증가되는 항공교통량에 대해서 효율적으로 공항포장을 관리하기 위해서는 포장상태를 정기적으로 모니터링 할 필요가 있다. 이를 위하여 국내에서는 모든 공항에 대해 5년 주기로 포장평가를 실시하고 있다. 그러나 현재까지 사용된 기존의 포장 평가방법은 설계차트에 의한 원시적인 방법으로서 실제상황을 잘 반영하지 못한다라는 것이 문제점으로 지적되어 왔다. 본 연구에서는 과거의 설계차트에 의한 포장 평가방법과 새로이 국내에 적용된 외국의 해석적인 포장 평가방법을 비교, 분석함으로써 각 방법별 차이점을 제시하였다. 또한 "P" 공항에 대한 실제 사례 연구를 통해 각 방법별 허용하중 결과를 산출하였고 장단점을 분석하였다. 연구 결과로 포장의 구조적 지지력 평가는 설계차트를 이용하는 것보다 해석적 접근방법이 더 논리적인 접근인 것으로 분석되었다.

증가되는 항공교통량에 대해서 효율적으로 공항포장을 관리하기 위해서는 포장상태를 정기적으로 모니터링 할 필요가 있다. 이를 위하여 국내에서는 모든 공항에 대해 5년 주기로 포장평가를 실시하고 있다. 그러나 현재까지 사용된 기존의 포장 평가방법은 설계차트에 의한 원시적인 방법으로서 실제상황을 잘 반영하지 못한다라는 것이 문제점으로 지적되어 왔다. 본 연구에서는 과거의 설계차트에 의한 포장 평가방법과 새로이 국내에 적용된 외국의 해석적인 포장 평가방법을 비교, 분석함으로써 각 방법별 차이점을 제시하였다. 또한 "P" 공항에 대한 실제 사례 연구를 통해 각 방법별 허용하중 결과를 산출하였고 장단점을 분석하였다. 연구 결과로 포장의 구조적 지지력 평가는 설계차트를 이용하는 것보다 해석적 접근방법이 더 논리적인 접근인 것으로 분석되었다.

기존의 공항콘크리트 포장설계 방법은 현장 실험을 바탕으로 한 경험적 설계 방법에서, 교통하중 및 환경하중을 고려하여 포장의 잔존 수명까지 예측하는 역학적-경험적 설계 방법으로 변화하고 있다. 미국 FAA의 AC 150/5320-6D(FFA, 1995)에서는 노모그래프를 기반으로 슬래브의 두께를 결정하였으나, 최근에는 3D 유한요소해석을 통해 산출된 응력으로 슬래브 두께를 결정하는 AC 150/5320-6E(FAA, 2009)를 적용하고 있다. 하지만 이 설계방법은 환경하중을 고려하지 않는 단점을 가지고 있다. <br> 박주영 외(2013)는 국내 지역의 기후 특성을 고려하여 국내의 지역별 환경하중을 정량화하는 선행연구를 수행하였다. 또한, 김연태(2013)는 정량화된 환경하중에 교통하중을 적용시켜, 교통하중과 환경하중이 동시에 고려된 공항콘크리트포장의 최대인장응력회귀식을 개발하였다. 김연태(2013)의 선행연구를 통해 개발된 최대인장응력회귀식으로 산출된 최대인장응력은 환경하중이 고려되므로 기존의 설계프로그램(FAAFIELD)의 결과와 상당한 차이를 나타낸다. 공항콘크리트포장의 피로모형이 갖는 변수로는 응력강도비와 허용반복회수가 있으며, 응력강도비의 변화에 따라 그 피로수명의 결과가 매우 상이하므로, 개발된 최대인장응력회귀식과 기존에 사용해온 피로모형으로는 합리적인 콘크리트포장의 피로수명을 얻을 수 없다.본 논문에서는 환경하중과 교통하중이 고려된 합리적인 공항콘크리트포장 피로모형을 선정하였다. 우선 국·내외에서 개발된 공항콘크리트설계 피로모형에는 미공병단, 미국 연방항공청, PCA, NCHRP 등이 있으나, 각각의 피로모형은 파괴 기준, 응력계산방법 등에 따라 서로 다른 결과를 나타낸다. 각 피로모형의 이론 및 배경, 기존 피로모형과의 비교, 민감도 분석 등을 통해 합리적인 피로모형 몇 가지를 우선적으로 선정하였다. 이를 위해, 선행연구에서 개발된 최대인장응력회귀식을 사용하여 환경하중과 교통하중을 고려한 최대인장응력을 산출하였으며, 산출된 최대인장응력을 앞서 선정된 피로모형에 대입한 뒤 허용반복회수를 산출하였다. 최종적으로 각 공항의 설계교통량을 반영하여 포장의 피로수명을 예측하였으며, 예측된 피로수명과 국내의 PCI자료를 통해 측정된 공항콘크리트포장의 수명과 비교·검토하여 가장 합리적인 피로모형을 선정하였다.

국내 공항 콘크리트 포장은 FAA 150/5320-6D에서 제시하는 설계법에 따라 설계대상항공기로 등가 환산된 교통량을 설계에 반영해 왔으나, 2006년에 개정된 FAA 150/5320-6E에서는 운항이 예상되는 모든 항공기의 연평균 이륙횟수를 설계에 반영하고 있다. 개정된 설계 기준에 따라 다양한 종류의 기어형상을 반영하는 것이 실제 교통량을 반영할 수 있으므로 더 합리적인 설계 방법이라 할 수 있다.<br> 본 연구에서는 Duals in Tandem(2D) 기어형상의 교통하중을 환산하기 위한 응력회귀식을 개발하였으며, 선행연구(김연태, 2013)인 Double Duals in Tandem(2D/2D2) 기어의 응력 회귀 모형 개발 절차에 따라 연구를 수행하였다. 또한 환경하중에 의한 응력 영향을 반영하기 위해 기존에 개발된 ‘지역별 슬래브 두께에 따른 등가선형 온도차이(홍동성, 2012)’를 사용하여 국내 기후특성을 반영하였다. 우선, 응력 회귀식 모형을 산출하기 위해 공항포장 설계에 필요한 각각의 설계인자들의 민감도 분석을 실시하였고, 영향력이 큰 주요 인자들의 설계 적용 범위를 정의 한 후, 선별된 설계 변수들을 유한요소 해석 프로그램(FEAFAA)에 적용하여 다양한 경우에서 유한요소해석(FEM)을 실시하였다. 또한, 해석결과인 최대인장응력을 종속변수로 적용하고, 해석에 적용한 설계인자들을 독립변수로 적용하여 다중회귀분석(SPSS)을 실시한 결과, 교통 및 환경하중에 의해 발생되는 최대인장응력 회귀식을 산출할 수 있었다. 개발된 회귀식은 각각 교통하중에 의한 응력회귀식, 환경하중과 교통하중을 동시에 고려한 응력회귀식이며, 입력변수로는 줄눈간격, 슬래브두께, 복합지지력계수, 등가선형온도차이, 교통하중이 있다. 또한, 회귀식 검증을 위해, 각각의 회귀식 변수를 변화시키며 유한요소해석 결과와 비교 분석을 실시하였다.

현재 공용되고 있는 국내공항은 인천국제공항공사에서 관리하고 있는 인천국제공항과 한국공항공사에서 관리하고 있는 김포국제공항 외 13개 공항이 운영되고 있다. 두 공항공사 모두 효율적인 포장관리를 위해 포장관리시스템(PMS: Pavement Management System)을 구축하여 공항포장상태를 평가하고, 보수의 우선순위를 선정하여 보수방안을 결정한다. 포장상태평가는 보통 5년을 주기로 시행되고 있으며, 포장표면결함의 자료를 통해 포장상태지수(PCI: Pavement Condition Index)가 산출된다. 이러한 지수를 통해 공용중인 공항포장의 상태와 보수를 필요로 하는 시점을 판단 할 수 있다. 기존에 개발된 공항포장 공용성 예측모형은 크게 아스팔트포장과 콘크리트포장으로 나뉘어, 재령과 교통량에 따른 통합된 PCI 예측모형을 개발하였다. 하지만 공항별로 준공시기와 환경인자들이 다르게 때문에 상당한 오차가 발생하여, 모든 공항에 적용하기에는 한계가 있다. 또한 주로 활주로를 대상으로 연구가 진행되었으며, 유도로 및 계류장에 관한 선행연구는 아직까지는 미흡한 상태이다. 따라서 본 논문에서는 국내 콘크리트공항포장의 각각의 동질성구간에 대한 공용성 예측모형을 위한 연구를 진행하였다. 모든 단면이 아스팔트 포장인 울산공항과 군산공항을 제외한 13개 공항의 콘크리트 포장 부분의 PCI 자료를 수집하였고 활주로, 유도로, 계류장에 따라 크게 분류하였다. 분류된 각 구간은 동질성 구간별로 세분화하여 재령에 따른 PCI변화 추이를 살펴보았다. 본 논문에서는 인천국제공항공사, 한국공항공사, 한양대학교 및 (주)로드텍의 협조를 얻어 각 공항의 포장평가 조사보고서를 수집하였다. 각 공항별 동질성 구간의 준공년도와 재포장 시점을 분석하였으며, 이 시점을 기준으로 재령에 따른 PCI 변화 추이를 살펴보았다. 또한 보수를 시행한 구간에 대하여 조사하였으며, 이 구간에 대해서는 보수시점의 PCI값을 100으로 가정하고, 이 후 재령에 따른 PCI 변화를 살펴보았다. 이러한 PCI의 변화추이를 회귀분석하여 각각 선형과 지수형태로 나타냄으로써 각 공항별 동질성 구간에 따른 콘크리트 공항포장 예측모형을 개발하였다. 이렇게 개발된 모형을 통하여 공항포장설계수명인 재령 20년일 때의 PCI값을 예측하였고, 재포장이 요구되는 ‘Critical PCI`값인 70으로 저감되기까지의 공용연수를 나타내었다. 각 공항의 동질성 구간에 따른 예측모형들을 비교 검토해 봄으로써, 각 공항의 특성과 공용수명을 예측할 수 있었다.

Up to date, the specifications of construction and maintenance for airport pavement are primarily from ICAO (International Civil Aviation Organization), IATA (International Air Transport Association) or FAA (Federal Aviation Administration). In order to consider circumstances such as rainfall characteristics, this study aims to develop pervious concrete for base course of an airport pavement. Strength characteristic of pervious concrete was investigated with respect to different maximum course aggregate size. When 25mm sized aggregate was used, greatest strength was achieved.