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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2013년도 제15회 한국도로학회 학술대회 발표논문 초록집 (2013년 9월) 102건
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2013.09
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도로포장의 구조적 상태를 평가하기 위하여 FWD(Falling weight deflectometer) 시험이 널리 사용되고 있다. FWD 시험은 자유낙하 하는 추에 의하여 포장표면에 발생하는 처짐량을 측정하는 것으로, 이 표 면처짐량으로부터 포장체 각 층의 탄성계수를 역해석하여 추정한다. 역해석시 포장체의 두께는 코어채취를 통하여 측정한 실측값을 사용하거나 설계값을 사용한다. 실제 도로에서 포장체의 두께는 시공상태, 보수이력 등 다양한 원인에 따라 설계 두께와 상이하고, 두께 측정을 위해 코어를 매번 채취하는 것도 현실적으로 거의 불가능하다. 따라서 역해석시 정확한 포장층 두께를 고려하기가 어려운 실정이다. 이러한 부정확한 포장층 두께로 인하여 역산된 탄성계수의 신뢰성이 저하되고, 포장체 구조해석 및 공용수명 예측에 큰 오류가 발생할 수 있다. 포장체의 층두께를 현장에서 빠르고 정확하게 측정하기 위하여 지표투과레이더 (Ground penetrating radar, GPR)가 사용되고 있다. GPR 시험은 지표면으로 송출된 전자기파가 반사, 회절, 산란된 후 돌아오는 시간과 형상을 기초하여 층구조 및 매설물의 위치 등을 탐지할 수 있는 비파괴 시험이다. 본 연구에서는 최근 건설기술연구원의 일반국도 포장관리시스템(Pavement management system, PMS)에 도입된 접촉식(Ground-coupled) GPR을 이용하여 아스팔트 포장의 층두께를 측정하는 방법을 소개하고, 정확한 층두께가 역산된 포장체의 탄성계수의 신뢰성에 미치는 영향을 분석하였다. 조사의 효율성과 공간적 데이터의 신뢰성을 향상시키기 위하여 접촉식 GPR 안테나를 기존 FWD 장비 하부에 설치하였다. 그림 1은 GPR 시험으로 측정한 데이터로 한 지점에서의 시간이력 데이터(A-scan)와 거리 에 따라 연속적으로 나타낸 데이터(B-scan)를 나타낸다. 그림 1b에 나타난 바와 같이 포장층의 두께가 거리에 따라 달라지는 것을 알 수 있다. 이러한 실제 층두께를 역해석에 고려하여 추정된 탄성계수와 가정된 층두께를 고려한 탄성계수를 비교하여 신뢰성 분석을 하였다.
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2013.09
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현재 우리나라 고속도로의 60%이상을 차지하는 콘크리트 포장은 공용수명의 도달로 인해 보수를 필요 로 하는 구간이 증가하고 있다. 노후된 콘크리트 포장은 단면보수 등 부분적 보수가 진행되어 왔으나 이 또한 한계에 이르러, 전면보수를 필요로 하는 구간이 증가되고 있다. 노후 콘크리트의 전면보수 방법으로 아스팔트 덧씌우기가 주로 사용되고 있지만, 기존 콘크리트 포장 줄눈부에서 유발되는 반사균열 및 기존 포장과의 부착력 부족으로 발생되는 포트홀 등의 문제가 발생하여 덧씌우기된 아스팔트 포장의 수명을 단축하는 요소로 평가되어왔다.
아스팔트 덧씌우기 구간의 반사균열 문제를 해결하기 위해 제안된 Saw and Seal 공법은, 덧씌우기된 아스팔트 포장에 기존 콘크리트 포장의 줄눈과 동일한 위치에 줄눈을 시공하여 반사균열을 제어하는 공법 이다. 하지만 주입식 줄눈재를 사용한 기존의 Saw and Seal 공법은 줄눈부의 차수기능 미흡에 따른 2차 균열 등의 포장결함과 신․구 포장간의 부착력 미흡에 따른 포트홀 문제등의 문제를 해결하지 못하였다.
기존 Saw and Seal 공법의 문제를 해결하고자 개발된 ‘노후콘크리트 포장 줄눈 아스팔트 덧씌우기 공 법’은 Water-blasting과 진공흡입 청소의 표면처리 공정을 통해 절삭 잔재물 및 열화부의 완전한 제거를 가능하게 하여 기존 포장과 아스팔트 덧씌우기 포장의 3.5배 증대된 부착력을 바탕으로 포트홀 발생을 억제하고 , 접착식 중공 성형 줄눈재의 사용으로 유도된 반사균열을 효과적으로 제어하고 더불어 줄눈을 통한 수분침투를 방지하여 2차 파손을 억제하는 것을 특징으로 한다. 개선된 ‘노후콘크리트 포장 줄눈 아스팔트 덧씌우기 공법’은 포장가속시험 및 접착제의 허용변위 시험, 노화시험, 줄눈재의 차수기능 시험 등을 통해 성능을 검증하였으며, 경기도 가평의 국도 37호선 봉수교차로에 2011년 6월 시험시공을 실시하였다. 본 연구에서는 추적 조사를 통하여 국도 37호선 봉수교차로에 시공한 개선 공법 구간 및 동일시기 시공 된 화현, 일동 교차로의 주입식 줄눈재가 적용된 기존 Saw and Seal 공법의 줄눈부 비교를 통해 ‘노후콘 크리트 포장 줄눈 아스팔트 덧씌우기 공법’의 장기 공용성을 평가하였다.
본 연구의 봉수교차로 줄눈부의 이력조사는, 시공 전과 시공 단계에 따른 줄눈부 변화, 시공 직후, 1년 공용 뒤, 동절기의 줄눈부(20개월 공용 뒤), 2년 공용 뒤의 줄눈부의 변화를 추적조사를 통해 실시하였 다. 인근 교차로의 주입식 줄눈재 Saw and Seal 구간 줄눈부 조사는 봉수 교차로 조사시기와 동일한 날 짜에 진행되어 두 구간의 줄눈부 상태를 비교하였다.
평가 결과 개발 공법 구간의 줄눈부는 공용후 2년간의 추적조사 기간 동안 시공초기와 같이 양호한 상 태를 보였으나, 주입식 줄눈재 사용구간에서는 2차 균열을 비롯한 백태 현상, 줄눈재 손상등의 포장결함 이 발생하였다.
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2013.09
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경제 성장과 국민소득 수준의 향상으로 인적, 물적 자원의 교류가 급속히 증가하면서 국가 기반 시설로 써 도로의 중요성이 크게 부각되고 있으며, 도로 건설과 비례하여 도로관리에 투입되는 도로 유지보수 비용은 지속적으로 증가하고 있다. 따라서 합리적인 도로관리 방안으로 국토교통부는 1990년부터 일반국도 포장관리시스템(Pavement Management System ; PMS)을 적용하여 현재까지 운영하고 있다. 일반국도 포장관리시스템은 유지보수 예산을 효율적으로 활용하고 포장을 적정한 상태로 유지관리하기 위하여 각종 최첨단 장비조사와 현장조사를 바탕으로 경제성분석과 예산분석을 통하여 보수·보강 공법과 시행 우선순 위를 결정하는 등 일반국도 유비조수 관리의 개선 및 발전을 거듭하고 있다. 포장관리시스템(PMS)는 크게 3가지로 도로망수준(Network Level), 개별사업수준(Project Level), 연구수준(Research Level)으로 분류 할 수 있으며, 현 일반국도 포장관리시스템(PMS)에서는 개별사업수준과 연구수준을 활성화 하고 있다. 한국건설기술연구원에서는 전국 일반국도 포장 상태를 2002년에는 시험운영 하였으며, 2003년부터 전 노선에 걸쳐 시점부터 5km 중 1km를 대표구간으로 정하여 조사 및 분석하는 도로망수준의 포장관리를 현재까지 진행하고 있다. 또한 2003년부터 매년 도로 포장 자료 관리의 체계적인 데이터 관리, 현장 조사, 자료 분석, 정확한 위치를 GIS를 활용한 포장자료관리시스템(PDMS)를 구현하여 자료 축적, 검증, 현장 관리하고 있다.
본 연구에서는 GIS를 활용하여 전국 일반국도 포장 상태에 대한 조사 및 자료 검증을 통한 포장 상태 파악 프로그램을 개발하고, 관련 정보를 일반국도 포장자료관리시스템(PDMS) 데이터베이스와 연동 할 수 있는 기능을 개발하였다. 이러한 개발을 통하여 전국 일반국도 연도별 포장상태, 조사 지점의 정확한 위 치, 교통량 정보, 지점별 기후 등을 확인이 가능하도록 하였으며, 포장별 노후도를 확인함으로 포장 상태와 평가에 많은 신뢰성이 확보되어 예산의 효율적 배치 및 정확한 포장관리를 할 수 있는 발판을 만들었다. 또한 시간이 경과되면 포장 재료별 파손 형태 및 포장의 공용성을 파악하는 연구의 바탕이 될 것이다.
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2013.09
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조선시대 대동여지도와 동국여지승람을 바탕으로 우리나라 도로망이 처음 시작되어, 현재까지 꾸준히 도로가 건설되고 발전을 거듭하고 있다. 그러나 정보통신의 발전은 조선 후기 우정총국이 설립되면서 처음 시작 되었으나, 최근 들어 급속한 발전을 거듭하여 2007년 우리나라의 시초라 할 수 있는 스마트폰의 도입으로 도로 건설 및 관리 분야에도 스마트 기기를 활용한 시스템이 도입되어 국가 발전의 선구자 역할을 주도 하고 있다. 우리 생 활과 밀접한 관계가 있는 도로 포장 및 유지보수 관리에 스마트 기기를 활용함으로 효과적이고 정확한 도로 포장 유지보수 관리를 체계적으로 운영 할 수 있으므로 국민들의 편의를 제공하고 있다. 한국건설기술연구원은 도로 포장의 효율적 관리를 보다 체계적으로 수행하기 위하여, 1990년부터 도로포장관리시스템(PMS : Pavement Management System)을 지금까지 운영하고 있다. 도로 포장의 유지보수 관리를 위하여 전국 일반국도의 현황, 교통량, 구조물의 위치, 포장의 구조, 유지보수 이력, 공사현장, 포장의 상태 등을 현장과 동일하게 파악하는 것이 무엇보다 중요하다. 그래서 1999년부터 최첨단 포장 상태 조사 장비를 도입하여 현장 조사를 실시하고, 실내에 들어와 컴퓨터로 분석 및 관리함으로 현장에서 확인하기 어려운 상황과 자료 취합까지 다소 시간이 걸리게 된다. 과거에도 개인용 휴대단말기(PDA : Personal Digital Assistant)를 활용하여 도로 포장 자료 관리를 하려고 하였으나, 느린 통신과 무거운 단말기 등 기술적 제약으로 실무에 널리 활용되지 못하는 한계가 있었다. 그러나 최근 들어 스마트 기기의 발전으로 빠른 통신과 휴대가 가편하면서 저장 용량으로 관리 할 수 있는 방법이 개발 되었다. 한국건설기술연구원에서는 도로 포장 자료 관리의 체계적인 데이터 관리, 현장의 실시간 자료 확립 및 정확한 위치와 현황 파악을 목적으로 스마트 기기를 활용한 도로포장자료관리시스템(PDMS)를 구현하였다.
본 연구에서는 Tablet을 활용하여 상세조사구간 실사 정보를 입력 할 수 있는 프로그램을 개발하고 관련 정보를 일반국도 포장자료 데이터베이스와 연동 할 수 있는 기능을 개발하였다. 이러한 개발을 통하여 전국 일반 국도의 도로현황, 포장상태, 구조물의 정확한 위치, 교통량의 정보 등을 실시간으로 확인이 가능하며, 현장 위치를 파악할 수 있다. 그리고 현장에서 조사된 자료가 실시간 확인이 가능함으로 도로포장관리를 효과적이고 체계적인 관리가 확보되고, 포장상태 조사와 평가에 많은 신뢰성으로 예산의 효율적 배치 및 정확한 정보 서비스 할 수 있을 것으로 기대된다.
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2013.09
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하부 매립지반의 압밀, 세굴 등에 의해 발생하는 부두포장의 침하와 단차는 공동으로 발전하는 등 구조 적 파손으로 발전할 수 있으므로 원인에 따른 적절한 보수가 필요하다. 파손의 진행이 안정된 비진행성 파손으로 판단되는 경우에도 사용상 안전성, 기능성에 문제가 있을 경우 덧씌우기 등의 보수가 필요하다. 침하 또는 단차가 부두뜰과 주행로에 발생한 경우 작업자 및 장비의 통행에 불편을 초래하고 안전사고가 발생할 수 있으며, 특히 체수가 발생하는 경우 야적장에서는 화물에 직접적인 손실을 발생시키거나 야적장을 사용하지 못하는 등의 금전적인 피해가 발생하기도 하고, 하역작업이 어려워지는 사용상 문제로 인한 민원이 발생하고 있다.
이와 같이 구조적 파손이 아닌 기능적 파손(야적물의 선적 및 보관, 장비운영 등에 문제 야기)에 의해 유지보수를 실시하는 경우, 단순히 육안으로 판단하여 물이 고이는 부분을 덧씌우기 하는 기존의 보수방 법으로는 항만시설의 기능을 적절히 회복하기 어렵다. 부두포장의 기능성 회복(체수구간 해소)을 위해서는 배수시설의 배치 등을 고려하여 강수의 배제가 원활히 이루어지도록 부두포장의 배수구배를 시설 전체에 걸쳐 조사해야 하는데, 이를 위해 노면 프로파일 미터를 활용하여 적절한 보수면적을 결정하는 방안을 검토하였다. 침하가 심각하게 발생하여 보수가 필요한 야적장을 대상으로 노면 프로파일미터를 활용하여 조사한 결과, 야적장에 전반에 걸쳐 평균 30cm 정도의 침하가 발생한 것을 파악할 수 있었다. 시설 전체의 기능성을 회복하기 위해서는 체수가 발생한 구간을 포함하여 40여m 폭의 넓은 범위에 대 한 덧씌우기를 통한 평탄화 및 배수로정비를 실시하는 대안을 선정하였다. 압밀이나 세굴에 의한 침하 및 단차의 발생 시 국부적인 파손만을 보수하는 것은 바람직하지 않으며, 전체적인 배수체계를 고려하여 보수대안을 선정하는 것이 바람직하다. 침하, 단차 발생시 동일구간에 대해 연차별 수준측량 등 추적조사를 실시하여 침하의 진행성 여부를 확 인하고 세굴에 의해 계속적인 침하가 발생하는 등의 진행성 침하의 경우 약액처리, 그라우팅, 슬래브재킹 등 근본적인 보수의 실시여부를 검토해야 하나, 비진행성으로 판단되는 경우 시설 전체의 배수구배를 고 려한 유지보수 대안을 선정해야 한다.
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2013.09
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해외에서는 1960년이후부터 유럽에서 성능보증제도가 운영되기 시작하였다. 도로 및 교량공사에 관하 여 최대 5년의 성능보증제도를 도입하는 방안이 적용되었으며, 1990년대 이후 미국 교통국에서도 성능보증제도를 도입하여 운영하기 시작을 하였으며, 미국내에서는 미시간주에서는 성능보증제도 운영이 가장 활발하게 진행되고 있다. 도로포장 성능보증계약제도(Performance Warranty Contract)는 공사 대상에 대하여 준공이후 일정기간동안 성능기준 이상으로 유지를 시공사에서 진행을 하고 성능보증제도 기간 이 후에 발주청에 유지관리 책임을 이관하는 계약제도이다. 성능보증계약제도는 도로포장을 하는 시공사가 재료, 배합설계, 품질관리 계획, 공법 등을 자율적으로 선택 할 수 있는 자율권을 보장해 준다. 하지만, 도로포장이 시공사에서 관리하는 기간중에 조기파손 또는 긴급보수가 필요한 경우에는 시공사에서 유지 관리비용을 부담하여 보수를 해야 한다. 이처럼, 시공사가 공사관리 및 품질관리를 미흡하게 할 경우, 본인 부담으로 보수해야 한다는 리스크가 계약 상대자인 시공사에게 부담이 된다.
유럽과 미국에서 운영되고 있는 성능보증제도 운영의 장점으로는 시공사에서 자체적으로 시공시 품질 관리 및 장비개선을 통하여 시공 품질 개선을 위하여 공용수명 증가와 함께 유지관리비 절감 효과가 널리 보고되고 있다. 이러한 성능보증계약제도가 국내에 도입이 된다면, 시공사 자체의 기술개발을 유도함으로써, 업체들의 기술력 향상을 통하여, 해외 건설시장에서의 국제 경쟁력을 확보 할 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 시공사의 기술 및 품질관리 철저를 통하여 유지관리비용의 절감과 발주처에서 부담하였던 유지 관리 등에 대한 비용 절감을 통하여 국가 예산 효율성을 극대화 할 수 있을 것으로 판단된다. 성능보증계약제도 도입으로 인하여 다양한 효과가 기대됨으로써, 본 연구에서는 국내일반국도 포장공사에 성능보증 계약제도 도입을 위한 시범사업을 준비하고 있다. 성능보증계약제도를 수행하기 위해서는 우선적으로 현 행 2년의 하자보수기간을 5~7년으로 연장에 필요한 하자보수보증증권이 필요하다. 또한, 기존 2년의 하 자보수기간뒤에 발생될 도로파손 위험을 알아보기 위하여 공용년수별 조기파손현황을 조사하였다. 아래 그림과 같이 공용년수 4년차에서부터 파손연장이 증가함을 나타내고 있다. 이 경향을 바탕으로 리스트 분석을 현재 연구중에 있으며, 향후 분석결과를 제시하고자 한다.
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2013.09
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최근 오랜기간에 걸친 장마와 많은 호우로 인해 교통량이 집중된 도로에서 아스팔트가 깨져있는 경우를 많이 확인할 수 있다. 이런 포트홀(Pothole)과, 포트홀로 인해 크로커다일 크래킹(Crocodile Cracking)이 발생한 도로 위를 자동차가 통과하게 되면 타이어 손상, 승차감 저하 등 자동차와 차내의 사람들이 큰 불편함을 겪게 된다. 이 포트홀을 보수하는 방법으로 도로 주변을 모두 드러내어 다시 도로 포장을 하는 매우 비경제적이고 비효율적인 보수방식이 고수되고 있다. 따라서 우리는 포트홀이 생성되는 기작을 연구하고 이를 막아보는 방법을 탐구하여 포트홀 생성 가능성 자체를 차단하는 새로운 방식을 연구하기로 했다. 우리가 생각해낸 방식은 사회 다방면에서 사용되어 쉽게 구할 수 있는 우레탄으로, 여러 우레탄 중 발포우레탄은 경화제 첨가시 부피가 커지는 발포 과정이 진행된다. 우리는 포트홀이 생성되기 전에 발생하는 공동을 우레탄을 사용하여 메운다면 포트 홀이 생성되는 것을 막을 수 있을 것이라 생각했고, 이런 우레탄을 캡슐 형태로 아스팔트 내부에 투입하여 외부 충격에 의해 캡슐이 자연스럽게 깨지면서 내부의 우레탄과 경화제가 밖으로 흘러나와 발포 과정이 일어나도록 만들고자 했다.
우리는 먼저 발포우레탄의 성능을 확인해보고 실제 도로에 적용할 수 있는지를 확인하기 위해 개미집 모형 내부의 공동을 우레탄으로 채우고 발포율을 확인하는 예비 실험을 진행하였다. 이후, 시험관의 껍데기, 얼음, 판 등을 이용하여 내부에 우레탄을 채울 수 있는 관형 캡슐을 제작하고자 했으나 아스콘의 접착력 등의 이유로 인해 좋은 캡슐 모형을 제작하는 데 실패했다. 이후, 우리는 라텍스 장갑을 이용하여 캡슐을 제작할 수 있었으며, 이를 개미집 모형 내부에 투입하고 외부의 압력을 통해 분쇄한 결과 내부의 우레탄과 경화제가 외부로 유출되어 발포 과정이 진행된 것을 확인할 수 있었다. 우리는 이것을 실제 아스팔트 조각에 적용시켜 발포를 통한 공극 충진과 함께 접착력까지 강화시킬 수 있다는 것을 확인했다.
본 연구에서 우레탄-아스팔트 접착체는 한국산업규격(KS)에서 권장하고 있는 인장전단강도를 준수하고 있으므로 중대형 차량 역시 충분히 통행할 수 있어 실제 아스팔트에 적용함에 무리가 따르지 않을 것으로 예상되며, 우레탄이 공동을 충진하고, 아스팔트를 강화시키며, 물이 아스팔트 내부로 덜 스며들게 하여 포트홀 생성을 더욱 효과적으로 방지할 수 있는 방식으로 생각된다. 제작한 우레탄-아스팔트 접착체에서, 단위 면적당 포함되는 캡슐의 양에 대한 공동 충진의 효율을 분석하는 후속 연구가 진행된다면 가장 효율적인 캡슐량을 얻어낼 수 있을 것이다. 한편, 본 실험에서 제작한 캡슐을 토대로 아스팔트에 투입시킬 캡슐 제작 비용을 계산한 결과, 현재 포트홀 보수 비용(개당 2만원)의 80% 이상을 절감할 수 있을 것으로 기대된다.
88.
2013.09
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최근 들어 겨울철 날씨가 추운 강원도, 경기도, 충청도 지역의 콘크리트 구조물에 동결손상에 의한 파손이 빈번히 일어나고 있다. 특히 택지개발공사 구간의 도로 소구조물에 다량의 표면박리파손이 조기에 발생하고 있어, 사회적인 문제로 대두되고 있다. 본 연구에서는 도로 소구조물 중 하나인 L형 측구에 발생된 표면박리 파손의 원인을 분석하기 위해, 일부 택지개발공사 구간을 대상으로 건전, 불건전 구간을 구분하여 코어채취를 실시하였으며, 이 코어시료를 이용하여 압축강도실험과 화상분석실험을 수행하였다.
압축강도실험결과, 설계기준강도를 만족하지 못하는 곳이 16개소 중 6개소로 나타났다. 일반적으로 강도는 내부에 발생되는 응력에 저항하기 위한 능력을 나타내는 지표 중 하나이고, 이에 강도가 큰 구간이 파손정도가 작고, 파손시점도 지연될 수 있는 가능성이 있는 것은 분명하다. 그러나 전체적으로 압축강도크기와 상관없이 건전구간과 불건전구간이 무작위로 존재하는 특성을 나타내었다.
화상분석실험결과, 적정 공기량, 간격계수를 확보한 구간이 단 몇 개소 정도밖에 되지 않으며, 전반적으로 콘크리트의 공기량 부족, 공극구조 불량으로 나타났다. 이와 같은 결과가 실제 현장에서 다량의 표면박리파손을 유도한 주요한 요인일 수 있는 것으로 판단된다.
본 연구결과, 건전구간과 불건전구간에 공극구조가 분명한 차이를 나타내고 있어, 본 구간의 적정 공기량을 확보하지 못한 것이 주요한 파손의 원인이라고 판단된다. 또한 해당 구간의 물-결합재비가 약 60%정도를 나타내고 있어, 높은 물-결합재비가 이와 같은 손상에 일부 영향을 미쳤을 것으로 판단된다.
89.
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도로 소음은 주행은 주행 쾌적성에 영향을 주는 중요한 요소이다. 일반적인 포장관리 시스템에서는 도로의 공용성 평가하기 위한 방법으로 포장의 파손형태, 파손의 심각도 및 파손량, 평탄성을 중ㆍ장기적으로 모니터링 등의 방법으로 유지관리 기준이 제시되어 있으나, 도로의 기능적 측면인 도로 소음을 평가할 수 있는 방안이 없다. 그림 1과 같이 이승우(2013)의 연구에서는 PLP(Portable Laser Profiler)를 이용하여 주행 중 노면조직특성인 평균프로파일깊이(Mean Profile Depth)를 측정하여 타이어-노면 소음과의 상관관계를 분석하였다. 노면조직 깊이에 따라 타이어-노면 소음의 발생 범위가 다양하며, 노면조직 깊이가 증가할수록 타이어-노면소음이 증가하는 경향을 나타내고 있다. 그러나 동일한 MPD에서 소음의 크기가 다양하게 존재하며, 상관관계식에서 분산된 형상을 나타내고 있다.
국외의 경우에는 노면조직의 형상과 깊이에 따라 소음이 다르게 측정되는 경향을 연구결과가 있으며, 다양한 방향에서 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 국내에서 개발된 노면조직과 타이어-노면소음 분 석결과를 이용하여 동일한 노면조직의 형상과 패턴에 따른 소음평가하고, 노면조직의 형상과 패턴을 보다 편리하게 적용하기 위하여 노면조직의 형상 및 패턴의 지수화방안을 고찰하였다.
90.
2013.09
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국내의 방음시설은 비교적 저렴하고, 설치 및 시공이 간단한 방음벽에 초점이 맞춰져 왔다. 특히, 반사형 방음패널의 경우 흡음형 방음패널과 같은 불투명형 방음벽과는 달리 시야를 가리지 않으므로 방음시설을 요구하는 거주자들에게 인기를 얻고 있다. 그러나 흡음의 효과가 거의 없어 방음벽을 설치한 반대측의 거주자에게 2차 피해를 야기할 수 있다. 따라서 반사형 방음패널의 형태를 개량하여 시야를 가리지 않는 범위에서 피해를 줄일 수 있는 방안마련의 필요성이 제기되고 있다. 이에 반사형 방음 패널의 전면 형상 및 기하학적 형태를 변화시켜 반사음의 전달이 방음벽 설치 반대방향으로 나아가는 것을 최소화 시킬 수 있는 형상을 도출하고자 하였다. 설계형상 및 설계인자는 그림 1과 같으며, 반사소음 평가는 방음벽이 설치되지 않은 맞은편 도로의 15m(R1), 30m(R2)높이를 목표지점으로 설정하였다. 추가로 도로내측(R3)의 경우 평판형 대비 소음이 증가여부를 확인하기 위하여 선정하였다.
방음벽 설계인자는 표 1에 제시하였으며 위 경우의 소음도를 예측하였다. 그 결과 방음벽 A와 B의 경우 평판 형에 비해 R1지점에서 반사소음을 저감하는 것이 확인되었으며, 특히 A의 경우 2.2 dB(A)의 소음이 감소되어 가장 좋은 결과를 나타내었다. R2지점은 0.2~0.7dB(A)의 소음이 증가하였고, B와 C방음벽은 모든 지점에서 0.1~0.2 dB(A)의 소음이 증가하였다. 결론적으로, 방음벽의 설계인자에 따라 반사소음 증감이 나타났고 방음벽 설계인자중 θ값이 작을수록 저감효과가 좋은 것을 확인하였다. 따라서 방음벽 형상에 따른 반사소음저감 기술개발의 가능성을 확인하였다.
91.
2013.09
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어린이 안전 종합대책의 일환으로 시작된 어린이 보호구역 개선사업이 실시되고 있으며, 어린이 보호구역의 지정 및 설치로 인해 보호구역 내에서 발생하는 어린이 교통사고는 점차적으로 감소하고 있는 것으로 나타났다. 그러나 어린이 보호구역 내의 도로안전시설로 인한 발생되는 부가적인 차량간의 지나친 가·감속 유발로 인한 안전성 저하 문제 등이 발생하게 된다. 또한 이러한 가·감속은 교통분진을 유발함에도 불구하고 단편적이고 획일적인 규정으로 기존 도로시설물에 대한 규정에 한정되어 있어 실질적인 어린이 보호구역과 관련된 사항 및 각 기법의 적용기준과 관련된 연구는 미비하다. 차량배출가스는 속도 및 가·감속에 따라 배출량이 달라지게 되는데, 속도-차량배출가스 발생량 함수는 U-curve를 따르게 된다. 따라서 저속상태일 때의 속도관리는 매우 중요하나. 이와 관련한 연구는 미비한 실정이다.
교통분진은 차량의 가·감속에 따라 배출되는 자동차 배기가스 및 내부적 마찰에 의한 분진으로 공공보건과 밀접한 관련이 있는 차량으로 인한 오염물질이다. 특히 교통분진의 핵심요소인 미세먼지는 폐 또는 혈관에 침투하여 폐 기능질환 및 호흡기 질환을 유발하며 폐 기능이 발단하는 단계인 어린이에 큰 영향을 미쳐 성인기의 폐 기능에 영향을 미치게 된다. 따라서 본 연구에서는 공공보건 측면에서 과속방지턱과 과속방지턱의 이격거리에 따른 두 오염원 배출가스 발생량을 분석을 수행하였다. 교통분진은 차량의 가·감속에 따라 배출되는 자동차 배기가스 및 내부적 마찰에 의한 분진으로 공공보건과 밀접한 관련이 있는 차량으로 인한 오염물질이다. 특히 교통분진의 핵심요소인 미세먼지는 폐 또는 혈관에 침투하여 폐 기능질환 및 호흡기 질환을 유발하며 폐 기능이 발단하는 단계인 어린이에 큰 영향을 미쳐 성인기의 폐 기능에 영향을 미치게 된다.
본 연구에서는 어린이 보호구역(School Zone)에서의 도로안전시설 중 과속방지턱에 초점을 맞춰 과속방지턱과 횡단보도 설치간격에 따른 교통분진 발생량 추정을 통하여 적절한 과속방지턱 설치위치 및 간격제시를 목적으로 연구를 수행하였다. 어린이 보호구역(School Zone)으로 지정된 구간을 선정하여 보호구역 내 설치되어 있는 과속방지턱과 횡단보도를 대상으로 연구를 수행하였다. 과속방지턱 설치에 따른 운전자의 행태변화는 기존 연구사례 및 실험을 통해 도출된 결과값을 활용하였다. 운전자의 주행행태는 속도변화, 감속도, 감속구간의 자료를 수집하였다. 비디오 영상촬영 및 기 수행된 프로브차량을 통해 수집된 운전자의 행태자료는 시뮬레이션 구현시 활용하였다. 시뮬레이션을 통해 도출된 결과는 MOVES를 사용하여 운영 상태(Operation mode)에 따른 배출가스 발생량을 추정하여 각 시나리오를 평가하였다.
분석결과, 시나리오 2(이격거리 25m)와 4(이격거리 15m)가 PM10과 PM2.5 모두 가장 작게 발생하는 것으로 나타났다. 또한 스피드테이블 형태의 고원식 횡단보도는 과속방지턱을 설치하는 것보다 교통분진의 발생량이 큰 것으로 도출되었다 수치적으로는 미세한 차이를 나타내나 앞서 제시한 바와 같이 교통분진으로 인한 인체의 영향은 10μg/m3 단위에 사망률이 상승하기 때문에 수치적으로 작은 차이일지라도 고려해야 할 사항으로 판단된다. 본 연구에서는 어린이 보호구역(School Zone)에서의 도로안전시설 중 과속방지턱에 초점을 맞춰 과속방지턱과 횡단보도 설치간격에 따른 교통분진 발생량 추정을 통하여 적절한 과속방지턱 설치위치 및 간격제시를 목적으로 연구를 수행하였다. 또한 본 연구는 미시적 시뮬레이션기반 간접평가방법론으로서 사업 시행 전 계획 및 설 계단계에서 어린이보호구역 내의 교통안전시설 효과를 평가함으로써 사전평가에 활용 가능할 것으로 판단된다.
92.
2013.09
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럼블스트립에 의해 발생하는 진동의 크기는 럼블의 형태에 따라 변화하게 되는데, 럼블스트립의 깊이나 폭의 설계가 적절하지 못할 경우 차량의 타이어에 마모를 일으킬 뿐만 아니라 운전자에 과도한 진동이 전해져 불필요한 긴장감을 주어 사고로 이어질 가능성이 있다. 또한 실제 럼블스트립에 관련된 주변 주거지역과 운전자의 소음 및 진동에 관한 민원이 접수되고 있다. 이와 관련하여 본 연구에서는 고속도로 톨게이트 진입로에 설치되어져 있는 럼블스트립의 형태 및 설계재원이 변화하는 경우에 따라 차량 내부의 운전자가 핸들을 통해 감지할 수 있는 진동 데시벨의 크기를 측정하고 진동데시벨-럼블 형태의 관계를 찾고자 한다.
럼블스트립의 형태에 따라 운전자가 감지할 수 있는 진동 데시벨을 측정하기 위하여 다음 그림. 1~4와 같은 4가지 럼블을 측정대상으로 선택하였다. 진동을 측정하기 위한 차종은 기아 자동차의 K-5, 현대 자동차의 Starex로 선택하 였다. 또한 도로노면상태는 젖은 상태의 노면과 마른 상태의 노면 두 가지 상황으로 분류하였다. 서로 다른 럼블스트 립은 3.4m의 일정한 간격을 유지하며 분리되어 있다. 차량의 진동 측정 주행속도는 40km/hr, 60km/hr, 80km/hr, 100km/hr의 4가지 속도로 분류하였으며, 제동거리의 문제 때문에 100km/hr를 측정하지 못한 경우도 존재한다. 한 럼블당 측정횟수는 측정의 정확성을 위하여 3~4회 실시하였다.
위와 같은 조건하에 측정되어진 진동은 펄스장비에 의해 디지털 신호화되며, 최종적으로 주파수분석을 통해 주파수 별 진동의 크기를 구할 수 있다. 주파수 분석에는 주파수 별 진동 크기를 이산적으로 도출 가능한 DFT(Discrete Fourier Transform) Analysis와 DFT분석의 주파수 별 반복되는 계산과정을 개선하고 주파수 별 진동 크기를 연속적으로 도출 가능한 FFT(Fast Fourier Transform) Analysis, 이러한 FFT분석 과정 중 일정한 밴드폭에 가중치를 부과하여 옥타브 중심 주파수에 대해 이산적으로 진동의 크기를 도출할 수 있는 CPB(Constant Percentage Bandwidth) Analysis 등의 여러 방법이 존재한다. 하지만 본 연구에서 최종적으로 도출하고자 하는 것은 주파수 별 진동의 크기가 아닌 운전자가 직감 가능한 진동 데시벨을 구하고자 하는 것이기 때문에 주파수 분석 중 1/24 OCT Band Analysis를 사용하고자 한다. 진동 데시벨은 다음 표 1과 같이 ANSI(American National Standards Institute) S1.8-1989에 의해 도출되어진다.
93.
2013.09
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기존의 생활 및 사업장 폐기물 등으로 발생하는 병유리를 파쇄 및 재활용 시 불가피하게 섞이게 되는 자기분은 도자기 자체의 강도를 늘리며 기면을 광택이 나도록 하는 유약성분이 포함되어 있다. 이러한 유 약성분을 함유하고 있는 도자기를 성분 분석한 결과, 공통적으로 P2O5라고 하는 오산화인이 상당부분 포함되어 있었으며, 시멘트 대체재료로 활용시 콘크리트의 응결시간을 지연한다는 연구결과가 발표되었다. 따라서 본연구에서는 향후 폐유리 미분말을 이용하여 콘크리트를 제작할 시 발생할 수 있는 응결지연 문제를 방지하기 위해 품질관리 범위를 도출하고자 한다. 이를 위하여 자기분 유약 성분의 초결 지연에 따른 강도 발현에 미치는 영향을 각 재료별로 비교 및 검토하였다.
본 시험은 KS L 5108에 따라 수행되었으며, 사용된 변수는 표 1과 같다. 이 표에서 OPC는 시멘트만을 사용한 페이스트이고, WG는 폐유리 미분말이며, WP는 폐자기 미분말이다.
분석결과, 폐자기를 시멘트 대비 5% 혼입한 페이스트의 경우, OPC (일반 페이스트)의 응결시간보다 지연되는 현상이 발생하였다. 초결은 15초정도 지연되었고, 종결은 10초정도 지연되는 결과가 도출되었다. 또한 폐유리 미분말과 폐자기 미분말을 각각 9:1 및 8:2로 혼입한 페이스트의 경우, 폐자기를 단독으로 사용한 페이스트에 비해 상당히 빠른 응결시간이 측정되었다. 따라서 이러한 시험 결과를 바탕으로 향후 폐자기 혼입에 대한 품질관리 방안을 마련할 시, 폐유리 미분말을 이용한 콘크리트의 시장성은 더욱 넓혀질 것으로 기대된다.
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2013.09
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도로교통 소음을 감소시키고자 하는 방안으로 방음벽 설치는 가장 보편적인 방안으로 사용되어오고 있 다. 하지만, 도시의 고도화로 인해 방음벽의 높이도 높아지며, 이는 주변경관을 저해시키는 요인으로 작용 하고 있다. 이에 대한 방안인 투명형 방음벽은 조류가 충돌하여 죽는 생태계 교란 문제를 발생시키고 있다. 이러한 방음시설의 한계를 극복하고자 능동형 소음 저감 기술(Active Noise Cancellation, 이하 ANC) 이 대안으로 제시되고 있다. ANC기술은 주로 헤드폰이나 차량, 항공기, 열차 내부 등 주로 내부에서 외부로부터의 소음을 저감시키는데 사용되어온 기술이며, 현재 도로 분야에 대한 적용은 기초적인 단계에 있다. 본 연구에서는 도로교통과 관련된 소음문제를 해소하기 위한 ANC용 전용 제어기를 제작하며, 제어기 H/W의 성능 실험 및 검증을 목적으로 한다. ANC 전용 제어기는 그림 1과 같이 OMAP-L137과 아날로그 신호처리 디바이스 등으로 구성되어 Working Sample이 아래와 같이 제작 되었으며 커넥터를 통해 아날로그 및 제어 신호를 처리 하도록 설계 되었다. DSP 보드는 OMAP-L137과 NAND 및 SDRAM 메모리, UART 및 이더넷 통신 칩으로 구성되어 있으며 아날로그 보드는 마이크로폰으로부터 입력 받은 신호를 증폭하는 Pre-Amp와 디지털 신호로 변화하는 ADC 및 반대로 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환 하는 DAC 및 증폭기로 구성 되어 있다. 제작된 H/W는 ADC/DAC 입출력 신호 시험 데이터 분석을 통하여 H/W 성능을 검증하였다.
본 연구는 한국건설기술연구원 주요사업인 “전자식 도로교통 소음 저감 기술 개발”의 연구비 지원에 의해 수행되 었습니다.
95.
2013.09
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최근 방음벽의 높이를 높이지 않고 차음 성능을 향상시키기 위해 방음벽 상단 소음저감장치의 설치가 늘어나고 있다. 이러한 소음저감장치의 음향적 성능평가 방법으로는 현재 고속도로에 적용되는 소음저감장치에 대하여 실시되고 있는 한국도로공사 도로교통연구원의 「고속도로 방음벽 소음저감장치의 감음성능 시험 및 평가방법」이 있다. 그러나 다양한 종류의 소음저감장치 제품이 계속 출시되고 있음에도 불구하고, 이를 구성하는 재질에 대한 성능기준은 아직 마련되지 않은 실정이다. 이 연구에서는 방음벽 상단 소음저감장치의 품질기준 도출을 위하여 비음향적 성능에 대한 시험방법 및 평가기준을 검토하였다.
소음저감장치의 내하중 시험과 관련하여 일본에서는 제품별로 심사 증명을 받거나, 자체적인 성능 시험 을 실시하는 것으로 알려져 있다. 소음저감장치의 다양한 형상과 크기를 감안하여 하중체를 사용한 등분포 하중시험방법을 검토하고, 시험방법의 적용성 평가를 위해 2m, 4m의 지주 간격을 갖는 시험용 지지대 2종을 제작하고, 동일한 소음저감장치 제품을 각 지지대에 설치한 후 재하 시험을 실시하였다. 시험 결과, 제품이 동일하더라도 설치되는 지주 간격이 넓어짐에 따라 소음저감장치 및 고정부에 대한 하중부하가 크게 증가함을 확인하였다. 소음저감장치에 대한 하중 재하 시, 캡 플레이트의 변형이 안전성에 미치는 영향이 크다는 점을 감안하여 캡 플레이트 부위(길이 방향 중간 지점)에 대하여 시험하중, 최대 변위량 기준을 방음판 기준을 참고하여 적용하고, 외형의 이상 여부(깨짐, 꺾임, 부품 탈락 등)를 확인하는 방법을 제안하였다.
금속재 방음판 한국산업규격에서는 부식 방지를 위해 전면판 재질을 알루미늄 및 알루미늄합금판(두께 1.6 ㎜ 이상), 용융아연도금강판(도장 제품에 한하며, 두께 0.6㎜ 이상의 SGCC)으로 한정하고 있으므로 소음저감장치도 이를 준용하고, 소음저감장치를 지주에 고정하는 데 사용되는 캡 플레이트에 대해서는 방 음판 후면판 재질(두께 1.6 ㎜ 이상의 SGHC)의 아연 도금 양면 최소 부착량 기준(Z27 이상)을 준용하여 적용하는 것으로 제안하였다. 금속재에 컬러 도장을 실시한 경우, 「방음판-금속재 컬러(KS F 4770- 2)」의 도막 품질 기준(염수분무시험, 촉진내후성시험, 밀착성시험)을 준용하되, 소음저감장치는 방음벽에 비해 빛의 반사로 인한 운전자의 시야 방해를 일으킬 가능성이 낮으므로, 광택도 항목은 제외해도 무방할 것으로 판단된다.
한편, 얇은 두께의 플라스틱 제품은 휨이나 뒤틀림으로 인해 외관 불량이 발생하기 쉬우므로, 「방음판 -비금속재 컬러(KS F 4770-3)」에서 규정하는 전면판의 최소 두께 수준(2㎜ 이상)과 후면판의 내후성 기준(형광UV시험 500시간 또는 자외선카본시험 600시간 후 황변도 3 이하)의 준용을 제안하였다.
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2013.09
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도로소음 대책에 있어서 저소음 포장은 음원에 대한 대책방법으로 가장 효과적이며 효율적인 대책방법 의 하나로 주목을 받고 있다. 방음벽 등에 의한 경로대책은 대책지점(수음점)의 위치에 따라 소음저감 효과가 달라지지만 저소음 포장과 같은 음원대책은 대책지점의 위치에 관계없이 일정한 소음저감이 가능하므로 효과적으로 도로소음 저감대책이 가능하다. 이러한 사회적 요구에 따라 최근 여러 업체에서 신기술 공법이라 하여 독자적인 저소음 포장 공법을 제시하고 있으나 이에 대한 합리적인 평가방법이 정립되어 있지 않아 많은 논란이 되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 동일한 교통조건에서의 저소음 포장과 콘크리트 포장에서 발생하는 소음을 동시에 측정하여 비교하고 저소음 포장의 소음저감 특성을 분석하여, 향후 저소음 포장의 감음성능 평가방법 정립에 기초자료가 되도록 하고자 하였다.
저소음포장의 효과를 측정하고 비교, 분석하기 위해서는 비교 대상과 동일한 측정조건을 확보하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 저소음포장이 포설된 도로와 인접하여 콘크리트 포장이 포설된 도로의 갓길에서 동시에 소음을 측정하고 이를 비교하였다. 본 연구에서 분석한 저소음 포장은 2004년, 2005년에 시공 되어 두 현장 모두 현재까지 7년 이상 공용중에 있다. 저소음 포장 구간과 비교 구간인 큰크리트 포장 사이에는 교통이 출입 할 수 있는 IC나 JC가 없어 저소음 포장 구간과 콘크리트 포장 구간은 동일한 교통량이 통행하는 것으로 간주 할 수 있으며 차속이 변화할 수 있는 요인도 없어 동일한 교통조건의 가정에서 저소음 포장과 콘크리트 포장의 발생소음을 비교할 수 있었다. 도로 갓길 1m, 3m, 5m, 7m 높이에서 소음도를 측정하고, 이 가운에 변동이 적은 3m, 5m, 7m 높이에서 측정한 소음도를 평균하여 대표소음도로 하였다. 갓길에서 소음을 측정할 때, 낮은 높이에서 측정한 소음은 마이크로폰 가까이 통과하는 차량의 영향을 많이 받으므로 1m 높이에서 측정한 소음도는 평균 소음도 계산에서 제외하였다. 동일한 현장에 대한 저소음 포장의 소음저감 효과를 CPX 방법으로 평가하고 그 결과를 CPB 방법에 의해 평가한 결과와 비교하였다. CPX 방법에 의해 타어어와 포장의 노면 마찰음만을 측정하기 위해서는 별도의 측정장비가 필요하다. 본 연구에서는 차량에서 발생하는 소음의 영향을 덜 받도록 하기 위하여 트레일러를 별도로 제작하고, 트레일러의 타이어 부근에 마이크로폰을 설치하고 측정한 소음을 분석하였다. SPB 방법의 평가와 동일하게 저소음 포장과 인접한 콘크리트 포장에서 측정한 소음을 비교하여 저감효과를 산정하였다.
저소음 포장의 효과는 평가 높이나 차종, 주행속도 등에 따라 달라짐을 확인하였으며, 일반적인 교통상 황의 공용연수 7년이 경과한 현장에서 콘크리트 포장에 비해 약 6dB 저감이 됨을 확인하였다.
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2013.09
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하천 수생태계 보전을 위하여 점오염원(Point Source)의 관리가 장기적으로 추진되었음에도 불구하고, 강우 시 유출되는 비점오염원(Non-point Source) 관리에 대한 인식부족으로 4대강의 수질 개선이 이루 어지지 않고 있는 실정이다. 환경부는 2007년 이후 법률 개정을 시작으로 비점오염원 관리를 지속적으로 추진하고 있으며, 향후 관리지역 확대, 규제 오염물질 다양화 등 비점오염 관련 법률을 더욱 강화할 것으로 예상된다. 특히 비점오염원 중 도로는 포장률이 높아 강우 유출률이 높을 뿐만 아니라 오염물질의 종류가 다양하여 하천오염의 주요 원인으로 지목되고 있어 도로 비점오염원의 체계적인 관리방안의 수립이 시급한 실정이다.
현재 고속도로 비점오염원 관리를 위하여 신규노선 및 상수도보호구역 도로를 중심으로 비점오염저감 시설을 설치·운영 중에 있는데, 2013년 기준으로 고속도로에만 268개의 비점오염저감시설을 설치 가동하고 있으며, 2013년 이후 1,085개 정도를 추가 설치할 계획이다. 또한 신규노선 및 기존 수질보호 구간을 고려할 때 많은 수의 비점시설이 설치될 것으로 예상된다.
따라서 고속도로 비점오염원의 효율적 관리를 위해서는 첫째, 강우 시 유출되는 오염물질에 대한 지속적인 모니터링이 필요하다. 강우특성, 포장특성, 교통량, 지역조건 등 다양한 원인에 의하여 비점오염물질의 유출 특성이 달라지므로 여러 인자가 고려된 통계학적 분석을 통해 오염물질의 적정 농도를 도출하는 것은 매우 중요하다. 둘째 도로 비점오염물질의 유출 특성에 적합한 저감시설의 선택이 필요하다. 도로 오염물질은 차량 운행과 밀접한 관계가 있으므로 유기오염 물질보다는 유류 및 중금속류에 대한 오염이 우려되므로 충분한 선행 검토가 필요하다. 도로는 유역면적이 좁아 초기 유출시간이 빠르고 초기오염 유출 농도가 높은 특징을 가지고 있으므로 이를 고려한 시설을 선정해야 한다. 셋째 유지관리의 용이성을 고려 한 비점저감시설의 선정이 필요하다. 다양한 비점오염저감기술이 존재하나 도로의 경우 선형사업이여서 주변 보유부지 확보가 곤란한 경우가 있고, 유지관리를 하기에 매우 불리한 조건이다. 따라서 유지관리가 용이하고 비용절감 효과가 우수한 시설을 선정하여 설치하는 것이 매우 중요하다. 향후에는 도로 비점오염원 관리 방향을 사후처리 관점에서 사전예방 관점으로 변경하여야 할 것이다. 예방적 비점관리 방법으로는 저영향개발(LID, Low Impact Development), 도로청소, 차량 및 포장 개선 등이 있는데, 이러한 관리 기술에 대해서는 지속적인 연구 및 적용성 평가 등이 요구된다.
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2013.09
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도시화와 산업화에 따라 자동차 교통의 급격한 증가와 대형화·고속화로 인하여 교통소음이 증가하고 있 다. 이로 인한 도시부내 도로 주변의 주거환경에 악영향을 미치고 있으며 관련 민원과 소송의 증가 등 교통소음으로 인한 피해 건수가 크게 증가하고 있는 추세이다.
도로교통소음은 자동차 자체에서 발생되는 소음과 타이어와 노면사이에서 발생하는 소음으로 구분되며 실제 자동차 주행으로 인해 발생하는 모든 소음 중에서 타이어와 노면사이에서 발생하는 소음이 70% 정도를 차지하고 있다. 따라서 도로교통소음을 줄이기 위해서는 타이어와 노면사이에서 발생하는 소음을 억제하는 것이 중요 하다. 자동차 소음이라고 하면 대부분이 엔진 소음이었으나 엔진 저소음화 대책으로 엔진, 배기계, 흡음계, 등의 소음은 줄어들고 있다. 특히 정상 주행 시에 자동차 소음 중에서 차지하는 타이어/노면 소음의 비율이 높아 이 소음에 대한 대책이 주목받고 있으며 대책으로는 저소음포장이 기대되고 있다.
저소음포장은 다공성 재료를 이용하여 약 20% 정도의 공극을 갖게 함으로서 타이어와 노면사이의 공기의 압축을 방지하여 소음을 저감시키는 포장공법 이다. 저소음포장을 이용한 소음 저감 대책은 용지 이용에 큰 제약 을 받는 도시지역 내 연도 소음 대책으로 효과적이며, 도로의 접근성 유무와 큰 상관이 없는 동시에 배수 기능이 좋기 때문에 자동차 주행에도 안전하고 쾌적하며, 물이 튀지 않는 등 기능 면에서도 효과적이다.
유럽, 일본 등 선진 외국에서는 기존의 단층 형식의 저소음포장보다 더 큰 소음저감 효과를 나타내는 복층형 저소음포장 기술을 개발하여 적용하고 있다. 복층형 저소음포장은 표층부가 상부층와 하부층로 구분되며 상층부는 기존 단층의 구조보다 작은 골재치수의 혼합물로 구성된다. 이러한 형식은 기존 단층형식의 저소음포장과 비교 했을 때 매우 큰 소음저감 효과를 나타낸다. 국내에서도 복층형 저소음포장에 대한 관심이 높아지고 관련 연구가 수행되고 있으나 복층형 포장체는 하부층와 상부층을 별도로 시공해야 하고 택코팅과 같은 접착유제를 사용하지 않기 때문에 상·하층의 접착, 시공비용의 증가 문제로 활성화되지 못하고 있다.
최근 국내에 두 개의 층을 동시에 포설 및 시공할 수 있는 복층 동시포설 장비가 도입되었으며 본 장비를 이용하여 도심지내 도로에 복층형 저소음포장을 시공하였다. 본 연구에서는 복층 동시포설 장비를 이용하여 시공한 복층형 저소음포장 구간의 시공 전·후의 소음을 측정하고 효과를 평가하였다.
복층형 저소음포장 시공 구간은 왕복 6차로 구간으로 이 중 양뱡향 1,2 차로에 복층형 저소음포장을 시공하였으며 버스전용차로인 3차로 구간은 밀입도포장을 시공하였다. 표층두께 5㎝로 상층부 2㎝, 하층부 3㎝로 시공하였으며 상층부 골재 최대치수 8㎜, 하층부 골재최대 치수는 13㎜ 혼합물을 적용하였다. 시공 구간에서 소음측정은 도로변에서 소음측정기를 설치하여 일정 시간동안 소음을 측정하는 방법과 차량의 타이어 근처에 소음측정기를 설치하고 일정한 속도로 주행할 때 발생하는 타이어/노면소음을 측정하는 방법 으로 수행하였다. 첫 번째 방법은 도로변에서 7.5m 떨어진 지점에서 1.2m 높이와 도로변에서 15m 떨어진 지점에서 3m 높이에 소음측정기를 설치하고 주간과 야간에서 5분 동안 4회와 3회 교통소음을 측정하였다. 타이어/노면 소음측정은 일반차량 뒤바퀴 근처에 소음측정기를 설치하고 측정속도 40㎞/h부터 80㎞/h 까지 10㎞ /h 단위로 속도별 3회 이상을 측정하였다. 소음의 측정은 복층형 저소음포장을 시공하기 일주일 전과 시공 후 일주일 후에 실시하여 그 결과를 분석하여 복층형 저소음포장의 소음저감 효과를 평가하였다.
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종방향 그루빙 공법은 포장의 표면적과 타이어와의 접촉 면적을 넓혀줌으로써, 마찰에너지에 의해 결빙된 구간을 빨리 녹여주고, 차량의 주행성을 증가시키는 역할을 한다. 뿐만 아니라 요철이 있는 노면과 차량간의 충격 에너지, 제설 작업 시 살포된 염화칼슘의 잔류효과로 인하여 해빙 효율을 더 높일 수 있다(노성렬 외 2005; 김광우 외 2003). 본 연구에서는 폐비닐골재 혼합 아스팔트포장에 그루빙 공법을 적용하였을 때, 융설효과가 증진되는지를 확인하기 위한 현장실험을 실시하였다. 시험 시공은 총 4구간(일반 아스팔트, 일반 아스팔트 + 그루빙, 폐비닐골재 혼합 아스팔트, 폐비닐골재 혼합 아스팔트 + 그루빙)을 덧씌우기 형태로 시공하였다. 그루빙 공법은 배수성 향상, 결빙 억제 및 미끄럼 저항성 향상을 위한 설치 규격인 9mm(폭) × 6mm(깊이) × 60mm (간격 : CTC)을 적용하였다. 현장의 기온이 -3℃일 때 4cm 두께로 동일하게 인공눈을 포설하였고, 차량 통과 횟수 20, 100, 200, 400회 간격으로 적설 높이를 측정하여 융설효과를 정량적으로 비교하였다.
현장실험 결과, 융설효과는 그림 1과 같이 폐비닐+그루빙 구간, 폐비닐 구간, 일반+그루빙 구간, 그리고 일반 아스팔트 구간 순으로 뛰어난 것으로 나타났다. 이를 통해 융설효과에 영향을 미치는 폐비닐골재와 그루빙 두 인자를 비교하였을 때, 폐비닐골재의 기여도가 그루빙보다 큰 것으로 파악되었다. 또한 동일한 포장재료가 사용된 경우는 그루빙을 설치하였을 때 융설효과가 더 우수한 것으로 확인되었다. 차량주행횟수에 따른 융설효과를 비교하였을 경우 초기(100회 미만)에는 각 구간별 융설효과가 큰 차이를 보이지 않았지만, 주행횟수가 100회를 초과하면서 차이를 보이기 시작하였으며, 주행횟수가 200회일 때 가장 큰 차이를 보였다. 이는 주행횟수가 적은 초기에는 차량하부의 열과 포장의 마찰에너지가 포장 내부에 축적되는 과정으로, 융설에 미치는 영향이 미비하였지만, 에너지가 축적된 이후(주행횟수 100회 이상)에는 지속적인 차량주행으로 공급된 에너지가 폐비닐골재의 단열 및 보온 효과로 인하여 급격한 융설이 진행된 것으로 판단되었다.
100.
2013.09
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자연암반 형태의 경관구조물은 구조용 고성능 숏크리트 재료와 이를 숏크리팅 한 후 숏크리트가 굳기 전 전용도구를 이용하여 자연암 형태로 조각하는 기술 그리고 화학반응 착색제로 자연암 색상을 연출하는 기술 이며, 숏크리트 시공시 장비의 최적조합을 통해 시공성과 경제성을 향상시키며, 이러한 기술을 신설 경관사면이나 경관옹벽에 시공하는 기술과 기존 구조물의 경관개선 시공방법이다. 사면 보호 및 보강을 목적으로 사용하고 있는 공법으로는 기능에 따라 사면보호공법과 사면보강곡법으로 분류할 수 있다. 주로 비탈면 절취 후 안전율 확보를 위해 옹벽공이나 숏크리트공을 사용하는 곳에 이용하는 것을 목표로 한다. 기존 구조물 경관개선을 목적으로 하고 있는 공법으로는 구조물 주변의 여러 요인에 의해 열화 및 노후화로 인한 강도저하로 구조적 안정성 저하를 발생시키며, 특히 미관을 해치는 구조물의 경관개선을 목표로 한다.
본 논문은 이러한 자연암반 형태의 경관구조물 시공 사례를 소개하며, 공법의 장·단점과 향후 보완 및 개선 사안에 대한 연구이다.
