중 하나이다. 발생된 균열 내부로 물과 같은 수분의 침투가 있을 경우 포장에 치명적인 손상 을 입히게 된다(Yetkin Yildirim, P.E. 외 2명, 2006). 이러한 균열을 초기에 신속히 유지·보수하지 않으 면 포장의 파괴속도가 빨라지고 공용수명 또한 줄어들어 보수비용의 증가로 이어지게 된다. 따라서 초기에 균열을 제어하여 비용 및 시간을 절약하고 포장의 공용수명을 증가시키기 위한 예방적 유지·보수공법 중 하나가 균열보수제의 사용이다. 균열보수제는 균열 사이에 발생한 틈에 고성능 개질 아스팔트 바인더 또는 고성능 개질 유화아스팔트를 이용하여 채워줌으로써 균열이 더 이상 진전되지 않고, 포장의 공용수명을 연 장해 주는 기능을 한다. 또한 타 보수방법에 비하여 경제적이며, 기층 지지력이 양호하고 비교적 포장상태 가 양호한 경우 보수 방법으로 많이 사용한다(Yetkin Yildirim, P.E. 외 2명, 2006). 균열보수제의 종류로 는 가열식과 상온식으로 나뉘는데 현재 가열식 균열보수제만이 국내에서 상용화 되어 있으나, ASTM D6690을 참고하여 도로공사 시방으로 사용할 뿐 국내 규정은 없는 실정이다. 본 연구에서는 현재 국내 상용화 되고 있는 가열식 균열보수제 3종(A,B,C)과 현재 연구중인 2종(D,E)에 대하여 가열식 균열보수제 성능 평가의 중요한 요소인 콘 침입도 및 탄성회복률의 물성을 비교해 보았다.
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2014.09
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현재 고속도로 포장의 공용년수가 증가함에 따라 유지보수가 늘어나고 이에 따라 다양한 보수재료 및 공법에 대하여 시험시공을 실시하고 있으며 이들 구간에 대한 현장적용성 평가를 위해 추적조사를 통한 공용성능평가를 실시하고 이를 통해 최적의 보수공법 및 주기를 도출하고자 한다. 한국도로공사에서는 포 장 연구 목적으로 이 중 일부 구간에 대해 포장 장기공용성(Long-Term Pavement Performance) 관측 구간으로 선정하여 지속적인 추적조사를 통하여 중장기적으로 공법별 장․단점 분석 및 최적 방안도출이 가능하도록 하고자 한다. 신공법 ․ 신재료를 현장에 도입하기 위해서는 이러한 다양한 시험시공들을 통해 현장적합성을 판단하고 자 하나 장기공용성 관측구간을 제외한 일반적인 시험시공구간에서는 적합성 평가를 위해 대부분 1년간 의 상용화기간을 갖고 있다. 그러나 이러한 경우 다양한 교통 및 환경조건을 반영하지 못하고 단기간의 분석결과만으로 적용 유무를 결정하고 있어 공용성 평가에 대한 신뢰도가 떨어지는 상황이다. 이에 본 연구에서는 장기공용성 관측구간 중 시험시공구간에 대한 추적조사결과에 대해 살펴보고자 한 다. 장기공용성 관측구간에서 추적조사 중인 시험시공구간은 크게 저소음포장공법구간과 다양한 보수재 료 및 공법을 적용한 시험시공구간이 콘크리트포장 위 콘크리트 덧씌우기 구간, 콘크리트 포장 위 아스팔 트 절삭 덧씌우기 구간, 아스팔트 교면포장의 재료별 공용성능 분석 구간 등이 선정되어 있다. 저소음포 장공법구간은 다이아몬드 그라인딩 공법구간과 저소음아스팔트포장구간에 대해 공용성 변화추이를 살펴 보았으며 추적조사결과 시공 후 상당기간이 지났음에도 불구하고 현재까지 양호한 상태를 유지하고 있는 것으로 나타났다. 또한 콘크리트포장 위 콘크리트 덧씌우기 구간에서는 현재 국내에 적용사례가 많지 않 아 향후 지속적인 추적조사가 필요할 것으로 사료된다. 콘크리트 포장 위 아스팔트 덧씌우기 구간의 경우 공용년수가 8년이 지났음에도 불구하고 현재까지 양호한 상태를 유지하고 있는 것으로 나타났다. 아스팔 트 교면포장의 경우 그림 1 및 표 1에서 보는 바와 같이 개질 SMA구간은 현재까지 양호한 상태를 유지하 고 있으나, 에폭시 아스팔트 구간의 경우 2007년 시공이후 2011년까지는 양호한 상태를 유지하다 공용년 수 5년이 지나면서 파손이 급진전한 것으로 나타났다.
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국내 도로의 포장은 공용년수가 증가하고 차량하중과 환경요인에 의하여 점진적으로 공용성능이 저하하 게 되며, 일정한 보수기준에 이르게 되면 손상형태에 따른 적정 공법을 선정하여 보수를 시행하게 된다. 현 재 고속도로는 도로연장의 지속적인 증가와 건설 후 공용기간이 상당히 경과한 노후 노선이 늘어남에 따라 유지보수 공법의 유효성 검증, 공용성 예측모형 및 수명주기비용 분석모형의 개발 등 현재 포장설계 및 유 지관리 기술개발과 연관된 다양한 분야에서 장기 추적조사한 포장 공용성 자료의 활용은 필수적이다. 미국 의 경우 이러한 포장의 장기공용성 관측구간의 중요성을 인지하고 1980년대 후반부터 약 2,500개소의 LTPP(Long Term Pavement Performance) 구간을 선정하여 장기 포장 공용성 조사 프로그램을 운영하고 있으며 2002 Pavement Design Guide의 개발과 검증 등 다양한 방면으로 활용하고 있다. 본 연구에서는 국내 고속도로 포장에 대한 장기적인 공용성을 관측하기 위하여 포장층의 구성, 환경인자, 교통하중 등과의 상관관계를 고려하여 장기공용성 관측구간을 그림 1과 같이 총 292개소를 선정하였으며 운영목적에 따라 GPS(General Pavement Studies)구간과 SPS(Specific Pavement Studies)구간으로 분류 하였다. 장기 공용특성 분석을 위하여 기본조사(자동조사장비를 이용한 파손정량화 및 현장도보조사)와 정 밀조사(구조적 상태조사, 미끄럼저항성 조사, 코어채취를 통한 실내시험)등의 추적조사를 수행하였다.
