PURPOSES : The purpose of this study is to investigate characteristics of crack spacing and crack width and their relationship in continuously reinforced concrete pavement (CRCP) based on the data obtained from long-term field observations. METHODS: The crack spacings and crack widths are measured periodically over 10 years at two different CRCP sections: one with asphalt bond breaker beneath concrete slab, and the other with bonded lean concrete base beneath concrete slab. The effects of steel ratio, type of underlying layer, terminal treatment method, and seasonal temperature change on the crack characteristics are evaluated by analyzing the measured data. RESULTS: The CRCP with lean concrete base shows smaller crack spacings than those of the CRCP with asphalt bond breaker. As the steel ratio increases, both the crack spacing and crack width tend to decrease. The crack width becomes larger as the crack age increases, but once the crack age is over a certain value the crack width tends to converge. When the terminal anchor lug system is not used and the expansion joints are employed at the terminals, the crack spacings and crack widths increase near the terminal sections. The crack spacing and crack width seem to be proportional each other, but not necessarily linearly, and their relationship is more distinguished in the summer when the crack widths become smaller. CONCLUSIONS : The steel ratio, underlying layer type, terminal treatment method, and seasonal temperature change affect the characteristics of cracks and the crack spacing and crack width are related to each other.

PURPOSES: Concrete pavement has been used in the construction of the Jungbu expressway in 1987. More than 60% of the pavement on the expressway is currently made of concrete, but most has been used far beyond their design life. Pavement life has been extended through routine maintenance or overlay. However, the structural capacity of the pavement has reached its limit, and extensive rehabilitation/reconstruction with long time traffic blocking should be considered. The three following issues on concrete rehabilitation/reconstruction will be discussed: (1) economic comparison of asphalt inlay and asphalt overlay, (2) economic comparison preventive overlay on a section which is currently good and routine overlay on the section which will be poor, and (3) economic analysis of early-strength concrete when it is used in concrete reconstruction. METHODS: First, various life cycle cost analysis tools were compared, and the proper tool for the extensive rehabilitation/reconstruction was selected. Second, a sensitivity analysis of the selected tool was performed to find the influential input variables, which should be carefully selected in the analysis. Third, three case studies, which can be issues in the rehabilitation/reconstruction of the expressway concrete pavement in Korea, were performed. RESULTS: Asphalt overlay without milling the deteriorated concrete showed 18~25% lower life cycle cost than the current asphalt inlay with milling. The good current preventive overlay on the section was economically justified within the scope of this study. The construction cost limit of the early strength concrete was suggested to be economical for 1, 3, and 7 days of construction alternative opening. CONCLUSIONS: CA4PRS was a viable tool for comparing various rehabilitation/reconstruction issue alternatives. Several concrete issues associated with the rehabilitation/reconstruction of the deteriorated concrete pavement were discussed as mentioned above.

PURPOSES : In this paper, the analytical solutions suggested to simulate the behavior of rheological fluids were rigorously re-derived and investigated for fixed conditions to evaluate the applicability for the solutions on a mini-cone slump test of cement paste. The selected solutions with proper boundary conditions can be used as reference solutions to evaluate the performance of numerical simulation approaches, such as the discrete element method. METHODS: The slump, height, and spread radius for the given boundary and yield stress conditions that are determined by five different analytical solutions are compared. RESULTS: The analytical solution based on fluid mechanics for pure shear flow shows similar results to that for intermediate flow at low yield stresses. The fluid mechanics-based analytical solution resulted in a very similar trend to the geometry-based analytical solution. However, it showed a higher slump at high yield stress and lower slump at low yield stress ranges than the geometry-based analytical model. The analytical solution based on the mini-cone geometry was not significantly affected by the yield criteria, such as von Mises and Tresca. CONCLUSIONS: Even though differences among the analytical solutions in terms of slump and spread radius existed, the difference can be considered insignificant when the solutions were used as reference to evaluate the appropriateness of numerical approaches, such as the discrete element method.

PURPOSES: This study supports the evidence that it is possible to rehabilitate a damaged pavement with a lane closure specifically based on the Gimcheon~Sunsan project. METHODS : The prediction results from the simulation programs were compared with field monitoring, which focused on traffic management planning, congestion (length, time, and passing speed), bypass, and user cost, among others. RESULTS : The research results showed that lane closure application and pavement repair of the aged pavement in Korea were possible, even though the prediction results were minimally different from the field monitoring. The road agency contributes to service life extension of the rehabilitated pavement using this method. CONCLUSIONS: A marginal effect caused by the lane closure was observed on travelling users or vehicles, and the user cost of pavement repair decreased. Therefore, introducing the repair method or rehabilitation in Korea is possible. Information dissemination through various media was properly done to execute the project well. Moreover, the construction area traffic utilized nearby alternative roads. Therefore, improving the repaired pavemen’s service life while ensuring that the pavement management agency can provide a road with comfortable user riding quality was possible.

PURPOSES: This study aims to show the difference of the binder aging level in the hot-mix asphalt (HMA) mixture after short-term aging (SA) under different aging conditions, such as mixture temperature and duration in hour. METHODS: Three SA times (i.e., 1 h, 2 h, and 4 h) at two temperatures (i.e., 160℃ and 180℃) were used for the normal mixtures prepared using a PG64-22 asphalt. The field long-term aging (LA) was simulated by applying the same LA procedure (65 h at 110℃) to all compacted specimens, prepared at the air void of 7% using each SA-treated mixture, in a convection oven. The binder aging level was measured in terms of large molecular size by gel-permeation chromatography (GPC) from the mixture and the absolute viscosity (AV) from the recovered binder. The aging levels were evaluated using those two properties after SA and LA, and then compared based on the normal SA (NSA) mixture (1 h at 160℃). The service life reduction caused by SA in various conditions was estimated based on the aging level of the field cores from different locations in various service lives. RESULTS: The results of the laboratory evaluation indicated that the binder of the mixture, which was treated at longer SA time and higher temperature, showed a significantly higher aging level than the NSA mixture. The binder aging level from a longer time, such as 2 h and 4 h SA, or at a higher temperature (180℃), were estimated to be similar to that of the mixtures, which had already been in field service for several years. CONCLUSIONS : The HMA mixture should be produced at a moderate temperature, such as 160℃, and placed within a limited hauling and queuing time to avoid a significant short-term aging of the binder before placement in the field pavement. The SA for a longer time at a higher temperature than the NSA condition was found to be detrimental to the service life of the asphalt pavement.

도로 안전에는 다양한 요인들이 복합적으로 작용한다. 이러한 요인들 중 미끄럼 저항은 도로 포장면과 타이어 사이의 마찰 저항을 말하며, 도로 안전에 매우 중요한 요소이다. 비 오는 날은 시야확보가 어렵고, 미끄러운 노면 때문에 조향과 제동에 어려움을 겪게 되어 사고위험성이 높아지게 된다. 비 오는 날 교통 사고의 위험성은 교통사고 100건당 사망자수인 치사율을 보면 알 수 있는데, 교통안전정보관리시스템의 통계에 의하면 2012~2014년의 교통사고 중 맑은 기상상태에서는 치사율이 2.16%이지만 비, 눈 상태의 치사율은 각각 2.76, 2.63%로 높게 집계되었다. 또한 도로교통공단의 통계에 따르면 2009~2011년 고속 국도의 야간 치사율은 10.6명으로 도로종류 중에서 가장 높은 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서는 고 속도로의 노면의 상태(건조, 젖음)와 시간(심야, 첨두, 비첨두)을 고려하여 고속도로의 미끄럼 저항 관리 기준 방안 제시를 위하여 고속도로 교통사고와 미끄럼 저항간의 관계를 누적사고건수비율/누적도로연장 비율을 평가지수로 이용하여 경부고속도로와 영동고속도로를 중심으로 분석하였다. 교통사고와 미끄럼 저항간의 관계 분석을 통하여 포장종류, 노면상태, 시간에 따라 누적사고건수비율/ 누적도로연장비율이 달라지는 것을 다음과 같이 확인하였다. 경부, 영동 고속도로 모두 미끄럼 저항이 낮 을 때 평가지수가 높은 것으로 분석되었다. 또한 젖은 노면 상태에서 평가지수가 높게 나타났다. 향후 본 연구결과를 토대로 고속도로 미끄럼 저항 관리기준을 합리적으로 수립할 수 있는 방안을 마련할 계획이 며, 고속도로 안전관리에 단계별 관리기준을 제공하는데 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

교차로 신호계획 수립은 여러 가지 중요한 요소를 포함하고 있다. 특히 부도로의 녹색시간은 주도로를 횡단하는 보행자의 녹색시간에 영향을 받는다. 주도로의 녹색시간 또한 부도로를 횡단하는 보행자의 녹색 시간에 영향을 받지만, 도로위계상 주도로는 부도로에 비해 교통량이 많고 부도로는 비교적 차로수가 적 기 때문에 부도로의 횡단시간에 영향을 크게 받지 않는다. 그러나 부도로의 좌회전 또는 직진 교통류의 녹색시간은 최소한 주도로를 횡단하는 보행녹색시간보다 커야 한다. 이로 인해 부도로에서 진출하는 교통 량이 많지 않더라도 일정시간 이상의 녹색시간을 부여하여야 하므로 신호계획에 있어서 불필요한 시간이 발생하게 된다. 따라서 주도로의 용량이 초과되어 전체 교차로 서비스수준(LOS)은 감소하게 된다. 일반적으로 대각선횡단보도는 전체 교차로의 지체를 발생시킨다. 그러나 대각선횡단보도를 설치하게 되면 보행전용현시에서 횡단보행자를 모두 소거시킬 수 있기 때문에 위와 같은 최소녹색시간의 제약을 받 지 않고 부도로의 실제 교통량에 따라 신호계획을 수립할 수 있는 장점이 있다. 따라서 본 연구에서는 VISSIM 프로그램 분석을 통해 대각선횡단보도 설치 전․후의 평균차량지체(sec/veh)를 비교분석하였다. 분석결과를 토대로 대각선횡단보도를 설치함으로써 교차로 서비스수준(LOS)을 향상시킬 수 있는 교차로 유형과 주도로 및 ․부도로 교통량 비율을 제시하는 것을 목적으로 한다. 분석결과, 편도 2*1 교차로와 편도 3*1 교차로에서 부도로와 주도로의 교통량비가 1:6 이상일 경우 대 각선횡단보도를 설치하여도 평균차량지체가 감소하게 되는 것으로 나타났다. 즉 부도로의 교통량이 많지 않고, 주도로의 교통량이 많고 부도로보다 차로폭이 클 경우 대각선횡단보도를 설치하면 차량소통측면에 서 효과를 볼 수 있다. 본 연구의 결과는 대각선 횡단보도를 설치 시 효율적인지를 결정할 수 있는 기초결 과로 제공될 것으로 기대된다.

도로교통 소음을 저감시키고자 하는 방안으로 가장 보편적인 방안으로 방음벽이 사용되어오고 있다. 하지만, 건물의 높이가 증가하여 방음벽의 높이도 높아지며, 이를 통한 주변경관을 저하가 되고 있다. 또 한, 방음벽의 높은 설치 및 유지비용도 방음벽의 한계로 작용하고 있다. 본 연구는 이러한 방음시설의 한 계를 극복하고자 능동형 소음 저감 기술(Active Noise Cancellation, 이하 ANC)이 대안으로 제시하였고, ANC 알고리즘 개발 및 현장 적용 분석을 진행하였다. ANC기술은 주로 음향장비, 차량내부 등 주로 내부 공간의 소음을 저감시키는데 사용된 기술이며, 도로 분야에 대한 적용은 기초적인 단계에 있다. 본 연구 에서는 가장 범용적인 ANC 알고리즘은 Fx LMS 알고리즘을 본 연구에서 개발한 ANC 제어기에 적용하여 현장 적용 분석을 수행하였다. 현장 적용은 경기도 광주 여주 IC 부근의 국도 구간과 중부내륙고속도로에 위치한 한국도로공사 시험도로에서 진행하였다. 현장 적용 결과 일반 국도에서는 일부 주파수 대역에서의 근소한 소음 저감 효과를 보였고, 고속도로의 경우 부분 주파수 대역에서 최대 3dB의 소음 저감을 보였다. 본 연구는 가장 범용적인 ANC 알고리즘은 Fx LMS 알고리즘을 통해 현장 적용 가능성을 입증 하였고, 향후, 다양한 ANC 알고리즘을 적용하여 현장적용에 적합한 알고리즘을 도출할 예정이다.

제한되어 있는 자원으로 인해 최근 신재생에너지에 대한 관심이 고조되고 있다. 신재생에너지 중에서 도 특히 태양광 발전이 단순한 구조로 이루어져 있고, 위험성이 적어 타 재생에너지 시장보다 빠르게 성 장하고 있다. 따라서 태양광의 발전 효율을 성장시키는 많은 연구가 진행되어 왔다. 태양광 발전은 태양 광 패널의 온도나 패널 표면의 먼지, 눈 등의 오염원에 따라 발전 효율에 영향을 미치지만, 태양전지를 개 발하거나 보완하는 연구가 대부분 이루어지고 있으며 기 개발된 패널의 발전 효율을 높이는 연구는 미비 한 실정이다. 하여 본 연구는 패널 표면의 오염원을 자동으로 청소해주는 클리닝 시스템을 개발하여 적용 유무에 따른 발전 효율을 비교 분석하였다. 2016년 1월 강설 시 테스트를 수행하여 발전 효율 분석한 결 과, 5분 단위로 최대 3.3% 증가하였고, 1시간 동안 약 1% 효율이 증가하는 것으로 분석되었다. 패널 온도 는 클리닝 시스템 적용 유무에 관계없이 유사하게 나타났다. 발전 효율이 미미한 수치로 증가한 것은 적 설량이 적었기 때문인 것으로 유추된다. 향후에 많은 량의 강설 발생 시, 클리닝 시스템을 적용한다면 발 전 효율이 더 증가할 것으로 판단된다. 또한, 이러한 결과에 따라 태양광 발전 시스템 시장에서도 필요한 요소로 성장할 수 있을 것으로 기대된다.

도로포장의 조기파손에 의한 폐아스팔트 콘크리트(=RAP(Reclaimed Asphalt Pavement), 이하 ʻ폐아 스콘ʼ)의 증가와 노후 아스콘 포장의 유지보수 시 노면의 절삭으로 매년 상당한 양의 폐아스콘이 발생되고 있으며, 발생량에 따른 도로의 보수비 역시 매년 증가하는 양상을 보여 폐아스콘의 적극적인 사용이 필요 한 상황이다. 기존 도로의 유지보수 비용이 이전보다 매우 큰 비중을 차지하고 있으며 유지보수 기술이 발달함에 따라 폐아스콘을 재활용하는 기술의 요구 및 실용화 연구가 크게 진행되었다. 폐아스콘을 재활 용하기 위해 사용되는 재생 첨가제에 경우는 해외 및 국내에서 활발하게 연구가 되고 있고 이를 현장에 적극적으로 적용을 하고 있다. 하지만 다양한 재생 첨가제의 종류에 비해 정확하게 검증이 되지 않는 실 정이다. 폐아스콘을 재활용하기 위한 배합설계에서 가장 중요한 요소는 재생 아스팔트의 물성, 골재입도, 아스팔트 함량 등이 고려되며 이 중에서 아스팔트의 물성을 요구되는 품질로 맞추는 과정은 주의가 요구 되며 재생 아스팔트에 재생 첨가제를 혼합한 바인더의 특성 분석을 통하여 원하는 등급의 아스팔트로 재 생시키고자 한다. 도로에 시공된 아스팔트 콘크리트 혼합물(이하 ʻ아스콘ʼ)의 경우는 시공 완료 후에 노화 가 진행된다. 주어진 환경 및 여건에 따라 노화의 정도가 달라질 수 있으므로 시험을 통하여 노화된 아스 콘의 변화 상태를 화학적으로 확인하고 이를 가지고 적절한 재생 첨가제 및 신재 아스팔트의 등급 등을 선정할 수 있다면 폐아스콘의 사용의 확대와 올바른 적용 범위를 선정하는데 효율적일 것이다. 재생 첨가 제는 재생 아스팔트의 물성을 향상시키기 위하여 혼합물에 첨가하는 것으로써, 첨가량은 폐아스콘에서 회 수된 아스팔트의 물성(침입도, 절대 점도 등)에 따라 첨가제의 사용 여부 및 사용 비율이 결정된다. 본 연 구에서는 RA 1 등급과 RA 5 등급의 두 가지 재생 첨가제를 사용하여 바인더의 특성을 분석하였다. 적용된 시험은 연화점 시험, 침입도 시험, 회전 점도계를 이용한 점도 시험, 절대점도 시험, DSR (Dynamic Shear Rheometer : 동적전단유동기) 시험, BBR(Bending Beam Rheometer : 처짐보유동기) 시험을 진행하 였다.

본 연구에서는 선진 4개국(미국, 영국, 독일, 일본)의 도로교통스톡 수준을 분석하였습니다. 한국과 각 국가별 도로 연장 수준을 비교하기 위해 2005년과 2013년 국토계수당 도로연장*을 산정하였습니다. 2005년 국토계수당 도로 연장을 살펴보면, 미국·독일·영국은 3.0 이상을 상회하며, 4개국 국제평균 (4.12)대비 높은 수치를 보였으며, 일본은 5.7으로 상대적으로 매우 높은 수준이 확인되었습니다. 반면 한국은 1.47로 4개국 평균의 절반수준에도 훨씬 못 미치는 것으로 나타났습니다. 한편, 2005년도와 비교 하여 미국의 2013년 국도계수당 도로 연장은 감소하였으며, 독일･영국･일본은 다소 증가하였습니다. 한 국(1.48)은 소폭 증가하였으나 2013년에도 여전히 4개국 평균(4.15)보다 훨씬 낮은 수준을 보여주고 있습 니다. 자동차 등록 대수 부문에서는 2005년과 2013년에 미국이 가장 높은 수치를 보이고 있으며, 이례적 으로 일본이 2005년에 비해 2013년의 자동차 등록수가 감소하였습니다. 도로화물운송 부문에서는 2005년과 2013년을 비교했을 때 미국과 한국은 도로화물운송이 점차 증가하 였으나, 독일･영국･일본은 도로화물운송이 감소하였습니다. 도로여객수송 부문은 2005년과 2013년 모두 미국이 상대적으로 높은 수준이었으며, 이어 독일이 높은 수치를 보였습니다. 이례적으로 일본이 2005년 에는 1km당 933,005 백만 인을 수송하다가 2013년에는 76,000 백만인-km로 현저히 낮아졌는데, 이는 2010년 이후 계속 유지되고 있는 추세로 보입니다. 한국은 2005년과 비교하여 2013년에 도로여객수송이 증가하였지만, 여전히 선진국 평균에 비교해서는 낮은 수치를 보이고 있습니다. 도로부문의 에너지소비량 은 2005년 대비 2013년 한국을 제외한 4개국에서 점차 에너지 소비량이 감소하고 있는 추세를 보이며, 도로부문의 인프라 투자의 경우 일본을 제외한 미국･독일･영국･한국은 2005년 대비 2013년 투자를 확대 하였습니다.

일반적인 콘크리트 구조물은 길이가 길 경우 수축에 의한 인장균열의 발생을 억제하기 위하여 수축줄 눈을 설치된다. 하지만 연속철근 콘크리트 구조물은 별도의 수축줄눈을 설치하지 않고 그 대신 자연적으 로 발생하는 횡방향 균열을 허용하며 이러한 횡방향 균열의 과도한 벌어짐을 구속하기 위하여 연속철근이 설치된다. 대표적인 연속철근 콘크리트 구조물은 도로포장에 사용되고 있는 연속철근 콘크리트 포장 (CRCP)와 연속철근 콘크리트 궤도(CRCT)가 있다. CRCP의 횡방향 균열은 대략 0.8 - 1.5m 간격으로 발 생하며, CRCT는 레일을 지지하기 위한 프리캐스트 침목이 슬래브 내에 설치되기 때문에 침목과 슬래브 의 분리에 의하여 0.325m마다 균열이 발생하게 된다. 본 연구에서는 현장실험을 통하여 CRCP와 CRCT의 균열폭 거동을 각각 계측하고 이에 대한 분석 및 비교를 수행하였다. 그림 1~4는 CRCP와 CRCT의 슬래브 깊이에 따른 온도와 균열폭을 나타내었다. 분석 결과 균열간격이 상대적으로 작은 CRCT의 거동이 CRCP의 균열폭의 거동과 비교하여 큰 차이가 발생하 지 않는 것으로 나타나 균열간격에 비례하여 균열폭이 거동하지 않음을 알 수 있다.

일반적으로 도로의 용량이라 함은 주어진 도로 조건에서 일정시간(15분)동안 무리없이 최대로 통과할 수 있는 승용차 교통량을 1시간 단위로 환산한 값을 말한다. 용량을 분석하는 목적은 해당 도로의 용량을 명확 히 밝힘으로써 도로를 효율적으로 이해하고, 도로투자를 적절히 하도록 하는 데 있다. 도로용량을 산정하는 방법에는 크게 2가지가 있는데, 첫째는 차두시간 분포를 이용하여 구하는 방법이 있고, 두 번째는 실제 교 통량의 관측자료를 이용하여 구하는 방법이 있다. 앞에서 설명한 기존 용량분석 방법을 기초로, 자전거도로 의 용량분석을 위한 방법론을 선정하고자 한다. 기존의 용량분석 방법은 국내뿐만 아니라 국외에서도 많이 사용되는 일반적인 분석방법으로써 KHCM에서도 적용하는 방법이다. 그러나 자전거도로는 기존의 자동차 도로와 특성이 다르므로 기존의 방법을 사용하는 것은 무리가 있다. 그 이유는 기존 방법론에서 가장 중요 한 조사내용 중의 하나가 혼잡상태에서의 교통류가 관측되어야 한다는 것인데, 자전거도로는 현실적으로 혼 잡상태를 관측하기는 쉽지가 않다. 자전거도로를 주행하는 자전거운전자는 주행의 안전성을 고려하여 도로 의 혼잡 이전에 자전거도로의 진입을 포기하거나, 자전거도로 이외의 통행로(차도 혹은 비포장 여유공간 등)를 선택하기 때문이다. 이는 2차로자동차도로의 용량분석에서 현장의 용량상태를 관측하지 못하여 정확 한 용량을 산출하지 못하는 것과 유사하며, 국내뿐만 아니라 미국 HCM에서도 마찬가지이다. 따라서 본 연 구에서는 연속류 특성을 가진 자전거도로의 용량을 연속적으로 이동하는 자전거 교통류군(群)의 차두시간을 이용하여 산출하고자 하였다. 분석결과 연속류 자전거 교통류군(群)의 평균 차두시간은 1.01초로 조사되었 으며, 이에 따라 연속류 자전거도로의 용량은 약 3.600대/시인 것으로 나타났다.

자전거도로의 인프라 확대에 따라 주로 레저를 중심으로 자전거이용에 대한 관심과 이용이 활성화되고 있는데, 서울의 경우에도 주말에 한강이나 안양천, 중랑천 등을 이용하는 자전거 인구는 2006년도의 530 만 명에서 2010년에는 1,020만 명으로 약 2배 이상 증가하는 추세이다. 그러나 자전거이용자가 증가함에 따라 자전거사고 역시 증가하고 있는데, 서울시의 경우 사망자수는 2008년부터 2010년까지 3년 동안 108 명에 이르고 부상자도 9,108명이 발생하여 자전거이용의 안전성을 향상시키기 위한 노력이 요구되고 있 다. 그러나 국내뿐만 아니라 국외에서도 자전거교통류에 대한 기본적인 분석조차 이루어지지 못하고 있 다. 자전거교통류는 주행속도 분포가 낮게는 5~10kph에서 높게는 40kph 이상으로 이루어져 있어 보행 자보다는 자동차의 교통특성과 유사하다. 따라서 본 연구에서는 자전거교통류의 특성을 분석하기 위해 주 행속도와 차두시간(Headway)의 관계를 분석하였다. 자전거교통류의 기본적인 특성을 알아보기 위해 먼 저 이상적인 상태에서의 실험을 통해 자전거속도와 차두시간간의 기본관계를 분석하였다. 실험자는 연령 별로 총 5명으로 구성하였으며, 최소속도(5kph)와 최대속도(30kph)를 모의주행하면서 형성하는 차두시 간을 측정하였다. 맨 앞의 운전자는 속도계를 통해 각 실험단계별로 속도를 유지할 수 있도록 하였으며, 맨 앞의 운전자는 시작점에서 출발한 후 특정 지점에서부터 정해진 속도를 유지하도록 하며, 후발 운전자 들은 편안한 상태에서 앞 자전거와의 거리를 유지하며 주행하였다. 자전거의 주행방법은 일반적인 도로주 행과 앞 자전거와의 간격을 최소화할 수 있는 도로주행으로 구분하여 실험을 진행하였다. 주행속도에 따 른 차두시간 그래프가 제시되었으며, 이러한 관계를 통해 향후 주행속도와 차두시간에 따른 자전거도로의 안정성을 판단하는 기초자료로 사용이 가능할 것으로 판단된다.

최근 도로하부에 생성된 동공으로 인한 도로함몰이 빈번하게 발생되고 있다. 동공의 주요 발생 요인으 로는 굴착복구 시 다짐불량, 노후 하수관 파손, 대형공사장 지하수처리 미비 등으로 알려져 있다. 서울시 에서는 도로함몰을 사전에 예방하기 위하여 지표투과레이더(GPR, Ground Penetrating Radar)를 이용 한 동공탐사를 2015년부터 본격적으로 실시하였다. GPR 시험에서는 전자기파가 유전율이 상이한 재료 경계부에서 반사되는 특성을 이용하여 포장층 두께, 지하매설물의 위치 등을 탐지할 수 있다. GPR 안테 나는 주파수 대역, 채널 수, 설치방법 등에 따라 다양한 형식을 가진다. 서울시의 경우 도로함몰로 발전할 확률이 높은 1.5m 내외의 얕은 심도의 동공을 탐지하기 위하여 250MHz 또는 500MHz 접촉식 안테나를 사용하고 있다. 조사연장이 긴 차도에는 조사 효율성이 높은 16채널 안테나를 사용하고, 좁은 폭의 차도 및 보도에는 단채널 안테나를 사용하고 있다. 본 연구에서는 서울시에서 실시한 GPR 시험으로부터 획득 한 GPR 신호로부터 동공 및 지하매설물, 자갈 등을 구분하기 위한 정성적 패턴 분석을 실시하였다. 일반 적으로 원형, 연속적인 형태를 가지는 하수관에서 반사된 GPR 신호는 위로 볼록한 포물선 형상으로 되어 있고 반사강도가 크게 나타난다. 반면 동공 대부분은 비정형, 불연속 형태이므로 신호패턴이 찌그러진 비 대칭형 포물선으로 나타내고, 반사파의 강도가 약하거나 (+)신호와 (–)신호가 뒤바뀌는 경향으로 나타났 다. 또한 지하매설물은 1.0~1.5m 사이에 위치하므로 약 30cm 두께의 아스팔트 포장층에서 1.0m 이상 깊은 곳에서 신호가 나타난다. 반면 동공의 경우 포장층 직하부에 주로 존재하므로 포물선의 상부가 포장 층에 가까이 나타났다. 그러나 포장하부에 존재하는 건설폐기물, 자갈 등도 동공신호와 유사하게 나타나 므로 탐지율을 향상시키기 위해서는 더 많은 GPR 신호 패턴이 필요하다.

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.

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.

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.

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.

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.