산업화와 도시화의 급속한 발전으로 교통량이 증가하면서, 도로 비산먼지와 같은 대기 오염 문제가 심각해지고 있다. 특히, 도로에 서 발생하는 미세먼지의 주요 원인인 비배기가스의 일환인 도로 비산먼지(Road suspended dust)는 대기 질을 저하시킬 뿐만 아니라, 인 체 건강에도 여러 가지 해로운 영향을 미친다. 이에 비산먼지 예측 모형식을 개발하기 위해 도심부 도로 내 비산먼지 측정차량을 운 영하고 있으나, 측정 시 주변 환경에 영향을 많이 미치기 때문에 보다 신뢰성 있는 결과를 위해서는 앞차에서 발생하는 배기가스 영 향권을 최소화하여 노면-타이어에서 발생하는 순수 비산먼지 농도를 측정할 필요가 있다. 따라서 본 연구의 목적은 차량의 주행 패턴 에 따라 도로 비산먼지 농도가 어떻게 변화하는지를 분석하고, 거리별 배기가스의 영향력을 평가하고자 하였다. 먼저, 이동식 비산먼지 측정차량을 활용하여 측정차량을 기준으로 차량 간의 거리(10m, 20m, 50m)와 도심부에서 발생할 수 있는 대표 적인 주행행태(전방 2대 직진, 전방 2대 평행, 전방 3대 직진)에 따른 도로 비산먼지 농도의 변화를 측정하였다. 실험 결과, 차량 간 거리가 가까운 10m일 때 비산먼지 농도가 가장 높았으며, 이 때의 농도는 20m 또는 50m 거리에서 측정된 농도보다 유의미하게 증가 하는 경향을 보였다. 특히, 20m 거리에서는 비산먼지 농도가 낮아지는 경향이 뚜렷하였으며, 이는 차량의 배기가스가 도로에서 발생하 는 비산먼지에 미치는 영향이 줄어드는 것을 나타낸다. 또한 전방에 3대의 차량이 직진으로 주행할 경우 앞차량에 의해 비산된 먼지 가 계속 공기중으로 비산되어 측정차량에서는 낮게 나타나는 것으로 분석되었다. 이러한 결과는 도시 내에서 비산먼지에 기반한 안전 거리를 설정하는 데 중요한 기초 자료로 활용될 수 있으며, 측정차량 운영 시 앞차에서 발생하는 배기가스의 영향을 최소화하여 비산 먼지 농도만을 측정할 수 있는 자료로 활용될 수 있다. 본 연구는 배기가스가 도로 비산먼지 농도에 미치는 영향을 실증적으로 분석함으로써, 대기질 개선을 위한 보다 효과적인 정책 수립 에 기여할 것으로 기대된다. 궁극적으로, 도심부 도로 내 도로 비산먼지에 대한 영향을 고려할 때 배기가스에 따른 농도 변화를 이해 함으로써, 향후 도시 환경에서의 지속 가능한 교통 관리와 대기질 개선 전략을 개발하는 데 중요한 기초 자료가 될 것으로 판단된다.

현재까지 국내외에서는 비산먼지 예측 모델식에 대한 다양한 연구를 수행해왔다. 이때 환경 및 교통요인에 따라 변화하는 비산먼지 농도를 예측하는 연구가 수행되어 왔으나, 모두 지역적 특성에 따라 연구 결과가 상이하게 분석되었다. 이러한 한계점을 해결하기 위 해 도로 포장과 가장 직접적인 요인인 노면 Texture를 활용하여 노면-타이어에서 발생하는 비산먼지 농도를 정량적으로 분석하고자 한 다. 실험 결과, 아스팔트 포장 중 HMA 포장에서 평균 Texture 깊이(Mean Texture Depth, MTD)가 낮을 경우 비산먼지 농도가 증가하였 으며, 특히 MTD가 0.9mm 이상일 때 쌓인 먼지 양이 비슷해져 비산먼지 농도가 상대적으로 일정하게 유지되었다. 반면, 다공성 아스 팔트(PP) 포장에서는 Silt loading(먼지 부하량)이 HMA 대비 많았지만 비산먼지 농도가 낮고, MTD가 1.8mm 이상일 경우에도 농도가 일정하게 유지되는 경향을 보였다. 이는 공극으로 인해 배수성 포장이 비산먼지 농도가 낮은것으로 나타났다. 본 연구에서는 노면의 Wavelength와 Texture Depth에 따른 비산먼지와의 상관관계를 분석한 결과, 전체적으로 아스팔트 포장에서는 Texture 깊이가 깊을수록 비산먼지 농도가 낮아지는 경향을 보였다. 시멘트 포장에서는 구조가 깊을수록 비산먼지 농도가 증가하였으 며, T.Tining 포장에서는 Texture 깊이에 관계없이 도로 표면의 쌓인 sL에 따라 비슷한 수준의 농도가 나타났다. 특히, 그루빙 포장과 타이어 접촉 시 발생하는 에어 펌핑 현상으로 인해 비산먼지 농도가 증가하는 결과가 나타났으며, 이는 미끄럼 저항을 개선하는 효과 와 반대되는 경향을 보여 적절한 포장 관리가 필요할 것으로 판단된다. 이 연구는 기존의 교통 및 환경 조건에 따른 타이어-도로 비산먼지 회귀 모델의 한계를 극복하고, Texture를 통한 도로 비산먼지의 정량적 예측을 위한 새로운 회귀 모델을 제시하였다. 기존 연구에서는 특정 구간의 경험적 측정 결과를 바탕으로 비산먼지 발생 요인 을 선정하였으나, 본 연구에서는 노면 Texture를 포함하여 보다 포괄적인 분석을 통해 회귀 모델의 신뢰성을 향상시켰다. 결론적으로, 연구 결과는 도로 비산먼지 발생에 대한 중요한 기초 자료를 제공하며, 환경문제를 해결하기 위해 도로 포장재의 선택 및 유지관리 측면에 있어 MTD, Wavelength와 같은 Texture 특성을 고려해야 함을 도출하였다. 정량적인 데이터는 도로 포장 설계 단계에서 골재 입자 크기 등을 선택하는 데 활용될 수 있으며, 이는 비산먼지 발생원에서의 저감 효과를 확보하는 데 기여할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 비산먼지 농도를 평가하기 위한 영향 요인인 먼지부하량(Silt loading, sL)에 대한 연구로 노면에 쌓여있는 먼지 수집 시 효율적인 방법을 제시하기 위해 실험적 데이터 수집과 시각화를 통해 위치별 특성에 따른 먼지 분포량과 효율적인 먼지 수집 위치 를 분석하고자 하였다. 기존의 미국 EPA(Environmental Protection Agency)에서는 도로 전구간을 샘플링하기에 어려움이 있어 구간별 교 차로 길이(2.4km)를 기준으로 샘플링 위치를 제시하거나 1km 이하 구간에서는 2개를 샘플링하도록 제시하고 있다. 하지만 국내 실정 에 적용하기에는 교차로 사이 간격이 너무 넓거나, 샘플링 개수가 적은 등 한계점을 가지고 있다. 이에 본 연구에서는 청소기의 길이 0.3m에 따라 3m(0.3m X 10회) 샘플링 기법을 통해 25m와 100m 구간을 대표할 수 있는 위치를 제시해주는 것을 목표로 하고 있으며, 이때 시료를 채취하여 통계분석과 클러스터링 분석을 통해 샘플링 위치를 선정하고자 하였다. 또한 샘플링 위치에 따른 검증을 위해 서 도로 먼지 부하량과 비산먼지와의 상관관계를 정량적으로 평가하였다. 이때 먼저 sL의 양에 따른 비산먼지의 농도 측정은 도심부 제한속도에 따라 50km/h의 속도로 주행하는 조건에서 측정되었으며, 측정차량을 통해 수집된 GPS 좌표를 활용하여 도로 먼지 농도의 변화를 정량적으로 분석하였다. 분석 결과, 먼지 부하량(sL)이 농도가 높을수록 도로 먼지 농도가 증가하는 경향이 나타났으며, 이러한 상관관계는 먼지가 많을수록 공기중으로 비산되는 먼지의 양이 많은 것에 기인한 것으로 분석되었고 이때 측정한 전 구간에서 sL과 비산먼지 농도 간의 높은 상관 관계(상관계수 0.76)가 확인되었다. 추가적으로, 각 시료 채취 지점에서의 sL의 변화가 도로 먼지 농도에 미치는 영향을 평가하기 위해 K-평균 클러스터링 기법을 사용하였다. 클러스터링 결과, 최적의 샘플링 지점이 25m 구간 내에서는 3개, 100m 구간 안에서는 5개의 샘플링 위치로 대표값을 띄는 것으로 도출되었으며 비산먼지 농도의 변화와도 일치하는 것을 보였다. 이러한 방법을 통해 도로 먼지 샘플링의 신뢰성을 높일 수 있었으며, 도로 먼지의 특성을 보다 정확하게 분석할 수 있었고, 인력 수집에 따른 시간적, 공간적인 한계 를 해결할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 이는 향후 비산먼지 측정 차량 제작 연구의 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.

단지 내 도로는 별도의 설계법 없이 AASHTO 및 TA 설계법, 한국형 도로포장 설계법을 적용하여 일률적인 포장 두께를 적용하고 있으나 비산먼지 방지 목적으로 중간층 또는 기층 포설 후, 공사차량을 사전개방하고 사업 준공 단계에서 표층을 시공하는 단계시공 을 실시하고 있다. 이에 의해 포장단면 두께는 공사차량의 영향으로 공용수명을 만족하지 못하게 되므로 포장 파손이 빈번하게 발생 하므로 이를 고려한 포장 설계법 정립이 필요하다. 따라서 공사차량 통행을 고려한 단지 내 도로포장 설계기준을 적용한 시험시공 구 간을 대상으로 현장 모니터링 조사를 수행하였으며, 구조해석 프로그램을 활용하여 단면두께에 대한 포장 공용수명을 산출함으로써 적정성을 검토하였다. 현장조사 결과, 표층 시공 후, 공사차량 교통량을 개방한 구간에서는 공용기간 48개월일 때 표면 균열율이 1% 미만으로 조사되었으며, 중간층만 포설된 단면에서 공사차량 하중이 재하되고, 표층을 포설한 구간의 균열율은 약 8%로 상대적으로 높게 나타났다. 일반적으로 균열율이 8% 초과할 경우, 노후화된 포장층으로 판단하여 유지보수를 실시(서울시, 2018)하므로 조기파손 이 발생한 것으로 제시할 수 있다. 또한, 기존 설계기준을 적용한 구간의 표면상태 조사결과와 KENPAVE를 활용한 Damage 산출 결과 가 유사한 추세로 나타났으며, 6,170 세대 이상의 공사차량이 통행할 경우 공용년수를 만족하지 못하였으므로 해당 세대수에 대해서는 상향 설계를 실시해야 한다. 유지보수 기준에 따라 5∼7년 동안 공용된 포장에서 나타나는 균열율을 기준으로 KENPAVE Damage 10%, KPRP 피로균열 6% 이하이면 10년 이상의 공용이 가능한 것으로 도출되었다. 그러나 절삭 후 덧씌우기를 진행하지 않은 포장 단면에서는 상대적으로 높은 표면 균열율이 발생하므로, 잔존수명 예측을 통해 적절한 절삭 깊이를 산출하여 목표 설계수명을 만족할 수 있는 단지 내 도로포장 설계단면의 적정 기준을 제시함으로써 공용수명을 향상시킬 수 있을 것으로 기대한다.

PURPOSES : This study predicts the concentration of suspended road dust (PM10) by analyzing meteorological, traffic, and atmospheric environmental data acquired at various angles, and attains a comprehensive understanding of the influencing factors of suspended road dust. METHODS : Experimental field methods were applied and statistical analyses were conducted. Field experiments were conducted using a vehicle-based measurement of suspended dust (PM10) to measure its concentration at the measurement site while maintaining a constant driving vehicular speed. Statistical analysis demonstrated the effects of the concentration of suspended dust on changes in meteorological and environmental factors and lanes per traffic volume at the time of measurement. Finally, a multiple linear regression model was applied to identify the factors which affected the generation of suspended dust. RESULTS : The analysis of suspended road dust concentrations according to the lanes per traffic volume and environmental factors showed that suspended dust concentrations increased at increasing driving speeds. In addition, the background concentration at the monitoring station was higher at high-wind speeds (>3.0 m/s) than at low-wind speeds (<1.6 m/s), but the suspended dust concentrations were higher at low-wind speeds. During the temperature inversion period from evening to morning, the suspended effects of traffic and meteorological factors were greater than the background concentration at the station. Multiple linear regression analysis showed that excluding yellow-dust days, which are known to affect atmospheric pollution levels, the accuracy of the model improved and resulted in increases in background PM10, vapor pressure, sea-level pressure, visibility, after-rainfall time, and in decreases in insolation and precipitation during low-wind speed conditions. CONCLUSIONS : At low-wind speeds, 5 days after rain, and when the relative humidity was higher than 72%, suspended dust was found to be higher than atmospheric PM10 concentration and may increase at increasing driving speeds and section lane traffic volumes. However, the volume of measured data in this study is limited to determining the patterns of suspended dust, as the silt loading of the operational road or the effects of prominent variables were not considered in this study. However, we identified prominent factors related to road-suspended dust for real-time road-dust predictions.

PURPOSES : The objective of this study was to evaluate the effectiveness of dust removal by dust removal vehicles by the measuring dust load and PM10 concentrations on the sidewalks of block pavements. METHODS : Field experiments were conducted to determine a dust removal method suitable for the sidewalk conditions, as identified through a literature review. Data collection was followed by the evaluation of the sidewalk dust load with removal vehicles and analysis of the PM10 content within a service road. Moreover, an economic analysis was conducted based on the social costs of dust reduction. RESULTS : When cleaning a sidewalk block by spraying water, the contaminants in small gaps in the block pavement could be reduced, providing a potential solution to void clogging. The dust on the surface of the sidewalk was suspended from a paved road with a high level of traffic volume. Using sidewalk dust removal vehicles with sweeping, spraying water, and inhalation reduced the dust load and PM10 contents by more than 2 and 0.07g/m2, respectively. CONCLUSIONS : According to the economic analysis of the development of dust removal vehicles for sidewalks, the cost-benefit analysis method shows an input effect of 0.4, but if the reduction amount of fine particles such as PM2.5, further experiments are necessary to address the atmospheric fine dust concentrations resulting from cleaning sidewalk block pavements.

PURPOSES : The objective of this study is to evaluate the effectiveness of spraying dust suppressants in relation to the condition of road pavement in South Korea and to develop an optimal management method by continuously measuring re-suspended dust concentrations using a vehicle-based measurement. METHODS : Indoor experiments were conducted to select suppressants suitable for local conditions to reduce reducing road dust, which were identified through literature review. Data collection followed the evaluation method by selecting a section sprayed with dust suppressants and a non-sprayed section within the service road. RESULTS : The BPT experiment is designed to ensure the skid resistance of the road when dust suppressants are sprayed on the road. The Environmental toxic tests for PM10, HCHO, and TVOC all met the daily indoor air quality standards recommended in Korea for determining stability. Comparison of PM10 contents before and after spraying of the test road with dust suppressants and the non-sprayed section, it was confirmed that the dust suspended by the external environment may be reduced, but the amount of dust remaining on the road may increase. After 4 hours, when the water had evaporated, the dust suppressants remained effective and lasted for two-days. CONCLUSIONS : The concentration of fine dust in South Korea varies with the average duration of highly concentrated fine dust being 26.5 h nationwide, 20.5 h in the Seoul metropolitan area, and 25.1 h in Gyeonggi-province, suggesting a duration of one to two days. Thus, the fine dust problem can be solved by using dust suppressants.

PURPOSES : Abroad, road pavement materials vary depending on the speed and traffic volume of vehicles, but owing to the negative perception of block pavements, sidewalks, parking lots, and parks are primarily used in Korea. In addition, since speed restriction policies such as safety speed 5030 have been implemented recently, it is necessary to use block pavements for roadways, which are considered to have the effect of reducing speed. Therefore, it is necessary not only to actively discuss the introduction of block pavements for roadways but to continue research on the effectiveness of the performance evaluation and to change the perception of roads in Korea. METHODS : In this study, five indicators (surface damage, surface temperature, driving speed of vehicle, noise, and suspended dust) were selected for a sustainable road environment. The performance evaluation index of block pavement for roadways was decided according to the domestic and international literature, and the data were collected based on the evaluation index in the section with block pavement for roadways in Korea. RESULTS : The damage rate was calculated 0.35% according to the breakage of block and Maintenance Control Index(MCI) was ranked A~B even though the pavement was used for more than 4~5 years. The surface temperature of block pavement has a temperature reduction effect of 7 ℃ compared with ordinary asphalt pavement and a speed reduction of approximately 4 km/h on average; therefore, the traffic calming effect of block pavements can be expected. The noise of block pavement and asphalt pavement exhibited a similar level, and the noise level experienced by pedestrians did not change significantly as a result of frequency analysis. The measurement of road suspended dust around the road confirmed the possibility of reducing the concentration of road dust in the air owing to the smooth surface drainage and the results indicated the possibility. CONCLUSIONS : The results of this study are expected to contribute to the recognition and functional improvement of domestic block pavements by continuous monitoring to ensure the reliability of blocks. In addition, it is necessary to ensure the reliability of the quality and functional evaluation of paving materials through continuous on-site monitoring.