현재 국내 고속도로는 과거 대비 새로운 재료 개발 및 공법이 적용되고 있으나, 설계법은 과거 10년 대비 큰 변화가 없어서 실무에 서 적지 않은 어려움을 호소하고 있다. 2011년 개발 완료되어 실용화된 “한국형 포장설계법(KPRP, Korean Pavement Research Program)”을 통해 포장단면 설계 및 시공에 있어서 공기단축 및 원가절감은 어느 정도 달성했으나, 그 후 후속 연구 및 효율적 유지 관리로 인하여 “변화하는 포장 설계 트랜드” 반영이 미흡한 현실이다. 최근 고속도로 포장은 “효율적 포장”이 아닌 “장수명 포장”으로 그 설계, 시공 및 유지관리 패러다임에 변화를 주는 추세로, 이에 상응하는 포장설계 플랫폼 개발이 필요한 상황이다. 본 연구는 EXPD-JCP의 개선 방향으로 매뉴얼에서 제시한 전이함수와 기존 KPRP 소스코드 내 전이함수를 비교하여 가장 적합한 전이함수를 선정하는 방향으로 진행한다. Spalling의 변수들로는 중차량 비율, 수정동결지수, 쪼갬인장강도, 포장 두께가 있다. IRI 산 정 시 주요한 인자인 Spalling의 계산식을 검토하고 계산식 내의 변수들을 검증한다. 기존 KPRP JCP의 공용성해석 소스코드가“도로 포장 구조 설계 요령(국토교통부, 2015)”과 상이함과 더불어 피로균열과 IRI 둘 다 과소설계의 가능성이 매우 다분하므로 학술용역 발 주기관과 협의하여 확보한 HPMS 데이터를 활용하여 소스코드와“도로포장 구조 설계 요령(국토교통부, 2015)”의 전이함수를 검증하고 보정한 후 안전측의 포장설계가 가능한 전이함수를 선정한다. 데이터 확보가 용이하지 않을 경우 KPRP JCP에 대한 과거의 문헌들을 수집하고 분석하여 JCP의 공용성 전이함수들의 변수와 식을 검토하고 KPRP 소스코드와“도로포장 구조 설계 요령(국토교통부, 2015)” 의 전이함수 식 중 안전측의 포장설계가 가능한 전이함수 식을 선정하여 적용한다.

CRCP(Continuously Reinforced Cement Pavement)는 시멘트 콘크리트 포장 공법 중 하나이다. 한국형 포장 설계법(KPRP: Korean Pavement Research Program)은 국내 실정에 맞게 개발된 도로 포장 설계법으로, 2011년에 최초로 개발되었다. 현재 최신 버전은 2016년 4월에 발표된 것으로, 이후 약 8년간 업데이트가 이루어지지 않았다. 본 연구의 목적은 한국형 포장 설계법 내 기존 CRCP 해 석 모듈을 분석하고 이를 개선하는 것이다. 또한, 본 연구에서 개선된 CRCP 해석 모듈은 추후 개발 예정인 고속도로 역학적-경험적 설계법(EXPD: EXpressway Pavement Design)에 적용될 예정이다. 문헌 조사를 통해 한국형 포장 설계법의 설계 매뉴얼인 국토교통 부의 도로포장 구조 설계요령(2015)과 TxCRCP-ME의 설계 매뉴얼인 Texas Tech University의 Develop Mechanistic-Empirical Design for CRCP(Soojun Ha 외, 2012)의 내용이 유사함을 확인하였다. 또한, 한국형 포장 설계법 내 기존 CRCP 해석 모듈이 Texas Tech University에서 개발한 역학적-경험적 설계 포장 프로그램인 TxCRCP-ME와 유사함을 확인하였다. 그러나, 휨강도, 탄성계수, 함수비, 복합지지력 K값, 허용하중반복횟수 등 사용자가 입력한 값에 기반한 계산 과정과 공용성 해석에서 기존 KPRP의 CRCP 해석 모듈이 설계 매뉴얼인 국토교통부의 도로포장 구조 설계요령(2015)과 차이점을 보였다. 이러한 분석을 토대로, 추후 개발 예정인 EXPD-CRCP는 기존 KPRP에서 설계 매뉴얼과 상이한 부분을 국토교통부의 도로포장 구조 설계요령(2015)을 준수하여 국내 실정에 적합한 역학적-경험적 설계법으로 개선하고자 한다.

In South Korea, the level of Highway Pavement Management System (HPMS) was developed since early 2000. During this time numbers of professional pavement condition monitoring equipment were developed and applied in the actual field. One of the remarkable results is 3D Pavement condition Monitoring profiler vehicle (3DPM) designed and developed in Korea Expressway Corporation Research Division (KECRD). Thanks to this equipment, The surface condition of current pavement can successfully be monitored and proper following management strategy cab be established. However, the inner condition of pavement layer cannot be monitored dur to limitation of 3DPM equipment. In this paper, Bending Beam Rheometer (BBR) mixture creep test was performed to verify the effectiveness of current 3DPM equipment. It was found that the current 3DPM equipment has reasonable feasibility on surveying pavement condition.

Evaluation of low temperature performance of asphalt mixture is significant not only for mitigating transverse thermal cracking but also for preventing potential traffic accidents. In addition, the engineers in pavement agency need to inform the proper pavement section where urgent management is needed. Since early 2000, Korea Expressway Corporation Research Division (KECRD) developed an 3D Pavement condition Monitoring profiler vehicle (3DPM) to survey expressway pavement surface condition precisely. The management of whole expressway network became more precise, effective and efficient than before due to application of 3DPM and HPMS. One thing recommended is: performing extensive mechanical test and corresponding data analysis work procedure to further strengthen the feasibility of current 3DPM approach and HPMS. In this paper two activities were considered: first, the pavement section where the urgent care is recommended is selected by means of 3DPM approach. Then asphalt mixture cores were acquired on that specified section then low temperature fracture test: Semi Circular Bending (SCB) test, was performed. The mechanical parameters, energy release rate and fracture toughness were computed then compared. It is concluded that the current 3DPM approach in KEC can successfully evaluate and analyze selected pavement condition. However, more extensive experimental works are needed to further strengthen the current pavement analyzing approaches.

본 연구는 특수한 조건에서의 줄눈 콘크리트포장의 설계 및 성능에 관한 분석을 목적으로 한다. 줄눈 콘크리트포장은 시멘트 콘크리트 포장의 한 형태로, 오랜 기간 도로 포장형식으로 사용되어 왔다. 이 포장 방식은 철근을 사용하지 않는 대신, 콘크리트 슬래브의 균열을 줄눈을 통해 유도하고, 다월바와 타이바를 통해 슬래브에 생기는 응력을 줄이는 방식이 다. 대한민국의 다양한 지역 환경과 계절적 특성은 도로 포장설계에 주요한 인자로 적용된다. 특히, 슬래브의 부등건조수 축이 평탄성 문제의 주요 원인으로 지적되며, 이는 온습도의 변화에 의해 발생한다. 본 연구에서는 3차원 유한요소해석 을 활용하여 줄눈 콘크리트포장 슬래브의 거동을 분석하고, 콘크리트 슬래브의 두께, 줄눈 간격, 타이바 및 다웰바의 배 치 등 주요 설계 변수의 영향을 평가한다. 이러한 설계 인자들이 슬래브의 응력과 변위에 미치는 영향을 확인하며, 다양 한 환경 조건 하에서의 설계 방법의 유효성을 검증한다. 본 연구는 줄눈 콘크리트포장의 실제 배치 방식을 모델링하여, 기존 설계 방식의 보안 사항을 파악하고, 설계 기준 내에서의 주요 인자 변화를 통해 부등건조수축을 완화할 수 있는 방 안을 제시한다. 이를 통해, 특수 환경 조건에서의 온습도 영향을 고려한 효율적인 포장 설계 방안을 도출함으로써, 도로 포장의 평탄성과 내구성 향상에 기여하고자 한다.

본 연구는 2011년에 개발된 한국형 포장설계법(KPRP)이 국내 도로포장 분야에서 어떻게 활용되고 있는지를 조사하며, 특히 JCP(적층 콘크리트 포장) 설계에 중점을 두고 다양한 해외 포장설계 프로그램과의 비교를 수행하였다. 이를 위해 AASHOTO Ware와 같은 국제적으로 인정받고 빈번히 활용되는 해외 프로그램을 선택하여 두 프로그램 간의 차이점을 파악하고자 했다. 비교 대상으로 선정된 AASHOTO Ware는 미국에서 개발된 프로그램으로, 차량 분류 및 기후데이터 활용과 관련하여 KPRP와는 다른 특징을 보인다. AASHOTO Ware는 차량을 16종으로 분류하는 반면, KPRP는 12종으 로 분류하며, 특히 화물차량에 대한 상세한 분류 기준을 가지고 있다. 또한, AASHOTO Ware는 실시간 기후데이터를 인터넷 기반으로 활용하는 반면, KPRP는 기상대에서 축적한 데이터를 사용한다. 두 프로그램 간의 Input 값은 기후데이 터와 교통량 데이터 중 차량 분류를 중심으로 비교하였다. 향후에는 AASHOTO Ware의 설계로직을 분석하여 더욱 세 밀한 비교를 진행하고, 두 프로그램의 설계 전이함수와 로직을 분석하여 KPRP 프로그램의 발전에 기여하는 것이 이 연 구의 최종 목표이다. AASHOTO Ware의 유연한 최종IRI값 설정과 상세한 차량 분류 기준은 KPRP의 발전 가능성을 탐 구하는 데 중요한 지표로 활용될 것으로 예상된다.

최근의 국제사회는 경제성장에 따른 기상이변의 방지를 위한 국가 간 기후변화협력 체결(1992년)을 시작으로 환경 오염물질 배출 저감을 요구하고 있다(Moon et al, 2014). 따라서 최근에는 전 세계적으로 지구온난화와 기후변화의 원인이 되는 온실가스의 발생을 줄 이고자 노력하고 있으며, 건설 산업은 이러한 온실가스 배출량의 주요 원인으로 인식되고 있다(Kong et al., 2016) 교량 건설사업이 환 경에 미치는 정도를 전과정평가(Life Cycle Assessment, LCA)방법을 활용하여 재료 및 공법의 지속가능성에 대한 객관적, 정량적 평가 체계를 구축하고자한다. 본 연구에서는 선행적으로 국내외 환경성적표지제도(Environment Product Declaration, EPD), 탄소발자국(Carbon footprint) 등을 분석함으로써, LCA 관련 제도에 대한 전반적인 동향을 파악하였다. 그다음, 국제적으로 통용되고 있는 제품 범주 규칙 (PCR)과 환경제품선언(EPD) 사례를 분석하여 LCA 관련 분석 범위를 확인했으며, 전과정영향평가(LCIA) 방법론과 국내외 LCI DB(Ecoinvent, Athena Pavement LCA, LCA PAVE 등)을 분석함으로써 국내외 환경 영향인자 관련 기술자료를 확보하였다. 또한, 건설 자재, 시공, 유지 관리 관련 설계 명세서, 표준품셈, 단가 산출표를 분석함으로써, 자재 투입량, 장비 연료 소모량에 대한 기초 DB를 도출하였다. 기존 프로그램을 토대로 고속도로 온실가스 산정 프로그램을 개발하여 건설자재, 수송, 시공, 유지 관리 단계에서의 탄소 배출량 산정 사례 분석을 수행했다. 교량 분야는 STEEL BOX교를 선정했다. 이에대하여 건설자재. 시공, 수송, 유지관리에 탄소배출량 을 산정하였다. 산정된 결과를 바탕으로 LCA분석의 기틀을 마련하였으며, 이를 통하여 추후 추가적인 기초 DB를 추가하여 교량 분야 전과정평가 LCA를 분석하기 위한 플랫폼을 제작할 예정이다.

PURPOSES : The evaluation of the low-temperature performance of an asphalt mixture is crucial for mitigating transverse thermal cracking and preventing traffic accidents on expressways. Engineers in pavement agencies must identify and verify the pavement sections that require urgent management. In early 2000, the research division of the Korea Expressway Corporation developed a three-dimensional (3D) pavement condition monitoring profiler vehicle (3DPM) and an advanced infographic (AIG) highway pavement management system computer program. Owing to these efforts, the management of the entire expressway network has become more precise, effective, and efficient. However, current 3DPM and AIG technologies focus only on the pavement surface and not on the entire pavement layer. Over the years, along with monitoring, further strengthening and verification of the feasibility of current 3DPM and AIG technologies by performing extensive mechanical tests and data analyses have been recommended. METHODS : First, the pavement section that required urgent care was selected using the 3DPM and AIG approaches. Second, asphalt mixture cores were acquired from the specified section, and a low-temperature fracture test, semi- circular bending (SCB) test, was performed. The mechanical parameters, energy-release rate, and fracture toughness were computed and compared. RESULTS : As expected, the asphalt mixture cores acquired from the specified pavement section ( poor condition – bad section) exhibited negative fracture performances compared to the control section (good section). CONCLUSIONS : The current 3DPM and AIG approaches in KEC can successfully evaluate and analyze selected pavement conditions. However, more extensive experimental studies and mathematical analyses are required to further strengthen and upgrade current pavement analysis approaches.

PURPOSES : The numeric-based Highway Pavement Management System (HPMS), along with an advanced three-dimensional pavement condition monitoring profiler vehicle (3DPM), in South Korea has presented remarkable advancements in pavement management since the early 2000. Based on these results, visual distress on pavement surfaces can be easily detected and analyzed. Additionally, the entire expressway pavement surface conditions in South Korea can be easily monitored using the current graphical user interface-based advanced information graphic (AIG) approach. Therefore, a critically negative pavement section can be detected and managed more easily and efficiently. However, the actual mechanical performance of the selected pavement layer still needs to be investigated in a more thorough manner not only to provide more accurate pavement performance results but also to verify the feasibility of the current 3DPM and AIG approaches. In this study, the low-temperature performance of the selected asphalt pavement layer section was evaluated to further verify and strengthen the feasibility of the current 3DPM and AIG approaches developed by the Korea Expressway Corporation. METHODS : Based on 3DPM and AIG approach, the positive and negative-riding-quality road sections were selected, respectively. The asphalt material cores were extracted from each section then bending beam rheometer mixture creep test was performed to measure their low-temperature properties. Based on the experimental results, thermal stress results were computed and visually compared. RESULTS : As expected, the asphalt material from the negative driving performance section presented a poorer low-temperature cracking resistance than that from the positive driving performance section. CONCLUSIONS : Current 3DPM equipment can successfully evaluate expressway surface conditions and the corresponding material performance quality. However, more extensive experimental studies are recommended to verify and strengthen the findings of this study