최근 아스팔트 포장에 빈번히 발생하는 포트홀을 보수함에 있어서 포트홀 부위를 사전 가열하기 위하 여 적외선 방출 하향식 가스히터 장비(이하 적외선 가스히터)를 사용한 공법이 사용된다. 이 보수 공법은 포트홀 발생부위 일정 구역을 적외선 가스히터로 가열하고 가열된 부분을 굴착하고 신규 아스팔트 혼합물 (New asphalt mix: NAM)과 컷백아스팔트를 넣고 비벼서 고르게 펼친 후 다지는 것이다. 이때 최종 포 설된 혼합물(보수 혼합물, Repaired asphalt mix: RAM)은 기존 포트홀 부위에서 회수된 혼합물(RAP from pothole: RFP)보다 더 회생된 상태이어야 한다. 이를 위해서는 추가되는 NAM의 노화도가 낮아야 하고, 사전가열에 의해 표변부위가 타서 노화도가 심해지는 현상이 없어야 한다. 하지만 현재 대부분 현 장의 실정은 포트홀 보수 혼합물(RFP)의 노화특성, NAM의 운반 시간에 따른 단기노화도의 변화, 적회선 heating에 따른 표면 혼합물 노화 특성변화, 최종 보수된 혼합물(RAM)의 노화도 및 회생 정도 등에 대한 정보를 모른 상태로 수행된다. 이에 본 연구에서는 일부 포트홀에 실제 보수된 혼합물의 노화정보를 GPC 를 이용하여 수집하고 최종 포설된 RAM의 상태를 절대점도로 추정하여 평가하였다. 이를 위해 RFP의 노 화특성, 운반시간에 따른 NAM의 노화특성 변화, 사전가열의 영향 등이 RAP에 미치는 영향을 평가하고 필요한 개선 방안을 일부 제시하였다.

최근 자연환경보전에 관한 법률이 강화되면서 도로포장용 골재 채취 및 석산의 신규개발이 제한되어 양질의 골재 수급이 어렵다. 특히 골재 소요량의 40% 이상을 재활용골재로 사용해야 하는 재활용골재 의 무 사용 환경부 고시가 시행되어 재활용골재 활용에 대한 관심이 높아지고 있다. 이와 같이 재활용골재 활용에 대한 필요성이 높아짐에 따라 다양한 산업부산물 및 폐기물을 골재로 활용하기 위하여 많은 연구 진행되고 있다. 특히 산업부산물 중 제강슬래그는 연간 발생량이 약 600만 톤으로 대량 발생되고 있지만 노반재나 성토재 등 저부가가치 재료로 활용되거나 매립되어 활용성이 떨어진다. 하지만 제강슬래그의 선 행연구결과 밀도, 마모감량 등 국내 도로용 골재기준을 충분히 만족하고 있으며 폐기물 및 토양오염에 대 한 환경기준도 만족하여 도로용 아스팔트 콘크리트에 활용이 가능할 것으로 판단된다. 이에 본 연구에서는 폐아스콘과 제강슬래그를 활용한 아스팔트 포장공법을 개발하기 위하여 폐아스콘과 제강슬래그의 혼입비율과 입도를 달리한 아스팔트 혼합물을 배합하여 변형강도(Deformation strength: SD) 실험, 반복주행(Wheel tracking) 실험, 회복탄성계수(MR) 실험 등 다양한 실내실험을 수행하여 아스 팔트 혼합물에 대한 공용성능을 분석하였다. 분석된 공용성능을 토대로 폐아스콘과 제강슬래그의 혼입비 율과 합성입도를 달리하여 인천지역에 4개구간 약 50m, 전남지역에 6개구간 약 300m 시험시공을 실시하 였다. 본 연구에서는 광양제철소에서 생산된 3개월 이상 에이징된 제강슬래그(전로슬래그 90%, 전기로슬래 그 10%)와 각 시험시공 지역에서 수급된 폐아스콘을 사용하였으며 아스팔트 바인더는 본 연구를 위하여 S사에서 개발한 중온기능과 재생첨가제를 포함하여 폐아스콘과 제강슬래그 활용에 적합하게 설계된 제품 (WMRA, Warm Mixed Reclaimed Asphalt)을 사용하였다. 폐아스콘과 제강슬래그를 활용한 아스팔트 포장 시험시공의 안정도, 공극율 등 검사시험성적 결과 품 질기준에 모두 만족하여 현장적용에 문제가 없을 것으로 판단되며 추후 추적조사를 통하여 균열 및 소성 변형에 대한 지속적인 검토를 수행할 계획이다.

제철 공정에서 부산물로 발생하는 슬래그(Slag)는 고온으로 배출되어 냉각하는 과정에서 결정화된 것 으로 물리, 화학적으로 안정되어 있어 환경적으로 무해한 재료로 알려져 있다. 특히, 전기로 산화 공정에 서 발생하는 슬래그는 천연골재에 비해 비중이 크고 높은 강성을 가지므로 건설용 골재로서 활용 가치가 높다. 그러나, 현재 슬래그는 주로 성토/도로노반재용과 같은 저부가 용도로 처리되고 있어 골재 특성을 활용한 건설재료 활용 기술 개발이 시급한 실정이다. 본 연구에서는 전기로 산화 슬래그를 아스팔트 혼합 물 골재로 활용하기 위한 골재 물성 평가와 슬래그를 활용한 아스팔트 최적 배합설계 및 품질 평가를 수 행하여 일반 아스팔트와 비교 평가하였다. 또한, 현장 시험 적용을 통해 생산성 및 현장 작업성을 평가하 고 모니터링을 통해 슬래그를 활용한 아스팔트 포장의 장기 내구성을 평가하였다. 전기로 슬래그를 골재로 100% 치환하여 최적 배합비를 도출한 결과 아스팔트 콘크리트 표층 혼합물 (wc-2 배합)은 일반 표층 대비 변형강도 기준 40% 이상 높은 품질을 나타냈다. 이를 바탕으로 실제 도로 현장에 시험 포장을 실시하여 생산성 및 현장 작업성을 검증하였으며, 포장 후 3년간 사후 모니터링을 실 시한 결과 포장평가지수 등급 기준(UPCI) 슬래그 C등급, 일반 E등급으로 판정되어 슬래그 포장이 일반 대비 높은 내구성을 갖는 것으로 분석되었다.

Recycled tire rubber (RTR) from waste tires has been used in asphalt by the paving industry since the 1960’s. The rubber has been used as asphalt binder modifier and asphalt mixture additive in gap-graded and open-graded asphalt mixtures and surface treatments. The routine use of RTR in pavements has been limited to a few states. While performance is generally good, RTR cost has been high when compared to conventional practices. Local, State, and Federal regulations have also created an increase in the availability of RTR. This has driven a renewed interest in RTR as an asphalt binder modifier and mixture additive – with the goal of providing a long-life, cost competitive, environmentally-responsible pavement system. In 1991, Section §1038(d) of the ISTEA required states to use a minimum amount of crumb rubber from recycled tires in asphalt surfacing placed each year beginning with the 1994 paving season. Although the mandate was lifted in 1995, a significant number of RTR asphalt sections were placed and national research was fostered. Many States discontinued use of RTR after the mandate was lifted. However Agencies such as Florida, Texas, and Rhode Island continued their use of RTR. In 2005, the State of California Public Resource Code Section §42700-42703 legislated the use of RTR. The application of RTR modified asphalt binder has evolved with the development of terminal blended AR binders. This development was driven to reduce the need for asphalt mixture production plant modification (needed to incorporate RTR) and to address some performance concerns. A few RTR pavement failures had been linked to poor quality control with field blending practices. In the Unites States, the predominate use of RTR asphalt pavements has been in warm climates. This has led some to believe that RTR modified materials will not perform well in cold climates. There have been issues with compaction and raveling of mixes in cold climates, but this has typically been a construction issue with unfamiliarity when working with high viscosity binders and trying to pave in cooler climates. In recent years RTR has been in cold climates. One significant property for pavement performance is achieving sufficient compaction on the roadway. Slightly higher binder contents in the RTR modified mixtures may help to achieve sufficient compaction. WMA technologies combined with RTR modified AR mixtures may help reduce production temperatures and also improve workability and compaction. This also could potentially reduce the exposure of workers to fumes that would otherwise be produced in greater concentration with higher mixture temperatures.

고속도로의 품질 보증을 위해 사용되는 시방서에는 크게 두 가지 종류 1) 방법론적 시방서와 2) 공용성 시방서가 있다. 방법론적 시방서는 목표 공용성 달성을 위해 필요한 방법의 기준과 기준의 목표치를 설정 하여 합격/불합격을 결정하는 반면, 공용성 시방서는 어떤 방법을 이용하든 최종 결과물의 품질을 평가하 여 Incentive/Dis-Incentive를 결정하는 방법이다. 방법론적 시방서는 경제적으로 방법의 기준을 맞추기 위해 노력하지만, 공용성 시방서는 시공업체들의 자체 연구를 통한 품질 향상을 기대할 수 있다. 미국의 경우 공용성 시방서는 2012년 오바마 대통령이 최종 사인한 법안인 MAP-21 (Moving Ahead for Progress in the 21st Century Act)에 의해 법적 근거를 마련하였고, 미국 몇몇 주들(뉴저지, 캘리포니 아, 텍사스, 루이지에나 등)에서 이미 사용하고 있다. 공용성 시방서를 실질적으로 고속도로 현장에 적용하기 위해 요구되어지는 것은 누가나 쉽고 빠르게 공용성 평가할 수 있는 툴을 만드는 것이다. 간단한 시험을 통해 재료의 기본 물성치를 측정하고, 측정된 값을 역학적 재료 모델과 구조해석 프로그램의 입력 값으로 사용하여 공용성을 평가함으로써 어떻게 재료 를 개발해야 하는지와 품질 관리를 할수 있을 것인가에 대한 가이드라인도 할 수 있다. 본 연구에서는 아 스팔트 재료의 피로균열과 소성변형의 공용성을 평가하기 위해 NCHRP 9-19와 9-29을 통해 개발된 간 단한 시험 장비인 Asphalt Mixture Performance Tester (AMPT)와 FHWA Hot Mix Asphalt Performance-Related Specification Based on Viscoelastoplastic Continuum Damage Models를 통 해 개발된 모델들과 3D FEM 구조해석 프로그램을 이용하였다. 개발된 모델과 구조해석 프로그램은 미 국, 캐나다, 브라질, 중국, 한국 등의 시험도로를 통해 검증되었다. 공용성 시방서를 현장에 적용하기 위하여 아스팔트 혼합물의 주요 부피 특성들 (Design VMA, Design Air Void, Density)과 공용성과의 관계를 배합 설계 단계에서 파악하였다. 이 관계를 파악하는 것을 공용 성에 근거한 배합 설계라고 하며, 현장에서 역학적 시험 없이 기존의 품질 보증 시방서에서 수행하던 부 피 특성을 측정하는 것으로 공용성을 예측할 수 있다. 골재의 입도가 공용성에 미치는 영향을 분석하기 위하여 Bailey Method를 사용하였다. Bailey Method는 골재의 Packing Principle을 이용하여 골재 입 도에 따른 VMA를 예측함으로써 배합설계의 시행착오를 줄일 수 있다. 12.5mm Superpave 고온 아스팔트 혼합물의 공용성에 근거한 배합 설계 결과, 아스팔트 혼합물의 골재 입도를 간접적으로 표현하는 Design VMA가 부피 특성들 (Volumetrics) 중 피로균열과 소성변형 공용성에 미치는 영향이 가장 큰 것으로 나타났다. Design VMA가 1% 증가할 때, 피로 균열이 73% 감소하고 소성변 형이 32% 증가하였다. 반면, Design Air Void가 1% 증가할 때, 피로균열이 40% 증가하고 소성변형이 22% 감소하였다. 마지막으로 In-Place Air Void (다짐도)가 1% 증가할 때 피로균열이 19% 증가하고 소성변형 또한 10% 증가 하였다. 공용성에 근거한 배합 설계는 Pay Factor와 Incentive/Dis-Incentive 산출에 사용 될 수 있으며 현장에서 아스팔트 혼합물의 부피 특성들을 어떻게 조정해야 하는 가이드라인을 제시 할 수 있다. 마지막으로 공용성에 근거한 배합 설계를 두 개의 아스팔트 층에 적용하여 피로균열과 소성변형의 공 용성이 최적화 될 수 있는 각층의 배합 설계 기준들을 제시하였다. 본 연구에서 소개된 공용성에 근거한 배 합설계 방법은 아스팔트 혼합물의 부피 특성을 공용성에 근거하여 어떻게 조정해야 하는지를 다양한 아스팔 트 포장의 구조에 맞게 제시한다. 추후 아스팔트 덧씌우기 (혹은 복합 포장) 공법과 포장의 두께를 산정할 때 근거자료로 활용할 수 있다.

콘크리트 교면포장에서 가장 주요한 파손의 형태가 균열이며, 그 원인은 대부분 수축에 있다. 만약 교면 포장에서 균열이 발생하면 불투수성기능을 확보하지 못하게 되며, 이로 인해 균열부로 수분 또는 염화물이 침투하고 장기적으로 교량 바닥판의 열화를 가져오게 된다. 이에 반해 교면포장용 콘크리트에 자기치유 (self-healing) 성능이 확보된다면 균열부위를 수화물로 되메움하여 교면포장의 기능을 회복시킬 수 있다. 최근 국내외 문헌에서 팽창재(expansion agent)를 첨가할 경우 콘크리트의 자기치유성능이 향상되는 것 으로 일부 보고가 되고 있다. 이에 본 연구에서는 팽창재를 첨가한 교면포장용 콘크리트의 자기치유 특성 을 분석하였으며, 이를 통해 교면포장의 공용성능을 향상시킬 수 있는지에 대한 검토를 수행하였다. 본 연 구에서는 6,000브레인 이상의 고분말도 플라이애시와 슬래그를 치환한 삼성분계 결합재에 팽창재를 0%, 4%, 8%, 12%를 첨가하여 콘크리트 배합을 실시하였으며, 자기치유실험은 간접인장모드로 재령 3일과 재 령 7일에 균열을 유도한 후 수침양생을 시키고 균열발생 시점부터 시간경과에 따른 자기치유특성을 분석 하였다. 균열폭을 측정을 위해 사용된 화상촬영기는 QICAM 디지털카메라(1.4 million, 1392×1040)에 현 미경렌즈(optical 0.5-5x)를 부착한 것이며, 시편이 자동으로 움직이면서 측정할 수 있는 stage를 장착하 였다. 촬영된 이미지는 ʻimage-pro 6.0ʼ분석프로그램을 사용하여, 균열폭을 정밀하게 측정하였다. 본 연구의 자기치유실험결과, 균열이 발생한 시료를 습윤한 상태로 유지한 경우 모든 배합에서 자기치 유현상이 나타났으며, 특히 균열폭이 150㎛ 이하인 콘크리트는 대부분 14일 또는 28일에 대부분 완전히 치유가 되는 것으로 나타났다. 또한 균열이 초기에 발생하고 습윤한 상태를 유지할 경우 팽창재를 첨가한 콘크리트가 균열부의 자기치유 시기를 앞당길 수 있는 것으로 나타났다. 특히 재령 3일에 균열을 유도한 경우 팽창재를 8% 이상 첨가한 콘크리트에서 폭이 약 150㎛ 이하의 균열들 중 상당수가 균열발생 이후 7일에 완전 치유되었다. 팽창재를 첨가하면 초기에 다량의 에트린자이트가 형성되는데 이것이 콘크리트 를 팽창시키는 효과로 작용하며, 이 효과가 자기치유성능을 증가시켰기 때문이다. 그러나 재령 7일 이후 에 발생된 균열의 경우 팽창재의 자기치유효과가 크지 않은 것으로 분석되었다.

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.

노후 콘크리트의 보수 방법에는 교량상판의 덧씌우기나 노후된 도로의 보수처럼 바닥판 또는 기존 콘 크리트를 보호함과 동시에 공용기간 중 콘크리트의 내구성 증진을 위하여 복합 구조체로 형성된 접착식 콘크리트 덧씌우기 포장이 일반적으로 사용되고 있으며, 이와 같은 복합 구조체는 신･구 콘크리트 간 부 착력에 따라 공용 중 차량하중, 환경하중 하에서 일체화된 역학적 거동과 장기공용성 확보에 커다란 영향 을 받게 된다. 이처럼 공용성 확보를 위한 중요인자인 부착강도를 평가하는 대표적 시험방법으로는 쪼갬 인장시험, 경사전단시험, Pull-out시험 및 니플 파이프 직접인장시험 등 다양한 시험법으로 사용되고 있 으나, 실내시험에 국한된다는 한계성을 지니고 있어 실내 및 현장평가에 동시 적용이 가능한 직접인발 시 험법이 가장 널리 사용되고 있다. 직접인발 시험법에 있어 실내 부착강도 평가의 경우 KS F 2762 「콘크 리트 보수보호재의 접착 강도 시험방법」을 준용하고 있으나, 현장 부착강도 평가의 경우는 유일하게 한국 도로공사에서 시행하고 있는 품질성능평가(QPI)에 의거하여 시행되고 있다. 실내 부착강도 시험에서는 규정된 밑판과 시험체를 사용할 경우 세장비(포설두께/코어직경)를 일정하게 유지하여 정량적 평가를 할 수 있으나, 구조물에 대한 유지보수공사 시 열화정도 및 구조물 특성 상 포설두께를 전 구간에 걸쳐 일정 하게 유지할 수 없어 현장 부착강도 평가 시 실내와 달리 세장비를 일정하게 유지하는 것이 어려운 실정 이다. 압축강도 및 인장강도의 경우 많은 연구를 통하여 시편의 세장비에 따른 강도변화와 이를 보정하기 위한 보정계수가 제안되어 사용되고 있으나 현장 부착강도의 경우 세장비의 편차가 압축강도 및 인장강도 시편보다 매우 큼에도 불구하고 현장 부착강도 시편의 세장비 차이에 따른 영향을 고려하지 못하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 압축강도 및 인장강도에서와 같이 시편의 세장비가 부착강도에 미치는 영향을 분석하고자 실내 및 현장 부착강도를 다양한 조건하에 실시하였으며 이를 통해 부착강도 평가 시 세장비에 따른 보정계수를 도출하고자 하였다. 세장비 효과 및 보정계수를 산출하기 위하여, 실내 부착강도 시험법의 포설두께 및 코어직경을 표준비 율(1.0)로 선정하여 세장비 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 등 총 4가지 변수에 대한 시험을 진행하였다.

본 연구에서는 평택 미8군 차량정비시설 내 콘크리트 포장의 줄눈부 하중전달효율(Load Transfer Efficiency, LTE)을 평가하기 위해 FWD(Falling Weight Deflectometer)를 이용한 조사･평가를 수행하 였다. 본 연구에서는 <그림 1>에서와 같이 FHWA/TX-07/0-5123-2“Guidelines for Evaluation of Existing Pavement for HMA Overlay”에서 제시한 FWD 처짐 하중전달효율 산정식을 사용하였다. FWD를 이용한 콘크리트 슬래브 줄눈부의 하중전달효율을 조사한 결과는 <표 1>에서 보는 바와 같다. 하중전달효율이 80% 이상인 지점은 97개소로 전체의 약 84.3%에 해당한다. 콘크리트 슬래브 시공 당시 줄눈부에 <그림 2>와 같은 배부름현상(Bulging)이 발생하였다. 배부름현상 이 하중전달효율에 미치는 영향을 파악하기 위하여 총 24개 줄눈부에 대하여 순방향과 역방향으로 <그림 2>와 같이 FWD 시험을 수행하였다. <그림 3>은 각 줄눈부에서 Case 1과 Case 2의 하중전달효율을 비교 한 것이다. 그래프에서 보는 바와 같이 LTE 차이가 ±2% 이내인 경우를 (6개 지점) 제외하고 총 18개 줄 눈부 중 15개 줄눈부에서 Case 1이 Case 2보다 LTE가 큰 것으로 나타나 줄눈부 배부름현상이 LTE에 영 향을 주는 것으로 나타났다.

본 연구에서 10℃ 이하의 저온환경에서 콘크리트 강도 발현이 늦어지는 현상을 개선하기 위해 조강 시 멘트와 플라이애쉬, 고로슬래그 혼합시멘트로 강도 발현을 개선하기 위한 응결 특성에 대한 비교 실험을 수행하였다. 응결 특성 분석 실험은 표 1과 같이 6종 배합과 4~10℃ 온도 조건에서 실시하였다. 2성분계 혼합 시멘트의 응결 시간에 대한 분석 결과는 그림 1과 같다. 초결의 경우 전체적으로 살펴보 면 3종 시멘트를 사용한 경우의 응결 시간이 1종 시멘트를 사용한 배합보다 더 빨리 나타났다. 4℃ 온도 조건에서는 3종 시멘트를 사용한 경우, 광물성 혼화재들이 들어가지 않은 배합이 가장 빠른 초결이 나타 났으며, 다음으로 플라이애쉬, 그리고 슬래그 순으로 나타났다. 하지만 다른 온도조건(10℃, 15℃, 20℃) 에서는 슬래그와 플라이애쉬의 초결은 큰 차이가 없었다. 1종의 경우에서는 슬래그를 사용한 경우와 혼화 재를 사용하지 않은 배합이 유사하게 나타났으며, 플라이애쉬를 사용한 경우가 가장 늦었다. 이러한 경향 은 전 온도조건에서 유사하였다. 다음으로 종결에 대한 분석 결과, 시멘트 종류에 대한 경향은 초결과 유 사하였다. 1종 시멘트를 사용한 배합에서는 4℃에서 일반시멘트를 사용한 경우가 가장 빨랐으며, 다음으 로 슬래그, 그리고 플라이애쉬 순으로 나타났다. 전체적으로 보면 고속도로 콘크리트 포장 시공 시 사용 하는 1종-F2S0-6%의 배합보다 3종시멘트에 플라이애쉬나 슬래그를 사용한 배합의 초결 및 종결 모두 다 앞당겨지는 것을 확인하였다. 본 연구에서는 10℃ 이하의 저온환경에서 콘크리트 강도 발현을 개선하기 위해 혼합 시멘트에 대한 응 결 특성을 분석하였다. 저온 환경에서 플라이애쉬 또는 고로슬래그를 혼합하여 사용하는 경우 1종 시멘트 와 비교하여 3종 시멘트를 사용하였을 때 초결 및 종결이 조기에 달성되는 것을 확인하였다. 향후 3종 혼 합 시멘트 사용에 대한 특성 분석 연구를 추가적으로 수행할 예정이다.

1960년대 고속도로의 등장 이후 급격한 산업화와 더불어 국내의 도로연장과 교통량 및 중차량 비중의 증가, 기후변화로 인한 집중호우 및 강설 등의 요인으로 포장파손이 가속화되고 있으며 도로의 관리연장 및 노후화 비중의 급증으로 인한 도로유지관리 비용은 지속적으로 증가하고 있다. 예로 서울시의 경우, 건설 후 20년 이상으로 노후화되어서 도로유지관리 비용은 2020년 이후에는 도로건설비용을 초과할 것 으로 예상되지만 유지관기 예산은 감소추세에 있어 체계적이고 효율적으로 도로관리를 수행하고자 1999 년부터 도로포장관리시스템(PMS: Pavement Management System)을 도입하여 합리적이고 투명하게 도 로포장유지관리 예산편성을 수행하고 있다. 하지만 서울시의 도로포장유지보수 예산은 포장의 상태가 가 장 나쁜 구간을 우선 보수하는 보수전략(Worst First)으로 파손의 정도가 심한 구간에 절삭 후 고온의 아 스팔트 콘크리트를 생산 및 재포장하는 방법 위주로 진행되고 있어 한정된 도로포장 유지보수 예산 하에 서는 증가되는 노후 및 파손된 도로포장의 상태를 일정한 수준으로 유지하기가 점점 어려워지고 있다. 이 러한 문제점을 해결하기 위하여 서울시는 미국, 유럽 등 선진국에서 보편화된 예방적 유지보수공법을 도 입하여 도로가 파손되기 전에 미리 예방하여 포장수명을 연장하여 예산을 절감하고자 노력하고 있다. 이 에 본 연구는 서울시에서 시범적으로 적용한 예방적 유지보수공법의 공용성을 평가하고 경제성분석을 실 시하여 예방적유지보수공법의 도로포장 수명연장효과와 이에 따른 예산절감 효과를 검토하였다. 서울시 에 시험 적용한 예방적 유지보수 공법의 공용성 및 경제성을 평가한 결과 도로포장의 상태에 적합한 공법 을 적용하면 도로포장의 공용수명을 효과적으로 연장할 수 있는 것으로 평가되었다. 위의 그림 1과 같이 절삭 덧씌우기 포장을 한경우보다 예방적 유지보수를 활용했을 경우 공용수명이 연 장되는 것을 확인 할 수 있으며 현재 단가로는 경제성 이득을 취할 수 없는 것을 확인하였다. 따라서 본 연구는 예방적유지보수 공법별 공용성에 따른 경제성 확보를 위한 적정단가를 제시하였다.

아스팔트 포장의 유지보수는 근본적 유지보수와 예방적 유지보수로 구분되며, 일반적인 유지보수 방법 은 아스팔트 덧씌우기 공법이다. 아스팔트 덧씌우기는 기존 표층을 약 5cm 절삭 후 재포장하는 방법을 사용하고 있으며, 구조적인 검토 없이 쉽게 사용할 수 있는 장점을 가지고 있는 반면에 반복적인 덧씌우 기 시공으로 주변 구조물과의 단차를 발생시키는 단점을 내포한다. 한편, 예방적 유지보수는 구조적 성능 을 유지하고 있는 도로를 대상으로 파손의 가속화를 방지하고 도로 본연의 기능과 서비스 수준을 향상시 키는 경제적인 유지보수 처리 공법이다. 예방적 유지보수 차원에서 초박층 포장에 대한 연구가 많이 진행 되고 있으며, 특히 초박층 포장공법은 기존 노후 도로의 절삭 없이 시공할 수 있는 장점을 가지며, 공용수 명의 연장에 효과적인 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 반사균열 제어용 특수 섬유를 포함하는 개질재의 개발 및 이를 적용한 아스팔트 혼합물(리 커버 아스팔트)에 대한 역학적 특성을 구명하였으며, 리커버 아스팔트를 적용하여 반사균열을 가지는 노후 아스팔트 포장층에 기존 노후 도로의 절삭 없이 2cm의 포장두께로 포장하는 초박층 포장 공법을 개발하였 다. 본 연구에서 리커버 아스팔트는 PG 76-22의 아스팔트 바인더, 5mm 이하 골재, 석분 및 채움재에 반사 균열 제어를 위한 특수 섬유가 포함된 개질재를 첨가하여 제조되며, 리커버 아스팔트의 역학적 특성을 구명 하기 위하여 마샬 안정도, 공극율, 플로우 및 동적안정도 시험 등이 수행되어졌다. 또한 리커버 아스팔트를 활용한 초박층 공법의 현장 적용성을 평가하기 위하여 아스팔트 플랜트에서 혼합물을 생산하여 현장에 적용 하였으며, 시공성 및 소음저감 효과를 비교 분석하였다. 리커버 아스팔트의 플랜트에서 생산 시 핫빈에서 5mm 이하 골재만이 사용될 수 있도록 골재를 관리하였으며, 실내배합을 기본으로 하여 현장입도를 조정하 였다. 리커버 아스팔트 혼합물의 생산 온도는 170±5℃ 였으며, PG 등급 76—22의 아스팔트에 특수 섬유 보강된 개질재를 투입하여 혼합물을 생산하였다. 리커버 아스팔트의 포설 온도는 160±5℃이며, 페이버를 이용하여 2cm 포장 두께를 확보할 수 있도록 포설하였으며, 포설 후 2cm 이내의 초박층 포장에 의해 다짐 온도가 크게 저하 될 수 있기 때문에 타이어 롤러 및 탠덤 롤러에 의해 즉시 다짐을 실시하였다. 타이어 롤 러 및 탠덤 롤러에 의한 다짐은 각각 130℃~150℃ 및 110~130℃의 범위에서 실시하였다.

투수블록은 일반 콘크리트 블록과 다르게 블록 표면 전체에서 물을 투과시키는 블록 또는 특정 위치에서 물을 투과시키는 블록으로 정의된다. 국내 대부분의 도시지역은 불투수성 재료로 포장된 면적의 증가로 인하 여 빗물이 침투될 수 있는 공간이 줄어들고 이로 인해 빗물이 지표로 흡수되지 않아 좁은 우수관으로 빗물이 넘쳐 차량통행에 지장을 주는 한편 도심지 수해발생 증가 및 지하수 고갈의 문제가 발생하고 있다. 미국,일 본 등 국외에서는 수 십 년 전부터 투수성포장이 도입되어 도심 환경을 개선시키는데 일조하고 있다. 최근 국내에서도 투수성 블록이 가진 다양한 장점(도시홍수 예방, 열섬현상 완화, 지하수 함양, 지하생태 보전 등) 이 대두되면서 그 수요가 크게 증가하고 있지만 공용기간에 따른 투수성능 지속성 등에 대한 특성 분석 및 연구가 미진한 상태이다. 2013년「서울시 투수블록포장 설계, 시공 및 유지관리 기준(Ver 2.0)」에서는 차도 용 및 보도용 블록에 대하여 자체투수블록의 경우 보도용 휨강도 4 (MPa) 이상 및 압축강도 16 (MPa) 이상, 차도용 휨강도 5 (MPa) 이상 및 압축강도 20 (MPa) 이상 그리고 틈새투수블록의 경우 보차도용 휨강도 5 (MPa) 이상 및 압축강도 20 (MPa) 이상을 기준으로 하고 있다. 또한 모든 투수블록의 투수계수는 0.1 (mm/sec) 이상을 기준으로 현장에 적용 평가하고 있다. 본 연구에서는 이러한 투수블록의 용도에 따라 현장 에 시공된 보도용･차도용 투수블록의 공용기간에 따른 현장투수성능 지속성을 평가하여 보차도용 투수블록 의 공극막힘 현상, 투수성능 변화 등 보도용 및 차도용 투수블록의 수명예측자료를 확보하고자 하였다. 보차도용 투수블록 투수성 수명예측자료를 통해 투수성능 유지시점을 도출하고 현장에 적용된 투수블 록의 기능을 초기상태로 유지하며 그 고유의 기능이 저하됨이 없이 유지될 수 있기 위한 방안을 검토하고 자 하였다. 또한 현장시험을 통하여 각각의 환경조건인 유동인구 및 가로수 유무, 차량통행 등 환경적인 요인으로 인한 공극막힘현상의 분석을 통해 지속성 검증시험의 효과를 분석하고 초기 투수성능과 공용이 후의 투수성능의 상관성을 분석하였다.

최근 지속적인 경제 발전과 더불어 사회기반시설인 도로의 확장으로 차량이용 증가 및 주변 도로의 소음 문제가 부각되고 있다. 이러한 도로 주변의 소음 문제는 도로 이용자 및 인접 거주민에게 피로감 및 불안감 등 심리적인 영향을 미치며, 이로 인해 많은 민원 사례가 발생하고 있다. 현재의 도로관리시스템에서는 도 로의 유지관리를 평가하기 위한 방법으로 포장의 파손형태, 파손량 및 평탄성에 대한 모니터링만 적용하고 있다. 도로소음에 대한 직접적인 평가는 현재까지 포장관리 시스템에 체계적으로 반영되고 있지 않다. 도로 소음은 노면조직 특성에 따라 직접적인 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 이러한 노면조직 특성은 노면조직 의 형상이나 패턴에 따라 소음을 감소시키는 경향이 있으며, 노면조직에 공기 탈출 경로를 허용하도록 유지 하게 타이어-노면소음을 저감시킬 수 있다. 또한 노면조직 특성인 macrotexture영역에서 노면조직깊이와 파장주기가 증가할수록 타이어-노면소음이 증가할 것이라고 예측하였다(Rassmessen et al, 2007). 노면조직 특성을 측정하는 방법 중 실험차량을 이용한 방법인 PLP(Portable Laser Profile)를 통하여 프로파일 데이터를 보다 용이하게 획득할 수 있는 방법이 개발되었다. 이승우(2015)의 연구에서는 PLP(Portable Laser Profiler)를 이용하여 주행 중 노면조직특성인 평균프로파일깊이(Mean Profile Depth)를 측정하여 타이어-노면 소음과의 상관관계를 분석하였다. 콘크리트 포장의 노면조직 깊이에 따 라 타이어-노면 소음의 발생 범위가 다양하며, 노면조직 깊이가 증가할수록 타이어-노면소음이 증가하 는 경향을 나타내고 있다. 콘크리트 포장의 노면조직은 그림 1과 같이 microtexture와 macrotexture를 나타낼 수 있다. 노면조 직 특성 중에서 macrotexture의 영역인 파장 0.5~51mm와 수직깊이 0.1~20mm에서 도로포장에서 발생 하는 타이어-노면소음에 직접적인 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 이러한 콘크리트 포장에서는 표면 처리방식을 통하여 macrotexture를 인위적으로 만들어 적용하고 있다. 따라서 본 연구에서는 콘크리트 포장의 노면조직깊이와 타이어-노면소음에 대한 상관관계 분석결과를 활용하여 표면처리별 노면조직깊 이와 타이어-노면소음에 대한 상관관계 분석을 하였다. 콘크리트 포장의 표면처리방법에 따른 타이어-노면소음을 평가하기 위하여 노면조직깊이와 타이어- 노면소음을 분석하였다. 종방향 타이닝과 횡방향 타이닝의 경우 표면처리방법에 따른 영향이 노면조직깊 이에 대한 영향보다 타이어-노면소음에 더 많은 영향을 받는 것으로 판단되며, 랜덤타이닝의 경우 노면 조직깊이에 대한 영향을 받는 것으로 판단된다.

최근 국내외적으로 이상기후로 인한 여름철 폭우, 겨울철 잦은 폭설로 이어지고 있다. 이로 인해 겨울 철 도로의 결빙을 방지하기 위하여 염화물계 제설제가 많이 사용되고 있다. 그에 따른 피해도 증가하고 있는 추세이다. 제설제는 차량부식, 도로훼손, 환경오염은 물론 호흡기질환과 피부병유발 등 환경과 인체의 건강을 해 치고 있다. 또한 날씨가 풀리면서 눈과 함께 녹아 하천으로 유입될 경우 생태계에 영향을 주는 것을 비롯 해 토양에 고농도의 염류로 쌓여 식물잎의 황화나 괴사, 조기 낙엽, 병충해 저항력 저하 등을 발생시킨다. 뿐만 아니라 도로의 지뢰 ʻ포트홀ʼ, 즉 도로에 움푹 패인 구멍 역시 제설제가 주범인 것으로 알려져 눈에 녹으면서 소금물로 변한 염화칼슘이 아스팔트의 취약한 부분을 파고들면서 구멍이 생겨 사고 위험을 높이 고 있다. 더욱이 염화물계 제설제는 교량 등 콘크리트 또는 강재구조물 부식의 원인이 되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 재생 폴리에틸렌과 무기질 섬유상 재료 및 보조제를 이용하여 폐자원의 자원화 와 더불어 동절기 결빙 방지를 위해 사용되는 제설제에 대한 저항성을 향상시키는 내염해성 아스팔트 콘 크리트 개발을 목적으로 하였다. 공용성등급이 76-22 이상으로 나왔으며, 개질 아스팔트 품질기준에 모 두 적합한 것으로 나타났다. 이는, 개질제에 포함된 화합물이 아스팔트 바인더와 상호작용하여 탄성 계수 및 고온 등급을 증가시킨 것으로 판단된다. 이를 근거로 추후 아스팔트 PG등급에 따른 혼합물의 물성을 평가할 예정이다.

접착식 콘크리트 덧씌우기는 교통량 증가 및 중차량에 대한 하중지지 능력이 우수하고, 기존 콘크리트 포장과의 재료물성이 유사하여 유지보수 후 포장 파손 발생이 적다는 장점이 있다. 최근 들어 다양한 초 속경성 재료의 도입으로 콘크리트 덧씌우기의 조기 교통개방 성능을 확보하여 국내 현장 적용실적이 증가 하고 있는 추세이다(이승우 외, 2011). 접착식 콘크리트 덧씌우기의 장단기 공용성을 확보하기 위한 방안 으로는 기존 콘크리트 포장층이 건전해야 하며, 적정 부착성능을 확보하여 완전부착을 통한 일체화 거동 을 나타내야 한다. 접착식 콘크리트 덧씌우기의 공용성을 저하시키는 원인으로는 크게 부착면 파손에 의 하여 구조적 성능이 감소하는 것으로, 부착면에서의 수직 인장응력 및 수평 전단응력이 임계치에 도달하 여 부착강도 이상 발생할 경우 파괴되는 것이다. 따라서 이에 대한 적절한 부착강도 품질관리 기준이 요 구된다. 그러나 국내의 경우 부착면 파괴 발생모드에 대한 메커니즘 규명 및 기초 연구가 전무한 상황으 로, 실질적인 부착강도 품질관리기준을 제시하기 위하여 부착면에서 발생하는 수직 인장응력과 수평 전단 응력의 산정이 필요한 것으로 판단된다. 최근 김영규 등(2014)의 연구에서는 접착식 콘크리트 덧씌우기의 구조적 파손 중 하나인부착면 파손의 발생 특성을 확인하기 위하여 3차원 유한요소 해석을 실시한 후 부착면에서 발생하는 수직 인장응력 및 수평 전단응력을 검토하였다. 연구 결과, 부착응력의 경우 교통하중과 환경하중의 상호작용에 의하여 발 생하나 수직 인장응력은 환경하중에 의한 영향이 지배적이며, 수평 전단응력은 교통하중에 의한 영향이 지배적인 것으로 나타났다. 또한 부착면 파손의 경우 수직 인장응력과 수평전단응력의 복합적인 거동에 의하여 발생할 수 있으나 수평 전단응력 보다는 수직 인장응력에 의하여 지배적이며, 최대 부착응력의 경 우 상하부 온도차가 (-)분포를 나타내는 야간의 경우 상향컬링과 함께 과도하게 발생한 것으로 확인하였 다. 그러나 이와 같은 연구결과는 교통하중의 흐름이 정적인 구간, 즉, 토공부의 특성을 반영하는 것으로 고속도로 상습 지･정체 구간 및 요금소 진출입로 등의 경우 교통하중의 특성이 상이하여 접착식 콘크리트 덧씌우기의 빈번한 파손을 초래하고 있다. 따라서 본 연구에서는 구조해석을 통하여 접착식 콘크리트 덧씌우기에 대한 교통하중의 정지 및 출발 조건을 고려하는 수평교통하중을 적용하였으며, 부착면에서 발생하는 수직 인장응력 및 수평 전단응력의 산정을 통하여 부착면 파손의 발생 특성(debonding mechanism)을 확인하고자 하였다.

본 연구에서는 섬유 그리드 보강재로 인한 아스팔트 포장의 단면 감소 효과를 정량적으로 분석하기 위 해, 포장 두께를 축소하지 않은 일반 아스팔트 포장 구간(그림 1 왼쪽)과 기층 두께를 5cm 축소하고 섬유 그리드를 시공하지 않은 구간(그림 1 가운데) 및 기층 두께를 5cm 축소하고 표층 하부에 섬유 그리드를 보강하여 시공한 구간(그림 1, 오른쪽)의 거동을 FWD를 이용하여 비교･분석하였다. FWD(Falling Weight Deflectometer) 하중은 4.1톤 2회, 8.0톤 2회 및 10.0톤 2회를 재하하였다. 일 반 아스팔트 포장구간과, 기층 두께를 5cm 축소한 구간, 기층 두께를 5cm 축소하고 섬유 그리드를 보강 한 구간의 처침량 데이터를 수집하였고, 동시에 시험구간 포장체 내부에 설치되어있는 계측기를 이용하여 변형률을 수집하였다. FWD 실험 결과, 기층두께 5cm 축소 + 섬유 그리드 보강 구간이 기층두께 5cm 축소 구간에 비해 처짐량 이 약 14% 작게 나타나 섬유 그리드의 구조적 보강 효과를 확인할 수 있었다. 또한 섬유 그리드 보강구간이 일반 아스팔트 포장구간에 비해서 처짐값은 37% 크지만 표층 하단부에서의 변형률은 유사하게 나타났으며 이를 이용한 구조해석 결과, 약 3cm의 섬유 그리드로 인한 포장 층의 두께 감소 효과를 확인할 수 있었다.

2014년 6월 말 제2롯데월드 건축공사장 주변에서 작은 규모의 도로침하가 발생했다. 이런 사례가 외국 의 싱크홀 사례와 대비되어 SNS, 매스컴 등을 통해 전파되면서 시민불안이 확산되었고, 이에 서울시는 전국 최초로 2014년 8월 말 경 도로함몰 특별관리대책을 수립하고 노후하수관, 지하수, 굴착공사, 노면하 부 동공 등에 대한 종합적인 예방대책을 시행해 오고 있는 바, 현 시점에서 노면하부 동공탐사는 도로함 몰 예방의 유일한 대책이 되고 있다. 서울시는 노면하부 동공탐사에 대한 해외의 우수한 기술을 조기 도 입하여 도로함몰 개연성이 높은 주요 간선도로 61㎞ 구간을 2014년 11월 경에 시범적으로 동공탐사를 실 시, 국내 최초로 동공 37개소를 발견하였다. 이에 따라 발견된 동공을 대상으로 도심지 도로함몰의 원인 을 밝히고 발생 메커니즘을 규명하기 위하여 2015년 2월부터 6월까지 굴착조사를 실시하였다. 동공으로 분석된 구간에 대하여 굴착조사를 실시한 결과 25개는 동공이었고 나머지 4개는 동공이 아닌 것으로 확 인 되었다. 동공으로 확인된 25개에 대한 원인을 살펴보면 주로 ʻ물이 흐르는 관로의 결함ʼ(11개, 44%)과 ʻ굴착복구 미흡ʼ(14개, 56%)인 것으로 나타났다. 동공의 구조를 살펴보면 차량하중 등의 상재하중에 저항 하면서 지지력을 발휘하는 상부 토피, 동공 부피의 대부분을 차지하는 몸체, 동공 발생의 원인부로 연결 되는 꼬리로 구성되어 있다. 동공 몸체는 투수계수가 높고 유실이 쉬운 모래･자갈층인 기층 및 보조기층 에 주로 형성되어 있었다. 동공 뿌리는 대부분 토사유실 속도가 느린 점질토층에 형성되어 있다. 또한 일 부 도로함몰 사고 사례를 분석한 결과“차수대책 미흡”으로 인해 토류벽(또는 구조물) 배면의 지하수와 세립토가 공사장 내부로 유입되면서 발생한다는 사실을 확인하였다. 이러한 현장굴착조사 결과를 종합한 동공발생 원인은 ① 물이 흐르는 관로의 결함, ② 굴착복구 미흡(준공 후 장기경과), ③ 굴착공사 부실(굴 착 진행 중) 등 크게 세 가지로 분류할 수 있다. 동공이 생성되는 형태, 즉 흙이 유출되는 경로는 ① 하수 관 유입형, ② 매설관 하부 공간 유입형, ③ 매립재 공간 유입형, ④ 공사장 내부 유입형1(물+세립토), ⑤ 공사장 내부 유입형2(사질토)으로 분류할 수 있다. 이러한 도로동공의 발생과정을 고려한 도로함몰 예방 대책은 다음과 같다. 첫째 물이 흐르는 관로의 결함의 경우는 관로 연결부, 맨홀과 관로 접합부 등에 대하 여 규정된 시공법을 의무준수 하여야 한다. 둘째 굴착복구 미흡의 경우는 기존의 도로포장 구조를 그대로 복구하고 그 하부지반 복구는 재료와 다짐에 대한 시공법을 의무준수 하여야 한다. 셋째 굴착공사 부실의 경우는 ① 굴착 전에는 지하수위, 지질 등의 사전 지반조사 실시하고, ② 공사 중에는 실제지반 시추조사 등을 실시하고, 필요 시 차수대책 시행해야 하며, ③ 복구 시에는 복구재료, 다짐 등의 시공법을 의무준수 하고, ④ 준공 직후에는 지반의 동공유무 탐사 실시 등으로 동공발생을 사전에 예방하는 것이 무엇보다 중요하다.

최근 서울시 송파구를 비롯한 도심지 내에서 도로상부가 함몰되는 사례가 적지 않게 발생하고 있다. 이 로 인한 인명 및 재산 피해가 속출하고 있으며 시민들의 불안감 또한 증폭되어 사회적 큰 문제로 부각되 고 있다. 도로함몰이란 도로하부에서 발생한 동공에 의해 상부도로가 지지력을 상실하여 도로포장이 내려 앉은 현상을 의미한다. 도심지 도로하부에 발생된 동공은 상하수관 손상 및 누수, 도로굴착 복구 시공 상 의 문제 및 공사불량, 지하수위 강하 등이 주요원인으로 알려져 있다. 현재 국내의 다양한 기관 및 업체들 이 동공탐사 장비를 보유하고 있지만 이를 이용한 체계적인 조사가 이루어지지 않고 있으며 구체적인 분 석시스템 또한 미비한 실정이다. 특히 현재의 동공탐사는 오직 탐사데이터 분석 전문가의 경험을 토대로 발생유무를 판단하고 있어 탐사장비와 연동되는 동공자동분석시스템 개발이 필요성이 증대되고 있다. 2015년 7월 세종대학교 산학협력단을 주관으로 국토교통부, 국토교통과학진흥원이 지원하는「도로함 몰위험도 평가 및 분석기술 개발」에 대한 연구가 시작되었다. 본 연구는 장기적이고 근본적으로 도로함몰 을 예방하기 위한 도로함몰 위험도 탐지시스템 및 분석 프로그램 개발, 도로함몰 위험도 평가기술 개발, 재난예방형 도로관리 시스템 구축을 핵심목표로 설정하였다. 현재 본 과제의 1차 연도에는 도로지지력평 가 시작품, 분석 알고리즘 등이 개발되어 각 핵심기술개발의 기반을 구축하였다. 향후 본 과제에서는 도로동공 탐지 및 위험도 진단에 대한 첨단 복합탐사장비를 구축하여 도로함몰 위 험도 평가기술 및 도로함몰 위험을 예방하는 도로 관리 기술의 세계선도기술력을 확보하고자 한다. 또한 기술의 현장 적용성을 극대화하고 탐지, 분석, 도로공학을 연계하는 융합 공학 분야에 대한 발전을 도모 하여 미래 건설 산업의 시장창출과 전문 인력 양성에 이바지 하는 것을 목표로 하고 있다.

최근 대도시에서 빈번하게 발생하는 도로함몰로 인해 국민들의 불안감이 증대되는 가운데 도로함몰 발 생 원인 및 위험도 평가를 위한 기초연구가 필요한 실정이다. 이를 위해 한국건설기술연구원에서 보유한 포장가속시험기(Accelerated Pavement Tester, APT) 운영을 통해 동공 심도 및 크기에 따라 아스팔트 포장체 파손에 미치는 영향을 파악하고자 한다. 먼저 예비실험 및 동공 관련 문헌조사 결과 동공 생성에 얼음이 적합한 것으로 판단되어 테스트베드 구축 시 가로×세로×높이가 50cm×50cm×30cm인 얼음을 주문 제작하여 포장가속시험기 바퀴축의 중앙에 깊이 0.3m와 0.7m 지점에 매설하였다. 동공 매설 깊이 와 크기를 결정한 기준은 일본의 도로함몰 위험도 등급 기준과 서울시에서 발생된 동공의 심도 중 그 빈 도가 높은 위치를 선정하였다. 동공 매설 시 내시경 촬영을 위한 관을 매립하여 동공 생성 여부 및 함몰 진행상황을 모니터링 하였다. 테스트베드 구축한 후 FWD 장비를 이용하여 동공을 매설한 동공구간과 매설하지 않은 건전구간의 구 조적 지지력을 측정하였으며, 동공구간이 건전구간보다 처짐값이 약 10% 정도 낮은 것으로 파악되었다. 1차 포장가속시험 후(운행횟수 90,000회) 소성변형량 측정 결과 건전구간은 약 10mm 정도의 소성변형이 발생했으나 동공구간은 약 30mm정도 발생하여 약 3배의 차이가 나는 것으로 파악되었다.