최근 이산화탄소 발생량이 증가함에 따라 지구온난화 문제가 심각해지고 있는 가운데 국내에서도 기록적인 폭우로 인한 홍수 및 침수 피해가 급증하는 등 아열대성 기후의 특징이 점차 부각되고 있다. 이처럼 증가한 강우량 및 강수일수는 수분으로 인한 아스팔트 포장의 파손 증가로 이어지고 있다. 수분에 의한 아스팔트 포장 파손의 가장 대표적인 사례인 포트홀의 발생 현황을 보면 2006년도에는 3만 8천건이 발생한 반면 2010년에는 7만 7천건으로 두배 이상 급증하였다(서울연구원, 2012). 이처럼 급증하는 아스팔트 포장의 수분파손을 저감하기 위해 국토교통부의 ‘아스팔트 콘크리트 포장 시공 지침(2017)’에서는 동적수침 후 피복율을 점검하도록 규정하고 있다. 동적수침시험은 수분이 골재와 바인더에 미치는 영향을 평가하는 시험으로 일정한 크기의 골재를 피복하여 동적수침 후 2명의 시험자가 육안으로 피복율을 판별한다. 하지만 동적수침 시험은 정량화되고 계량화된 판별법이 아닌 관찰자의 숙련도 및 주관이 개입될 여지가 많은 판별법으로, 관찰자에 따라 결과가 상이하고 반복성이 떨어져 신뢰도가 낮은 단점이 있다. 이를 보완하기 위해 Digital Image Analysis를 이용한 분석법등이 제안되었지만, 화강암의 어두운 부분이 바인더가 잔존하는 것으로 계산될 수 있다는 단점이 있다(손정탄 외, 2016). 본 연구에서는 육안조사 및 선행연구에서 제시한 판별법의 단점을 개선하기 위해 시험 후 골재표면에 피복되어 있는 아스팔트 중량을 이용해 피복율(이하 중량판별법)를 측정하고자 하였다. 이를 위해 11.2 ∼8mm 크기의 화강암 골재와 PG 64-22 바인더를 이용하여 시료를 제작하였고 피복한 시료의 무게(A)를 측정한 후 동적수침시험을 실시하였다. 시험이 끝난 시료는 시험자가 육안조사를 먼저 실시하였으며, 이를 건조로에서 항량이 될 때까지 건조한 후 무게(B)를 측정하였다. 이후 소각을 통해 골재 표면에 피복되어있는 AP를 제거한 후 골재만의 무게(C)를 측정하였고, 이를 이용해 시험 전(A-C)·후(B-C) 골재에 피복되어 있던 AP의 중량을 구하였다. 이렇게 구한 AP의 중량의 비((B-C)/(A-C)×100)를 이용해 피복율을 계산하였다. 시험 결과, 육안조사 및 중량판별법의 평균과 표준편차는 각각 55.56%, 2.04와 52.15%, 2.01로 나타났다. 표준편차는 유사한 수준으로 반복성 및 재현성에서 큰 차이를 보이지 않았지만 평균은 중량판별법이 약 3% 작게 나타났다. 중량판별법의 평균이 작은 이유는 육안조사 과정에서 AP가 일부 소실된 시료를 소각 및 중량판별하였기 때문인 것으로 판단된다. 판별법에 따른 결과값의 차이가 유의미한 것인지를 검증하기 위해 T-test를 실시한 결과, p값이 유의수준 0.05보다 작아 결과값의 차이가 유의미함을 알 수 있었다. 판별법간의 상관정도를 보여주는 상관계수는 0.63로 강한 상관관계를 보였으나 회귀분석을 통한  는 0.3989으로 작게 나타났다. 상관관계가 높음에도 불구하고  가 작은 이유는 판별법에 따른 결과값의 차이가 균일하지 않기 때문으로, 이는 피복AP 제거를 위해 시료를 소각하는 과정에서 고온으로 인해 파손 및 소실되는 골재의 양이 균일하지 않기 때문으로 판단된다. 연구 결과, 중량판별법은 기존 육안조사의 단점인 시험자의 주관 및 선입견을 배제하고 숙련도에 관계없이 육안조사와 유사한 수준의 결과값을 도출할 수 있는 객관적인 판별법이라 판단된다. 그러나 본 연구에서는 한정된 골재 및 바인더에 대해 시험한 결과로 이를 실제로 적용하기에 위해서는 다양한 재료에 대한 적용가능성 검증이 선행되어야할 것이다. 또한 소각용 Pan의 개량 및 적정온도 선정에 대한 추가 연구를 통해  값을 향상시켜야 할 것이다

PURPOSES : The objective of this study was to evaluate the results of the dynamic immersion test (DIT) through digital image analysis (DIA). METHODS : The asphalt binder retained post DIT was inspected visually by more than three investigators. However, because visual observations can be subjective, depending on the inspector’s skills and knowledge, DIA was also performed. The threshold value for the DIA was determined by a mesh analysis, in which the digital image to be analyzed is divided into very small meshes. In addition, the bitumen bond strength (BBS) test was also performed to the compare the visual results with the mechanical values. RESULTS AND CONCLUSIONS : Depending on the materials used, various methods can be used to predict the behavior of retained asphalt. However, the increasing ratio in the trend of retained asphalt shows different behaviors among the evaluation methods. In this study, the results of the visual observations were significantly different from those of the DIA, the mesh analysis, and the BBS tests. Thus, DIA is an appropriate method for evaluating the results of the DIT. However, in order to use this technique in the field, it is necessary to determine a more reasonable threshold value by performing DIA on various materials.

현재 아스팔트 포장 분야는 최근의 이상기후(집중호우 및 폭설)로 인하여 수분으로 인한 파손(점착력 약화로 인한 박리 및 포트홀)이 증가하고 있는 실정이다. 이에 국토교통부에서는 『아스팔트 혼합물 생산 및 시공 지침(2014)』의 재료 선정 과정에서 동적수침 시험을 통하여 피복잔류율이 50% 미만이면 박리방 지 재료를 사용토록 규정하고 있다. EN 12697-11에 규정되어있는 동적수침 시험은 골재와 아스팔트 사 이의 박리 저항성 평가하고 이 결과를 통해 아스팔트 혼합물의 수분 저항성을 평가하는 시험법으로, 피복 잔류율 평가는 검사자의 주관적인 육안 평가를 통해 이루어지기 때문에 시험결과의 객관성 및 신뢰성이 부족하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 동적수침시험의 객관성 및 신뢰성 향상을 위하여, Digital Image Analysis(DIA)를 도입하였으며, Mesh Analysis를 통하여 DIA의 기준값을 선정하였다. Mesh Analysis 를 위하여 시험 후 건조된 시료를 동일한 조건에서 스캔하여 총 400(20×20) 개의 mesh로 나누어 각 셀 에 대한 피복율을 육안조사를 통하여 총 5 단계의 가중치를 적용하여 계산하였다. DIA는 이미지 파일을 화소(Pixel) 값을 기반으로 처리하는 기법으로, Mesh Analysis에 이용된 25비트 컬러 이미지 파일을 그 레이 이미지(화소값 0(검정색)~255(흰색))로 변환한 후 기준값을 바탕으로 변환된 흑백의 이미지를 이용 하여 피복율을 계산하는 분석방법이다. 보다 객관적인 피복율 비교를 위하여 BBS 시험을 수행하여 얻어 진 점착력을 피복율과 비교하였다. Fig. 1(a)는 피복율과 점착력의 비교결과, Fig. 1(b)는 AP-3를 기준으 로 계산된 피복율과 점착력의 재료에 따른 변동비율 결과를 보여준다. Fig. 1에서 육안평가 결과의 경향은 다른 평가방법과 다른 경향을 나타냈으며 즉, 육안평가는 시료 종 류에 따른 피복율 경향 파악에는 적합한 방법이 될 수는 있으나, 객관적인 피복율 평가에는 미흡한 것으 로 판단된다. 반면에 DIA는 Mesh Analysis 및 BBS 결과와 비교적 유사한 경향을 보였으며, 동적수침시 험의 피복율 평가에 DIA를 적용하는 것은 결과의 신뢰성 및 객관성 측면에서 도움이 될 수 있을 것으로 판단된다.

최근 기후변화로 인한 집중호우의 강도와 빈도가 증가하면서 아스팔트 포장의 포트홀 발생이 급격히 증가하고 있다. 포트홀은 아스팔트 포장에 침투된 수분이 교통하중과 함께 간극수압을 야기하여 아스팔트 포장의 골재 표면과 아스팔트 바인더 사이의 점착력을 약화시켜 박리가 발생하여 포장이 파손되는 것을 말한다. 이로 인해 아스팔트 포장체의 조기 파손이 발생하게 되면 아스팔트 포장의 공용성을 감소시키고 유지·보수비용을 증가시키므로 사용재료에 대한 점착력 특성을 파악하는 작업이 반드시 필요하다. 본 연 구에서는 아스팔트 포장시공에 많이 사용되는 3가지 종류의 아스팔트 바인더(PG58-22, PG64-22, PG76-22)를 선정해서 동적수침시험(Dynamic Immersion Test)과 바인더 점착력 시험(Bitumen Bond Strength, BBS Test)을 수행하여 각 아스팔트 바인더의 점착력을 평가하였다. 동적수침시험은 EN 12697-11 기준에 의해 수행되었으며, 주관적인 결과분석방법(육안평가)의 개선을 위해 DIA(Digital Image Analysis)를 통해 객관적인 평가를 수행하였다. 각 시편은 기존에 적용되던 육안조사와 무게변화 의 방법을 수행하는 동시에 객관적인 평가를 위해 Mesh Analysis 방법을 적용하였다. 각 시편을 동일한 조건에서 스캔하여 얻어진 이미지 파일을 총 400(20×20)개의 mesh로 나뉘어 각 cell에 대한 피복율을 5 단계의 가중치를 적용하여 계산하였다(Equation 1). Mesh Analysis의 결과를 적용하여 얻어진 기준값 (Threshold Value) 36을 기준으로 DIA를 수행하여 최종 점착력을 비교 ․ 분석하였다. Fig. 1은 동적수침 시험과 BBS Test로 얻어지는 수분민감성과 상온에서의 점착력결과를 나타낸 것이다. 본 연구에서는 DIT의 각 평가 방법을 비교하였고, 그 결과를 BBS 시험과 비교하여 아스팔트 바인더의 점착력을 평가하였으며, 도출된 결론은 다음과 같다. 기존의 DIT 육안평가 방법은 평가자 간의 차이가 크 기 때문에 주관적인 결과를 도출할 가능성이 있으며, DIA를 이용하여 보다 객관적인 평가를 수행할 수 있 을 것으로 판단된다. BBS 시험결과 PG등급이 높을수록 상온에서의 점착력이 좋다는 것을 확인할 수 있 었고, DIT 시험결과 또한 동일한 경향을 보이는 것으로 나타났다.