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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2014년도 제16회 한국도로학회 학술대회 발표논문 초록집 (2014년 9월) 90건
1.
2014.09
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아스팔트 포장의 경우 노화 (aging)로 인한 경화 (hardening) 및 취성 (brittleness) 증가로 인한 내구 성 약화는 균열 (cracking) 발생의 원인이 되고 수분침투에 의한 박리 (stripping)와 반복 윤하중은 포트 홀 (pothole) 등을 유발하게 된다. 이러한 손상은 최근의 이상 기온, 집중 호우 및 기록적 강설로 인해 가 속화되면서 유지보수에 소모되는 비용이 급격히 증가되고 있다. 아스팔트 혼합물은 제조와 운반 도중 단기노화 (short-term aging: STA)와, 시공 후 공용 중에 장기 적으로 노화(long-term aging: LTA)가 진행된다. 아스팔트의 노화는 혼합물의 제조와 운반 시 아스팔트 바인더가 고온의 골재와 혼합, 운반되는 짧은 시간 동안 얇은 박막 (thin film)의 형태로 공기 중에 노출 되고 산화와 휘발작용으로 단기간에 급격한 노화가 발생한다. 아스팔트의 노화로 인한 경화는 교통 개방 후에도 지속적으로 발생하며, 교통 하중에 의한 다짐으로 한계 밀도에 다다르는 동안 계속해서 진행된다 (아스팔트포장공학원론, 1999). 일반적으로 아스팔트 바인더의 상태는 노화 전 (original), 아스팔트 혼합물 제조 시 발생하는 단기노화 (주로 rolling thin film oven: RTFO으로 모사), 포설 후 공용 기간 중에 발생하는 장기노화 (주로 pressure aging vessel: PAV로 모사)로 구분할 수 있다. 아스팔트 혼합물의 노화는 노화 전 (no aging: NA), 아스팔트 혼합물의 제조 후 운반 과정에서 발생하는 단기노화 (STA), 공용 기간 중에 발생하는 장 기노화 (LTA)로 구분하여 고려한다. 본 연구에서는 노화 정도와 바인더 특성과의 상관성을 연구한 선행 연구 (kim et al. 1995, 2009)를 기초 로 하여 아스팔트 포장도로에서 공용기간에 따른 노화정도를 회수 바인더 특성과 상관성을 분석하여 평가하 였다. 노화 정도를 평가하기 위해서 현재 현장에 공용중인 도로에서 코어를 채취하여 분석하였다. 현장 코 어를 추출하여 바인더를 회수하고, 회수한 바인더를 침입도 (penetration), 점도 (viscosity), HP-GPC (High performance gel-permeation chromatography) 시험 결과 대형분자량 (large molecular size: LMS)의 비율, DSR (dynamic shear rheometer) 시험 결과 G* (복합전단계수) 및 sin δ(위상각)를 측정하 여 공용 기간에 따른 노화 정도를 평가하였다. 또한 다양한 조건에서 바인더 특성을 나타내는 특성치들과 공용기간에 따른 노화 수준을 가장 개관적으로 나타내는 특성치를 평가하였다.
2.
2014.09
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국내에서 도로의 확포장과 유지보수 증가에 따른 폐아스팔트 콘크리트 (reclaimed asphalt concrete: RAP)의 발생이 증가하고 있다. 덩어리 또는 노면절삭으로 발생된 RAP은 100% 재활용이 가능한 고급의 자원이고, 천연자원이 부족한 국내의 현실을 감안하면 가능한 최대로 재활용하는 것이 바람직하다. 특히 성토재, 매립재로 사용하는 것을 금지하고 아스팔트 혼합물 생산 시 적극 재활용하는 것이 요구된다. 이에 따라 관련 부처에서는 재활용 아스팔트 품질을 향상시키고자 RAP 및 재생 아스팔트 혼합물의 품 질기준을 정비하고, RAP에 포함된 아스팔트 (구재아스팔트)의 노화 정도를 추출․회수하여 측정한 점도 (viscosity) 수준에 따라 평가하고 신규로 사용하는 아스팔트 등급을 결정하는 기준을 마련하였다. 또한 재생 아스팔트 혼합물 제조 시 RAP에 포함된 구재아스팔트를 보다 효과적으로 회생 시키는 방법을 제시 하였다. 최근 들어 우리나라의 도로는 강우와 강설로 인하여 많은 시간 동안 수분 (moisture)에 노출되고, 이에 따라서 박리 (stripping)와 포트홀 (pothole) 발생 등 포장의 손상이 발생하게 된다. 더구나 아스팔트의 노화로 인하여 연성을 상실한 RAP을 사용한 재생 혼합물의 경우는 수분에 의한 영향이 일반 혼합물에 비 하여 더 크다고 판단된다. 현재 아스팔트 포장의 수분에 대한 저항성은 아스팔트 혼합물 공시체를 동결융해 처리 전․후의 인장강도 비 (tensile strength ratio: TSR, KS F 2398, AASHTO T 283)를 측정하여 평가한다. 이 방법은 아스팔 트 포장 시공 직 후 포장의 현장 공극률 (air voids)을 모사하여 공시체의 공극을 7±0.5%로 제조하여 시 험한다. 즉 수분저항성 평가 시 배합설계 이후 다짐횟수를 달리하여 공극률 조건에 적합한 다짐횟수를 결 정하고 시험용 공시체를 제조한다. 그러나 이 방법은 다짐회수 조정 등에 많은 시간과 노력이 소요된다. 따라서 본 연구에서는 현행 공극률 7% 조건으로 공시체를 제조하여 인장강도비를 측정 평가한 수분 저 항성과 공극률을 4±0.5%로 제조한 공시체의 변형강도 (deformation strength: SD) 비를 측정하여 평가 한 수분저항성을 비교하고자 하였다. 연구에는 두 종류의 RAP 및 화강암 골재와 PG 64-22, PG 58-22 등급의 아스팔트를 사용하였고, 채움재 (filler)로 석회석분 (limestone powder)을 사용하였다. RAP의 절대점도 (absolute viscosity)를 적용하여 재생 아스팔트 혼합물 배합설계 후 최적아스팔트 함량 (optimum asphalt content: OAC)을 결정하였다. RAP의 사용량은 30%로 하였으며, OAC로 시험용 공 시체를 제조 시 재생 아스팔트 혼합물은 두 가지 혼합방법 (A, F method)을 적용하였다.
3.
2014.09
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The potential of marginal materials as components of road infrastructures has been studied for many years. The list of materials includes non-traditional natural materials (rocks and soils), industrial by-products (from metallurgical industry, thermal electric power stations, and chemical industry) and wastes (mining and quarrying, municipal, industrial and demolition wastes). Among these materials, Electric Arc Furnace Steel Slags (EAFSS) presents physical-mechanical characteristics and full chemical compatibility with the hydrocarbon binders used in road construction and, therefore, have high potential for being re-used. This paper presents the results of a laboratory study conducted to verify the suitability of a particular type of Electric Arc Furnace Steel Slag (EAFSS) to be recycled in the aggregate skeleton of dense graded and porous asphalt mixtures for pavements application. One dense graded mixture for wearin gcourse(WCAC), one Stone Mastic Asphalt(SMA) and one Porous Asphalt(PA) were prepared and compacted for this purpose. The computed results of Marshall Stability, Flow and Indirect Tensile Strength (ITS) values are presented in Table 1.
4.
2014.09
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본 연구에서는 골재 다짐과 혼합물 모사를 위한 이산요소법에서의 골재 입자 모형화 방법을 다양한 실 험을 통하여 검토하였다. 일반적으로 골재의 동적거동을 모사하기 위한 골재 모형화 방법은 다면체, 겹쳐 진 구형, 구형입자 등을 이용하여 수행하지만 이들 입자를 이용한 수치해석적 모사방법이 다양한 실내 실 험결과에서 만족하는지에 대한 연구는 수행되지 못했다. 그러나 특정 실험조건을 만족하는 입자 모형화 방법을 선정하여 개별 조건에 대한 정확성을 향상시키는 것도 한 가지 방법이 될 수 있지만, 다양한 실험 조건을 모두 만족시키는 입자 모형화 방법을 찾는 것은 동적인 골재의 거동을 평가하기 위해서 매우 중요 하다고 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 19mm, 13mm, 10mm 골재에 대한 형상적 특성을 정량화하고 이들의 대푯값에 대응하는 입자의 부피를 결정하는 지난 연구결과를 반영하였으며, 이를 골재 입형실험, 슬럼프 실험에 적용하여 골재의 낙하시간, 높이, 퍼진정도, 무게 등 다양한 평가기준을 설정하여 입형 모 형의 결정방법을 평가하였다. 다음 그림 1은 19mm 골재에 대한 입형 결정방법에 대하여 정지마찰력과 회 전마찰력을 변화시키면서 측정된 이산요소법에서의 낙하시간 결과와 실내실험을 통하여 결정된 낙하시간 의 비교를 나타내고 있다.
5.
2014.09
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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.
6.
2014.09
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본 연구는 활성 산업부산물을 활용한 탄소흡수용 도로재료 개발 연구의 일환으로 고로슬래그와 탄소포 집 활성화제로 규산나트륨 및 수산화칼슘을 사용하였다. 시멘트 첨가량 변화에 따른 압축강도 분석을 위 해 시멘트 첨가량을 고로슬래그 중량대비 10%에서 40%까지 10%씩 증가시켜 배합을 진행하였다. 표 1의 배합표에 따라 압축강도 시험체를 제작하였으며, 습윤 양생을 통해 재령 3일, 7일 및 14일까지의 압축강 도를 측정하였다.
7.
2014.09
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현재 국내에서 시행되고 있는 시멘트 콘크리트 포장 형식은 초기공사비가 저렴하고 시공경험이 풍부하다는 점에서 무근(줄눈)콘크리트 포장이 대부분을 차지하고 있으나 줄눈부의 잦은 손상으로 인해 내구수명이전 파손 이 빈번해짐에 따라 포장공용수명 연장의 방법으로 연속철근콘크리트 포장공법(CRCP공법) 적용이 대두되었다. CRCP공법은 철근배근 방법에 따라 인력 배근방법(Manual method)과 Tube Feeding장비를 이용하여 철근을 배근하는 기계식 배근(Mechanical Placement Method)방법으로 분류된다. 국내의 경우 1984년 경부고속도로 포장개량의 목적으로 처음 CRCP가 도입되었으며 1985년도 중부고속도로에 인력 배근방법으로 시공하여 현재 까지 양호한 공용상태를 보이고 있다. 하지만 인력배근의 경우, 철근조립의 선행공정으로 인한 시공성 저하와 별도의 작업 공간이 필요하여 상․하행 분리구간 및 터널, 확포장구간에 적용이 어려워 시공실적이 저조한 실정 이다. 또한 국외의 경우 기계식 배근방법의 시공이력이 있으나 철근 배근의 부정확성 등 문제점의 개선이 이루 어지지 않아 1990년 이후 시공실적은 없는 실정이다. 콘크리트 포장의 내구성 저하 원인인 횡방향 줄눈을 제거하여 주행성 및 내구성을 확보하고 총 생애주기비용 을 고려하여 경제성 측면에서 유리한 CRCP포장의 확대적용이 필요하다. 이를 위해 기존 CRCP공법의 시공성 을 해결하여 국내여건에 맞는 시공방법의 개선이 요구되며, 철근 배근의 정확성 등의 문제점 개선을 통한 구조 적 성능 향상이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 횡방향 철근 없이 철근유도장비를 이용하여 종방향 철근을 자동 배근하는 동시에 콘크 리트를 포설하는 연속철근콘크리트 포장공법을 적용한 시험시공 구간에 대하여 철근배근의 정확성을 확인하였으 며 추적조사를 통한 균열 상태 조사를 실시하였다. 이를 통해 연속철근콘크리트 포장의 개선된 기계식 시공방법 의 현장적용성을 평가하여, 기존 인력식 배근으로 시공한 연속철근콘크리트 포장과 비교평가를 실시하였다.
8.
2014.09
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현재 공용되고 있는 국내공항들은 효율적인 포장관리를 위해 포장상태평가를 일반적으로 5년 주기로 시행하고 있으며, 포장표면결함의 종류와 정도를 통해 포장상태지수(PCI: Pavement Condition Index)를 산출한다. PCI의 범위는 0부터 100까지이며 100은 포장의 결함이 거의 없는 최상의 상태이며 0은 완전히 파괴되어 포장으로서의 기능을 할 수 없는 상태이다. 일반적으로 상당한 보수를 필요로 하는 Critical PCI값은 70으로 규정하고 있다. 이 러한 PCI값을 통해 포장의 현 상태를 판단할 수 있으며, 보수를 필요로 하는 시점을 예측 할 수 있다. 기존의 공 항포장의 PCI에 관한 연구는 재령에 따라 PCI값이 저하되는 정도를 분석하여 공용수명을 예측하는 것이다. 그러 나 이러한 연구는 PCI에 영향을 미치는 피로하중, 기후환경, 포장하부상태 등을 고려하지 않은 채, 단순히 재령과 PCI와의 관계만을 통하여 공용수명을 예측함으로써 PCI 감소에 영향을 끼치는 요인을 알 수가 없다. 본 논문에서는 공항 콘크리트 포장만을 대상으로 하였으며, 콘크리트포장 PCI에 영향을 미치는 요인들을 고 려하였다. 피로하중은 누적교통량 하중을 적용하였으며, 기후환경은 월평균 일교차와 월평균 상대습도를 적용 하였다. 포장하부상태는 슬래브두께, 노상지지력계수 등을 고려하였다. 공항 포장의 용도에 따라 활주로 중앙 부, 활주로 양끝단부, 평행유도로, 직각유도로, 계류장 등으로 구분하였으며, 각 구역별로 재령을 포함한 위의 인자들을 독립변수로 하고, PCI를 종속변수로 하여 구역별 예측모형 회귀식을 개발하였다. 또한 각 회귀식 인 자들의 유효한 범위 값 설정과 민감도 분석을 실시하였다.
9.
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최근 한국에서는 고속도로 제한속도 증가 정책에 따라 도로기하구조의 변화와 관련된 고속도로 안전문 제가 이슈화 되어 왔다. 이러한 도로선형 변화에 따른 고속도로 안전문제의 올바른 해결을 위하여 본 연 구는 고속도로의 다양한 기하구조, 특히, 평면커브와 종단커브가 오버랩 된 고속도로구간을 대상으로 도 로기하구조 패턴을 그룹화하여 각각의 그룹에 맞는 안전대책을 세분화 하는데 목적을 두고 있다. 이러한 목적을 달성하기 위해 본 연구에서는 여러 클러스터링 테크닉들을 국내 고속도로의 기하구조데 이터에 적용하여 최적의 클러스터링 방법론을 찾고 각각의 기하구조 클러스터에서 발생한 사고데이터들 을 기반으로 클러스터 기반 사고심각도 예측 모델링을 실시하였다. 그 결과, K-means 클러스터링 기법 이 최적의 클러스터링 기법으로 확인되었으며 평면 및 종단커브 선형은 6개의 패턴으로 그룹화 되었다. 또한 각 6개의 클러스터로 그룹화 된 구간에서의 사고 심각도를 예측한 결과 어리거나 나이든 운전자, 야 간, 미숙한 바퀴조작, 사고 처리시간이 사망 및 부상이 포함된 심각한 사고를 증가시키는 요인으로 나타 났다. 위 결과를 통하여 본 연구는 고속도로의 평면 및 종단커브 조합구간에서 선형요소들의 특성별로 그 패 턴을 그룹화하여 사고 심각도를 낮추기 위한 고속도로 안전대책을 세분화하여 제안하였다. 본 연구에서 쓰인 방법론과 세분화되어 제시된 안전대책은 제한속도 증가에 따른 고속도로에서 안전향상을 위해 연구 자. 도로안전정책 입안자 및 현장 기술자들에게 실질적으로 유용하게 쓰일 수 있을 것이다.
10.
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현재 교통사고 사망자수 줄이기를 위한 다양한 노력이 이루어지고 있으며, 이러한 노력의 결실을 맺기 위한 한 방편으로 교통사고취약구간에 대한 집중된 개선노력 및 투자가 요구되고 있다. 이러한 관점에서 본 연구는 고속도로 본선구간을 대상으로 사고유형별 교통사고취약구간 선정을 목적하고 있다. 이를 위하여 도로교통공단 교통사고분석시스템(TAAS)의 2007년에서 2013년까지 최근 7년간 고속도로 본선에서 발생한 총 21,724건을 대상으로 6가지 사고유형별로 구분된 데이터셋을 ArcMap을 활용하여 구 축한다. 교통사고취약구간 선정은 커널밀도를 활용한 KDE(Jernel Density Estimation)법을 활용하여 실 시한다. 기존 연구와의 차이점은 보다 정밀한 분석을 위하여 노선별 방향을 구분하여 접근함으로써 분석결과의 공동데이터로서의 활용도를 높였으며, 방대한 데이터셋과 더불어 사고유형별 접근을 통해 분석의 다양성 을 높였다는 점이다. 한편 KDE법을 활용하여 도출된 사고유형별 교통사고취약구간의 기하구조 및 교통특성 분석을 통하여 사고유형별로 달라질 수 있는 도로환경 요인에 대한 분석을 실시한다.
11.
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국내 낙석 방지시설 관리지침(국토해양부, 2008a)에는 48~61kJ에 상응하는 낙석방지울타리의 와이어 로프와 지주에 대한 규격이 제시되어 있으나, 제시된 규격이 상응하는 흡수가능에너지와 어떤 상관관계가 있는지 근거가 불명확한 실정이다. 국내 규격 기준의 국도용 낙석방지울타리(국토해양부, 2008b)와 고속 도로용 낙석방지울타리(국토해양부, 2008b)는 50 kJ 정도의 낙석에너지를 방호할 수 있는 것으로 보고되 어 있는데 객관적이고 합리적인 성능평가 방법을 사용해서 얻은 결론인지 근거가 명확하지 않다. 따라서 낙석방지울타리의 성능을 객관적이고 합리적으로 평가할 수 있는 유럽기준(EOTA, 2008)을 준용한 시험 방법과 평가기준을 이용하여 국내 규격기준 낙석방지울타리의 성능을 평가하고자 하였다. 아래와 같은 실 물충돌시험과 LS-DYNA 프로그램을 이용한 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 시험을 수행하였다. 국내 고속 도로용 낙석방호울타리는 50kJ의 낙석충돌에너지를 방호할 수 있는 것으로 평가되었으며 간격 유지대를 200mm 연장할 필요가 있는 것으로 파악되었다.
12.
2014.09
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현재 건설 산업의 프로세스는 2D기반으로 설계, 시공, 유지관리 등 시설물의 총 생애주기 동안 관리 및 시행 주체가 상이하다. 또한 건설 산업 참여주체들은 전문성에 따른 독립된 작업으로 인해 총 생애주기 동 안 건설정보의 전달방법의 통일성이 부족한 상황이다. 이러한 정보단절로 인해 건설 산업의 생산성은 타 산 업과 비교해 낙후되어 있는 실정이다. 이러한 문제점을 극복하기 위해서는 건설 공종정보의 DB화 및 이를 활용하여 4D, 5D, nD-BIM 구현이 가능하도록 표준화된 BIM기반의 건설정보 분류체계가 필요하다. 이를 위해 국내·외 건설산업에서는 BIM기반의 설계/시공/유지관리의 건설 전 생애주기 단계에서 보다 효율적인 업무수행과 성공적인 프로젝트 성과를 위해 다양한 연구개발 및 정책도입이 진행되고 있다. 본 연구에서는 고속도로공사의 시범설계로 각 공종별 BIM설계를 수행 하고, 기존의 2D설계와 BIM설계의 물량차이를 비교 하고, 향후 토목BIM의 발전을 위해 BIM설계의 신뢰성을 분석하였다. 설계단계-BIM(Building Information Modeling)의 근간이 되는 물량산출의 접근성에 있어서 BIM에 대한 국내외 건설 산업의 신뢰도가 만족할 만한 수준은 아니다. 토목분야보다 10년가량 먼저 BIM 도입이 추진된 건축분야에서도 물량산출의 접근성 측면에 있어서는 비정형 구조물에 대한 시각화 정도에 머무르는 수준이 다. 국내 건축분야에서는 이미 단계적으로 BIM 납품의무화가 추진되고 있는 반면 토목분야는 BIM 도입의 초기단계임에도 불구하고 향후 3~4년 내 BIM 납품의무화를 위해 여러 공공기관에서 BIM 납품의무화 도입 을 준비 중에 있으며, BIM 납품의무화 시행을 위한 사전준비로서 부분적인 BIM설계 도입을 진행 중에 있다. 이에 본 연구에서는 BIM 도로설계를 시행하기에 앞서 기존의 2D기반 물량산출 결과와 BIM기반 물량산 출결과의 오차를 비교·분석하여 그 신뢰성을 분석하고, 향후 시행될 BIM설계의 확대 적용을 위한 기초자 료로 제공하고자 한다. 이를 위해 도로공사에 필요한 공사 중 구조물공인 교량공, 터널공, 옹벽공, 배수공, 부대공과 비구조물공인 토공, 포장공 등을 대상으로 신뢰성 분석결과를 제시 한다. BIM설계와 2D설계간의 물량 비교를 위해, 도로구간 중 이설도로, 부채도로, 확장부 등 기존도로는 제외 하고 본선 및 램프구간 토공 BIM 모델링을 수행하였으며, 교량은 확장교량의 기존교량은 형상만을 구현하 였으며 그 외의 모든 교량은 BIM으로 모델링하여 물량을 산출하였다. 터널은 모든 터널을 대상으로 BIM 모 델링을 수행하여 물량을 산출하였다. 배수공은 측구, 배수구조물, 암거 등 모든 배수공을 대상으로 BIM 모 델링을 수행하는 동시에 한국도로공사 배수공 표준도 적용하여 물량을 산출하는 방식으로 진행하였다. 옹벽 은 L형옹벽, RC옹벽, 프리케스트옹벽 등을 BIM 모델링을 통하여 물량을 산출하였으나 보강토 옹벽은 BIM 모델링을 통한 물량산출이 곤란하여 형상만을 구현하고 물량산출은 기존의 2D방식으로 진행하였다. 포장공 은 도로 토공구간과 연계된 사항으로 도로구간 중 이설도로, 부채도로, 확장부 등 기존도로는 제외하고 본 선 및 분기점, 터널 등을 대상으로 BIM 모델링을 수행하였다. 부대공은 표지판 등 부대 시설물에 라이브러 리를 구축하였으며, 이를 통합 모델링에 구현하여 부대시설 계획도에 반영함에 있어 향후 자동화 프로그램 개발 이후에 적용하는 것으로 업무를 합리화하였다. 모델링을 통한 BIM 물량과 기존 2D기반의 물량과의 오 차를 비교·분석함으로써 BIM 설계의 신뢰성과 우수성을 검증하였다. BIM기반의 물량산출 방식은 다양하 지만 본 과업에서는 여러 가지 BIM Tool 중에서 터널, 교량 등 구조물공은 Autodesk사의 Revit을 토공과 같이 지형 및 선형에 영향을 받는 비구조물공은 Autodesk사의 Civil3D를 적용하여 BIM 모델링 및 물량산 출을 진행하였다.
13.
2014.09
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도로는 인간의 삶에 있어서 가장 중요한 의식주를 해결하기 위한 이동통로이자 국가의 경제, 사회, 문 화 등 모든 분야의 발전을 견인하는 주요 사회간접자본 시설의 하나이다. 교통의 발달로 전국이 1일 생활 권 시대이며, 주 5일 근무제가 자리잡고 웰빙, 힐링의 열풍으로 휴식을 위한 여행은 우리의 일상적인 생 활이 되었다. 이에 따라 도로 역시 기존의 빠른 시간 안에 목적을 달성하기 위한 이동이 중요시되던 도로에서 이제는 도로이용 자체로서 쉼이 시작되어 목적지까지 휴식을 자연스럽게 이어줄 수 있는 기능을 갖춘 도로가 필 요하게 되었다. 국도는 국토 이동의 주간선도로이면서 지역 접근성을 동시에 갖고 있는 도로이며, 안전하고 쾌적한 여 행을 위해 장시간 주행으로 인한 운전자의 생리적 욕구 및 피로 해소와 기타 서비스를 제공하기 위해서 쉼터의 설치는 필수적이다. 이 연구에서는 일반국도 내 설치 가능한 쉼터(휴식을 위한 정차시설)의 종류(휴게소, 졸음쉼터, 경관쉼 터, 비상주차대 등) 및 그 특성을 살펴보고, 쉼터의 설치에 따른 효과(편리성, 쾌적성, 안전성, 지역 활성 화)를 제시하였다. 또한 체계적이고 신뢰성 있는 쉼터 네트워크 구축, 적정한 쉼터의 구조, 쉼터의 부가시설 설치 등에 대 한 국도변 쉼터 설치의 개선방안을 제시함으로써, 국도 상에 산재해있는 다양한 민간 휴게소를 포함하여 일반국도의 쉼터가 선진화된 시스템이 되도록 하였다.
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2014.09
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우리나라의 경우 2000년에 이미 65세 이상 인구(노령인구)가 전체 인구의 7.2%를 넘어서면서 고령화 사회에 진입했다. 더불어 역사상 유래를 찾아보기 힘들 정도로 빠르게 진행되는 고령화로 인해 2017년 노 령인구 비가 14%를 넘어서면서 고령사회에 진입할 것으로 예상하고 있다. 우리나라의 경우 고령화 사회 에서 고령사회로 넘어가는 데 17년 밖에 걸리지 않을 것으로 예상되어 프랑스의 115년, 독일과 미국의 40 년, 70년, 일본의 24년을 넘어 세계기록을 갱신할 것으로 보인다. 더불어 이러한 추세가 의학기술의 발달 로 인한 평균수명 연장과 저출산이라는 사회문제와 겹치면서, 2026년 노령인구 비율이 전체의 20%를 넘 어서는 초고령사회 진입까지도 예상되고 있는 시점이다. 노령인구의 증가는 교통체계에도 영향을 미치는데, 고령운전자의 비중 증가와 고령운전자에 의한 교통 사고 증가를 들 수 있다. 그림 1과 그림 2에서 보듯이 전반적으로 감소추세에 있는 교통사고 건수와 사망 자수에 반해 고령운전자에 의한 교통사고 건수와 사망자수는 지속적으로 증가하고 있어 새로운 사회문제 가 되고 있다고 할 수 있겠다.
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정부는 2010년부터‘안전 대한민국’이라는 정책적 기조하에 교통안전을 증진하기 위한 다각적 노력을 기울이고 있으며, 특히 어린이 교통안전 증진을 위해 어린이보호구역 확대 지정 및 안전시설 설치에 대규 모 예산을 투입하였다. 그러나 이러한 노력에도 불구하고 어린이보호구역내 어린이 교통사고 현황은 지속 적으로 증가추세에 있다. 이는 어린이보호구역내 많은 안전시설이 설치되어 있음에도 불구하고 효율적으 로 운영되지 못하고 있으며, 이와 관련된 연구가 부족하기 때문인 것으로 판단된다. 횡단보도의 신호기 설치여부는 해당 지점의 통과교통량, 횡단거리 및 횡단보행자 수에 의해서 결정되어지 며, 이러한 조건들에 따라 신호 횡단보도 보다 비신호 횡단보도의 운영이 더 효율적인 경우가 발생한다. 어 린이보호구역의 경우 간선도로나 집산도로보다 생활도로에 지정이 많이 되어 있으며, 이에 따라 보호구역 내 비신호 횡단보도로 운영되는 사례가 빈번하게 발견된다. 어린이의 경우 속도와 거리에 대한 개념이 정확 하지 못하며 상황 판단력이 약한 교통특성을 지니고 있기 때문에 차량과의 상충시 위험상황이 발생할 확률 이 높을 것으로 판단된다. 따라서 비신호횡단보도와 어린이의 통행과 관련된 연구가 필요한 실정이다. 이 연구는 비신호횡단보도에서 어린이와 차량간의 임계간격을 산출하는데 목적이 있다. 연구를 위해 청주시 어린이보호구역내 비신호 횡단보도를 대상으로 기하구조, 안전시설, 운영현황 및 어린이-차량간 수락/거절간격 조사를 수행한다. 연구의 결과는 향후 어린이보호구역 내 비신호횡단보도 운영에 있어 기 초자료로 활용하는데 도움이 될 수 있을 것으로 기대한다.
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2014.09
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우리나라는 2000년 초반‘회전교차로’라는 용어가 도입되었으며, 최근까지 회전교차로에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 회전교차로는 용량증대, 유동성확보, 안전성 증진, 지체감소 및 환경적 측면에서 장점을 보이고 있다. 그 외에도 심미성 및 도시설계 요소 확보 측면에서 많은 장점이 있다. 그러나 용량제 한 및 신호연동화인 경우 도입의 어려운 점 등에서 단점을 가지고 있다. 이에 국내에서는 많은 연구가 회 전교차로의 도입에 따른 운영효율 확보에 초점을 두고 진행되어 왔다. 회전교차로는 좌회전 교통량이 적고 우회전교통량이 많은 교차로, 4지 이상의 교차로, 지방지역 교차 로에서 직진이나 우회전이 포함된 교통사고가 많은 교차로, 시 외곽 간선도로로서 우회전 교통량이 많고 속도가 높은 교차로 등 다양한 지점에 설치가 가능하다. 이에 2009년 우리나라에서도 저탄소녹색성장에 따른 교통선진화 방안의 일환으로 회전교차로의 도입을 적극 검토하고 있으며, 이미 도입된 회전교차로의 사례(16개 1차 조사 지점)를 통해 그 효과를 입증하고 있다. 하지만 국내 회전교차로는 점진적 발전을 이루어 온 국외와 달리 급진적 도입을 시도하여, 회전교차로 의 설치 초창기의 연구에서는 국외의 회전교차로와 수락간격 및 용량 등 운영 행태 측면에서 상이한 특성 을 나타낸 것으로 분석되었다. 이는 회전교차로의 운영 특성이 국내에서는 수행되지 않았던 방식이기 때 문인 것으로 판단된다. 이에 이 연구에서는 회전교차로의 도입 및 정부의 활성화 정책 발표 5년 후 현재 의 운영행태를 분석하고자 한다. 이런 실제운영 자료를 바탕으로 한 합리적인 운영 행태 분석은 회전교차로의 도입 지점 선정 및 활성화 방안에 도움을 줄 수 있을 것이라 판단된다.
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이용자는 해당 도로를 이용함으로써 얼마나 빠르게 이동을 할 수 있는가에 따라 경로를 선택하지만, 예 측가능한 통행시간을 얼마나 확보할 수 있는가에 대한 가치에도 큰 비중을 둘 수 밖에 없다. 현재 표준편 차(SD), 통행시간 불확실성(Rh), Buffer Time 등의 지표들이 널리 사용되고 있으나, 본 연구에서는 사회 과학 분야에서 널리 사용되고 있는,‘지니계수’(Gini coefficient)를 새로운 통행시간 신뢰도 평가 지표로 사용할 수 있는가를 증명해 보고자 한다. 지니계수는 이탈리아 통계·사회학자인 지니(Corrado Gini)가 1912년에 만든 것으로, 지수값은 0~1 사이로 나오는데 숫자가 작을수록 평등한 소득분배를 의미하고, 숫자가 1에 가까울수록 소득분배가 불평 등하다는 것을 의미한다. 통상적으로 0.4가 넘으면 소득분배의 불평등 정도가 심한 것으로 평가한다. 따 라서 본 연구에서 제안한 불평등지수(GI)는“해당 도로를 통행하는 이용자들의 통행시간에 대한 불평등 도”로 정의하고자 한다.
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고속도로 버스전용차로는 버스 등 다인승차량에 통행우선권을 부여함으로써 버스의 신속성 및 정시성을 개선 하여 승용차 이용을 억제하고 대량수송 수단인 버스 이용을 촉진시켜 고속도로의 수송효율을 높이는 것을 목적 으로 한다. 우리나라는 경부고속도로에서 1994년 추석에 시범운영 뒤, 1995년에는 주말(신탄진IC~서초IC), 2008년에는 평일(오산IC~한남)로 확대 운영하고 있다. 버스전용차로제 허용차종은 국외사례에서는 일반적으로 2+, 3+ 등 다인승차종이지만 우리나라 9인 이상 승차인원 차량에 6인 이상 탑승한 차량을 기준으로 하므로 버스 와 승합차의 구성비가 상당히 높은 것이 특징이다. 버스전용차로의 속도는 버스전용차로의 교통량 수준, 나들목 등 본선에서의 진출입 시설 간격 뿐만 아니라 일반차로의 속도나 차종구성비에도 영향을 받을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 버스전용차로 및 일반차로의 속도수준에 따른 승합차의 차로통행특성에 대해 분석하였다. 본 분석의 시간적 범위는 2014년 8월 일요일 경부고속도로 버스전용차로제 시행시간(07~21시)이며, 공간적 범위는 서울방향 안성IC~안성JC~오산IC 구간이다. 분석에는 시간대별 교통검지기(VDS)자료와 차종검지기 (AVC) 자료를 이용하였다. AVC 차종분류에 의하면 버스전용차로 운행가능차종은 1종(16인승 미만의 승합차), 2종(16인승 이상 버스)이다. 분석결과, 구간별로 차이는 있지만 일반차로 통행속도가 약 70km/h 또는 40km/h 이하에서 상당수의 승합 차(1종)가 일반차로에서 버스전용차로로 차로를 변경을 하는 것으로 분석되었다. 따라서 버스전용차로 교통량 중 버스는 최대 500대/시인 반면, 승합차는 일반차로의 속도가 70km/h 이상일 경우에는 200대/시 미만이지만 일반차로의 속도가 70km/h 이하인 경우에서는 최대 900대인 것으로 나타났다. 버스전용차로 교통량이 증가함 에 따라 버스전용차로의 속도는 점차 감소하다가 약 1,100~1,200대/시 구간에서 급격히 속도가 저하되며, 일 부 구간에서는 교통량은 적으나 속도도 낮은 용량와해상태에 이르는 와굴곡선형태를 띠는 것으로 나타났다.
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현재 AASHTO 2002 및 한국형 도로포장설계법에서 탄성계수를 이용한 도로포장단면설계가 이루어지고 있으며, 다짐관리기법에서도 이를 위한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 노상 및 보조기층 다짐관리 활용되고 있는 기존의 동적 콘 관입시험기 시험방법의 어려움을 보다 신속하고 편리하게 개선하고자 한다. 기존의 동적 콘 관입시험기의 시험은 측정자가 직접 해머를 상부까지 들어 올려 낙하 시키는 방식으로 이루어져 있으며, 시험에 따라 해머의 낙하 횟수는 수십번에서 수백번까지 낙하횟수가 필요하다. 이때 측 정자가 해머를 상부 끝까지 들어 올려야 하지만 8kg 중량의 해머를 수십번 들어 올리다보면 측정자에 따 라 낙하거리 오차가 발생할 경우 에너지량이 달라지므로 그것이 반복 축적되면 데이터에 오류가 발생 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 반자동식 간이 동적 콘 관입시험기 및 자동식 동적 콘 관입시험기를 개발 하고자 한다. 반자동식 간이 DCPT의 경우 마크네틱베이스를 상부에 장착하여 무거운 중량의 해머를 자 동으로 잡아줌으로써 위와 같은 문제점이 발생 하지 않도록 보정 하였으며, 자동식 DCPT의 경우 자동으 로 해머를 올려줌으로써 시험의 횟수가 많은 장소나 규모가 큰 공사의 경우 편리하게 사용될 수 있을 거 라 예상 된다. 따라서 다양한 건설 인프라 및 공사여건에 맞추어 측정자의 편리성을 제공하고자 하였다. 더불어 전자동식 방식의 경우 사용이 불가피하면 수동으로 바로 사용 할 수 있어 시험장소 및 상황에 따 라 병행하여 사용할 수 있다. 다음 <그림 1>은 개발 동적 콘관입시험기 모습이며, 다음 <그림 2>는 국내 에서 채취된 노상토 및 보조기층을 활용하여 실내에서 기본물성값 실험을 실시한 후 기존 DCPT와 개발 DCPT의 다짐도별 타격당 관입량을 비교 분석한 그래프이다.
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2014.09
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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.
