PURPOSES: In order to apply high-speed weigh-in-motion (HS WIM) systems to asphalt pavement, three high-durability asphalt concrete mixtures installed with a WIM epoxy are evaluated. METHODS: In this study, dynamic stability, number of loading repetitions to reach the rut depth of 1 mm, and rut depth measurements of three asphalt mixtures at 60℃ were compared using an Asphalt Pavement Analyzer (APA). Laboratory-fabricated material and field core samples were prepared and tested according to KS F2374. RESULTS : Through the laboratory tests, it was found that all three modified asphalt mixtures (stone-mastic, porous, and semi-rigid) with WIM epoxy showed favorable permanent deformation results and passed the dynamic stability criterion of 3000 loading repetitions per 1 mm. In addition, it was confirmed that the modified SMA mixtures cored from the field construction yields satisfactory rutting testing results using the APA. Finally, the epoxy used for the HS WIM installation shows good adhesion with the three asphalt mixtures and permanent deformation resistance.

PURPOSES : So far, aged cement concrete pavement on express highways has been rehabilitated mainly with asphalt concrete inlay. However, potholes were the major problem, and they shortened the life of the inlay mainly owing to the poor drainage of water once it infiltrated the interface of the concrete and asphalt. The purpose of this study is to compare the performance and economic efficiency of asphalt overlay and inlayMETHODS: Overlay and inlay were compared through accelerated pavement testing, and a life-cycle cost analysis was conducted in this study using the CA4PRS program.RESULTS and CONCLUSIONS : It was found from accelerated pavement testing that the overlay exhibited reflective crack resistance that was more than twice as effective as that of inlay. The total cost (construction cost + user cost) within the analysis period (20 years) of the overlay was 37% lower than that of the inlay.

국내에서는 88고속도로 이후 수많은 고속도로들이 콘크리트 포장을 사용하였으며 그 중 콘크리트 포장으로 시공된 국내 고속도로의 경우 그 동안 대부분 절삭 덧씌우기를 통해 유지보수를 시행해왔다. 하지만 절삭 덧씌우기가 콘크리트 부분의 열화를 가속화 시키며 수명 또한 짧다는 연구들이 나오고 그 동안 절삭 덧씌우기를 선택하게 되었던 이유인 중앙분리대가 기존보다 높아지면서 비절삭 덧씌우기로 전환되는 추세이다. 하지만 그 동안 절삭 덧씌우기가 비절삭 덧씌우기에 비해 경제적으로 얼마나 효과가 있는지는 정확이 점증되지 못했다. 따라서 본 연구에서는 비절삭 덧씌우기가 절삭 덧씌우기에 비해 경제적으로 우수한지 시공비와 이용자비용을 고려하여 비교해보고자 하였다. 이를 위해 11Km의 가상의 콘크리트 포장 구간을 만들어 그 위에 각 공법에 대한 시나리오를 만든 후 20년간 보수로 인해 비용이 얼마나 드는지 산출하였다. 시공비용의 경우 한국도로공사의 실시설계 자료의 시공단가를 사용하였으며, 이용자 비용은 CA4PRS를 사용하여 추정하였다. 이용자 비용은 보수기간 동안 차단되는 구간에 의해 발생하는 사회적 비용이다. 이를 산출하기 위해 CA4PRS, Real Cost, ROADSIM 등 다양한 경제성 분석 Tool들을 문헌고찰을 통해 조사하였으며 본 연구에는 CA4PRS가 가장 적합하다고 판단되었다. CA4PRS는 미국 California DOT에서 개발하였으며 미국의 연방도로청인 FHWA에서 승인을 받아 사용되어오고 있다. CA4PRS는 다양한 보수공법들 혹은 재시공시 공사구간의 여러 가지 중요한 요소들을 반영하여 이용자 비용을 산출할 수 있도록 도움을 준다. 이 뿐만 아니라 공사기간과 관리자비용을 분석하는 데도 도움을 준다. CA4PRS의 구동 화면은 그림 1과 같다. CA4PRS에는 교통량, 공사전후의 통행속도와 교통용량, 차량별 시간가치, 시간대별 교통량, 공사 중 교통량 감소 등 다양한 변수들이 필요하였으며 최대한 실제 자료를 활용하려 노력하였다. 절삭 덧씌우기와 비절삭 덧씌우기에 대한 20년간의 시나리오를 세워 발생하는 시공비용과 이용자 비용을 산출하고 사회적 할인율을 적용하여 현재가치로 환산 후 비교분석을 하였다. 그 결과는 그림 2와 같으며 절삭 덧씌우기가 비절삭 덧씌우기에 비해 20% 정도 비용이 절감되는 것으로 나타났다.

공항운영자는 안전한 항공기 착륙에 필요한 활주로 표면 마찰력을 일정 수준 이상으로 유지하기 위해 항공기 착륙횟수에 따라 주기적인 마찰력 측정과 고무퇴적물 제거를 실시하고 있다. 하지만 마찰력 측정 시기는 항공기 착륙횟수에 의해 결정되어 활주로 고무제거에 따른 표면 texture 상태를 전반적으로 반영하지 못하며, 고무제거 후 제거정도를 육안으로만 확인하고 있어 마찰력 변화를 정량적으로 확인하기 어려운 실정이다. 또한 ASTM 965-96 또는 NASA Grease Smear Method(FAA AC 150/5230-12C)와 같은 volumetric 방법으로는 그루빙이 설치된 활주로 포장의 직접적인 texture 변화를 확인할 수 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 그루빙이 있는 활주로의 고무제거에 따른 texture 변화 측정방법 개발을 위한 기초연구로 3D scanner를 이용한 texture depth(이하 3D-TD) 측정방법을 제시하고자 하였다. 이를 위해 밀입도 아스팔트 포장표면 30개 지점을 대상으로 ASTM 965-95 방법을 통해 측정된 MTD(mean texture depth)와 3D-TD 산정결과의 비교를 통해 본 연구에서 제시한 방법에 대한 신뢰로 검증을 실시하였다. 3D-TD의 측정방법은 ASTM 965-96과 같은 volumetric technique를 이용하는 것이다. 이는 scanner 장비를 이용해 획득한 그림.1과 같은 대상표면의 geometry와 texture data를 mesh 구조로 변환한 후, mesh data에 근거한 기준 평면에서부터 측정된 표면까지 일정 크기의 폐쇄된 공간을 형성하여 이를 채우고 있는 부피 (volume)를 해당면적(area)으로 나누는 방식으로 식(1)과 같이 texture depth를 산정하게 된다. 측정결과 MTD와 3D-TD는 각각 0.38～1.45mm와 0.38～1.59mm의 범위로 그림.2에서와 같이 상당히 유사한 값을 보였다. 선형회귀분석결과 3D-TD = 1.0421MTD의 선형관계에 있으며, 이때 결정계수(R2) 는 0.9711으로 높은 상관성을 보여줌에 따라 본 연구에서 제시한 3D scanner를 이용한 texture depth 측정방법이 상당한 신뢰도를 갖는 것으로 판단된다. 본 논문은 국토교통부와 국토교통진흥원의 연구개발사업인 “저탄소 녹색 공항 포장 시공 및 유지관리 기법개발”과 인천국제공항공사 "활주로 고무제거 효율향상을 위한 고무제거 사전처리제 실용화 연구"의 지원으로 수행되었으며 이에 관계자분들께 감사드립니다.

국내 도로에 적용중인 포장상태지수는 도로관리 기관별로 각자의 목적에 맞도록 지표를 개발하여 사용 중이다. 국도의 NHPCI(National Highway Pavement Condition Index), 고속도로의 HPCI(Highway Pavement Condition Index), 그리고 서울시의 SPI(Seoul Pavement Index)는 각기 다양한 상태의 포장 구간을 선정하고, 구간에 대한 여러 전문가들의 평가를 수렴하기 위해 포장 관리실무자와 산·학·연의 포장 전문가들에 의해 도출되었다는 점에서는 동일하다(서영찬 외, 2008; 조병완 외, 2001; 한국도로공 사, 2013). 그러나 HPCI와 NHPCI는 패널 평가(Panel Rating)와 포장상태 조사결과를 회귀분석하여 모 델식이 개발된 반면, SPI는 일본의 포장상태 지수인 MCI(Maintenance Control Index)를 기본 모델로 사용하고 이를 패널들의 토의를 통해 계수를 수정하는 방식으로 개발되었다는 점에서 차이를 보인다. 이러한 지수들은 도로의 등급에 따라 각각의 목적에 맞는 평가지표로서 작용하는데, 국가전체 차원에 서 보면 도로의 등급에 관계없이 전체도로의 포장상태를 파악하는 것이 필요하다. 즉, 각각의 지수들은 각각의 목적에 맞게 운영하되 상관관계 분석을 통해 다양한 지수들을 하나의 통일된 지표로 나타냄으로서 전체적인 상태파악 및 예산 및 자원분배가 용이하도록 하고 도로이용자 및 관리자 간의 의사소통 수단으 로 사용될 수 있다. 본 연구에서는 국도 모니터링 시스템(그림 1 참조)의 데이터베이스를 활용하여 동일한 구간에 대해 각 지수를 산출하였다. 국도 모니터링 시스템은 전국의 도로망에서 무작위로 대표구간을 추출(Random Sampling)하여 매년 포장상태 조사를 통해 국도 전체의 포장상태 변화 추이를 감시하는 기능을 하고 있 다. 이를 통해 수집된 자료는 도로관리 정책에 반영되며 네트워크 레벨에서의 포장관리체계(PMS)의 운영 이 가능하도록 데이터베이스를 구축하는데 기여하고 있다(서영찬 외, 2008). 이러한 자료를 통한 분석으 로 국내 실정을 반영한 지수 간 비교가 이루어지도록 하였고 그 결과, 그림 2와 같은 상관관계 분석을 통 해 관계식을 도출하였다.

현재 국내 공항의 포장상태를 평가하는 지표로 포장상태지수(PCI, Pavement Condition Index)를 사용 하고 있다. 이는 1970년대 미공병단(COE, Corps of Engineers)에 의해 개발된 지수로써 F.O.D 예방에 주 안점을 두어 포장에 발생된 표면결함의 종류, 심각도, 결함량에 대하여 각각의 공제값을 적용하여 포장의 상태를 정량화한 지수이다. 그러나 평가대상 공항의 규모나 주 항공기의 특성, 기후조건 등이 국내와 달라 현 국내 공항 포장 상태를 평가하기에는 적절하지 않았다. 이에 따라 국내 실정에 맞는 공항 포장상태지수 의 필요성이 대두되어, 국내 주요 발생 결함을 대상으로 결함별 심각도 기준 조정 및 Panel Rating을 통한 공제곡선, 수정공제곡선을 개발하였다. 본 연구에서는 이러한 개발 포장상태지수와 기존의 기준을 통해 동 일한 포장을 평가하고 비교분석 하였다. 국내 개발 기준과 비교한 기존의 기준은 ASTM D5340이며, 비교대상인 두 기준은 포장상태지수 결정에 핵심요소인 결함별 심각도 기준과 공제값 곡선, 복합결함에 대한 수정 공제값 곡선이 다르므로 포장상태조 사 시 적용하는 심각도 기준에서부터 포장상태지수 결정 시 적용하는 공제값 곡선을 나누어 비교하였다. 비 교를 위한 대상구간은 최근에 포장조사가 이루어진 공항을 대상으로 공항공사와 인천국제공항공사의 협조 로 선정하였으며, 4개 공항(김해공항 제 2활주로, 청주공항 제 1활주로, 원주공항 제 1활주로, 인천공항 제 3활주로)의 콘크리트 포장 구간을 선정하였다. 분석자료는 선정한 구간에서 자동포장상태조사장비로 조사 한 화상자료(실측 촬영)이며, 약 1만 5천장의 사진을 Pavement Analyzer 프로그램을 사용하여 표면결함 유무 및 결함 심각도를 분석하였다. 그 결과, 500개의 샘플 유닛에 대하여 결함량 자료를 얻을 수 있었다. 결함량 자료를 토대로 각 기준의 결함별 공제값 곡선 및 수정 공제값 곡선을 적용하여 포장상태지수를 산출 하였다. 이후 대상구간의 재령 및 발생 결함 유형별 분석, 그리고 각 기준간의 핵심요소를 비교 분석하였다. 분석구간을 대상으로 포장의 재령 및 발생 결함유형별로 분석한 결과 공항 포장의 재령이 오래될수록 균 열과 소파보수의 비중이 높아지는 추세를 보였으며, 국내 기준에서 심각도가 상승하는 사례가 발생하였다. 또한 각 기준별 포장상태지수를 산출하여 비교한 결과 다음과 같은 추세를 보였다. (1) 개발 기준으로 평가 한 포장상태지수가 ASTM D5340으로 평가한 포장상태지수보다 낮은 점수로 산출되었다. (2) 포장상태가 나쁠수록 개발 포장상태지수의 점수가 상대적으로 낮게 평가되었다. (3) 개발 포장상태지수의 점수대별 분 포가 ASTM D5340의 점수대별 분포보다 비교적 균등하였다.

무선충전 전기 자동차 기술인 올레브(OLEV)의 급전시스템은 포장에 급전케이블을 매설하여 도로 위에 서 충전이 가능하도록 하는데, 이를 위해 기층에 매설한 급전케이블 보호를 위한 콘크리트를 박스 형태로 시공하고 그 위에 아스팔트 표층을 시공한다. 이로 인해 포장의 일부분이 콘크리트 위 아스팔트 덧씌우기 형태를 띄는데, 이때 급전시스템 모서리 부분에서의 반사균열이 포장수명에 미치는 영향이 크다고 할 수 있다. 본 연구에서는 급전시스템 모서리 부분에서의 반사균열의 영향을 알아보기 위해 한양대학교 포장가속 시험기 (HAPT)를 이용하여 급전시스템 포장의 대안에 대한 반사균열 저항성을 비교하였다. 시험포장은 혼합물과 접착층을 달리한 4가지 대안으로 구성하였으며, 시험내용은 포장가속시험을 통한 균열저항성 평가, Pull-out Tester를 이용한 표층과 기층의 부착강도시험이다. 반사균열 저항성 비교를 위해 한양대학교 포장가속시험동에 시공한 시험포장의 콘크리트 박스(급전시스템) 모서리 부분에 반복하중을 재하하였다. 시기별로 육안관찰 및 표면사진 촬영을 통해 균열발생을 확인하였고, 포장가속시험 종료 후 부착강도시험을 통해 표층과 기층간의 부착력을 대안별로 비교하였다. 본 연구범위 내에서 급전시스템을 매설한 포장을 설치한 도로의 공용기간을 10년으로 가정하고 연간 버스 교통하중의 20%정도가 급전시스템 모서리 부분 위를 통과한다고 할 때, 공용기간 내 반사균열은 큰 문제가 없는 것으로 나타났다.