PURPOSES: Performance evaluation of four types of asphalt concrete overlays for deteriorated national highways. METHODS : Pavement distress surveys for crack rate and rut depth have been conducted annually using an automated pavement survey vehicle since 2007. Linear and non-linear performance prediction models of the asphalt concrete overlays were developed for 43 sections. The service life of the asphalt overlays was defined as the number of years after which a crack rate of 30% or rut depth of 15mm is observed. RESULTS: The service life of the asphalt overlays was estimated as 17.4 years on an average. In 90.7% of the sections, the service life of the overlays was 15 years or more which is 1.5 times the life of conventional asphalt concrete overlays used in national highways. The performance of the overlays was dependent on the type of asphalt mixture, traffic volume levels, and environmental conditions. CONCLUSIONS : The usage of stone mastic asphalt (SMA) and polymer-modified asphalt (PMA) for the overlays provided good resistance to cracking and rutting development. It is recommended that appropriate asphalt concrete overlays must be applied depending on the type of existing pavement distress.

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.

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.

본 연구에서는 가설단계의 사장교를 대상으로 spectral proper transformation(SPT)에 기초한 POD를 버페팅 응답 해석에 적용하였다. 특히, 정식화 과정에 교량 주형주위 난류의 비정상성과 공간적 변화를 고려하기 위한 공기역 학적 어드미턴스를 포함시켰고 난류장의 물리적으로 의미있는 POD 모드분해를 통해서 교량 진동모드와의 상호 연관성에 대해 고찰하였다. 해석결과, 저차 난류모드에서 단순 사인파 형태로 대칭, 비대칭 모드형상이 순차적으로 발생하며 교량 진동모드의 대칭, 비대칭 형상과 간섭해서 버페팅응답에 큰 영향을 미쳤다. 더욱이, 고차 난류모드들이 진동모드에 대해서 거의 직교성을 가짐으로써 단지 몇몇 저차 난류모드들에 의한 진동모드의 자극이 버페팅응답에 저차 난류 모드의 기여가 지배적인 원인이 된다. 그러므로 완성계에 비해 상대적으로 진동모드 형상이 단순한 형태를 가지는 가설단계 사장교의 버페팅응답 해석의 경우, 난류장에 대한 지배적 저차 난류모드만을 고려하더라도 충분히 신뢰성 있는 버페팅응답의 예측이 가능할 것으로 판단된다.