본 연구에서는 항온기 내의 원통형 아스팔트 혼합물 시편에 대하여 이산요소법(Discrete Element Method, DEM)을 이용한 열전도 모사연구를 수행하였다. 이를 위하여 기존 연구를 통하여 얻어진 분석적 해(Analytical Solution)를 이용한 아스팔트 혼합물 시편의 온도변화 예측결과를 이용하였으며, 이를 이 산요소법에서 얻어지는 온도의 변화와 비교하였다. 이산요소법은 개별 입자의 동적 운동을 모사하는데 적 합하여, 시간단위의 해석시간이 요구되는 열전달 해석에는 적용이 사실상 불가능하다. 그러나 본 연구에 서는 열전달 해석에 요구되는 열전달 계수에 상사적 개념을 적용하여 결과에 오차가 발생하지 않는 한도 에서 입자의 크기를 증대시켰으며, 이에 적정한 열전달 계수, 열용량 등의 계수를 조정할 수 있는 열역학 적인 근거를 확립하였다. 개별요소법을 이용한 열전달 해석은 열역학적 물성이 서로 다른 입자들을 이용 하여 무작위적으로 혼합된 입자 혼합물의 온도변화를 해석하는데 유용하게 적용될 수 있으며, 시간이나 온도의 변화에 따라서 상(Phase)가 변화하는 재료에 대하여 이를 미시적으로 고려할 수 있는 기반으로 활 용될 수 있기 때문에 큰 의미가 있다.
본 연구에서는 기존의 연구에서 결정된 열역학적 물성을 이산요소해석 소프트웨어에 적용하여 온도의 변화를 예측하였으며, 이들 예측값은 실측값 및 분석적 해에서 도출된 외부 및 내부의 온도변화와 매우 근접하는 것으로 나타났다. 운동하는 입자와 외부 유체와의 열전달에 적용하기 위해서는 보다 정밀한 상 사적 이론(Similarity Principle)과 열역학적 물성의 결정이 필요하겠으나, 본 연구에서는 역학기반의 이 산요소 압자의 크기와 물성의 결정방법을 제시하였으며, 이는 향후 확장된 연구범위에 적용할 수 있다.

• 윤태영(한국건설기술연구원·도로연구실·수석연구원·공학박사)