PURPOSES: This study determines the life of asphalt overlay over old concrete pavements for various times of overlay, using the actual 30- year performance history of the Jungbu Expressway. The results from this study can be used as the basis for decisions on the proper time for overlay, and can also provide information for life cycle cost analysis. METHODS : The maintenance history of the Jungbu Expressway and traffic database 30 years after construction were analyzed. The durations between the first overlay and subsequent overlay for each section of the pavement were analyzed for the entire Jungbu Expressway. The durations were analyzed in terms of both years and the ESAL traffic volumes. RESULTS : 1. The life of the asphalt overlay over the old concrete pavements depended on the time of overlay in terms of both age and cumulative ESALs. A strong correlation was observed between the overlay life and the cumulative ESALs at the time of overlay. 2. The life of the second overlay at the same section was significantly shorter than the first overlay. For JCP, the average lives of the first and second overlays were 6.1 and 2.4 years, respectively. For CRCP, they were 4.8 and 2.7 years, respectively. The main reason for the shorter life of the overlay for CRCP may be that the overlay time was generally later than that for the JCP. 3. The life of the overlay was analyzed according to its materials. SMA exhibited the best performance, followed by CRM. CONCLUSIONS: Life of the overlay reduced with the time of overlay especially in terms of cumulative ESALs, and the life of the second overlay at the same section was significantly shorter than the first overlay. The results can be used in the decision making of the time of overlay and in the life cycle cost analysis.

PURPOSES : The purpose of this study is to develop a regression model to predict the International Roughness Index(IRI) and Surface Distress(SD) for the estimation of HPCI using Expressway Pavement Management System(PMS).METHODS : To develop an HPCI prediction model, prediction models of IRI and SD were developed in advance. The independent variables considered in the models were pavement age, Annual Average Daily Traffic Volume(AADT), the amount of deicing salt used, the severity of Alkali Silica Reaction(ASR), average temperature, annual temperature difference, number of days of precipitation, number of days of snowfall, number of days below zero temperature, and so on.RESULTS : The present IRI, age, AADT, annual temperature differential, number of days of precipitation and ASR severity were chosen as independent variables for the IRI prediction model. In addition, the present IRI, present SD, amount of deicing chemical used, and annual temperature differential were chosen as independent variables for the SD prediction model.CONCLUSIONS: The models for predicting IRI and SD were developed. The predicted HPCI can be calculated from the HPCI equation using the predicted IRI and SD.

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.

국내 고속도로 중 약 60%가 콘크리트로 시공되어있으며, 이 중 많은 물량이 설계수명인 20년을 초과하여 공용되고 있는 실정이다. 또한 오랜 기간의 하중 재하로 인해 구조적인 능력이 한계에 이르러 최근 국내 고속도로 포장에서 많은 파손이 발생 되고 있다. 실제로 최근 고속도로 포장의 노후화 및 열화 현상이 지속적으로 빠르게 발생하고 있으며, 보수구간의 재파손 사례 또한 증가하고 있어 이에 대한 대비가 절실히 필요하다. 현재 고속도로의 도로포장은 PMS(Pavement Management System)를 기반으로 한 HPCI(Highway Pavement Condition Index)를 유지보수 우선순위 선정 및 개괄적인 보수공법 결정 등에 기준으로 체택하고 있다. HPCI는 주행 평탄성을 표현하는 지수인 IRI(International Roughness Index)와 포장의 표면에 발생한 손상 량을 표현하는 SD(Surface Distress)로 구성 되어 있다. 본 연구에서는 이러한 연구의 일환으로 포장상태에 영향을 줄 수 있는 다양한 요소들을 고려 한 미래의 IRI와 SD를 예측할 수 있는 모델을 Network Level 차원에서 개발하고자 하였다. 본 연구에서 개발 된 모델은 다양한 요소를 고려하기 위하여 기존의 HPCI에 사용되었던 IRI, SD 이외 포장의 재령, AADT 교통량, 제설제 사용량, ASR 등급, 환경 인자(평균기온, 연교차, 강수량, 강수일수, 눈일수, 신적설, 영하일수)를 고려하여 개발하고자 하였으며, 각 변수들에 대한 통계분석을 실시하여 각 변수들 간의 관계를 분석하고 이를 이용해 IRI와 SD 각각의 예측모델을 개발하였다. 이러한 연구들을 통해 본 연구의 범위 내에서 다음과 같은 결과가 도출되었다. Δ      재령  제설제사용량    연교차  강수일수  신적설  눈일수       여기서, Δ    등급  평균기온  연교차  강수량  강수일수  신적설  눈일수       여기서, Δ의 경우 현재 IRI, ASR 등급, 연교차 순으로 영향을 받았으며, Δ의 경우 연교차, 평균기온, ASR 등급 순으로 영향을 받은 것을 모델을 통해 알 수 있었다. 본 연구의 결과를 통해 각각의 변수들이 IRI와 SD에 미치는 영향을 파악하여 미래 포장상태를 예측 할 수 있을 것으로 기대된다.

PURPOSES: This study evaluated the field applicability and laboratory performance of glass fiber-reinforced asphalt (GFRA) mixtures. METHODS : The general hot-mix asphalt (HMA) and GFRA mixtures were paved in five sites, including three national highways, one express highway, and an arterial road, to evaluate field applicability and durability. The plant mixing and construction method for the GFRA were similar to those for the general HMA. The lab performances of the field samples were relatively compared through the mechanical measures from the Marshall stability, indirect tensile strength, and dynamic stability. The field performance was surveyed after a year. RESULTS : The lab tests verified the superior lab performances of the GFRA compared to the general HMA. The Marshall stability of the GFRA increased for about 128% of the general HMA. The indirect tensile strength of the GFRA was 115% greater than that of the general HMA. The dynamic stability of the GFRA resulted in 16,180 reps/mm, which indicated that high rut resistance may be expected. No noticeable defects, such as cracks or deformation, were observed for the GFRA sections after a year. CONCLUSIONS: The lab tests and field survey for the five GFRA sites resulted in superior performances compared to the general HMA. The relatively low-cost GFRA, which required no pre-processing procedures, such as polymer modification, may be a promising alternative to the polymer-modified asphalt mixtures. The long-term performance will be verified by the superior field durability of the GFRA in the near future.

PURPOSES: Concrete pavement has been used in the construction of the Jungbu expressway in 1987. More than 60% of the pavement on the expressway is currently made of concrete, but most has been used far beyond their design life. Pavement life has been extended through routine maintenance or overlay. However, the structural capacity of the pavement has reached its limit, and extensive rehabilitation/reconstruction with long time traffic blocking should be considered. The three following issues on concrete rehabilitation/reconstruction will be discussed: (1) economic comparison of asphalt inlay and asphalt overlay, (2) economic comparison preventive overlay on a section which is currently good and routine overlay on the section which will be poor, and (3) economic analysis of early-strength concrete when it is used in concrete reconstruction. METHODS: First, various life cycle cost analysis tools were compared, and the proper tool for the extensive rehabilitation/reconstruction was selected. Second, a sensitivity analysis of the selected tool was performed to find the influential input variables, which should be carefully selected in the analysis. Third, three case studies, which can be issues in the rehabilitation/reconstruction of the expressway concrete pavement in Korea, were performed. RESULTS: Asphalt overlay without milling the deteriorated concrete showed 18~25% lower life cycle cost than the current asphalt inlay with milling. The good current preventive overlay on the section was economically justified within the scope of this study. The construction cost limit of the early strength concrete was suggested to be economical for 1, 3, and 7 days of construction alternative opening. CONCLUSIONS: CA4PRS was a viable tool for comparing various rehabilitation/reconstruction issue alternatives. Several concrete issues associated with the rehabilitation/reconstruction of the deteriorated concrete pavement were discussed as mentioned above.

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.

국내 고속도로는 1981년 건설된 남해고속도로를 시작으로 많은 구간이 콘크리트로 시공되어 현재 약 62.2%가 콘크리트 포장으로 이루어져 있다. 현재 그 중 대부분이 공용 년수가 설계수명인 20년이 넘은 노후화된 포장으로 그 연장은 2014년을 기준으로 1,426km에 이르고 있다. 노후 콘크리트 포장의 보수 보강은 현재 아스팔트 덧씌우기가 주로 사용되고 있다. 하지만 이미 내구성 에 한계를 느끼는 구간들이 많아지면서 노후포장에 대한 소규모의 단편적인 보수로는 파손의 반복적 발생 및 교통안전 사고, 교통 정체로 인한 사회적 비용증가를 감당하기 어렵기 때문에 부분보수 등이 아닌 대 대적인 개량방안이 필요한 시점이다. 엄청난 물량의 노후 콘크리트 포장을 일시에 개량할 수 없기 때문에 우선 현재 노후 콘크리트 포장의 상태를 평가하여 노후 콘크리트 포장의 구조적인 상태를 수치화 할 필요가 있다. 또한 개량이 필요한 콘 크리트 포장 구간의 개량 우선순위를 정할 필요가 있다. 이를 위해 본 연구에서는 노후 콘크리트 포장의 구조적인 상태를 수치화할 수 있는 도구인 리모델링 시급성 지수(Remodeling Index, RMI)를 개발하였 다. 통계분석을 통한 리모델링 시급성 지수를 개발을 위해 국내 고속도로 포장 전문가 및 실무자들로 구 성된 패널 멤버를 구성하여 다양한 종류와 심각도 및 기타 조건을 갖는 포장 구간에 대하여 Panel Rating을 실시하였다. 리모델링 시급성 지수 회귀모형은 식 1과 같이 현재의 포장상태를 평가하는 RMI present와 미래의 포장상 태를 예측하는 ΔRMI로 형태를 구성하였다. 현재의 포장상태를 평가하기 위한 인자로는 노후 콘크리트 포장 내 존재하는 선상균열의 길이, 면상균열의 면적, 알칼리 실리카 반응(ASR)의 존재유무를 사용하였으며, 미래의 포장상태를 예측하기 위한 인자로는 포장의 재령, 제설제 사용량, 교통량을 사용하였다. RMI = RMI present  식 1 여기서, RMI = 목표 재령의 RMI RMI present = 현재의 RMI ΔRMI = 현재 재령에서 목표 재령으로 변화할 때의 RMI 변화량 본 연구를 통하여 노후 콘크리트 포장의 현재상태와 함께 노후 포장의 개량에 필요한 예산 확보를 위한 미래의 포장 상태까지 예측이 가능할 것으로 기대한다.

국내에서는 고속도로의 포장 상태를 평가하기 위해 전 구간에 대하여 포장관리시스템을 도입하여 파손 현황을 관리하고 있으며, 보수 이력에 대해서도 종합적인 자료를 축적하고 있다. 노후 콘크리트 포장의 수명을 연장하기 위한 방안으로 아스팔트 및 콘크리트 덧씌우기 등을 실시하고 있으나 이러한 덧씌우기 공법으로는 하부의 노후 콘크리트 포장으로부터 전파되는 반사균열 등을 억제하기 어렵다. 특히 절삭 아 스팔트 덧씌우기의 경우 절삭면에 여전히 균열 등의 파손이 남아 있고 절삭으로 인한 불순물이 층간 접착 을 방해하여 절삭면에 물이 쉽게 고이고 포트홀이 빈번하게 발생할 수 있다. 또한 야간보수로 인해 재료 및 시공에 한계점이 나타나는 등의 사례를 확인할 수 있었다(도영수, 2002). 본 연구에서는 노후 콘크리트 포장에 대한 절삭 덧씌우기 보수구간의 연도별 이력을 정리하고, 덧씌우 기 포장의 파손에 대한 재보수의 발생 빈도를 조사하였다. 절삭 덧씌우기를 1회만 실시한 구간의 연장은 포장의 재령 20년까지 지속적으로 증가하다가 감소하였고 그때부터 2~3회 덧씌우기한 구간이 증가하는 것으로 확인되었다. 이를 통해 덧씌우기 포장의 재파손이 지속적으로 발생하고 있음을 확인하였으며, 절 삭 덧씌우기의 경우 재보수까지 걸리는 시간이 5년 이내로 상당히 짧다는 것을 확인할 수 있었다.