비가열식 상온 도로포장 재활용 공법인 상온 현장 재활용 공법(CIR), 상온 플랜트 재활용 공법(CCPR), 상온 전체 포장층 재활용 공법(FDR)들은 경제적으로 시공 비용이 저렴하고 공사기간을 단축시키며 환경오염 영향을 적게 미치는 장점이 있다. 상온 재활용 공법에 사용되는 아스팔트 바인더는 크게 유화아스팔트(emulsified asphalt)와 폼드 아스팔트(foamed asphalt)가 적용되며, 이들은 재생 아스팔트 혼합물의 재생첨가제 또는 안정제로서의 기능을 하기도 한다. 유화아스팔트는 물속에 아스팔트 바인더 입자(1-3μm)가 계면활성제(surfactant)에 의해 상분리 현상을 일으키지 않고 분산 상태를 유지하고 있는 액체 상태의 아스팔트이기 때문에 상온에서 별도의 가열 없이 편리하게 사용할 수 있다. 하지만 상온 재활용 아스팔트 콘크리트에 대한 공학적 구조 해석을 위한 정량적 데이터가 부족하여 공학적 공용성 분석이 이루어지지 못해 널리 활성화 되는데 한계점을 가지고 있다. 본 연구는 상온 재활용 아스팔트 콘크리트용 개질 유화아스팔트의 개발을 목적으로 개질재(천연고무, 합성고무 등)에 의한 유화아스팔트 바인더의 정량적 물성 성능 평가를 위하여 기초적 실험평가를 실시하였다. 아스팔트 바인더(AP-3)를 개질 첨가제인 천연고무, 합성고무 A와 B를 각각 3% 첨가하여 개질시키고 유화 과정을 시켜 개질 유화아스팔트를 제조하였다. 이렇게 제조된 개질 유화아스팔트의 증발잔류물(평균 61%)에 대해 침입도와 연화점 시험을 실시하였다. 시험결과 천연고무와 합성고무 B로 개질 유화아스팔트의 연화점이 66℃과 67℃로 합성고무 A(51℃)보다 높게 나타났고, 침입도는 천연고무로 개질된 유화아스팔트가 49로 합성고무(A) 66와 합성고무(B) 74로 측정되었다. 천연고무로 개질된 유화아스팔트의 물성 성능이 가장 우수하였고 혼합성 및 저장안전성도 양호하였다. 천연고무, 합성고무 A와 B를 적용한 개질 유화아스팔트의 물성 성능평가를 통해 기초적 자료를 확보하였고, 향후 상온 재활용 아스팔트 콘크리트 혼합물에 대한 공용성능 평가를 통해 공학적 공용성 분석을 진행할 예정이다.

효율적인 도로의 설계와 관리를 위해서는 도로건설의 경제성 분석이 중요하며 이를 위해서는 도로 상태별 차량별 유류소모량의 평가가 필요하다. 도로에서는 초기 건설비용, 유지보수비용, 차량운행비용, 지정체비용 등이 발생되는데, 도로의 경제성 분석을 위해서는 초기 건설비용, 유지보수비용 등과 같은 관리자비용과 차량운행비용, 지정체비용 등과 같은 이용자비용을 모두 포함한 사회적 비용이 고려되어야 한다. 이 중 차량운행비용은 교통량에 따라 그 비용이 변화되므로 차량운행비용 항목의 큰 부분을 차지하는 유류소모량 또한 교통량에 따라 변화하게 된다. 그런데 유류소모량은 차량의 주행속도 및 도로포장의 상태, 특히 평탄성에 따라 크게 변화되므로 도로의 경제성 분석을 위한 차량운행비용의 산정을 위해서는 주행차량에 대해 도로 상태에 따른 유류소모량을 평가하여 경제성 분석에 반영해야 할 필요가 있으나 아직 이를 고려하지 못하고 있는 상황이다. 본 연구에서는 국내에서 운행되는 승용차에 대해서 도로 상태별 유류소모량 추정모델을 개발하였다. 우선 우리나라의 교통시설 투자평가 및 도로건설의 예비타당성 조사에서 차량운행비용 산정을 위해 사용되고 있는 주행속도와 유류소모량의 관계식을 고찰하고, 승용차를 대상으로 도로포장의 평탄성에 따른 유류소모량 변화의 관계를 실제 도로에서 실측하여 평탄성과 유류소모량 변화의 관계를 분석하였다. 실험 결과, 평탄성에 따른 유류소모량의 변화는 평탄성이 1m/km 증가하였을 경우 100km 주행시 약 80ml 정도의 비율로 유류소모량이 증가하는 것으로 확인되었다. 따라서 도로의 설계 및 유지관리에 있어서 보다 정확한 경제성 분석을 수행하기 위해서는 도로포장의 평탄성에 따른 유류소모량 변화를 고려해야 할 필요가 있다.

도시부 도로에서 투수성포장의 효용성은 널리 인식되고 있으나, 빗물침투로 인한 노상의 약화를 고려한 포장 두께 설계는 아직 제시되지 못하고 있다. 도시에서 빗물을 도로포장의 표면에서 바로 배수시키지 않고, 표면을 투과해서 노상으로 침투시키는 구조를 갖는 투수성포장은 도시홍수의 억제, 배수시설의 부하 경감, 지중생태계 개선, 열섬현상 억제 등 기존 불투수성 포장으로 인해 발생되는 여러 가지 문제를 저감시킬 수 있을 것으로 기대되고 있다. 그러나 투수성포장의 구조설계는 빗물 침투로 노상이 약화되는 현상을 적절히 고려할 수 없어, 투수성포장에 대한 구조설계방법은 아직 제시되지 못하고 있다. 본 연구에서는 빗물에 의한 노상의 약화 정도에 대한 문헌적 정보와 역학적 분석을 통해 잠정적으로 적용할 수 있는 투수성 아스팔트포장의 구조설계방법을 제시하였다. 문헌적 정보는 노상함수비가 최적함수비에서 2% 증가에 따라 탄성계수가 20% 감소한다는 조건을 적용하였다. 실제 현장을 대상으로 투수성포장을 적용할 경우 유한요소 해석결과와 기존 설계방법에 노상의 강도저하를 고려한 결과 기존두께에 30cm 정도 보조기층을 보강해야 하는 것으로 분석되었다. 이것은 일본에서 투수성 아스팔트포장의 구조설계에 적용하고 있는 증가두께와 유사한 것으로 나타났다.

본 연구는 장수명 아스팔트 포장 공법개발 연구의 일환으로 포장수명을 40년이상 지속시킬 수 있는 단면설계를 수행하였다. 본 연구의 목적은 포장체의 장수명화를 위하여 효과적이고 간편하게 포장체의 각층 단면두께 및 탄성계수를 결정하는 절차를 제시함에 있다. 포장체의 유한요소 해석을 통하여 장수명 아스팔트포장의 가상데이터베이스를 구축하였다. 이 가상데이터베이스는 포장체 각 층의 두께, 탄성계수 및 포장체 내의 처짐, 응력 및 변형률을 포함하고있다. 구축된 데이터베이스를 이용하여 포장의 장수명에 필요한 한계변형률을 만족하는 포장의 단면을 제시하였다. 연구결과, 총 아스팔트층의 두께가 410mm보다 큰 경우에는 포장층의 각층의 두께나 재료의 특성과 관계없이 항상 장수명 아스팔트 포장으로 간주할 수 있으나, 250mm보다 작을 경우에는 장수명 아스팔트 포장에서 제외되었다. 총 아스팔트층의 두께가 250mm보다 크고 410mm보다 작은 경우에는 장수명 아스팔트 포장 조건에 만족하기 위한 포장층 두께와 탄성계수값을 결정할 수 있는 절차를 제시하였다.

분자선증착법으로 (0001) 사파이어 기판 위에 AlxGa1-xN 에피층을 AlN 몰비를 변화시키면서 성장시켰다. AlN 몰비는 0.16에서 0.76까지 변화시켰으며 X선의 회절 실험과 Rutherford backscattering spectroscopy 방법을 이용하여 AlN 몰비를 결정하였다. AlxGa1-xN 에피층의 깊이 방향의 조성 변화를 관찰하였으며 스퍼터 시간에 대해 각 원소가 일정한 원자 농도를 가짐을 알 수 있었다. AlN 몰비의 증가에 따른 표면 특성의 변화를 관찰하기 위하여 atomic force microscopy 측정을 수행하였다. 표면에서의 입자 모양이 AlN 몰비가 변화함에 따라 원형에서 침상형태로 변화함을 알 수 있었다. 표면 입자에 대한 root mean square 값과 average roughness 값을 구하였으며 AlN 몰비를 바꿈에 따라 나타나는 변화를 관찰하였다.