PURPOSES : This paper is aimed at suggesting a novel approach for determining the pavement condition rating based on the tire-surface friction noise using a machine learning algorithm as a low-end pavement condition monitoring system. METHODS : Vehicle on-board type noise measurement system according to the ISO11819-2, and the K-nearest neighbors with dynamic time warping algorithm were applied. The system and algorithm were empirically tested with a field study. RESULTS : The developed AI- and noise-based pavement condition monitoring system demonstrated significantly positive results with a precision 90.8%, recall 84.8%, and f1-score 86.1%. CONCLUSIONS: We herein confirmed that the acoustic property between the tire and road surface can be used for monitoring pavement conditions. It is believed this finding presented a new paradigm for monitoring pavement conditions based on visual information. However, extensive studies focused on the practical application of this method are required.

도로이용자는 안전하고, 평탄하고 쾌적한 고속도로를 요구하고 있다. 이에 도로관리자는 포장 유지보수 최소화로 막힘없는 고속도로를 구현하고, 고기능성 포장으로 도로이용자에게 쾌적한 주행성과 안정성을 제공하고자 한다. 따라서 도로이용자와 관리자 모두를 충족시키기 위하여 기존의 포장 형식 체계의 장점을 수용하고 단점을 극복할 수 있는 포장형식으로, 콘크리트 포장의 우수한 공용성과 아스팔트 포장의 주행쾌적성 및 기능성을 수용하여 고기능성 장수명 복합포장(Composite pavement) 시스템을 도입하였다. 복합포장은 고내구성 신설 콘크리트 강성기층 위에 고기능성 아스팔트 포장을 시공하여 내구성을 극대화하면서도 최고의 다기능성 포장 표면을 도로이용자에게 제공하는 포장형식이다. 반사균열의 억제가 가능한 연속철근 강성기층과 기층열화 방지와 경계면 부착성능 향상을 위한 불투수 중간층 설치하였다. 표층은 저소음 배수성 아스팔트 포장을 설치하여 우천시에도 미끄럼저항성을 확보할 수 있도록 하였으며, 타이어-노면 마찰 소음 감소로 도로이용자에서 쾌적한 주행성을 제공하였다. 고기능성 장수명 복합포장 구간의 기능성 평가는 복합포장 시공 후 약 1∼3개월 후인 2016년 12월에 1차 조사, 공용 약 6∼8개월인 2017년 5월에 2차 조사를 실시하였다. 시간경과에 따른 비교를 위하여 복합포장(Q-Pave)과 유사한 기간에 시공된 SMA와 종방향타이닝이 설치된 줄눈콘크리트포장(LT)도 함께 조사하였다. 미끄럼저항은 ASTM E 274 방법을 준용하였으며, 타이어-노면 마찰소음은 CPX방법(ISO 11819)을 준용하였다. 미끄럼저항 측정 결과, 그림 1에 나타낸 바와 같이, 아스팔트 포장에서 시공초기 아스팔트 유분으로 인한 초기 미끄럼 저항 값은 상대적으로 떨어지는데 비해 5개월 후의 미끄럼 저항은 평균 6.8이 회복함을 보이고 있다. 타이어-노면 마찰소음 조사결과를 그림2에 나타내었으며, 저소음・배수성(Q-Pave)을 표층으로 한 복합포장의 소음도가 가장 우수하였으며 5개월간 소음 변화량도 미미한 것으로 분석되었다.

터널 내 주행시 도로이용자에게 주행 쾌적성 및 안전성 향상을 위하여 터널 콘크리트 포장 표면에 고성능 표면처리 공법(NGCS : Next Generation Concrete Surface), 다이아몬드 그라인딩 공법(DG : Diamond Grinding) 등을 적용하고 있다. 최근 개통된 노선 중에서 표면처리 공법을 적용한 터널 포장에 대하여 미끄럼저항(ASTM E 274) 및 타이어-노면 마찰소음(ISO 11819)을 측정하였다. NGCS가 적용된 터널구간은 평택제천선 금성터널(공용 약 25개월), 울산포항선 양북1터널(공용 약 12개월), 서울양양선 인제터널(공용 약 1개월)이며, DG가 적용된 구간은 평택제천선 산척4터널(공용 약 25개월)이다. 미끄럼저항 측정결과를 그림 1에 나타내었다. NGCS 적용구간의 미끄럼 저항이 DG구간보다 다소 낮았으나 모두 유지관리기준을 만족하였다. 타이어-노면 마찰소음 측정결과를 그림2에 나타내었다. NGCS 적용구간이 DG 적용구간보다 소음이 더 작게 발생하는 것으로 분석되었다.

PURPOSES : The purpose of this study is to eliminate the noise of the vehicle after measuring the friction noise obtained from the NCPX (Noble Close ProXimity) method. The pure friction noise between the tire and road pavement could be determined from filtering the compositeness of sound and the influence of the vehicle noise. METHODS: The noise magnitude could be determined by analyzing the sound pressure level (SPL) and sound power level (PWL) along with the noise frequency of a FFT (Fast Fourier Transform) analysis as well as CPB (Constant Percentage Bandwidth) analysis. RESULTS: When the test for measuring the friction noise originated somewhere between tire and road pavement is performed with NCPX method, it must be fulfilled by attaching the surface microphone near the tire. In this condition, the surface microphone can measure the friction noise occurred at between tire and pavement, the chassis noise from the engine and power transfer units, the fluctuating aerodynamic noise, and the turbulence noise directly affected to the surface microphone. By using the NCPX method, the noise occurred at the vehicle must be eliminated for measuring the friction noise between tire and pavement from the traffic noise. CONCLUSIONS: The vehicle's testing engine noise depends on the vehicle and road types. The effect of vehicle's engine noise is less than the friction noise occurred at between tire and pavement at less than 1% effect.

고속도로 이용차량의 증가와 함께 차량의 대형화와 고속화로 인해 고속도로 교통 소음레벨이 높아지고 있으며 저소음 포장노면 및 방음시설 설치 요청도 급격하게 증가하고 있다. 따라서 고속도로 교통소음으로 인한 민원예방과 함께 효율적이고 경제적인 소음저감 대책을 수립하기 위해서는 정확한 소음 예측 기술 마련이 필요하다. 본 연구에서는 시험도로에 포설된 다양한 포장노면에 대해서 CPX(Close Proximity Test) 및 Pass-by 소음 계측 방법을 혼용한 소음 계측 데이터를 이용하였고 차종별 단독 주행 시험을 실시하여 차량 및 노면별 음향파워레벨 산정식이 마련된 데이터를 이용하였다. 아울러, 상기 산정식의 정확성을 검증하기 위하여 고속도로 12개 지점에 대한 총 38회의 소음 계측한 데이터를 이용하여 해당 지점에 대한 소음 예측 모델을 구성하여 측정값과 예측값을 비교 평가하였다. 최종적으로 3차원 GUI 기능을 지원하는 도로교통 소음 예측 프로그램 KRON(Korea Road Noise)을 개발하였다. 이와 더불어 각 포장형태별 및 차종별에 따른 소음특성을 분석하였다.