논문 상세보기
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.
