PURPOSES: Performance evaluation of four types of asphalt concrete overlays for deteriorated national highways. METHODS : Pavement distress surveys for crack rate and rut depth have been conducted annually using an automated pavement survey vehicle since 2007. Linear and non-linear performance prediction models of the asphalt concrete overlays were developed for 43 sections. The service life of the asphalt overlays was defined as the number of years after which a crack rate of 30% or rut depth of 15mm is observed. RESULTS: The service life of the asphalt overlays was estimated as 17.4 years on an average. In 90.7% of the sections, the service life of the overlays was 15 years or more which is 1.5 times the life of conventional asphalt concrete overlays used in national highways. The performance of the overlays was dependent on the type of asphalt mixture, traffic volume levels, and environmental conditions. CONCLUSIONS : The usage of stone mastic asphalt (SMA) and polymer-modified asphalt (PMA) for the overlays provided good resistance to cracking and rutting development. It is recommended that appropriate asphalt concrete overlays must be applied depending on the type of existing pavement distress.

PURPOSES : To design a pre-heater for warm in-place recycling equipment, three different heating systems were evaluated to determine their thermal efficiency. METHODS: In this study, a 30cm×30cm×15cm wheel-tracking specimen was used to measure the inner temperature as a function of the heating system. The inner temperature of the specimen was measured with a data logger at the surface, and at depths of 1cm, 2cm, 3cm, 4cm, and 5cm. To evaluate the thermal efficiency, the researchers used three different types of equipment, namely, IR, a heating wire, and a gas burner. RESULTS: The IR heating system exhibits a higher level of performance than the others to achieve the target temperature at a depth of 5cm in the specimen. The gas burner system was capable of heating the surface to a temperature of up to 600℃. The other types, however, cannot heat the surface up to 600. The thermal efficiencies were measured based on the laboratory conditions. CONCLUSIONS: To find the most effective system for application to the development of a pre-heater for warm in-place recycling, various systems (IR, heating wire, gas burner) were examined in the laboratory. As a result, it was found that the hot plate of a gas burner system provides the highest temperature at the surface of the asphalt but, of all the systems, the IR system provides the best internal temperature increase rate. Furthermore, a gas burner can age the asphalt binder of the surface layer as a result of the high temperature. However, the gas burner cannot attain the target temperature at 5cm. The IR system, on the other hand, is effective at increasing the internal temperature of asphalt.

PURPOSES : This study set out to investigate the fundamental properties of alkali-activated concrete (AAC) using modified slag as the pavement maintenance material. METHODS: The material properties of modified slag based alkali-activated concrete (MSAAC) were analyzed and evaluated against those of alkali-activated slag concrete (AASC). Several mix formulations were considered, including one MSACC and four AASCs. The main variables considered in the study were slump, air content, compressive strength, rapid chloride permeability test, scaling resistance, freeze-thaw test, XRD, SEM, and EDS. RESULTS: MSAAC exhibits a compressive strength in excess of 21 MPa six hours after curing. Also, the charge passed of the MSACC was found to be less than 2000 coulombs after seven days and about 1000 coulombs after 28 days. The weight loss determined from a scaling test did not exceed 1 kg/cm2 in the case of the MSACC, but that of the AASCs had already exceeded 1kg/cm2 at the 10th cycle. Based on the results of the freeze-thaw test, the relative dynamic modulus of every mix was found to be in excess of 90%. An energy dispersive spectroscopy(EDS) analysis found that the weight rate percentage of the calcium and aluminum in the MSAAC mix is twice that of the AASC mixes. CONCLUSIONS : It was found that the MSAAC mix exhibits significantly better performance than AASC mixes, based on various fundamental properties.

현장가열재생공법은 이미 미국과 캐나다와 같은 선진국에서 아스팔트도로의 친환경 유지보수공법으로 서 적용되고 있는 공법이다. 이 공법은 아스팔트를 현장에서 100% 재활용함으로써 하나의 공정으로 작업 이 완료되어 경제적으로나 친환경적으로 큰 관심을 받는 공법이다. 하지만 국내에서는 장비의 큰 규모와 아스팔트 표면의 가열로 인한 다량의 유증기 발생 및 가열장비의 온도 불 균일로 인한 도로포장의 품질저 하 문제와 장비의 노후화로 사용성이 떨어지고 있다. 본 연구에서는 현장가열중온재생공법 장비개발에 필 요한 히팅 시스템을 개발하기 위해 다양한 가열 방식을 변수로 하여 아스팔트 시편의 외부 및 내부온도 스펙트럼을 측정하여 분석해 보고자 한다.

일반국도의 연장 및 공용기간의 증가로 포장상태가 불량한 구간이 증가하고 이로 인한 유지보수비용이 증가하고 있다. 제한된 예산으로 일반국도를 효율적으로 관리·감독하기 위하여 포장관리시스템(PMS, Pavement Management System)이 1980년대 말 도입된 이후 현재 한국건설기술연구원에서 국토교통부 로부터 위탁을 받아 운영 중이다. 일반국도 포장관리시스템에는 다양한 종류의 유지보수 공법이 적용되고 있다. 특히, 아스팔트 포장의 소성변형이 급격히 증가하여 2000년대 초반 개질아스팔트 포장(PMA, Polymer Modified Asphalt), SMA(Stone Mastic Asphalt)와 같은 장수명 포장이 도입되기 시작하였다. 하지만 이러한 장수명 포장은 일반 아스팔트 포장과 달리 보수구간 및 공용기간이 적어 공용수명 예측모 형 개발에 필요한 충분한 데이터를 확보하기 어려운 실정이다. 따라서 본 연구에서는 공용수명 자료의 특 성을 고려하여 일반국도 아스팔트 포장의 공용수명예측모형을 개발하였다. 분석대상구간은 일반국도에서 연장이 긴 남북방향 노선 5개(1, 3, 5, 7, 31호선)와 동서방향 5개 노선 (2, 4, 6, 24, 34호선)에 대한 일반국도 모니터링 구간을 교통량과 환산교통량을 기준으로 각 2그룹으로 구분하여 사용하였다. 일반국도 포장관리시스템은 포장상태를 균열률과 소성변형, 종단평탄성을 적용하 고 있으나 본 연구에서는 공용수명을 결정하는 포장상태지표로 균열률을 적용하였다. 그림 1은 일반포장 과 장수명포장이 적용된 구간에서 나타나는 공용수명에 따른 균열률의 변화를 나타낸다. 공용수명 예측모 형은 일반포장과 장수명 포장으로 구분하여 결정론적 방법론인 일반 회귀모형방법론(직선,곡선)과 확률론 적 방법론인 마르코프, 생존확률 방법론을 적용하였다. 또한, 현재의 공용수명 자료 특성이 고려된 다양 한 공용수명예측모형의 검증과 활용방안을 제시하는 것을 목적으로 한다.

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.

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.

알칼리 활성 시멘트 콘크리트는 비소성 무기결합재와 알칼리 활성제를 사용하여 제조된 콘크리트를 의 미하며, 알칼리 활성 슬래그 기반 콘크리트 ․ 플라이애시 기반 지오폴리머(Geopolymer) 등을 포함하는 넓 은 범주의 의미로 사용된다. 비소성 무기결합재에는 플라이애시, 고로슬래그, 메타카올린, 점토 등이 많 이 사용되며, 최근에 성능향상을 위해 실리카흄을 일부 사용하기도 한다. 알칼리 활성 콘크리트는 결합재의 타입에 따라 요구되는 알칼리 활성제의 양도 달라지며, 또한 그 방응 생성물도 큰 차이를 보인다. 또한 알칼리 활성제 에 따라 강도발현특성을 조절할 수 있는 장점이 있어, 이 러한 특성을 이용한다면 콘크리트 유지보수재료로 활용이 가능하다. 그러나 그동안 많은 연구자들에 의해 건조수축이 크고, 조기탄산화에 따른 균열이 발생할 수 있으며, 결합재의 품질변동성이 크다는 단점이 지 적되어 왔다. 이와 함께 도로포장에서 중요하게 평가되는 내구성능과 관련하여서는 기존 연구가 많이 이 루어지지는 않았다. 본 연구에서는 알칼리 활성 콘크리트의 강도발현과 내구특성 비교를 통해, 도로포장 유지보수재료로 활 용이 가능한지에 대한 적용가능성 여부를 평가하였다. 본 연구에서는 결합재 타입 및 구성에 따른 알칼리 활성 콘크리트의 물성특성을 분석하였으며, 그 결과를 그림 1과 2에 나타내었다. 그림에서 나타내 것과 같 이 일반 슬래그 기반 알칼리 활성 콘크리트의 경우에는 24시간에 압축강도 21MPa 이상을 나타내었으나, 개질슬래그 기반 콘크리트의 경우 6시간 안에 21MPa이상을 나타내어 조기강도발현 특성이 우수한 것으로 평가되었다. 장기강도 측면에서는 일반 슬래그 기반 콘크리트가 더 우수한 것으로 나타났다. 또한 염소이 온침투저항성 실험결과에서는 개질슬래그 기반 콘크리트가 일반슬래그 기반 콘크리트에 비해 투수저항성 이 상당히 우수한 것으로 나타났다. 특히 개질슬래그 기반 콘크리트의 경우 재령 7일에 2,000쿨롱이하, 28일에 약 1,000쿨롱 정도로 측정되어 콘크리트 유지보수재료 품질기준을 만족하는 것으로 나타났다. 이 외에 표면박리저항성 실험결과에서도 개질슬래그 기반 알칼리 활성 콘크리트가 가장 박리량이 적었으며, 특히 실험종료 후 박리량이 1kg/㎡ 이하를 나타내어 박리저항성이 상당히 우수한 것으로 평가되었다.

일반국도의 연장 및 공용기간의 증가로 포장상태가 불량한 구간이 증가하고 이로 인한 유지보수비용이 급 격하고 있다. 제한된 예산으로 일반국도를 효율적으로 관리하기 위하여 포장관리시스템(PMS, Pavement Management System)이 1980년대 말 도입된 이후 현재 한국건설기술연구원에서 국토교통부로부터 위임을 받아 운영 중에 있다. 일반국도 PMS에는 다양한 종류의 유지보수 공법이 적용되고 있다. 1990년대 국내 아 스팔트 포장에서는 소성변형이 급격하게 증가하여 이를 억제하기 위하여 개질 아스팔트를 이용한 장수명 포 장 공법이 1990년대 중반부터 도입되기 시작하였다. 대표적인 장수명 아스팔트 포장 공법으로는 개질아스 팔트 포장(PMA, Polymer Modified Asphalt)과 SMA(Stone Mastic Asphalt)이 있다. 하지만 이러한 장수 명 포장은 일반 아스팔트 포장에 비하여 높은 단가와 현장 공용성 검증 부족으로 일반국도에 활발하게 적용 되고 있지 못하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 일반국도 PMS 데이터베이스를 바탕으로 장수명 아 스팔트 포장의 공용성능을 평가하였다. 일반국도 PMS는 포장상태를 균열률과 소성변형량을 적용하고 있으므로 공용수명을 결정하는 공용성능 인자로 균열률과 소성변형량을 적용하였다. 그림 1은 내유동성 아스팔트 덧씌우기 포장 구간에서 공용기 간에 따른 균열률과 소성변형량의 변화를 나타낸다. 공용수명은 임계 균열률(15%)과 소성변형량(10mm) 을 기준으로 결정하였다. 마지막으로 다양한 조건에 적용된 장수명 아스팔트 포장의 공용수명 영향을 미 치는 인자, 예를 들어 교통량, 환산교통량, 기온 등에 대한 통계분석을 실시하였다. 장수명 아스팔트 포장 의 객관적인 공용성능을 평가하기 위하여 동일한 조건에서 적용된 일반 아스팔트 포장의 공용수명과의 비, 공용성능비를 제안하였다.

1990년대 이후 국내의 산업 발달과 함께 중차량 교통량이 늘어나고 폭염, 폭설, 폭우 등 이상기후 일수 가 증가함에 따라 소성변형으로 인한 포장파손이 급격하게 증가하기 시작하였다. 따라서 일반 아스팔트 포장인 가열아스팔트 포장(HMA, Hot Mix Asphalt)으로는 소성변형의 발생 억제에 한계가 있어 장수명 포장 공법이 90년대 중반부터 도입되기 시작하였으며, 국내에 도입된 장수명 아스팔트포장 공법으로는 개질아스팔트 포장(PMA, Polymer Modified Asphalt), SMA(Stone Mastic Asphalt) 등이 있다. 본 연구에서는 국내 실정에 적합한 장수명 아스팔트포장의 적용 기준을 마련하기 위해 일반국도에서 축적된 PMS DB를 활용하여 장수명 아스팔트포장의 공용성 예측 모형을 만들고, 이를 근거로 장수명 아 스팔트포장의 경제적 효과를 분석하는 방안을 제시하고자 한다. 또한, 현재 공용 중인 일반포장과 장수명 포장의 과거 유지보수 이력자료를 기반으로 프로젝트 수준의 분석과 네트워크 수준의 경제성 분석의 결과 를 검증하고 향후 장수명 포장의 도입을 위한 방안을 모색해 보기로 한다. 먼저 공용성 모형의 개발을 위해 분석 대상 도로구간의 교통량(AADT)의 크기와 중차량의 통행으로 인 한 교통강도(ESAL)를 기반으로 일반 포장과 장수명 포장의 파손예측모형을 개발하였다. 나아가 이용자비 용의 산정을 위해 포장상태의 변화(악화)에 따른 속도의 변화를 고려하기 위해 현장실험을 통해 얻은 포 장상태에 따른 차량의 속도변화 모형을 적용하였다. 생애주기비용분석 기간 동안에 공공기관이 유지보수를 위해 투입된 비용을 관리자 비용(agency cost) 으로 간주하고 이용자 비용(user cost)은 정부에서 발간된 지침(국토교통부, 2013)의 평가 항목 및 산정 방안을 그대로 따르기로 한다. 나아가 본 연구에서 도로유지보수의 우선순위선정은 효율성 지표와 경제성 지표를 함께 도입하였으며, 이용자비용의 증가량(ΔUC)과 장기효율성(long term effectiveness) 지표를 활용하였다. 이용자 비용의 증가량 지표는 해당 도로구간의 유지보수의 시행유무에 따른 효율성을 평가하 는 지표로 유지보수를 시행해야 할 시점에서 유지보수를 하지 않고 1년간 지연(혹은 방치)하여 다음연도 에 유지보수를 하는 경우 증가하게 되는 이용자 비용의 크기를 산정하여 이를 기준으로 증가량이 큰 순서 대로 우선순위를 부여하는 방식이다. 또한 장기효율성 지표를 이용하여 비용대비 교통량의 크기에 따른 포장의 수명의 차이를 고려하는 방안을 제시하였다. 본 연구를 통해 장수명 포장의 장점은 비록 초기공사비용 혹은 유지보수를 위한 재료비가 기존의 포장 공법에 비해 고가이지만 분석기간 동안에 유지보수가 상대적으로 적게 이루어지거나 공용수명이 길어짐 에 따라 유지보수 비용이 절감되고 유지보수로 인한 혼잡비용도 절감되는 효과가 있어 기존 포장공법에 비해 경제성이 우수함을 확인하였다. 개발된 장수명 아스팔트포장의 공용성 모형과 경제성 분석을 위한 방안의 제시를 통해 도로 관리자의 입장에서 장기적인 생애주기 측면에서 장수명 포장의 도입 타당성의 분석이 가능할 것으로 기대된다. 나 아가 향후 국도의 효율적인 유지관리를 위한 보수구간의 산정과 유지보수 예산의 추정 등 의사결정지원을 위한 기초 자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

PURPOSES: This study is to compare load transfer efficiency of key joint and dowel joint for airport concrete pavement. METHODS: As AC150/5320-6D of FAA’s [Advisory Circular] was changed into AC150/5320-6E, Key joint type of rigid pavement were excluded from Construction Joints.. LTE(Load Transfer Efficiency) of dowel joint and key joint were compared by times and seasons through pavement temperature measurement, ocular investigation and HWD measurement. RESULTS: For the joint performance grade of No. 2(The second) runway of airport, 12% of poor rate was observed in key joint and 2% of poor rate in dowel joint. Poor rate of key joint was increased to 17%, if only No. 3~No. 6 slabs, which are mostly loaded from the airplanes, were applied for the study. In apron area, LTE poor rate of key joint was high in winter, and LTE poor rate of dowel joint was at least above ‘Fair’ grade. In summer, ‘Fair’ for key joint, ‘Acceptable’ for dowel joint appeared. CONCLUSIONS : As results, dowel joint was superior than key joint for LTE. Deviations of seasons and times were smaller in dowel joint’s result. And LTE in winter was lower than LTE in summer.

PURPOSES : This study aims at proposing the methodology for benefit evaluations in pavement maintenance methods and timings using KoPMS(Korean Pavement Management System) software which was developed for efficient pavement management. METHODS : This study classified pavement sections into 4 clusters considering AADT(Annual Average Daily Traffic) and ESAL(Equivalent Single-Axle Load) using cluster analysis and used the deterioration models in each cluster. Increased user costs due to pavement deterioration as time goes by and agent costs for maintenance were estimated. Based on deterioration model and KoPMS software, Methodology for benefit evaluation was proposed in pavement maintenance methods and with/without implementation using real pavement section data. RESULTS : This study verified that considering agent costs only would be constrained to decide pavement maintenance methods and timings, and ascertained that decision making with agent and user costs would be effective. In addition, this study revealed that pavement maintenance methods and timings can be affected by AADT and ESAL and frequent pavement maintenances can be more efficient for benefits in pavement sections with more AADT and ESAL. Also this study found that user costs would be more affected to decision making than agent costs. Moreover, Delay of conducting pavement maintenance caused increased vehicle operating costs and environmental costs because of poor conditions of pavements. CONCLUSIONS : This study proposed LCCA and benefit estimation methodology of pavement with considering agent and user costs. The results of this study can be used for baseline data of efficient pavement asset management.

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.

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.

공항 콘크리트 포장은 일반적으로 2차로(약 8.2m)로 건설되는 도로 포장과 달리 약 30m 이상의 광폭 으로 건설된다. 따라서 공항 콘크리트 포장은 콘크리트 포설 장비의 제한으로 인하여 불가피하게 종방향 으로 시공 줄눈을 갖게 되며, 이러한 종방향 시공 줄눈은 인접 슬래브와의 하중전달을 위하여 콘크리트 슬래브 옆면에 전단키를 설치한다. 따라서 본 논문은 공항 콘크리트 포장에 적용되는 키 줄눈 형식(그림 1)과 다웰 줄눈 형식(그림 2)의 포장 슬래브에 대한 거동 특성을 분석하기 위하여 유한요소 해석 모델을 구축하였으며, 항공기 하중 및 환경하중을 고려하여 슬래브의 응력, 하중전달율 등의 거동을 비교 분석하였다. 분석결과 공항 콘크리트 포장에서 줄눈부를 시공 줄눈은 전단키를 사용하고 수축 줄눈은 다웰바를 사용하는 현행 줄눈콘크리트 포장 시스템을 시공 및 수축 줄눈 모두 다웰 줄눈으로 적용하여도 구조적으로는 문제가 없을 것으로 분석되었으며, 오히려 다웰 줄눈만을 적용할 경우 슬래브의 인장응력 감소 및 하중전달율의 증가를 가져올 수 있을 것으로 판단되었다(그림 3).

최근 국내외 아스팔트 포장산업에서의 중요한 이슈 중 하나로서 노후된 아스팔트 포장의 재활용 기술 과 중온 아스팔트 기술의 결합이라고 할 수 있다. 지금까지는 재활용 아스팔트의 사용비율이 일반적으로 전체 혼합물의 10~25% 정도로서 특별한 첨가제나 기술없이 사용되어 왔으나, 최근에는 재활용 아스팔트 사용비율을 50% 이상 증가시킴과 동시에 중온 아스팔트 기술을 적용하는 추세이다. 하지만, 재활용 아스팔트 기술과 중온 아스팔트 기술은 생산시 추구하는 온도범위가 서로 상이하므로 이에 따른 성능의 저하가 우려되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 50% 이상의 고비율 재활용 아스팔트를 포함한 아스팔트 혼합물에 적용이 가능한 중온 아스팔트 기술을 개발하였다. 고비율 재활용 중온화 첨가제는 노화 아스팔트 성분 보완 물질, 중온화 물질, 그리고 순환 골재가 포함된 아스콘이 신 골재와 섞였을 때 골재간의 이질성을 극복하여 강한 결합을 유지하도록 도와주는 결합 보강제 등으로 구성되어 있다. 또한 수분에 대한 저항성을 향상시키기 위한 물질도 포함하고 있다. 본 연구에서는 이러한 고비율 재활용 중온화 첨가제를 50%의 재생골재를 사용한 혼합물에 적용하여 실 내실험을 수행하였다. 사용한 혼합물은 19mm 표층용 밀입도 골재구조에 AP5를 신규 아스팔트로 적용하였다. 또한 전체 혼합물의 50%를 최대입경 13mm의 순환골재로 사용하였다. 혼합물의 생산 및 다짐온도 는 가열 아스팔트 혼합물에 비해 30℃ 낮은 온도를 적용하였으며, 시편 제작시 골재 코팅과 다짐에 아무 런 문제가 발생하지 않았다. 실내실험으로 다양한 온도와 하중빈도에서의 동탄성계수를 측정하였으며, 시 간-온도 중첩이론을 이용하여 그림 1에서와 같은 동탄성계수 마스터곡선을 작성하였다. 비교군으로는 재생골재를 전혀 사용하지 않은 동일한 입도와 아스팔트 함량으로 제작된 가열 아스팔트 혼합물을 사용하였다. 실험결과, 고비율 재생 중온 아스팔트 혼합물의 시간-온도에 따른 점탄성 특성은 전범위에서 가열 아스팔트 혼합물과 거의 유사한 것으로 평가되었다. 이상과 같은 실험결과로부터, 본 연구에서 개발한 첨가 제를 50%의 순환골재를 사용한 중온 아스팔트 혼합물에 적용시 공용성능이 일반 가열 아스팔트와 유사할 것으로 예상할 수 있으며, 향후 추가적인 실내실험과 현장적용을 통해 성능을 검증하기 위한 연구를 지속적으로 수행할 예정이다.

국내 일반국도는 대부분의 포장이 아스팔트 포장으로 이루어져있으며, 2011년 말을 기준으로 총연장 13,739km로 전체 도로연장 중 약 105,931km로 약 13%를 차지하고, 포장구간의 연장은 13,459km로써 약 97.6%의 포장률을 나타내고 있다. 이와 더불어 전 세계적으로 지구온난화로 인한 연평균기온 및 해수면 상승, 기습폭우 및 태풍 등과 같은 환경영향은 도로포장체의 성능을 저하시키는 요인으로 작용함으로써 포장수명을 단축시키는 문제로 이어지고 있다. 본 연구에서는 일반국도 아스팔트 포장 구간의 포장재령별 신설 0년, 재령 6년, 재령 10년에 대한 소음측정구간을 선정 한 후, 길어깨 소음측정법(Pass-By methods)을 사용하여 도로교 통소음에 대한 포장재령별 소음특성을 평가하였다. 본 연구를 통해서 그림 2와 같이, 신설 0년의 경우 평균 75.9dB(A), 재령 6년은 77.8dB(A), 재령 10년은 76.7dB(A) 값을 보였으며, 이 차이가 평균 1.9dB(A)를 나타냈다. 따라서 일반국도 아스팔트 포장의 재령이 6년인 시점에서 가장 높은 소음특성을 보였으며, 일반국도 아스팔트 포장의 공용수명이 8년~9년인 점을 감안할 때, 포 장의 공용수명에 인접할수록 소음이 보다 높게 나타난 것으로 판단된다. 하지만, 포장노면의 파손상태 및 주변 환 경 등이 상이함으로써, 이에 대한 향후 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.

고속도로 영업소 진입로에는 운전자에게 주의환기를 주기 위해 횡방향 럼블스트립이 설치되어 있다. 이러한 럼블스트립은 대부분 직사각형 형상을 갖고 있다. 럼블스트립의 형상에 따라 소음의 특성이 다르게 나타나는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 직사각형 형태의 럼블스트립을 원형의 럼블스트립으로 개선함에 따른 소음특성 변화에 대한 연구를 수행하였다. 서울외곽순환고속도로 영업소 광장에 개선된 원형 형상의 럼블스트립을 적용하고, 사후 모니터링을 실시하여 개선 전·후의 소음특성에 대해 분석하였다. 본 연구 결과, 럼블스트립의 개선 전·후 소음특성은 개선후의 교통량이 증가했음에도 소음은 감소하는 것을 알 수 있었다. 차량주행속도는 개선 전·후 모두 약 58km/h로 거의 유사하게 나타났다. 원형의 럼블 스트립이 직사각형 형상의 럼블스트립보다 시간대별로 약 1~3dB(A)의 소음저감 효과가 나타났다. 이런 현장적용의 결과를 볼 때, 횡방향 럼블스트립의 다양한 규격(럼블스트립의 간격, 깊이, 형상 등)에 대한 추가적인 연구를 진행하면 더 우수한 성능의 럼블스트립 규격을 개발할 수 있을 것으로 사료된다.