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.

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.

국내에서 발생하는 폐아스팔트 콘크리트는 2013년 기준 1,291만톤 발생하였고, 재활용(순환) 아스콘 생 산없체는 점점 증가하는 추세로 아스콘(신재)대비 재활용아스콘의 사용비율은 매년 증가하는 것을 알 수 있으나 상온 재생 아스팔트의 사용은 미비한 실정이다. 현재 정부는 재활용아스콘 사용량을 2020년까지 50%이상 의무사용량을 증가시키는 규정을 제정하였고, 2015년 파리기후협약으로 우리나라는 2030년까 지 배출전망치대비 37%의 감축 목표를 가지고 있다. 상온 재활용 아스팔트의 첨가제를 시멘트로 사용시 취성에 약하며 또한 시멘트 생산과정에서 다량의의 온실가스가 발생하고, 일부 상온 재생 아스팔트 포장에서 다량의 시멘트 사용으로 인하여 포장의 조기 균 열과 상온 재생 아스팔트 혼합물의 장기간 양생으로 인하여 조기 교통개방이 불가능하여 주로 신설포장의 기층용 혼합물로 사용되고 있다. 따라서 상온 재생 아스팔트 혼합물의 양생시간을 단축하고 조기에 고강도를 발현시킬 수 있는 속경화 성 고성능 무시멘트계 첨가제의 개발이 필요하다. 무시멘트 첨가제 사용 및 폐아스콘 재활용률 증가로 온 실가스 배출저감 효과 극대화, 조기 교통개방 가능, 신설뿐만 아니라 유지보수 공사에도 적용하여 폐아스 콘의 사용량 증가 및 중교통도로에도 적용이 가능할 것으로 판단한다. 본 연구에서는 첨가제 ʻA, B, Cʼ를 혼합하여 자체적으로 무시멘트 첨가제를 개발하였으며 이를 상온 재생 아스팔트에 적용하여 가열 재생 아스팔트 및 시멘트가 첨가된 상온 재생 아스팔트와 실내 공용성을 비교분석 하였다. 실내 공용성 분석을 위한 시편을 제작하기에 앞서 3가지의 비교군을 선정하고 각각의 혼합물은 선회다짐기와 마샬다짐기를 이용하여 시편제작을 하였다. 앞서 선정된 상온 재생 아스팔트 혼합 물의 배합비와 시편의 제작순서를 결정한 후 선회다짐기를 사용하여 높이 100㎜, 지름 150㎜의 선회다짐 시편을 시편을 제작하였으며 이를 높이 50㎜로 성형 후 실내 공용성 시험을 진행하였다. 공용성 평가를 위하여 진행한 시험으로는 동탄성계수 시험과 간접인장강도 시험, 아스팔트 혼합물의 수분저항성(TSR) 시험 등을 통해 무시멘트 첨가제를 사용한 상온 재생 아스팔트 외 2가지의 혼합물에 대 한 시험을 진행하였다. 동탄성계수 시험은 5개의 온도조건과 6개의 하중주기를 통하여 다양한 조건을 모사하여 혼합물의 점탄 성 특성을 평가하는 시험방법으로 간접인장방식을 통하여 ｜E*｜와 Master Curve의 시험결과를 도출하였 으며, 물 함유량이 큰 시편은 제작 후 절단할 때 손상이 심하여 동탄성계수 시험을 진행하지 못하였다. 간 접인장강도 시험은 직경 100㎜의 공시체를 시험온도인 25℃의 항온건조로에 넣었다가 꺼내어 실험을 진 행하였고 상온 재생 아스팔트는 공극률 7%를 맞추기 어려운 관계로 시편의 공극율을 토대로 70~80%사 이로 감압하여 수분처리 후 간접인장강도 시험을 실시하였다.

고속도로 휴게소는 고속도로 이용자의 휴식을 위한 공간으로 현재 졸음쉼터, 간이 휴게소, 일반 휴게 소, 화물차 휴게소 등 다양한 유형으로 구분할 수 있다. 국내 휴게소의 경우 일부 휴게소에서 도로 이용 시 휴식을 제공하는 기본적인 기능에 국한되지 않고 즐길거리, 볼거리, 살거리 등을 제공하는 등의 다양 한 변화를 시도하고는 있다. 휴게소 분야의 선진사례인 일본의 경우 고속도로 휴게소와 연계시설인 하이웨이 오아시스, 휴게소의 기능과 지역커뮤니티의 기능을 보유한 국도 휴게소인 미치노에키 등이 활발히 운영 중에 있으며 일본의 다양성과 전문성, 규모를 벤치마킹해야 할 필요가 있다. 이러한 배경에서 본 연구는 본 연구에서는 국내 휴게소의 발전방안을 제시하고 향후 휴게소 발전방안 에 대한 의사결정시 참고할 수 있는 현실성 있는 세부모델을 제시하는 것을 목적으로 한다. 현황 및 사례 분석을 위하여 국내 테마휴게소에 대한 현장조사를 통해 휴게소 운영현황, 시설, 이용객 의 이용패턴 등을 인터뷰 및 현장조사하였고 휴게소 운영상의 문제점을 도출하였다. 또한, 일본 휴게소에 대한 사례조사를 통해 고속도로 정규휴게소, 간이휴게소, 하이웨이 오아시스와 국도 휴게소 미치노에키의 운영 특징 및 현황을 파악하였다. 일본 및 국내 휴게소의 비교분석을 통해 국내 휴게소가 가지는 한계점 과 발전방안 수립을 위한 시사점을 도출하였다. 이와 함께, 기존 휴게소 관련 선행연구를 검토하여 발전 방안 수립시 참고자료로 활용하였다. 현황 분석 및 시사점 도출을 통해 국내 휴게소 발전방안을 크게 ⅰ)테마 휴게소 강화 ⅱ)IT 기술을 적 용한 휴게소 서비스의 고도화 및 관리 과학화 ⅲ)휴게소 인프라를 통한 지역협력을 발전방안으로 제시 하였다. 첫 번째 발전방안인 테마휴게소의 강화방안을 위해 휴게소의 특성화를 추진하기 위한 개선모델인 애니 메이션 캐릭터 휴게소를 개선모델로 제시하였다. 두 번째 발전방안인 IT 기술을 적용한 휴게소 서비스의 고도화 및 관리 과학화 방안의 세부 모델로는 ICT, 빅데이터 기술을 적용한 스마트 휴게소의 도입 모델을 제시하였다. 마지막으로 휴게소 인프라를 통한 지역협력 발전방안으로는 휴게소 시설의 개방을 현실적인 대안으로 제시하였다.

평면교차로의 원활한 운영에 대한 판단기준은 보통 서비스수준(LOS)을 따른다. 신호교차로는 신호주기 와 현시 조정 여부 등 처리효율에 따른 여러 변수에 대해서도 영향을 받겠지만, 주로 교통량이 증가할수 록 서비스수준 효과척도(MOE)인 평균지체시간이 대체로 증가하며 이는 극심한 교통정체로 이어지기도 한다. 우리나라는 교통 안전성과 효율성 확보를 위해 교차로 설계 지침서로써 전 건설교통부, 국토해양부 (현 국토교통부)는“평면교차로 설계지침”,“입체교차로 설계지침”,“회전교차로 설계지침” 등을 각각 발 간하고 도로설계 가이드라인으로 제시하고 있지만, 평면 신호교차로에서 입체교차로-주로 단순입체교차 -로 전환이 요구되는 사업 추진 시 고려해야할 기준은 명확히 제시된 바가 없다. 따라서 본 연구는 국외 입체교차로(grade separated intersection, overpass or underpass, interchange) 설계기준을 중심으 로 평면신호교차로에서 입체교차로로 전환기준에 대하여 검토, 분석하여 현 입체교차로 설계지침이 가지 고 있는 문제점 및 개선점을 도출하고자 하였다. 현 지침에서 제시하는 3가지 설계 기준은 (1) 도로 등급 과 교차형식 결정, (2) 교통량과 입체교차와의 관계, (3) 경제성을 고려한 입체교차로 구분할 수 있는데, 이 중 (2)와 (3)의 기준을 중심으로 문제점을 검토하고 이를 경기도 남양주시 삼패동에 소재한 평면신호 교차로인 삼패사거리에 적용하여 각 기준에 대한 적정성을 분석하였다. 2015년 현장 조사를 통해 수집된 교통량과 속도 자료를 기반으로 SYNCHRO와 VISSIM 활용 시뮬레이 션 분석을 실시하였는데, 먼저 교통 운영적인 측면인 교통량과의 관계에서 살펴본 결과 해당교차로는 2035년 기준 현 교차로 운영을 유지한다면 LOS가 FFF로 매우 저하되는 것으로 나타났으며, 이를 단순입 체로 전환한다면 2035년 단년 기준 감소된 평균지체시간을 비용으로 산정된 통행시간 절감편익이 총 공 사비용 및 유지비용과 대등한 것으로 나타나 입체교차로로의 전환이 시급히 요구되는 것으로 나타났다. 따라서 사례연구를 통해 입체교차로 전환기준 결정을 위한 주/부도로 교통량 관계로 보완하고, 경제성 분 석에 대한 개선안을 마련하는데 일조하고자 할 예정이다.

항공기의 안전한 운영을 위해 공항운영자는 활주로 표면 마찰력을 일정 수준이상으로 유지하기 위해 항 공기 착륙횟수에 따라 고무 퇴적물의 주기적인 제거를 실시하고 있다. 이때의 마찰력 수준은 측정장비 및 속도별로 그 값이 달라지는데, 국내 공항의 경우 주로 ASF(Airport Surface Friction) Tester를 이용하고 있다. 최소마찰 수준은 측정 속도에 따라 0.50(65km/h), 0.34(95km/h)로 규정하고 있다. 따라서 이 기준 을 만족하지 못하는 경우에도 고무제거를 실시하게 된다. 하지만 이러한 고무제거는 항공기 착륙횟수와 주 기적인 마찰측정결과에 따라 작업이 이루어지고 있어 활주로 표면 texture 상태를 전반적으로 반영하지 못하며, 고무제거 후 고무 제거 정도를 육안으로만 확인하고 있어 제거에 따른 마찰력 변화를 정략적으로 확인하기 어려운 실정이다. 따라서 본 연구에서는 일반적으로 포장 표면 texture의 특성지표인 MTD(Mean Texture Depth)와 ASF와의 상관관계를 분석하여 표면 texture 관리수준을 제시하고자 한다. 이를 위해 신설 밀입도 아스팔트 포장에 대해 65km/h의 속도로 ASF를 측정하였고, 동일 구간에 MTD 를 측정하였다. 측정결과 ASF는 0.5~0.85 범위로 모두 최소마찰 수준을 만족하였고, MTD와 상당히 유 사한 패턴을 보였다. 정량적인 상관관계분석을 위해 상관계수 및 회귀분석을 진행하였다. 그 결과 표.1과 같이 0.9 이상의 상관성을 보였으며, 그림.1과 같이 선형 회귀분석 결과를 도출할 수 있었다. 이때 결정계 수(R2)는 0.8866으로 상당히 높은 상관성을 보여주고 있다. 본 연구 내에서 진행한 ASF 및 MTD의 상관 성에 근거하여 ASF의 최소마찰 수준인 0.5 이상을 확보하기 위해서는 포장 표면의 MTD를 0.3mm 이상 을 관리되어야 할 것으로 판단된다.

산업화에 따른 급격한 도시화는 자연･생태계의 훼손뿐만 아니라 지표면의 불투수층을 증가시켜 강우 시 우수의 토양침투를 방해하고 하천으로 빠르게 유출시켜 적은 강우에도 하천의 범람의 침수피해가 발생 하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 도시 개발 이전의 물 순환 환경의 개선을 통하여 수자원 확보 및 미기후 향상 등의 환경 문제를 개선할 수 있는 저영향개발(Low Impact Development: LID) 기법이 주목받고 있다. 그러나 도로인접에 설치된 LID 시설은 강우 시 우수유입으로 인한 도로하부층에 수분의 침투로 도로구조 안정성에 부정적인 영향을 미칠 가능성이 있다. 따라서 본 연구는 도로인접에 설치된 LID시설(침투도랑)에 유입되는 강우에 의한 도로하부구조(보조기 층 및 노상)에 침투되는 우수가 도로 공용성에 미치는 영향을 역학적으로 분석하고자 하였다. 연구는 모 사도로와 실제도로의 침투도랑 주변에 함수비 센서를 매설하고 실험지역의 강우량과 함수비 데이터를 수 집하여 함수비 센서의 위치와 노상 깊이에 따라 함수비 변화와 반응시간을 분석하였다. 분석 결과 침투도 랑으로 인한 우수의 침투가 노상 함수비변화에 영향을 주는 것으로 분석되었으나 모사실험과 현장실험에 서 관측된 함수비 변화율 1~2%의 미비한 수준으로 도로 공용성에 미치는 영향이 크지 않았다. 계측된 함 수비 변화율에 따른 공용년수의 감소는 2년 이하로 분석되었으며, 향후 침투도랑 설치 시 공용년수 감소 를 고려한 도로 설계가 필요할 것으로 판단된다. 또한 배수환경의 악화와 집중호우와 같은 극한 강우사상 에 따라 침투도랑이 도로 공용성에 미치는 영향이 커질 가능성이 있어 향후 극한강우사상(100㎜ 이상)에 따른 도로 공용성 영향 분석이 필요하다.

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 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.