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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2016년도 제18회 한국도로학회 학술대회 발표논문 초록집 (2016년 6월) 127건
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2016.06
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최근 아스팔트 포장의 개･보수 및 각종 관로 교체공사 시 발생하는 폐아스콘 발생량이 매년 증가하고 있다. 이러한 폐아스콘을 100% 순환골재로 재활용함은 물론 아스팔트 가열시 CO2 발생현상과 지하수자 원 고갈 등의 경제적․환경적 문제점을 해결하기 위한 투수성 포장재료의 제조를 통해 탄소배출량 저감, 지 하수자원 보존 및 집중호우로 인한 도심지 침수 방지에 효과적일 것으로 예상된다.
따라서, 본 연구에서는 상온에서 순환골재를 재활용하기 위해여 사전 실험으로 도출된 최적의 MMA 수 지 결합재와 폐아스콘 순환골재를 전량 활용한 투수성 상온 재생아스팔트 혼합물의 물리･역학적 성능, 내 구성능 분석 및 현장 시험시공을 통한 적용성을 평가하였다.
MMA계 수지 결합재와 폐아스콘 순환골재를 활용한 배합의 최적조건에서 마샬안정도는 14,280N, 흐름 값은 23.5(1/10mm)로 나타나 KS F 2385『투수성 아스팔트 혼합물』의 품질규정의 목표치를 만족하였다. 공극률 및 투수계수는 각각 평균 20.44%, 0.94 cm/sec로 측정되었다. 폐아스콘 순환골재의 입도분포 특 성에 따라 각 공시체 별로 차이를 있으나 현재 국내의 투수성 아스팔트 혼합물의 기준치를 모두 안정적으 로 만족하였다. 또한 25℃ 상온에서 변형률과 동적안정도가 평균 각각 1.21mm/min 및 4,070회/mm로 나타났으며, 공시체의 파괴는 작으며 투수성 포장재료로 가능할 것으로 판단된다.
폐아스콘 순환골재와 MMA계 수지를 이용한 투수성 상온 재생아스팔트 시험시공 후 재령별 코어채취 및 안정도를 측정한 결과, 상온 아스팔트의 품질시험 재령인 10일의 경우에는 공시체가 완벽히 하부까지 채취할 수 있었으며 채취한 공시체의 마샬안정도 및 흐름값이 12,420N과 25.6(1/10mm)로 투수성 아스팔 트 조성물의 KS 기준을 모두 만족하는 것으로 나타났다. 시험시공 이후 3개월간 포장면을 모니터링 한 결과, 포장체의 균열 및 파손은 관찰되지 않았으며, 골재의 박리가 일어나는 현상 또한 보이지 않아 기존 의 기술로 포장된 면의 성능과 유사한 것으로 현장 성능이 우수한 것으로 판단된다. 한편, 시험시공 포장 체의 현장 투수성능을 시험한 결과 포장체의 투수량이 1,622(mL/15s) 이상으로 매우 우수한 것으로 사료 되며 투수성 포장체로서 성능이 충분한 것으로 판단된다.
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2016.06
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인천국제공항은 타당성 조사 및 기본설계를 거쳐 1단계 사업에서 11.7km²의 부지조성 및 활주로 2본 등을 건설하였고, 뒤이어 시작한 2단계 사업에서 길이 4,000m의 활주로 1본과 0.13km²규모의 화물터 미널 등을 추가 건설하였다. 그리고 2013년 6월부터 본격적인 공사가 시작된 3단계 사업에서는 제2여객 터미널을 건설하고, 계류장과 화물 터미널을 확장하여 연간 6천 200만 명의 승객과 580만 톤의 화물 처 리를 목표로 하여 진행 중에 있다. 현재 1단계 사업에서 건설된 콘크리트 포장의 경우 2001년 3월 개통 이래 공용연수가 14년으로 설계수명 20년에 다다르고 있으며, 3단계 사업에서 건설 예정인 계류장 및 화 물 터미널의 경우 대부분 콘크리트 포장으로 계획되어 있다. 향후 설계수명이 지난 포장에 대하여 이를 평가하여 복구하고, 건설 예정된 포장의 공용수명을 증진시키기 위하여 국내 현실과 맞지 않는 외국의 포 장 설계방법이 아닌 인천공항 고유의 포장설계방법 개발이 필요한 실정이다.
본 연구에서는 합리적인 포장의 잔존수명을 예측하고, 신설 포장의 조기 파손을 최소화하여 인천공항 콘크리트 포장의 전반적인 성능 향상을 도모할 수 있도록 역학적-경험적(M-E: Mechanistic-Empirical) 공항 콘크리트 포장 설계기준 및 방법을 개발하기 위해 필요한 기초자료 및 검증 자료인 콘크리트 포장 거동 계측 데이터 확보를 위해 3단계 포장 구간 내 온도계, 습도계, 변형률계, 변위계 등의 계측기 매설계 획과 수동 및 자동 계측데이터 수집 시스템 구축방안을 수립하였다.
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2016.06
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배치플랜트에서 생산된 보통 레미콘을 현장으로 이송 후 펌프카로 압송 도중 기포와 고성능, 기능성, 속경성 혼합재료를 투입하여 재배합 하는데, 이 때 기포의 볼 베어링 효과를 이용해 혼합재료를 콘크리트 내에 고르게 분산시키게 되나 콘크리트에 다량의 공기가 존재함으로 강도를 크게 감소시키고 슬럼프를 크 게 증가시켜 원하는 작업성 범위를 벗어나게 되므로 공기압 스프레이 공법을 활용하여 공기를 소산시켜 원하는 공기량으로 줄이고 원래의 슬럼프로 감소시켜 속경성, 작업성, 고내구성을 확보하는 저비용 속경 성 콘크리트를 생산할 수 있다.
펌프카를 이용하여 재료를 이송 도중 공기압 와류와 낙하에 의해 교반하는 시스템으로, 펌프카에 직접 분말공급장치, 기포발생기, 에어컴프레셔 등을 연결하여 2회에 걸친 공기압 분사를 통해 재료를 교반하고 최종적으로 공기압 분사함으로써 기포를 소산 시키는 교반 시스템이다. 그림 1은 펌프카 관내 공기압 연 속식 교반 시스템의 재료 흐름 모식도이다.
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박층 아스팔트 포장공법 적용을 위해 10 ㎜ 밀입도 아스팔트 혼합물의 골재 입도 기준을 제시하고자 하 였다. 골재 입도는 강성, 안정도, 내구성 등 물성뿐 아니라 피로, 마찰, 수분 저항성 등을 포함한 아스팔 트 혼합물의 거의 모든 특성에 영향을 미친다. 기존에 사용하는 밀입도 아스팔트 혼합물 골재 입도의 경 우 Fuller와 Thompson이 제안한 퓰러 모델(Fullerʼs Model)에 기반을 두고 있다. 본 연구에서 적용코자 하는 박층 밀입도 아스팔트 포장의 경우 포장두께가 얇아짐에 따라 균열에 취약해질 수 있으므로 아스팔 트 혼합물 품질에 각별한 주의가 필요하다.
국내 아스팔트 혼합물은 가열 아스팔트 혼합물 기준(SPS-KAI0002-F2349)을 적용하며 13 ㎜와 20 ㎜ 밀입도 아스팔트 혼합물에 대한 기준은 있으나 박층 포장용 10 ㎜ 밀입도 기준은 포함되어 있지 않다. 퓰 러 모델을 이용하여 10 ㎜ 밀입도 아스팔트 혼합물의 골재 입도 산정시 최대밀도선과 근접한 입도곡선을 보였다. 최대밀도선과 근접한 밀입도 아스팔트 혼합물의 경우 골재 최대크기가 작고 좁은 구간에 분포되 어 연약한 혼합물이 되는 경향을 나타내었다. 본 연구에서는 골재 다짐시험을 통ㅎ나 골재 입형 및 입도 특성에 기반한 10 ㎜ 밀입도 아스팔트 혼합물 합성입도를 제시하였다. 제시입도와 최대밀도선 입도에 의 해 제작된 혼합물 비교결과 제시 입도로 제작한 혼합물이 최대밀도선 입도 혼합물 대비 간접인장강도는 약 11%, 터프니스는 약 15% 향상되어 혼합물 안정성 확보에도 효과적임을 확인할 수 있었다.
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2016.06
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최근 우리나라의 도로포장은 환경의 영향, 교통량의 증가 및 차량의 중량화 등 여러 요인에 의해 설계 수명에 이르지 못하고 조기에 노후화되어 이를 위한 유지보수가 빈번히 시행되고 있다. 유지보수로 인해 발생하는 폐아스팔트 콘크리트는 주요 건설폐기물로써 이에 대한 처리는 중대한 사회적 문제로 나타나고 있으며, 유지보수 시 공사구간 통제로 인한 차량지체현상으로 사용자비용이 발생하고 있다. 본 연구에서 는 이러한 현실적 문제를 극복하고자 폐아스팔트 콘크리트를 순환골재로 이용함과 동시에 개질 유화아스 팔트를 적용한 상온 긴급보수재료 개발에 대한 실험적 분석을 수행하였다.
개질 유화 아스팔트를 사용하여 상온에서 마샬 안정도 시험을 실시한 결과 순환골재(RAP)를 사용했을 때 신규골재(VA)를 사용했을 때 보다 1-2%의 바인더 절감 효과가 나타났으며, 성능이 더 우수함을 확인 할 수 있었다. 또한, 습윤 마모 시험을 통하여 순환골재(RAP)와 신규골재(VA)를 비교한 결과 순환골재 (RAP)의 마모저항성이 더 우수함을 확인할 수 있었다.
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2016.06
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도로 평탄성을 수치적으로 나타내는 다양한 방법과 지수가 있으며, 현재 고속도로에서는 IRI(International Roughness Index)를 평탄성지수로 사용하고 있다. IRI는 노면의 종방향 요철 변화에 반응하는 표준 Quarter-car의 주행시뮬레이션을 기반으로 개발된 지수이며, 약 1.2~30m 파장영역의 요철에 반응한다. 하지 만 도로 및 차량의 고급화 및 고속화로 인해 주행속도가 높아짐에 따라 30m 이상의 장파장영역도 승차감에 영 향을 미치게 된다. 장파장 영역의 요철을 측정하기 위해서는 레이저 거리계와 가속도계로 구성되는 관성형 측 정기보다 워킹 프로파일 측정기(Walking Profiler)와 같은 경사형 측정기가 유리하다. 하지만 워킹 프로파일 측정기는 낮은 조사속도(2~4km/h)로 인해 공용중인 도로에서 활용하는데 제약이 있다. 이러한 단점을 개선하고자 기존의 고속 프로파일 측정기와 유사한 조사속도(70~80km/h)에서도 약 120m까지의 장파장 영역을 측정할 수 있는 비접촉 고속 노면 장파장 프로파일 측정기를 개발하였다(그림 1). 측정원리는 설정 된 측정지점(순간)의 경사와 이동 거리를 측정하고, 이를 이용하여 매 순간 수직변위 변화량을 산출, 적분 하여 포장면의 종단 형상을 재구성하는 방식이다.
개발된 장비의 성능 테스트를 위해 기존 장파장 영역을 측정할 수 있는 워킹프로파일 측정기 데이터와 비교 검증을 실시하였다. 130m의 시험구간에서 워킹 프로파일 측정기와 고속 장파장 프로파일 측정장비 로 프로파일 데이터를 각각 취득하였다. 비교방법으로는 프로파일 형상 유사성을 분석하는 방법인 교차상 관성 분석(Cross-Correlation Analysis)방법을 적용하였다. 분석 결과 1~120m 파장영역에 대해 개발된 장비에서 측정된 프로파일은 워킹 프로파일 측정기로 측정한 프로파일 형상 대비 평균 96%의 정확성을 나타내었다. 본 개발 조사장비를 활용한다면 승차감에 영향을 미치는 장파장 영역을 신속하게 조사함으로 써 승차감 불량 원인규명을 보다 효율적으로 수행 할 수 있을 것으로 판단된다.
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콘크리트 교면포장의 주행쾌적성 및 주행안정성 향상을 위하여 노출 교면 콘크리트 포장에 고기능성 표면처리 공법(NGCS : Next Generation Concrete Surface)을 적용하였다. 노출 교면 콘크리트 포장 구 간에서 NGCS의 적용 전･후에 따른 소음(차량 내부, 외부), 주행쾌적성, 미끄럼저항성, 평탄성 변화 등 기 능성 변화를 조사하였다. 그림 1은 NGCS를 적용한 노출 교면 콘크리트 포장 표면을 보여준다. NGCS 적 용 구간은 총 2개 교량으로 교량 A는 3경간 330m, 교량 B는 단경간 75m으로 구성되어 있다. NGCS 적 용 전･후에 따른 기능성 분석 결과를 표 1에 나타내었다. NGCS 적용 결과 두 교량 모두 소음, 미끄럼저 항성, 주행쾌적성 및 평탄성이 개선되었으며, 특히 장경간 교량에서 기능성 개선효과가 탁월한 것으로 분 석되었다. 향후 노출 교면 콘크리트 포장의 NGCS 공법 적용을 안정적으로 시행하기 위해서 NGCS 표면 의 표면탈리 등을 예방하고 장기 내구성 확보를 위하여 교면 콘크리트의 압축강도 기준을 30MPa로 이상 으로 설정하는 것을 제안하였다.
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포장콘크리트는 중차량에 대한 저항성이 크고 유지관리 비용이 적게 드는 공법으로서 다른 구조물과 달리 온도변화, 강우 및 강설, 축하중 반복 등 가혹한 조건에 노출되어 있다. 따라서 기후환경에 대한 내 구성이 매우 중요하며 특히 강설 시 원활한 교통소통을 위하여 살포되는 제설재에 대한 내구성을 확보하 는 것은 장수명 콘크리트 포장의 중요한 요소라 할 수 있다. 일반적으로 재료적인 관점에서 콘크리트의 내구성을 향상시키는 방법 중 하나는 광물질 혼화재를 사용하는 것이며 포장구조물에 적용할 때는 재료적 특성에 대해 시공 및 유지관리 측면에서 충분한 고려가 선행되어야 한다. 본 연구에서는 고로슬래그 미분 말, 플라이애시, 실리카흄, 메타카올린 등 다양한 광물질 혼화재를 사용하여 장수명 포장 콘크리트를 얻 기 위한 표준배합 및 내구성 평가를 진행하였다. 검토대상 배합은 고속도로공사 전문시방서 기준에 따라 설계기준 휨강도 4.5, 배합강도 5.2MPa를 얻기 위하여 검토된 각 혼화재료 종류별 표준배합을 선정하였 다. 그림 1 및 2는 각 배합별 동결융해 저항성 및 스케일링 저항성 시험결과를 정리한 것이다.
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최근 아시아 개도국은 경제 활성화에 따른 도로 건설 시장의 확대, 간선도로 및 국도망의 효율적･과학 적 도로 관리를 위한 정책과 전략을 수립하고 있다. 이에 국가발전 인프라 시설 확대, 도로 포장 개선, 관 리 체계 구축과 관련된 많은 연구를 수행하고 있다. 이러한 시대적 흐름에 맞추어 이번 연구를 통하여 도 로 포장 조사 장비 개발, 최적 유지보수 공법 선정을 위한 포장 파손 분석 프로그램 개발로 글로벌 경쟁력 강화와 적정 기술 현장 적용 기회를 마련하고자 하였다.
현재 개발도상국(필리핀, 베트남 등)은 경제 활성화로 인한 교통 인프라를 확충하고 교통 체증을 해소하 고자 기반 시설인 도로 건설 및 교통시스템에 많은 예산을 투자하고 있다. 필리핀의 경우 ROCOND(Road Condition Assessment) 사업을 위한 도로 포장 조사의 자동화를 추진하고자 하며, 자동화 조사와 기존 육 안조사와의 차이점을 분석하고, 조사 자료를 검증 및 보완하기 위한 시범 사업을 올해부터 추진하는 것으 로 파악되었다. 아시아 개도국 맞춤형 도로포장관리 기술을 적용하기 위해 현지 도로 및 경제, 기후 환경 을 고려한 도로 포장 파손 평가 프로그램을 개발하고, 도입 기반을 마련하였다. 또한 필리핀과 베트남의 노동 집약적 도로 포장관리시스템 체계를 자동화로 전환하여 보다 객관적이며 정확한 도로 유지관리 체계 를 구축하는데 기여하고자 하였다. 본 연구에서 개발된 프로그램은 기존의 도로 포장 파손 평가 프로그램 을 검증하여 개도국 실정에 맞게 수정･보완하였다. 세부적으로는 필리핀 현지 국도 유지 관리 및 기능 향 상을 위해 기존 포장관리시스템 조사 자료를 이용하여 개선된 포장 평가 기준과 방법을 수립하고, 향후 개 도국 뿐 아니라 유럽 및 선진국과의 교류 협력을 통해 대한민국의 포장관리시스템 및 포장 파손 평가 프로 그램의 기술을 홍보, 전파하고, 해외 도로 유지관리 시장에 진출 하고자 한다.
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교통안전시설물은 도로 이용자가 필요로 하는 정보를 사전에 전달하고, 또한 행동을 동일하게 통제함으 로서 도로상의 안전 확보 및 교통 소통을 증진하는 시설이다. 교통안전시설 중 선으로 표시하는 중앙선, 구분선 등의 차선은 운전자에게 진로 및 도로선형 등의 시각적인 정보를 제공함으로써 운전자의 안전하고 편리한 운행을 돕는 중요한 역할을 한다. 최근 야간에 차선이 보이지 않아 운전자들의 야간 주행안전성이 문제가 되고 있다. 이와 같은 야간 주행 문제는 최근 3년간 야간 교통사고 사망자 수가 전체 사망자 수의 52.8%로 절반 이상을 차지할 만큼 대안 마련이 필요한 실정이다. 노면표시의 시인성은 자동차 전조등에서 나오는 빛을 유리알에 의해 재귀반사 함으로써 이루어진다. 하지만 유리알에 의한 재귀반사는 전조등 거리 에 따른 시인거리에 한계가 있고, 전조등 빛이 닿지 않는 구간인 굴곡이 심한 산지부 도로나 커브가 있는 회전구간에서 시인거리가 극히 제한될 수밖에 없다. 해외에서 주로 연구되고 있는 축광 노면표시는 재귀반 사 방식의 한계를 극복할 수 있고, 조명시설이 부족한 구간에 설치 시 야간 주행안전성을 향상시킬 수 있 다. 하지만, 대부분 축광에 의해 도료 자체에서 방출되는 빛만을 이용하여 시인성을 확보하는 기술로 자동 차의 전조등이 비추는 영역에서는 축광에 의한 시인성 효과를 얻기가 어렵다. 따라서 본 연구에서는 축광 노면표시에 유리알을 살포하여 자동차 전조등이 비추는 근거리에서는 재귀반사를 통한 시인성을 확보하 고, 원거리에서는 축광에 의한 시인성을 확보할 수 있는 축광 노면표시 개발을 위한 기초실험을 하고자 한 다. 이를 위해 유리알 성능과 노면표시 두께에 따른 축광 노면표시의 재귀반사도 및 휘도 성능을 비교･분 석하였고, 본 연구 결과는 향후 축광 노면표시 개발에 필요한 기초자료로 활용할 수 있다.
본 연구에서는 축광 노면표시에 유리알을 살포하여 재귀반사와 휘도를 동시에 얻을 수 있는 노면표시 개발을 위한 기초실험을 수행하였다. 본 연구를 수행하며 도출한 결론은 다음과 같다. 1. 축광 노면표시 의 색도는「KS M 6080」기준을 만족하는 것으로 나타났다. 2. 축광 노면표시의 건조상태 재귀반사 실험 결과, 축광 노면표시에 유리알 살포시 경찰청 재귀반사 기준인 240 mcd/(㎡･Lux)를 모두 만족하는 것으 로 나타났다. 습윤상태 재귀반사 실험 결과도 유리알 1종 1호를 제외한 유리알 1종 3호와 2종 1호를 살포 한 축광 노면표시 시편은 경찰청 우천시 재귀반사 기준인 100mcd/(㎡･Lux)를 만족하는 것으로 나타났 다. 이에 따라 축광 노면표시에서도 유리알 살포시 자동차 전조등에 의한 재귀반사로 근거리 시인성 확보 가 가능할 것으로 판단된다. 3. 축광 노면표시는 일반 노면표시에 비해 유리알을 살포하지 않아도 도료 자체적으로 건조상태 재귀반사 성능이 높은 것으로 나타났다. 이는 축광 노면표시 도료가 자체적으로 빛 을 발산하기 때문인 것으로 판단된다. 4. 축광 노면표시에 유리알 살포시 축광 성능이 개선됨을 확인하였 고, 유리알 굴절률이 높아질수록 휘도 값이 증가하는 것으로 나타났다. 또한 축광 노면표시의 두께가 두 꺼워질수록 휘도가 증가하긴 하지만 일정수준 이상으로 두께가 증가할 경우 축광 성능이 포화되어 더 이 상 휘도가 증가하지 않는 것으로 나타났다.
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2016.06
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도심지내 굴착복구 공사는 시간과의 싸움이다. 서울시의 경우 당일굴착, 당일복구를 원칙으로 하고 있 다. 이로 인해 작업자는 제안된 시간내에 굴착복구 공사를 마무리 하여야 한다. 굴착공정 상 굴착시간과 관로 시공에는 작업시간을 많이 할당 하지만, 되메우는 공정(모래부설 및 다짐, 골재부설 및 다짐)에는 상 대적으로 시간 할당이 적은 편이다. 그러다 보니 되메우는 과정에서 충분한 다짐을 할 시간적 여유가 없 으며, 결국 임시포장으로 마무리 한 다음 추후에 다시 포장공사를 하는 실정이다. 이에 본 연구에서는 관 로 주변의 충분한 지지력 확보 및 작업성을 위하여 경량기포 모르타르를 적용하였으며, 최적 작업시간 산 정을 위한 최적배합을 도출하고자 하였다.
최적배합을 설정하기 위한 변수로 물-결합재 비(W/B), 플라이애시 치환율 및 기포 투입 시간을 설정하 였다. 물-결합재비는 60, 65, 70%로 플라이애시 치환율은 결합재 질량 대비 60, 70, 80%, 기포투입시간 은 0, 1, 2초로 설정하였다.
초결시간을 결정하기 위한 모르타르의 응결시험은 KS F 2436“관입 저항침에 의한 콘크리트의 응결 시간 시험방법”에 따라 실험을 수행하였으며, 초결의 응결시간 계산을 위하여 회귀분석에 의한 방법을 사용하였다.
개별 함수별 상관관계를 분석한 결과, 플라이애시 치환율과 기포 투입시간이 초결에 영향을 미치는 것 으로 나타났으며 오히려 W/B비는 미치는 영향이 적은 것으로 나타났다. 이러한 결과의 원인으로는 W/B 비의 경우 최적 플로우를 만족시키기 위하여 고성능 감수제를 배합별로 차별화하여 적용하였다. 게다가 기포 투입량에 따라 유동성이 변하고 이로 인해 초결에 영향을 미칠 수 있다고 판단되었다. 또한 플라이 애시의 경우 강도 발현에 영향을 주는데 치환량이 증가할수록 강도 발현이 늦어지기 때문이다. 이러한 결 과는 변수별 컨투어 곡선을 분석해 봐도 알 수가 있다.
그림 2, 3의 경우 W/B비 에 따른 초결 시간 변화가 적은 것을 알 수 있다. 하지만 그림 1을 보면 플라 이애시 치환율와 기포투입시간에 따른 초결 시간 변화가 있는 것으로 나타났다. 특히 초결 시간을 최대한 짧게 만들 수 있는 최적 변수 범위는 플라이애시 치환율의 경우 70% 수준이고, 이에 따른 기포투입시간 은 2초 이하에서는 모두 적정한 것으로 나타났다.
72.
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우리나라는 주로 교통관리 및 교통정보 제공을 목적으로 ITS 구축 사업, 한국도로공사 FTMS 사업 등 을 통해 다양한 종류의 차량검지기를 설 및 운영하고 있다. 차량검지기로부터 수집된 교통정보(교통량, 점유율, 속도) 등의 실시간 교통자료는 향후 정체관리, 돌발상황관리 경로안내 서비스 등에 활용하고 있 으나, 활용도가 낮은 것이 현실이다. 지점 교통정보의 단점을 보완하고자 실제 주행을 통해 도로 구간의 교통정보를 수집하여 VDS 자료와의 유사성을 파악하여 자료의 활용 가능성을 검토 하였다.
외곽순환도로 중 자유로 IC~장수 IC를 대상으로, 월요일~금요일의 오전 첨두 및 오후 첨두 시간대를 차로별로 주행하면서 ʻTTMonʼ이라는 장비를 통해 양방향의 교통정보를 수집하였다. VDS 자료는 지점 자 료이고, 실험 자료는 주행 중 수집 자료이기 때문에 분석구간을 설정하였다. 또한 실험 자료는 좌표 정보 로서, 이를 거리 단위로 환산하기 위해 ʻRʼ 프로그램을 통해 작업을 수행하여 자료를 보정하였다.
분석 결과에서 속도의 변화는 두 자료가 비슷한 패턴을 보였으나, F-Test를 통해 각 자료의 분산 검정 에서 유사성을 보였으며, 이 후 두 자료의 유의성 검정을 위한 T-Test를 통해 유의성이 있음을 보였다. 차로별, 방향별, 시간대별 자료의 검정을 통해 실험 주행 자료가 구간의 교통 특성을 대표할 수 있는 자료 임을 나타내었으며, 추후 통행시간 예측 및 경로 탐색에 도움이 될 수 있을 것이라 판단된다.
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2016.06
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제설용 소금에서 미세 입자가 많으면 융설의 즉효성은 있으나 눈이 압설인 경우에는 그 효과가 충분히 깊은 곳까지 미치지 못하고, 지속성이 미흡하다. 또한, 가볍기 때문에 차량 통행이나 바람에 의해서 비산 되기 쉽다. 반면에 굵은 입자가 많으면 눈을 녹이는데 필요한 시간이 많이 소요되고 입자의 일부가 노면 밖으로 튀어 재료의 손실이 발생한다.
따라서 본 연구에서는 제설용 소금의 입경에 따른 융빙성능, 합성입도별 지속성과 속효성을 만족할 수 있는 융빙성능과 재료 손실을 최소화 하기 위한 살포성 시험을 실시하여 최적의 입도 기준을 제시하였다.
입경별(10, 8, 5, 2.8, 1.2, 0.6, 0.3mm) 융빙성능 결과, -5℃에서는 입경이 클수록(5mm 이상, 특히 10mm) 지속성(120분)이 있었고, 시험시간 120분 대비 90분에서의 융빙율은 입경 2.8~0.3mm에서 평균 94%, 입경 10~5mm에서 평균 78% 로 나타났다. 시험 온도 -12℃, 시험시간 120분에서 융빙량은 10mm 입경에서 8g, 0.6mm 입경에서 30g 으로서, 저온에서는 굵은 입경 소금의 융빙성능이 크게 떨어지는 것 으로 나타났다. 4가지 합성입도에 따른 살포성 시험결과, 도로 폭 0~8m 까지의 소금 누적 잔류량은 84~90% 로서 현재 국내 대부분 도로관리기관에서 채택하고 있는 습염(고체 소금+염화칼슘 용액) 살포 시에는 소금 잔류량이 95% 이상으로 향상될 것으로 판단된다.
따라서 본 연구에서 제시한 제설용 소금의 최적 입도는 잔 입경, 중간 입경, 굵은 입경을 적절하게 조 합하여 속효성과 지속성을 확보할 수 있고, 살포 시 소금의 손실을 최소화 시킬 수 있을 것이다.
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현재 국내의 대부분 도로관리 기관의 동절기 도로 유지관리용 제설제 살포 방식은 습염식(Pre-wetted) 을 적용하고 있다. 습염은 고체 소금에 염화칼슘 30% 용액(중량비 7:3)을 섞어서 살포하는 방식이다. 그 러나 염화칼슘은 대부분 외국에서 수입에 의존하므로 소금에 비해 가격이 비싸고 수급이 어렵다. 특히 폭 설 등으로 인해 예측한 수요량 보다 사용량이 많아지면 수급의 어려움, 가격의 급등 등이 발생하고 있다.
따라서 본 연구에서는 습염용 제설제 다양화를 통한 공급 안정성 및 경제성을 제고하고자 염화마그네 슘에 대한 융빙성능, 강재부식성, 용해시간 시험을 실시하여 사용성을 검토하였다.
-5℃에서 실시한 염화칼슘 대비 염화마그네슘의 융빙성능은 고상의 경우 10분에서는 유사한 성능을 나 타내었으나 30, 60, 90분에서는 염화칼슘에 비해 더 많은 량의 얼음을 녹이는 것으로 나타났다. 염화칼 슘 습염(중량비, 고체 소금 70% + 농도 30%의 액상 염화칼슘 30%) 대비 염화마그네슘 습염(중량비, 고 체 소금 70% + 농도 22%의 액상 염화마그네슘 30%)의 융빙성능은 10분에서는 유사한 성능을 나타내었 으나 30, 60, 90분에서는 더 많은 량의 얼음을 녹이는 것으로 나타나 사용성에는 문제가 없는 것으로 나 타났다. -12℃에서 실시한 고체의 경우, 30, 60, 90분에서 염화칼슘과 염화마그네슘의 융빙성능은 유사 한 경향을 보였으나, 10분에서의 융빙성능은 염화칼슘이 염화마그네슘의 약 1.7배로 나타났고, 습염의 경우는 -5℃와 유사한 융빙성능의 경향을 보이는 것으로 나타나 습염용 재료로 사용성 및 융설효과에는 문제가 없는 것으로 나타났다. 강재부식성은 염화칼슘 습염 대비 염화마그네슘 습염의 부식량이 1주에서 68%, 2주에서 55%인 것으로 나타났고, 부식량은 염화칼슘 ＞ 소금 ＞ 염화칼슘 습염 ＞ 염화마그네슘 습 염 ＞ 염화마그네슘 순서로 크게 나타났다. 15℃ 용액에서 염화마그네슘의 용해시간은 염화칼슘에 비해 1.34배 가량 더 소요되는 것으로 나타나 동절기 교반수 온도를 고려하여 염화칼슘 보다 교반시간이 1.5~2배 정도 더 필요할 것으로 나타났다.
검토 결과 습염용 염화마그네슘 용액은 강재부식 저감 효과가 있을 수 있고, 융설효과 측면에서는 염화 칼슘 습염과 유사한 성능으로 염화칼슘 대체재로 사용할 수 있다고 판단된다. 다만 용해도가 염화마그네 슘(0℃에서 52.9, 10℃에서 53.6)은 염화칼슘(0℃에서 59.5, 10℃에서 64.7) 보다 낮고 용해시간이 더 소 요되므로 용액화하는 교반시간이 더 필요하다.
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노면의 요철은 차량의 동역학적 거동에 의해 시트의 진동 또는 움직임을 유발하여 탑승자의 승차감을 저해시키는 요인이 된다. 차량의 동역학적 거동을 단순화한 모델 중 IRI(International Roughness Index)를 비롯하여 널리 적용되고 있는 Quarter-car모델은 그림 1과 같이 네 바퀴 차량의 1/4 모델로서, 현가상질량(sprung mass)의 수직 변위를 계산하는 모델이다. 그러나 실제 차량의 거동은 수직 방향 거동 외에도 네 바퀴의 거동 차이에 의해 그림 2와 같이 중심축에 대한 회전 운동을 하며, 이로 인해 시트에 앉아 있는 탑승자의 회전진동을 유발한다. 탑승자의 진동방향은 3축 병진운동과 각 축의 회전운동으로 그 림 3과 같이 정의할 수 있으며, 직진 주행 중인 차량으로 가정할 경우 z축에 대한 회전운동인 yaw 거동은 발생하지 않는다. 따라서 본 연구에서는 roll, pitch 회전거동과 연직 z방향 거동에 노출된 탑승자의 승차 감을 모사, 평가하기 위해 그림 4와 같이 시뮬레이터를 개발하였다. 또한 sin파형에 반응하는 시뮬레이터 패널 평가결과를 바탕으로 인체에 민감하게 영향을 주는 차량 거동요소의 주파수 특성을 분석하였다.
시뮬레이터 분석을 통하여 roll, pitch 및 z방향 거동의 특성에 따라 시뮬레이터에 탑승한 패널의 정성 적인 승차감 평가가 달라지는 것을 그림 5와 같이 확인하였다. roll과 pitch거동의 경우 8Hz 대역에서, z방향 거동은 4~8Hz대역에서 패널의 승차감에 가장 민감한 영향을 주는 것으로 분석되었다. 또한 양호- 불량의 경계에 해당하는 거동특성을 비교한 결과, 동일한 회전변위에 대해서 전반적으로 pitch의 영향이 더 큰 것으로 나타났다. 향후 본 연구결과를 토대로 승차감을 정량적으로 표현할 수 있는 방안을 마련할 계획이며, 도로이용자에게 보다 우수한 승차감을 제공하는데 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
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도로의 평탄성을 정량화하여 지수로 나타내는 방법은 IRI(International Roughness Index)와 같이 프 로파일을 측정하여 시뮬레이션을 통해 차량거동을 계산하는 방법과 프로파일에 의해 변화하는 주행차량 거동을 센서를 통해 직접 측정하는 두 가지 방향의 접근이 있다. 전자의 경우, 노면형상이 크게 변하지 않 는 한 반복성있는 지수값을 얻을 수 있어 평탄성 유지관리 측면에서 이점이 있으나, 차량거동에 의한 인 체 반응 특성까지는 반영하지 못하기 때문에 정성적인 승차감과는 다소 차이가 있을 수 있다. 반면 센서 측정값을 지수화하는 경우, 승차감 반영 측면에서는 유리하나 타이어, 서스펜션, 중량, 차종 등 주행차량 의 다양한 특성들을 고려해야 하고 정속주행 시 측정해야 하는 등의 어려움이 있어 널리 활용되고 있지는 않다. 하지만 최근 들어 탑승자의 주행쾌적성을 제고하기 위한 포장분야의 관심과 더불어 평탄성 및 승차 감과 관련된 연구들이 수행되고 있다. 이에 본 연구에서는 평탄성지수에 주행쾌적성을 보다 반영하기 위 한 기초 연구자료로 활용하고자, IRI값이 다양하게 분포되어 있는 고속도로 35개 구간을 선정하여 총 31 명 패널의 승차감 평가를 실시하였다. 또한 패널 평가에 사용된 차량에 그림 1과 같이 3개의 3축 가속도 센서를 장착 위치를 달리하여 설치하였으며, 조수석에 사람이 탑승한 상태에서 가속도를 측정하여 승차감 평가 결과와 비교하였다.
진동가속도 기본 분석방법인 시간 도메인에서의 RMS(Root Mean Square)값 분석 결과 0.56~0.83의 상관계수(R2) 분포를 나타냈으며 시트에서 측정한 값이 패널 평가결과와의 상관성이 가장 높은 것으로 분 석되었다. 인체와 진원의 경계부인 시트에서의 가속도 값은 인체 전신진동 평가방법을 기술하고 있는 ISO-2631 기준을 적용할 수 있기 때문에 1/3 Octave 주파수 도메인에서 추가로 진동분석을 수행하였다. 그 결과 그림 2와 같이 가장 높은 상관계수(R2 = 0.85)를 보였으나, 인체에 민감한 영향을 주는 주파수 가중을 실시한 후 오히려 패널과의 상관성이 더 낮아지는 것으로 나타났다. 그 원인은 그림 3에서 보는 바와 같이, 4Hz 이상의 주파수 영역대에서 측정되는 x, y방향 가속도값이 주파수 가중에 의해 약 50~10% 수준으로 크게 감소하기 때문이며, x, y방향의 진동이 패널들의 승차감 평가에 일정부분 반영된 것으로 판단된다. 본 연구를 통해 차량의 회전 거동을 유발하는 x, y방향의 진동영향이 승차감에 미치는 영향을 간접적으로 파악하였고, z방향 거동만을 고려하는 IRI보다 회전 거동을 함께 고려할 수 있는 Full-car 모델을 활용하는 평탄성 지수가 승차감 반영에 더욱 유리하다는 점을 확인하였다.
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1. 서론
최근 상온재활용 포장공법과 관련한 연구들이 국내외적으로 활발히 진행되고 있다. 그러나 배합설계 기준의 경우 각국마다 서로 다른 기준들을 제시하고 있으며, 또한 재활용 아스팔트골재의 치환율에 따른 범용적인 기준제시가 되고 있지 않다. 따라서 기존 배합설계 기준들에 대한 분석이 필요하며, 국내 요구 조건에 따른 기준제시도 필요한 현실이다.
2. 양생방법 및 양생기간 정립
본 연구에서는 기존 연구에서 제시된 배합설계 시 양생방법의 현장상황을 고려한 적용성을 고려하기 위해 아스팔트포장 내 함수비에 따른 변화를 고찰하고, 양생기간 결정을 위한 증발산 시험을 실시하였다. 또한 2일, 3일, 5일, 7일 마샬안정도(60℃ 수침)실험, 밀도 및 공극률 실험을 실시하여 양생기간별 영향 을 분석하였다.
3. 기층 상온 재활용 아스팔트 혼합물 배합설계 품질기준 검증
배합설계 특성치를 결정하기 위해 국내 가열재활용아스팔트 혼합물 지침 및 해외 상온재활용 아스팔트 포장의 문헌조사를 통하여 마샬안정도, 흐름값, 밀도, 공극률 및 ITS의 특성치 기준값 활용성을 검토하였다. 또한 기존채움재와 무기질 채움재의 고성능 기층 성능구현을 위한 역할특성을 분석하였다.
4. 결론
1. 고성능 기층 무시멘트 상온 재활용 기층포장 배합설계방법론을 정립하였고, 이를 통한 80% 치환율의 경우 배합설계 일례 결과, 개질 유화 아스팔트함량을 밀도 및 공극률을 고려하여 3% 최적 개질유화 아 스팔트 양을 결정하였다.
2. 본 연구진의 기존 제안한 40℃ 1일 양생이 꼭 필요함을 재확인하였고, 현장포설환경등과 밀도 및 공극 율을 감안하여 양생기간을 수정제안하였다.
3. 배합설계 시 재활용아스팔트골재의 입도 한계성을 확인하였으며, 신골재의 단입도 사용이 필요하며, 고성능기층을 위해 채움재 특성에 따른 증발효과와 강도증진 효과가 필요함을 알 수 있었다.
4. 본 연구결과와 기존 지침 및 문헌조사한 특성치의 기준값 선정가능성에 대한 실험을 진행하여 특성치 를 정립하였다.
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도로 조명의 등급 설정을 위해 적용된 개념은 Luminance Concept과 Visibility Concept으로 구분이 가능하다. 전자는 노면의 휘도 분포(평균휘도, 균제도 등)를 기준으로 도로 조명의 수준(등급)을 평가하는 개념으로 한국을 비롯한 거의 대부분의 국가에서 CIE의 권고사항을 수정하여 기준으로 활용하고 있다. 후자는 운전자의 장애물 식별 능력과 직접적으로 관련된 장애물과 노면의 휘도대비를 기준으로 도로 조명 의 수준(등급)을 평가하는 개념으로 미국(ANSI) 등 북아메리카 일부 국가 및 유럽에서 적용되고 있다.
본 연구는 Visibility Concept의 개념을 활용한 도로 조명 시인성능 평가 기준 설정을 위한 목적으로 공용전 도로에서 피험자 주행실험을 수행하였다. 실험은 장흥송추우회도로 건설공사(서울지방국토관리 청) 구간 중 직선구간 왕복 2.0km 구간에서 60대 피험자 각 30명을 대상으로 2015년 8월 야간에 수행되 었다. 실험에 활용된 승용 차량의 전면창 투과율은 41.46%이다. 대칭 조명 방식의 가로등을 활용하여 특 정 노면 휘도를 구현하였으며, 다양한 반사율의 종이 박스 및 밝기 조정(디밍)이 가능한 조명 박스를 활용 하여 인위적으로 Positive Contrast(장애물이 노면 보다 밝은) 조건에서의 노면 및 장애물의 휘도 관계를 구현하였다. 노면 휘도(Ls)는 0.3, 0.6, 1.6, 3.0 cd/m2의 4가지 조건으로 구성되었으며, 장애물 휘도(Lo) 는 Positive Contrast 조건이 묘사될 수 있도록 노면 휘도(Ls)와의 관계가 구성되었다.
그림 1은 실험결과로 도출된 60대 피험자의 노면 휘도(Ls)별 장애물 휘도(Lo)와 15백분위 장애물 확인 거리(Dop)의 관계로, 향후 이 결과를 활용하여 Visibility Concept(휘도대비) 기반의 시인성능 기준을 정 립할 계획이다.
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도로 포장의 열화 및 손상원인은 다양한 형태로 나타나고 있으나, 침투수 및 유해물질에 의한 내부층 열화, 동절기 염화물 살포에 의한 표면 손상, 차량 통행의 증가에 따른 포장층 처짐 및 균열 발생 등 복합 적인 요인에 의해서 발생하고 있다. 이러한 손상원인은 대부분 표층 상부에서 발생하여 하부층으로 침투 (전달)되는 형태가 대부분으로, 이에 대한 포장층 상부 보강 노력이 절실히 필요하다고 할 수 있다. 또한, 도로 보수공사시 발생할 수 있는 하부층의 반사균열 역시 제어가 필요한 부분이라 할 수 있다. 이러한 원 인에 대한 포장층 강화 수단으로 쉬트 형태의 아스팔트 보강재를 개발하고자 하였으며, 주요 구성요소인 섬유 그리드 및 필름 개선에 따른 실질적인 성능 향상을 목표로 포장가속시험(Acceleration Pavement Test, APT)을 진행하였다.
시험적용은 한국건설기술연구원 內의 포장가속 테스트 부지(10×3 m)에 그림 1과 같은 적용 절차로 진 행하였고, 아스팔트 보강재(ESGRID-AA) 설치구간과 미설치구간으로 나누어 실시하였다. 포장체에 적용 되는 차륜하중은 그림 2의 그래프에서 보는 것과 같이 하중을 점진적으로 증가시켜, 재하 하중별로 나타 나는 공용 특성을 분석하였다.
시험 결과, 일정 기준의 하중(시험에서는 6t 2만회 재하) 이하에서는 처짐이 거의 나타나지 않고 있다. 이는 보강재를 사용하지 않은 일반 아스콘의 4t 재하시의 처짐 형태와 비슷한 형상으로써, 차량하중을 견 딜 수 있는 능력이 무보강 상태보다 현저히 증가한 결과라고 할 수 있다. 또한, 이후 재하과정에서도 점진 적인 처짐 형상이 나타나고 있어, 급격한 처짐이 발생하는 시점에서의 보수･보강 시기를 상당히 지연시킬 수 있는 결과라고 할 수 있다. 이를 수치화하여 구체적이고, 정량적인 성능 개선효과를 판단하기 위해, ESAL(등가단축하중) 분석을 통한 보강재의 공용성을 확인하고자 하였다. 일반적으로 분석에 사용되는 소 성변형(Rutting) 깊이는 구체적인 기준이 존재하지 않지만, 일반적으로 13mm에 해당하는 구간의 데이터 를 확보하여 공용성을 판단한다. 이를 정량화 하였을 때, 약 170%의 성능 향상과 함께, 보수 시기 지연에 따른 공용기간 증대를 가져올 수 있는 것으로 나타났다.
향후, 추가적인 제품 개발(개선) 및 현장 적용성 평가를 통해서, 보강제품의 공용성을 더욱 증진시킬 수 있는 방안을 마련해 보고자 한다.
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충돌형태의 하중을 가지는 토석류는 큰 에너지를 가지는 하중이 충격을 통해 짧은 시간에 갑작스럽게 작용하여 구조물이 쉽게 파괴에 이르게 한다. 완충형 토석류 방호시설은 유연적 구조를 사용하여 구조물 이 충돌하는 토석류에 보다 긴 시간에 걸쳐 저항하도록 함으로써 저항성능을 높이는 형태의 구조물을 말 한다. 이러한 완충형 토석류 방호시설은 크게 내력을 지지하는 부분과 유연성을 담당하는 부분으로 나누 어지며, 압축스프링을 이용한 완충형 토석류 방호시설은 내력을 지지하는 부분을 두께가 두꺼운 와이어로 프로 구성하고 유연성을 담당하는 부분은 와이어로프에 압축스프링을 사용하여 유연성을 크게 증가시킨 새로운 형태의 방호시설을 말한다.
최근 집중호우와 국지성 폭우 등으로 인해 토석류 발생 빈도가 증가하고 있다. 이에 대한 방지책으로 많은 종류의 방호시설물들이 개발되고 설치되고 있으나 아직까지 이러한 산사태 방호시설물들에 대한 명 확한 설계방법이 제시되어있지 않다. 그 이유는 토석류의 토사유출량이나 운동에너지를 명확하게 정의하 는 것은 복잡한 과정을 거쳐야 하며, 어렵게 이를 정의하였다 하더라도 구조물 설계에 어떻게 적용시키는 가에 대한 방법적 문제가 존재하기 때문이다.
본 연구에서는 토석류의 토사유출량 산정을 프로그램화하여 단순화 시켰으며, 산정된 토사유출량을 사 용하여 개발된 압축스프링을 이용한 완충형 토석류 방호시설의 단면 형상과 단면 크기 설정 방법을 제시 한다. 먼저, 토석류의 토사유출량 산정을 프로그램화하기 위해 많이 사용되는 토사유출량 산정방법인 RUSLE방법을 사용하였다. 이를 프로그램화하기 위해 개념도를 파악하였으며 Excel의 script언어인 VBA 를 사용하여 구현하였다. 또한, 토석류가 발생하는 산악지형의 계곡형상은 단면형상이 주로 사다리꼴 형 태를 가지게 된다. 단면이 삼각형이나 사다리꼴 형태인 일반적인 토석류 방호시설의 저항단면크기는 시설 물의 높이를 결정하는 것이 핵심이다. 기존의 방법은 구조물의 높이를 산정하기 위해 평균폭을 가정하여 사용하였으나 이는 정확한 방법이 될 수 없다. 따라서 본 연구에서는 측정 가능한 하단의 폭과 앞서 산정 된 토석류의 양을 기반으로 정확한 구조물의 높이를 산정하는 방법을 제안하였다.
