현재 국내에서는 아스팔트 포장의 예방적 유지보수공법의 사용이 미미하며, 시공 기준 또한 부재한 실정이다. 이에 따라 포장가속시 험시설을 활용하여 예방적 유지보수공법 적용에 대한 공용성 변화 분석을 진행하였다. 본 연구에서는 포그씰 A, B 공법에 대해 도포 량을 다르게 시공하여 기능성 인자인 BPN, MPD와 물성 인자인 공극률에 대해 추적조사를 진행하여 공용성 변화를 분석하였다. 주행 횟수의 산정은 가속시험기의 등가단축하중(ESAL, Equivalent SIngle Axle Load)의 관계식을 통해 실제 교통량을 등가단축하중으로 환산 하여 가속시험 주행 횟수를 산정하여 시공 후 공용 1년까지의 성능을 분석하였다. 분석 결과 기능성 인자인 MPD는 차량 주행으로 인 해 점차 감소하였으며, BPN은 시공 직후 포그씰 처리로 인한 미끄럼 저하가 지배적으로 나타났으나 점차 회복되는 것으로 나타났다. 물성 인자인 공극률은 주행 횟수가 증가할수록 포그씰이 포장 표면으로 채워져 공극률이 줄어드는 것으로 나타났다. 도포량별 분석 결과 도포량이 가장 많은 구간에서 저하율이 모든 인자에서 가장 큰 것으로 나타났으며, 두 도포량의 경우 인자별로 미세한 차이는 존재하였으나 대부분 비슷한 경향을 보이는 것으로 확인되었다.

국내 도로 연장은 2023년 기준 115,878km로 매년 증가하는 추세를 보이고 있다. 이중 준공 30년 이상된 노후도로의 비율은 51.5%에 해당하고 있어 도로 유지관리의 중요성이 대두되는 실정이다. 본 연구에서는 아스팔트 예방적 유지보수공법인 포그씰(Fog Seal)을 실 제 공용중에 있는 도로에 적용하여 공용성 변화를 분석하였다. 공용성능 분석을 위해 차량의 휠패스 부분에서 공법당 6개의 코어를 3 차년간 채취하여 공극률 및 바인더 함량 값을 비교하였다. 분석 방법으로는 포그씰 공법을 시공하지 않은 구간을 대조군으로 선정하 여 추적조사 기간에 따른 변화 추이를 분석하였다. 분석 결과, 공극률은 포그씰 시공 이후 지속적인 감소를 보였다. 바인더 함량의 경 우 공용연수가 증가할수록 바인더 함량 또한 점차 증가하는 것으로 확인되었다. 이는 공용연수가 증가함에 따라 차량의 주행으로 인 해 표면에 도포된 포그씰이 점차 도로 표면 및 균열 속으로 스며들어 내부의 공극이 채워지는 것으로 판단된다.

국내의 기후변화에 따른 국지성 호우가 빈번히 발생하면서 도로 포장 파손이 증가함에 따라 사고발생 저감 및 사용자 안전성을 확보하기 위한 신속한 유지관리 시스템이 요구되는 실정이다. 고속도로의 경우, 포장의 유지관리를 위해 도로포장 유지관리 시스템(PMS, Pavement Maintenance System)을 운영하고 있으나 조사 주기가 최소 2년 이상이며 고가의 자동화 장비를 이용하기 때문에 신속한 노면 조사 및 대응에 어려움이 있으며 도로 포장의 국부적인 표면손상 및 포트홀, 단차 등의 평탄성 불량구간이 발생할 경우 신속한 유지보수가 어려운 실정이다. 본 연구는 일반 차량에 쉽게 장착 할 수 있는 가속도 센서 및 전방 영상센서 등을 활용하여 노면의 이상 유무를 감지하고 도로 관리자에게 전송함으로써 신속한 보수 및 대응이 가능한 시스템을 개발하였다. 본 연구의 목적은 개발된 노면 측정 시스템을 이용하여 콘크리트 포장과 아스팔트의 차종 및 주행 속도별 가속도 데이터를 활용하여 포장형식별 특성을 파악하고, 도로의 주행쾌적성 평가를 위한 적용 가능성을 검증하는데 있다. 가속도 센서를 활용한 노면 상태 조사 시스템의 검증을 위해 본 연구에서는 포장 형식별로 가속도 데이터의 결과를 비교하고자 한국도로공사에서 보유하고 있는 시험도로에서 차종별, 속도별 주행시험을 실시하여 가속도 데이터의 RMS(Root Mean Square)값을 비교 검토하였다. 주행 속도에 따른 포장형식별 RMS값을 분석한 결과, 콘크리트 포장구간에서는 화물차를 제외한 차종들에서 속도에 따른 가속도 값의 변화가 최대 0.05g정도로 큰 차이가 없음을 확인할 수 있었다. 하지만 화물차는 속도가 증가할수록 RMS값도 증가하였으며 이는 화물차의 차체 및 서스펜션 등의 영향으로 화물차에서 발생하는 가속도 값이 승용차에 비해 커지는 것을 확인할 수 있었다. 아스팔트 포장구간의 경우는 SUV와 승합을 제외하고 소형, 중형, 대형, 화물차 등에서 모두 속도에 따라 RMS값이 점차적으로 증가하는 것으로 나타났으나 증가폭은 0.02g 미만으로 실제 노면의 이상 상태를 감지하기 위한 가속도 값에는 영향을 거의 주지 않는 것으로 나타났다. 콘크리트 포장구간이 아스팔트 포장구간에 비해 같은 속도일 경우 가속도 값이 약 2배정도 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다.

국가 전략적 차원에서 전체 사회기반시설물에 대해 미래에 필요한 유지보수 예산 파악하는 것은 매우 중요한 부분이다. 그러나 현 재 국내에서는 전체 대규모 시설물에 적용할 수 있는 유지보수비용 예측 기법이 거의 전무한 실정이다. 본 연구에서는 현재 국내에서 가용한 자 료와 적용 가능한 예측모델을 토대로 우리나라 전체 향후 SOC 시설물에 대한 향후 유지보수 투자 규모를 예측하였다. 실제 지출비용과 비교하 여 가장 적합한 예측모델을 선정하고 관리주체에서 과거에 지출한 유지보수비용 자료를 이용하여 일부 모델은 개발하여 교량, 터널, 포장, 항 만, 댐, 공항, 상수도, 하천, 항만 등의 사회기반시설물에 대한 최적의 미래 유지보수 비용을 산출하였다. 앞으로 10년간 총 비용예측결과, 8종의 사회기반시설물에 대하여 약 23조원이 필요한 것으로 나타났으며, 가장 비용이 크게 발생하는 시설물은 도로포장, 도로교량으로 나타났다.

본 연구에서는 비용예측모델과 성능예측모델을 이용하여 네트워크 레벨에서 향후 교량과 터널 유지관리 비용과 성능을 예측할 수 있는 방법론은 개발하였다. 현재 국내의 시설물 유지관리 관련 연구는 대부분 단일 시설물에 집중되어 있어 도로망차원의 네트워크 레벨 분석 에는 적용하기 어렵다. 따라서 시설물군 단위로 유지관리 계획을 수립해야하는 실무주체에게 유의한 정보를 제공하지 못하고 있는 실정이다. 본 연구의 예측모델은 시설물의 성능에 현재 시특법에 의해 평가하고 있는 상태외 사용성과 기능성을 포함하였으며, 기본 분석과 확장 분석을 통해 각 시설물의 조치 시기와 연간 예산을 추정할 수 있다. 또한 사례 분석을 통해 기술적 타당성을 검증하였다. 본 연구의 방법론이 활성화된 다면 다수의 시설물의 비용대비 미래 성능을 파악할 수 있으며, 효과적인 중장기 예산 수립을 할 수 있을 것으로 판단된다.

It is necessary to introduce a Reoprt Card that utilized in the developed countries for improved aging domestic Infrastructure. To do that, by improving to match the domestic environment, it is necessary to make a reliable accurate evaluation. Korean evaluation grade is, in consideration of both the life cycle of Infrastructure, should comprehensively evaluated by physical and environmental and social point of view is made .

본 연구는 교량 및 터널의 유지관리 투자에 따른 향후 네트워크 레벨의 시설물 성능 수준을 파악할 수 있는 방법론에 관한 연구이다. 시설물의 성능 개선이나 재난방지용 시설 투자 시 관리자 측면에서는 개별 시설물에 대한 효과 측면에 대해서만 연구가 활발하게 진행되어 추정이 가능하나 수십에서 수천 개가 되는 시설물 군을 대상으로 예산 투자 시 시설물군의 미래 성능에 대한 변화는 예측하기 어려운 실정이다. 본 방법론의 목적은 네트워크 차원에서 가능한 최소 정보로 각 예산 시나리오에 따른 시설물군의 미래 성능을 추정할 수 있도록 하고자 함이다. 본 연구의 방법론을 이용하면 교량 및 터널 시설물 군에 대한 유지관리비용 예측 모델과 성능 예측 모델을 바탕으로 관리자가 설정한 예산 투자 시 각 시설물의 향후 10년간 성능이 어떻게 변화하는지 예측할 수 있다. 방법론의 이론적 타당성을 검증하기 위해 59개의 교량과 터널 시설물 사례를 바탕으로 시뮬레이션을 실시하였으며, 이종시설물(교량, 터널)간의 예산 배분시 가장 효과적인 배정 비율을 찾기 위한 Tradeoff 분석도 실시하였다. 본 방법론이 SOC 시설물의 재난 및 방재 시설 투자에 대한 성능 평가 도구로 활용될 수 있다면 각 시설물군 간의 예산 배정 및 우선순위 결정 시 보다 객관적이고 효율적인 의사결정이 가능할 것으로 판단된다.