PURPOSES: This paper presents the noise reduction effect of asphalt concrete pavement using steel slag aggregate. METHODS: Steel slag aggregates induce various mechanical effects because of their high stiffness and specific gravity. It is also known that the noise reduction effect is due to its high specific gravity and porous nature. In this study, the noise reduction in a steel slag asphalt concrete pavement section was measured and analyzed. RESULTS : On average, an asphalt concrete pavement with steel slag reduces road traffic noise by about 2 dB(A). In addition, the analysis of sound pressure levels by frequency showed lower sound pressure levels in steel slag asphalt concrete pavement than general HMA in all frequency ranges (from low to high frequencies). An analysis of the benefits with regard to noise, by assuming a road-traffic noise reduction of 2 dB(A) with asphalt concrete pavement using steel slag, shows that the noise abatement cost approach can save 1.6 million won a year over soundproof wall costs. In addition, the noise damage cost approach results in cost savings (with regard to noise) of between 19 and 60 million won per year depending on the population density. CONCLUSIONS: The use of steel slag aggregate as an asphalt concrete mixture material not only improves the mechanical performance but also has a noise reduction effect. It is expected that the steel slag asphalt concrete pavement can reduce the environmental burden by utilizing resources and provide a safer and more comfortable pavement condition to the road users.

도로건설 및 포장기술이 발달함에 따라 도로의 내구성과 수명이 증가하게 되었고 도로 이용자들의 관심은 더 이상 도로의 구조성능이 아닌 기능성으로 그 주체가 변화하고 있다. 특히 도로의 기능성중 하나인 소음의 경우 도로교통소음 관련 민원처리 건수가 증가하고 있고 도로교통소음으로 인한 손해배상 책임을 인정하는 판결도 나오고 있어 도로 이용자들의 소음에 대한 관심이 증가하고 있는 것을 알 수 있다. 도로교통소음을 줄이기 위한 방법은 바이패스(루프) 도로, 방음벽, 식수대 등의 시설물을 설치하여 소음의 원천으로부터 거리를 두는 방법이 있지만 용지 확보 문제와 고층에서는 그 효과가 미미하다는 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해 소음의 원천에서 소음을 저감시킬 수 있는 “저소음 포장공법”에 대한 연구가 진행되고 있다. “제강 슬래그를 활용한 박층 아스팔트 포장공법” 또한 소음을 저감시키는 효과가 있으나, 그 효과를 분석한 관련 연구 사례가 없어 본 연구에서는 13mm 밀입도 아스팔트 포장공법 대비 제강 슬래그를 활용한 박층 아스팔트 포장공법의 소음 저감량을 산출하여 제강 슬래그의 소음저감 효과와 그 원인을 분석하였다. 소음측정 방법은 SPB(Statistcal Pass-by), CPX(Close Proximity), CPB(Controlled Pass-by), CB(Tryes-Coast-by) 등 여러 가지 방법이 있지만 실제 도로변에 전달되는 소음을 측정하기 위해 Pass-by 방법을 사용하였고 시험시공 구간의 교통량이 적어 CPB 방법을 선정하여 사용하였다. 실험 결과 13mm 밀입도 아스팔트 포장공법 대비 약 7 ∼ 8%의 소음저감 효과가 발생하였다. 그 이유로는 제강 슬래그의 골재 입형, 최대골재치수, 골재 비중에 의한 것으로 판단된다. 향후 장기적인 소음저감 효과 분석을 위해 지속적인 모니터링과 추적조사가 필요하다. 또한 제강 슬래그는 고갈되는 천연골재와 부족한 1등급 골재의 대체 자원으로 활용이 가능하여 다양한 수요들이 발생 할 것으로 예상되며 관련 연구가 진행되어야 한다.

국토교통부고시 제 2014-105호와 환경부고시 제 2014-33호에 따라 2016년부터 순환골재를 제품소요량 대비 40% 이상 의무적으로 사용해야함에 따라 건설 분야의 순환골재 활용은 권장사항이 아닌 의무사항이 되고 있다. 순환골재라 함은 “건설폐기물의 재활용촉진에 관한 법률” 제2조 제7호의 규정(건설폐기물을 물리적 또는 화학적 처리과정 등을 거쳐 제35조의 규정에 의한 품질기준에 적합하게 한 것)에 적합한 골재로 폐아스콘, 폐콘크리트, 슬래그 등이 이에 해당된다. 슬래그는 철을 제조할 때 생성되는 산업폐기물로 일반적으로 고로 슬래그 미분말이 순환골재로써 콘크리트 제조시 사용되나 본 연구에서는 제강슬래그를 활용하였다. 제강슬래그는 팽창성과 환경적인 이유로 활용이 어려웠으나 선행연구를 통해 기초물성 및 환경성을 검토하여 아스팔트 골재로써 활용성을 검증하였다. 이에 따라 본 연구에서는 순환골재인 폐아스콘와 제강슬래그를 활용하고 최적의 혼입비율을 확보하기 위하여 폐아스콘 혼입 비율을 구분하여 실용화를 목적으로 13mm 밀입도(WC-1), 20mm 밀입도(WC-3) 로 중온 재활용 아스팔트 혼합물을 설계하여 공용성능을 분석하였다. 본 연구에 사용된 재료는 P사 광양제철소에서 생산된 3개월 이상 에이징된 제강슬래그(전로슬래그 90%, 전기로슬래그 10%)를 사용하였으며 인천지역 폐아스콘을 활용하였다. 공용성능 평가를 위하여 소성변형과 밀접한 관련이 있는 변형강도 실험을 수행하였다. 실험결과, 골재의 크기가 큰 WC-3가 WC-1에 비해 변형강도가 우수하였으며 WC-1는 제강슬래그의 비율이 높을수록 변형강도가 우수하였으며 WC-3는 제강슬래그의 비율에 영향을 받지 않았다.

PURPOSES:This study aimed to analyze the experimental and numerical behavior of warm mix asphalt pavement prepared using steel slag and RAP and to conduct economic analysis of pavement construction.METHODS :For developing high performance asphalt pavement, we performed three evaluations: fundamental analysis, experimental testing, and 3D finite element analysis. In particular, 3D finite element analysis was conducted on several pavement structures by adopting the results of experimental tests.RESULTS :Through the various evaluations, it was established that steel slag was effective for use as asphalt mixture aggregate. Moreover, asphalt mixture constituting steel slag and RAP demonstrated higher performance behavior compared with conventionally used asphalt mixture. Furthermore, based on the 3D FE modeling, we established that the developed asphalt pavement constituting steel slag and RAP can be utilized for thin layer pavement with comparable performance behavior.CONCLUSIONS:Warm mix asphalt pavement prepared using steel slag and RAP is more competitive and economic compared to hot-mix asphalt pavement. Moreover, it can be applied for preparing thin layer asphalt pavements with reasonable performance. The developed warm mix asphalt pavement prepared using steel slag and RAP can be an alternative pavement type with competitive performance based on the reasonable economic benefit it provides.

최근 자연환경보전에 관한 법률이 강화되면서 도로포장용 골재 채취 및 석산의 신규개발이 제한되어 양질의 골재 수급이 어렵다. 특히 골재 소요량의 40% 이상을 재활용골재로 사용해야 하는 재활용골재 의 무 사용 환경부 고시가 시행되어 재활용골재 활용에 대한 관심이 높아지고 있다. 이와 같이 재활용골재 활용에 대한 필요성이 높아짐에 따라 다양한 산업부산물 및 폐기물을 골재로 활용하기 위하여 많은 연구 진행되고 있다. 특히 산업부산물 중 제강슬래그는 연간 발생량이 약 600만 톤으로 대량 발생되고 있지만 노반재나 성토재 등 저부가가치 재료로 활용되거나 매립되어 활용성이 떨어진다. 하지만 제강슬래그의 선 행연구결과 밀도, 마모감량 등 국내 도로용 골재기준을 충분히 만족하고 있으며 폐기물 및 토양오염에 대 한 환경기준도 만족하여 도로용 아스팔트 콘크리트에 활용이 가능할 것으로 판단된다. 이에 본 연구에서는 폐아스콘과 제강슬래그를 활용한 아스팔트 포장공법을 개발하기 위하여 폐아스콘과 제강슬래그의 혼입비율과 입도를 달리한 아스팔트 혼합물을 배합하여 변형강도(Deformation strength: SD) 실험, 반복주행(Wheel tracking) 실험, 회복탄성계수(MR) 실험 등 다양한 실내실험을 수행하여 아스 팔트 혼합물에 대한 공용성능을 분석하였다. 분석된 공용성능을 토대로 폐아스콘과 제강슬래그의 혼입비 율과 합성입도를 달리하여 인천지역에 4개구간 약 50m, 전남지역에 6개구간 약 300m 시험시공을 실시하 였다. 본 연구에서는 광양제철소에서 생산된 3개월 이상 에이징된 제강슬래그(전로슬래그 90%, 전기로슬래 그 10%)와 각 시험시공 지역에서 수급된 폐아스콘을 사용하였으며 아스팔트 바인더는 본 연구를 위하여 S사에서 개발한 중온기능과 재생첨가제를 포함하여 폐아스콘과 제강슬래그 활용에 적합하게 설계된 제품 (WMRA, Warm Mixed Reclaimed Asphalt)을 사용하였다. 폐아스콘과 제강슬래그를 활용한 아스팔트 포장 시험시공의 안정도, 공극율 등 검사시험성적 결과 품 질기준에 모두 만족하여 현장적용에 문제가 없을 것으로 판단되며 추후 추적조사를 통하여 균열 및 소성 변형에 대한 지속적인 검토를 수행할 계획이다.

철강슬래그는 철을 생산하는 과정에서 발생되는 산업부산물로, 발생되는 공정에 따라 크게 고로슬래그 와 제강슬래그로 분류된다. 고로슬래그는 포틀랜드시멘트와 화학성분이 유사하고 잠재수경성이 있기 때 문에 시멘트원료 또는 혼화재 등으로 사용되나 제강슬래그의 경우 함유된 유리석회로 인하여 팽창성 및 환경적인 문제를 야기시킬 수 있어 대부분 성토용, 도로보조기층 및 기층용 등 비교적 저부가가치 재료로 활용되고 있다. 하지만 제강슬래그는 강한 마모저항 성능과 일반골재에 대비하여 높은 밀도를 갖고 있기 때문에 아스팔트 혼합물의 골재로서 사용이 가능하다. 또한 천연골재의 부족으로 인하여 대체골재에 대한 필요성이 높아지고 골재 소요량의 40%이상을 재활용골재로 사용하는 환경부 고시가 2016년 시행 예정이 기 때문에 제강슬래그의 활용이 증가될 것으로 판단된다. 이에 따라 본 연구는 제강슬래그를 아스팔트 혼 합물 골재로 활용하기 위한 기초물성 및 환경성 평가를 실시하여 활용성을 평가하였다. 본 연구는 포스코 광양제철소에서 생산된 3개월 이상 에이징된 제강슬래그(전로슬래그 90%, 전기로슬 래그 10%)를 사용하였으며 철강슬래그에 대한 기본적인 골재성능 특성과 아스팔트재료에 적합한 품질성 능을 평가하고자 수침팽창비, 편장석 함유량, 마모율, 골재의 파쇄면, 입도/밀도/흡수율, 안정성을 평가 하였으며 환경성 평가를 위하여 유해물질 함유량 기준(폐기물공정시험기준 2014, 토양오염공정시험기준 2013)에 따라 각각 유해성분 함량을 측정하였다. 제강슬래그의 기초물성 및 환경성 평가 실험결과 높은 밀도로 인하여 외력에 반응하는 저항성이 기존 골재보다 우수하고 침수팽창이 전혀 일어나지 않았으며 유해물질 또한 검출되지 않았다. 따라서 제강슬래 그는 아스팔트 혼합물의 골재로 사용하기 적합한 것으로 분석되었다.

Performance Evaluation was conducted for analyzing fundamental properties of warm-mix asphalt mixture using 100% steel slag. This study tested and compared asphalt mixture used three types of asphalt binder and two types of aggregate.

Improving traffic capacity and vehicle speed is no longer the main focus in transportation because of developments of technology and awareness of the citizens. Therefore, transportation's focus has been changing to solve social and environmental phenomena, such as noise and accident reduction and disaster prevention. One of new solutions that solves transportation problems is porous asphalt concrete pavement that can reduce highway noise and accident in wet condition. This research evaluated the economic characteristics of porous asphalt pavements by selecting associated safe and environmental variables. Also, The research conducted economic analysis between porous pavements and traditional pavements. The results show economic benefits of porous pavements.