현재 국내의 대부분 도로관리 기관의 동절기 도로 유지관리용 제설제 살포 방식은 습염식(Pre-wetted) 을 적용하고 있다. 습염은 고체 소금에 염화칼슘 30% 용액(중량비 7:3)을 섞어서 살포하는 방식이다. 그 러나 염화칼슘은 대부분 외국에서 수입에 의존하므로 소금에 비해 가격이 비싸고 수급이 어렵다. 특히 폭 설 등으로 인해 예측한 수요량 보다 사용량이 많아지면 수급의 어려움, 가격의 급등 등이 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서는 습염용 제설제 다양화를 통한 공급 안정성 및 경제성을 제고하고자 염화마그네 슘에 대한 융빙성능, 강재부식성, 용해시간 시험을 실시하여 사용성을 검토하였다. -5℃에서 실시한 염화칼슘 대비 염화마그네슘의 융빙성능은 고상의 경우 10분에서는 유사한 성능을 나 타내었으나 30, 60, 90분에서는 염화칼슘에 비해 더 많은 량의 얼음을 녹이는 것으로 나타났다. 염화칼 슘 습염(중량비, 고체 소금 70% + 농도 30%의 액상 염화칼슘 30%) 대비 염화마그네슘 습염(중량비, 고 체 소금 70% + 농도 22%의 액상 염화마그네슘 30%)의 융빙성능은 10분에서는 유사한 성능을 나타내었 으나 30, 60, 90분에서는 더 많은 량의 얼음을 녹이는 것으로 나타나 사용성에는 문제가 없는 것으로 나 타났다. -12℃에서 실시한 고체의 경우, 30, 60, 90분에서 염화칼슘과 염화마그네슘의 융빙성능은 유사 한 경향을 보였으나, 10분에서의 융빙성능은 염화칼슘이 염화마그네슘의 약 1.7배로 나타났고, 습염의 경우는 -5℃와 유사한 융빙성능의 경향을 보이는 것으로 나타나 습염용 재료로 사용성 및 융설효과에는 문제가 없는 것으로 나타났다. 강재부식성은 염화칼슘 습염 대비 염화마그네슘 습염의 부식량이 1주에서 68%, 2주에서 55%인 것으로 나타났고, 부식량은 염화칼슘 ＞ 소금 ＞ 염화칼슘 습염 ＞ 염화마그네슘 습 염 ＞ 염화마그네슘 순서로 크게 나타났다. 15℃ 용액에서 염화마그네슘의 용해시간은 염화칼슘에 비해 1.34배 가량 더 소요되는 것으로 나타나 동절기 교반수 온도를 고려하여 염화칼슘 보다 교반시간이 1.5~2배 정도 더 필요할 것으로 나타났다. 검토 결과 습염용 염화마그네슘 용액은 강재부식 저감 효과가 있을 수 있고, 융설효과 측면에서는 염화 칼슘 습염과 유사한 성능으로 염화칼슘 대체재로 사용할 수 있다고 판단된다. 다만 용해도가 염화마그네 슘(0℃에서 52.9, 10℃에서 53.6)은 염화칼슘(0℃에서 59.5, 10℃에서 64.7) 보다 낮고 용해시간이 더 소 요되므로 용액화하는 교반시간이 더 필요하다.

제설용 소금에서 미세 입자가 많으면 융설의 즉효성은 있으나 눈이 압설인 경우에는 그 효과가 충분히 깊은 곳까지 미치지 못하고, 지속성이 미흡하다. 또한, 가볍기 때문에 차량 통행이나 바람에 의해서 비산 되기 쉽다. 반면에 굵은 입자가 많으면 눈을 녹이는데 필요한 시간이 많이 소요되고 입자의 일부가 노면 밖으로 튀어 재료의 손실이 발생한다. 따라서 본 연구에서는 제설용 소금의 입경에 따른 융빙성능, 합성입도별 지속성과 속효성을 만족할 수 있는 융빙성능과 재료 손실을 최소화 하기 위한 살포성 시험을 실시하여 최적의 입도 기준을 제시하였다. 입경별(10, 8, 5, 2.8, 1.2, 0.6, 0.3mm) 융빙성능 결과, -5℃에서는 입경이 클수록(5mm 이상, 특히 10mm) 지속성(120분)이 있었고, 시험시간 120분 대비 90분에서의 융빙율은 입경 2.8~0.3mm에서 평균 94%, 입경 10~5mm에서 평균 78% 로 나타났다. 시험 온도 -12℃, 시험시간 120분에서 융빙량은 10mm 입경에서 8g, 0.6mm 입경에서 30g 으로서, 저온에서는 굵은 입경 소금의 융빙성능이 크게 떨어지는 것 으로 나타났다. 4가지 합성입도에 따른 살포성 시험결과, 도로 폭 0~8m 까지의 소금 누적 잔류량은 84~90% 로서 현재 국내 대부분 도로관리기관에서 채택하고 있는 습염(고체 소금+염화칼슘 용액) 살포 시에는 소금 잔류량이 95% 이상으로 향상될 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서 제시한 제설용 소금의 최적 입도는 잔 입경, 중간 입경, 굵은 입경을 적절하게 조 합하여 속효성과 지속성을 확보할 수 있고, 살포 시 소금의 손실을 최소화 시킬 수 있을 것이다.

콘크리트의 박리(scaling)는 수분의 존재하에 동결융해 싸이클에 따른 콘크리트의 점진적인 표면열화이다. 특히, 이것은 제설제에 염화물의 존재가 콘크리트 표면박리(스켈링)와 더불어 심한 경우, 굵은골재의 노출 및 탈리로 이어질 수 있다. 본 연구에서는 콘크리트의 스켈링에 대한 저염화물계 제설제(low chloride deicier, LCD)와 염화칼슘 및 염화나트륨 제설제의 상대적인 영향을 ASTM C672에 준하여 실시하였다. 시험 제설제의 농도는 1, 4, 10% 이고, 수돗물은 기준으로 사용하였다. 박리량은 중량으로 평가하였다. 연구결과 4% 농도를 적용하였을 때, 동결융해 56 싸이클 후 콘크리트의 박리는 수돗물에 비해 LCD 용액에서 약 9배, 염화칼슘 용액에서 약 18배, 염화나트륨 용액에서 약 33배 정도 크게 발생하였다. 용액의 농도에 따라서는 고농도인 10%에 비해 4% 농도에서 표면 박리가 가장 현저하게 발생하였는데, 이는 스켈링 발생이 염농도가 3~4%일 때 가장 현저해진다는 기존의 연구결과와 일치함을 알 수 있었다(일본콘크리트공학회, 1999). 또한 콘크리트가 경화된 후, 현장에서 염화나트륨 및 저염화물계 제설제(LCD, 염소이온 중량비 50%)가 살포되고 동결융해 싸이클에 노출된 경우, 제설제에 노출되지 않은 경우의 콘크리트 동해열화에 대해, 콘크리트의 공기량에 따른 영향을 실험적으로 연구하였다. 연구 결과 동결융해 싸이클에 따른 콘크리트 시편은 제설제에 노출되지 않은 것 보다 염화물 제설제 노출에서 스켈링이 더 심한 것으로 나타났고, 염화물 제설제에 노출된 시편이 노출되지 않은 시편 보다 중량 손실이 2배나 되었다. 콘크리트 시편의 상대 동탄성계수는 염화물 제설제에 노출되지 않은 것과 비교하여 염화물 제설제에 노출된 것에서 더 빠르게 감소하였다. 또한 염화나트륨 제설제에 노출된 콘크리트 시편의 상대 동탄성계수는 저염화물계 제설제에 노출된 것 보다 더 빠르게 감소하였다. AE 콘크리트는 염화물과 동결융해 싸이클에 노출되었을 때, Non-AE 콘크리트 보다 성능저하가 크게 지연되었다.

본 연구는 도로 상의 눈이나 얼음의 제거에 사용되는 융빙제와 부식방지제 및 저부식성 제설제 그리고 이들의 조합에 대한 성능 및 구조물에 미치는 영향에 대하여 분석하였다. 동결융해 후 무게손실률은 저부식성 제설제가 융빙제와 부식방지제 및 이들의 조합보다 적게 나타났고, 상대동탄성계수 감소는 물, 저부식성 제설제 및 NaCl+JF-1004를 제외하고 융빙제와 부식방지제 및 이들의 조합물들은 동결융해 150사이클 이후에 급격히 떨어지는 것으로 나타났다. 또한 동결융해 후 콘크리트는 물을 제외하고 상당히 심한 표면 손상을 나타냈다. 융빙 효과는 융빙제와 저부식성 제설제 및 부식방지제의 조합하여 사용할 때가 이들 개별적으로 사용될 때보다 우수한 것으로 나타났고, 저부식성 제설제 및 부식방지제의 단독 사용은 초기 융빙 성능 뿐 아니라 지속성도 현저히 낮아 현장 적용에는 문제가 있는 것으로 판단된다. 강재부식시험의 pH는 저부식성 제설제와 NaCl+JF-1004의 pH는 알칼리성을 띠는 반면에 이외의 나머지에서는 중성에서 산성으로 변화해 가고 있는 것으로 나타났고, 염화나트륨의 조합물이 다른 수용액보다 상당히 빠르게 무게감량이 나타나 강재 부식속도가 빠르게 진행되는 것으로 나타났다. 이상으로부터 도로상의 눈이나 얼음의 제거를 위하여 융빙제의 조합물을 사용 시 최대한 도로 포장 및 교량에 손상이 적게 미치는 조성물에 대한 신중한 선택하여 사용해야 할 것이다.

본 연구에서는 기존의 염화물계 제설제인 염화칼슘(CaCl2) 및 염화나트륨(NaCl)과 비염화물계 제설제(NS 100) 초산화합물 함유 염화물 제설제(NS 40), 그리고 이들 제설제를 중량대비 일정비율로 혼합(NaCl 70%+CaCl2 30%, NS 40 70%+CaCl2 30%, NaCl 70%+NS 40 30%, NS 40 70%+NaCl 30%)하였을 때 제설성 능과 특성, 콘크리트의 동결융해저항성 및 강재의 부식에 미치는 영향을 실내시험을 통하여 비교 검토하였다. 이상의 시험결과를 바탕으로 동절기 구조물이 동해를 받을 수 있는 지역에서 염화물계 제설제를 사용할 경우 제설성능 및 효과, 강재의 부식성 콘크리트의 동결융해저항성 및 스켈링저항성에 미치는 영향을 고려해 볼 때 하나의 제석제를 사용하기 보다는 두가지 제설제를 적정 비율로 혼합하여 사용하는 것이 바람직한 방법임을 알 수 있었다. 혼합 사용시에는 제설성능 강재 및 콘크리트에 미치는 영향을 고려해 볼 때 NS40(70%)+염화칼슘(30%)이 가장 효과적인 것으로 나타났다.

방수시스템(WPS)의 성능은 재료 인자들의 복잡한 상호작용, 설계상세, 그리고 시공의 질에 따라 영향을 받고, 주로 인장접착강도(TAS)로 측정되는 교면과의 접착성에 의해 결정되는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구는 현재 국내에 유통되고 있는 교면방수재 8종의 WPS의 성능을 아스팔트 포장층 혼합물의 종류, 시공시 혼합물의 온도, 포장층의 두께, 반복주행시험에 따른 접착특성을 중심으로 인장접착특성을 비교하였다. 또한 TAS 시험 후 계면에서의 탈리상태를 조사하였다. WPS에 대한 TAS 시험결과 SMA 혼합물이 밀입도 혼합물 보다 TAS가 크게 나타나 아스팔트 혼합물 종류에 따라서 차이가 났다. 시트식 방수재는 아스팔트 혼합물의 종류에 상관없이 시공온도가 높은 것이 접착력이 더 크게 나타났으나 도막식에서는 방수재 계열별로 다소 차이가 있고 시트식과 같지 않은 것으로 나타났다. 포장층 두께에 따른 영향은 방수재 종류에 상관없이 대동소이한 것으로 나타났다. 반복주행시험에 따라서 시트식에서의 접착력은 하중 재하지점>하중재하 않은 곳>하중 재하지점 옆 부근의 순서로 나타났고, 도막식에서는 방수재 종류에 따라 다르게 나타났다. 또한 방수재의 종류 및 특성에 따라 방수시스템 계면에서의 탈리상태가 다르다는 것을 알 수 있었다.

방수시스템(WPS)의 성능은 재료 인자들의 복잡한 상호작용, 설계상세, 그리고 시공의 질에 따라 영향을 받고, 주로 인장접착강도(TAS)로 측정되는 교면과의 접착성에 의해 결정되는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구는 현재 국내에 유통되고 있는 교면방수재 8종의 WPS의 성능을 아스팔트 포장층 혼합물의 종류, 시공시 혼합물의 온도, 포장층의 두께, 반복주행시험에 따른 접착특성을 중심으로 인장접착특성을 비교하였다. 또한 TAS 시험 후 계면에서의 탈리상태를 조사하였다. WPS에 대한 TAS 시험결과 SMA 혼합물이 밀입도 혼합물 보다 TAS가 크게 나타나 아스팔트 혼합물 종류에 따라서 차이가 났다. 시트식 방수재는 아스팔트 혼합물의 종류에 상관없이 시공온도가 높은 것이 접착력이 더 크게 나타났으나 도막식에서는 방수재 계열별로 다소 차이가 있고 시트식과 같지 않은 것으로 나타났다. 포장층 두께에 따른 영향은 방수재 종류에 상관없이 대동소이한 것으로 나타났다. 반복주행시험에 따라서 시트식에서의 접착력은 하중 재하지점>하중재하 않은 곳>하중 재하지점 옆 부근의 순서로 나타났고, 도막식에서는 방수재 종류에 따라 다르게 나타났다. 또한 방수재의 종류 및 특성에 따라 방수시스템 계면에서의 탈리상태가 다르다는 것을 알 수 있었다.

포장의 평탄성은 자동차 주행시의 승차감 안전성 및 포장파손의 직접적인 영향인자로서, 도로 이용자 입장에서 도로상태를 평가하는 가장 중요한 사항이다. 이러한 포장의 평탄성은 포장 공용성 평가요소 중 가장 중요한 사항으로서 포장의 품질관리나 유지관리시에 중요하게 다루어져야 하나, 국가별로 각기 고유의 측정장비나 계산방법이 사용됨으로 인해 국제적으로 통일된 관리기준이 확립되어 있지 않은 실정이다. 국내의 경우 신설포장에 대해 포장평탄성의 관리기준을 적용하고 있으며, 관리 기준값은 7.6m CP 장비를 이용한 PrI를 사용하고 있는 실정이다. 그러나 이 장비는 수동식으로서 현장조사시 교통차단이 불가피하며, 측정 및 계산을 인력에 의존하고 있기 때문에 시간이 많이 소요되고 개인오차가 발생하는 문제점이 있다. 따라서 80km의 속도로 평탄성을 측정할 수 있는 자동식 평탄성 장비인 APL에서 IRI 값을 도입하여 수동식 장비의 문제점을 해결코자 하고 있다. 본 연구에서는 기존의 PrI 관리기준을 이용하여 IRI 관리기준을 정립하기 위해, 7.6m CP에 의한 PrI와 APL에 의한 IRI의 상관관계를 시험을 통해 규명하였다. 시험결과 분석에 따르면 아스팔트 및 시멘트 콘크리트 포장 모두는 신뢰 할 만한 상관관계가 나타남을 알 수 있었다.

포장의 평탄성은 자동차 주행시의 승차감 안전성 및 포장파손의 직접적인 영향인자로서, 도로 이용자 입장에서 도로상태를 평가하는 가장 중요한 사항이다. 이러한 포장의 평탄성은 포장 공용성 평가요소 중 가장 중요한 사항으로서 포장의 품질관리나 유지관리시에 중요하게 다루어져야 하나, 국가별로 각기 고유의 측정장비나 계산방법이 사용됨으로 인해 국제적으로 통일된 관리기준이 확립되어 있지 않은 실정이다. 국내의 경우 신설포장에 대해 포장평탄성의 관리기준을 적용하고 있으며, 관리 기준값은 7.6m CP 장비를 이용한 PrI를 사용하고 있는 실정이다. 그러나 이 장비는 수동식으로서 현장조사시 교통차단이 불가피하며, 측정 및 계산을 인력에 의존하고 있기 때문에 시간이 많이 소요되고 개인오차가 발생하는 문제점이 있다. 따라서 80km의 속도로 평탄성을 측정할 수 있는 자동식 평탄성 장비인 APL에서 IRI 값을 도입하여 수동식 장비의 문제점을 해결코자 하고 있다. 본 연구에서는 기존의 PrI 관리기준을 이용하여 IRI 관리기준을 정립하기 위해, 7.6m CP에 의한 PrI와 APL에 의한 IRI의 상관관계를 시험을 통해 규명하였다. 시험결과 분석에 따르면 아스팔트 및 시멘트 콘크리트 포장 모두는 신뢰 할 만한 상관관계가 나타남을 알 수 있었다.

방수시스템의 거동은 재료 인자들의 복잡한 상호작용, 설계 상세, 그리고 시공의 질에 따라 결정되고, 방수성은 교면과의 접착성과 방수재의 손상정도에 의해 결정되는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구는 현재 국내에 유통되고 있는 교면방수재의 종류별로 방수시스템의 성능을 현재 각 시공현장에서 하자의 원인으로 가장 빈번하게 발생되는 요인들을 중심으로 인장접착 특성을 비교하였다. 방수시스템에 대한 인장접착강도 시험 결과, 함수비 10% 이상에서는 무기질탄성계 도막방수재를 제외하고는 접착력이 감소하였으며, 바닥판 콘크리트 강도가 증가할수록 일반적으로 인장접착강도는 증가하였다. 또한 바닥판 콘크리트의 양생방법에 따라 내부의 공극구조 및 평탄성의 차이로 인해 수중양생한 시편이 전반적으로 접착력이 더 큰 것으로 나타났다. 아스팔트 혼합물 포설전 보다 아스팔트 혼합물 포설후 인장접착강도가 증가하는 경향을 나타냈지만 도막식의 경우, 오히려 감소하는 결과가 나타났다. 그리고 방수재 시공시 대기온도가 상승함에 따라 접착력이 저하되어 방수 시스템의 성능에 악영향을 미치는 것으로 나타났다.

방수시스템의 거동은 재료 인자들의 복잡한 상호작용, 설계 상세, 그리고 시공의 질에 따라 결정되고, 방수성은 교면과의 접착성과 방수재의 손상정도에 의해 결정되는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구는 현재 국내에 유통되고 있는 교면방수재의 종류별로 방수시스템의 성능을 현재 각 시공현장에서 하자의 원인으로 가장 빈번하게 발생되는 요인들을 중심으로 인장접착 특성을 비교하였다. 방수시스템에 대한 인장접착강도 시험 결과, 함수비 10% 이상에서는 무기질탄성계 도막방수재를 제외하고는 접착력이 감소하였으며, 바닥판 콘크리트 강도가 증가할수록 일반적으로 인장접착강도는 증가하였다. 또한 바닥판 콘크리트의 양생방법에 따라 내부의 공극구조 및 평탄성의 차이로 인해 수중양생한 시편이 전반적으로 접착력이 더 큰 것으로 나타났다. 아스팔트 혼합물 포설전 보다 아스팔트 혼합물 포설후 인장접착강도가 증가하는 경향을 나타냈지만 도막식의 경우, 오히려 감소하는 결과가 나타났다. 그리고 방수재 시공시 대기온도가 상승함에 따라 접착력이 저하되어 방수 시스템의 성능에 악영향을 미치는 것으로 나타났다.

본 연구에서는 아스팔트 바인더의 절대점도, 동점도, 침입도, 연화점, PG 고온등급을 이용하여 샌드아스팔트 흔합물의 고속 직접인장강도(DTS1), 저속 직접인장강도(DTS2), 간접인장강도(ITS), 회복탄성계수(MR), 강성지수(SI)를 추정하기 위한 연구를 수행하였다. 여러 가지 혼합물의 특성 중 DTS2가 가장 상관성이 높게 나타났으며 그 다음이 DTS1, ITS, SI, MR 순인 것으로 나타났다. 바인더 성질 중에는 PG 등급이 DTS2와 가장 높은 상관 관계를 보여 PG 고온등급이 높은 바인더를 사용하면 직접인장강도가 어느 정도 우수한 혼합물을 얻을 수 있음을 알 수 있었다. 하지만 각각의 물리적 성질만으로는 신뢰도가 낮아 종합적으로 여러 물성을 이용하여 상관성을 분석하였다. 그 결과 직접 및 간접인장강도는 결정계수가 0.99 이상인 모델을 얻을 수 있었다. 그리고 MR, SI 값의 추정치 모델도 R2이 0.91 및 0.93 이상이어서 상당한 신뢰성을 가지고 물성으로부터 역학적 특성을 추정할 수 있음을 보여준다.

본 연구에서는 아스팔트 바인더의 절대점도, 동점도, 침입도, 연화점, PG 고온등급을 이용하여 샌드아스팔트 흔합물의 고속 직접인장강도(DTS1), 저속 직접인장강도(DTS2), 간접인장강도(ITS), 회복탄성계수(MR), 강성지수(SI)를 추정하기 위한 연구를 수행하였다. 여러 가지 혼합물의 특성 중 DTS2가 가장 상관성이 높게 나타났으며 그 다음이 DTS1, ITS, SI, MR 순인 것으로 나타났다. 바인더 성질 중에는 PG 등급이 DTS2와 가장 높은 상관 관계를 보여 PG 고온등급이 높은 바인더를 사용하면 직접인장강도가 어느 정도 우수한 혼합물을 얻을 수 있음을 알 수 있었다. 하지만 각각의 물리적 성질만으로는 신뢰도가 낮아 종합적으로 여러 물성을 이용하여 상관성을 분석하였다. 그 결과 직접 및 간접인장강도는 결정계수가 0.99 이상인 모델을 얻을 수 있었다. 그리고 MR, SI 값의 추정치 모델도 R2이 0.91 및 0.93 이상이어서 상당한 신뢰성을 가지고 물성으로부터 역학적 특성을 추정할 수 있음을 보여준다.