본 연구에서는 온도 반응형 발열 아스팔트 포장 공법 개발을 위하여 온도 반응형 신소재의 아스팔트 적용 방안과 이를 아스팔트 재 료에 적용하기 위한 기초 연구를 수행하였다. 발열 아스팔트 포장에 적합한 상변화 온도 범위에 따른 PCM 재료 선정 및 아스팔트 재 료에 적용하기 위한 캡슐화 방안을 검토하고 다양한 소재를 활용한 캡슐화된 PCM 신소재(ePCM)를 제작하였다. 이에 대한 발열 특성 및 물리적 특성 평가를 수행하였다.

아스팔트 혼합물의 파손에 대한 저항성은 시공 시의 포설 및 다짐조건에 의하여 많은 영향을 받는 것은 잘 알려져 있는 사실이다. 국내외 아스팔트 도로포장 관련 시방서에서는 아스팔트 혼합물의 생산온도와 포설온도를 결정할 때 시공성과 관련있는 재료의 점도특성을 기준으로 활용하는 동시에, 최소한의 혼합물 의 품질을 확보하기 위하여 혼합물의 물성과 별개로 최저 시공 온도를 규정하기도 한다. 한편 시공현장에 서는 포설시의 아스팔트 혼합물의 온도 규정을 만족하는 아스팔트 혼합물을 공급하기 위하여, 현장여건에 따라 아스팔트 혼합물의 생산온도를 경험적으로 조절하는 것이 일반적이다. 그러나 포설시의 아스팔트 혼 합물의 온도가 동일할 경우일지라도, 아스팔트 혼합물의 온도가 감소하는 정도는 기존 층의 물성 및 온 도, 대기온도, 태양의 복사열 및 바람의 속력 등 여러 가지 외적 변수에 의하여 크게 변화할 수 있다. 만 약 이들 외적 변수의 영향이 아스팔트의 생산온도 만큼 큰 영향을 미칠 수 있다면, 동일한 재료를 동일한 온도에서 생산하여 시공했을 경우에도 대기 및 경계조건에 따라 다짐순서 및 시간이 조정되어야 동등한 품질의 도로포장을 시공할 수 있는 것은 자명한 사실이다. 본 연구에서는 아스팔트 포장의 품질향상을 위하여, 아스팔트 혼합물의 포설시의 대기온도 및 바람의 속력에 따른 혼합물의 온도변화를 정량적으로 평가하고 이들의 시공에서의 고려 필요성을 수치해석적으 로 확인하고자 하였으며, 대기조건이 고려되어야 할 필요성이 있음을 확인하였으며, 대기온도가 10℃ 정 도 낮은 온도조건에서는 풍속에 따라 혼합물을 20℃ 상승시켜야 하는 것을 확인하였다. 다음 <그림 1>은 대기조건에 따른 혼합물의 온도변화를 나타내고 있다.

PURPOSES: Evaluation of the wind speed effect on the temperature drop of an asphalt mixture during construction, by using the transient heat transfer theory and dominant convective heat transfer coefficient model. METHODS: Finite difference method (FDM) is used to solve the transient heat transfer difference equation numerically for various wind speeds and initial temperature conditions. The Blasius convective heat transfer coefficient model is adapted to account for the effect of wind speed in the temperature predictions of the asphalt mixture, and the Beaufort number is used to select a reasonable wind speed for the analysis. As a function of time and depth, the temperature of the pavement structure is predicted and analyzed for the given initial conditions. RESULTS : The effect of wind speed on the temperature drop of asphalt mixture is found to be significant. It seems that wind speed is another parameter to be accounted for in the construction specifications for obtaining a better quality of the asphalt mixture. CONCLUSIONS: It is concluded that wind speed has a significant effect on the temperature drop of the asphalt layer. Although additional field observations have to be made to reflect the effect of wind speed on the construction specifications, it appears that wind speed is a dominant variable to be considered, in addition to the atmospheric temperature.

ZnO micro/nanocrystals at large scale were synthesized through the thermal evaporation of Al-Zn mixtures under air atmosphere. The effect of synthetic temperature and time on the morphology of the micro/nanocrystals was examined. It was found that the temperature and time affected the morphology of the ZnO crystals. At temperatures below 900 oC, no crystals were synthesized. At a temperature of 1000 oC, ZnO crystals with a rod shape were synthesized. With an increase in temperature from 1000 oC to 1100 oC, the morphology of the crystals changed from rod shape to wire and granular shapes. As the time increased from 2 h to 3 h at 1000 oC, tetrapod-shaped ZnO crystals started to form. XRD patterns showed that the ZnO crystals had a hexagonal wurtzite structure. EDX analysis revealed that the ZnO crystals had high purity. It is believed that the ZnO nanowires were grown via a vapor-solid mechanism because no catalyst particles were observed at the tips of the micro/nanocrystals in the SEM images.

아스팔트 포장의 수명을 최대화하기 위해서는 온도에 따라 달라지는 역학적 물성의 변화와 열역학적 특성이 생산, 시공 및 공용에 관련된 시방에 적절히 고려되어야 한다. 현재 시방 및 재료평가에는 아스팔 트 바인더 및 혼합물의 온도에 영향을 받는 역학적 물성을 반영하기 위하여 점도계, 동전단레오미터 및 동탄성계수, 피로 및 러팅 등의 실험 방법이 활용되고 있다. 그러나 이러한 역학적 물성 평가 방법들은 아 스팔트 혼합물의 시공성 및 거동을 설명하기 위하여 활용될 수는 있으나, 생산 및 현장에서의 포설 및 다 짐 또는 공용 상태에서의 대기 온도 조건에 따른 시공성의 변화 및 시공성의 변화에 따른 재료의 성능 변 화를 직접적으로 설명하지는 못한다. 최근 사회적 문제가 되고 있는 포트홀 등을 포함한 아스팔트 포장의 파손이 재료의 생산 및 시공과정에서 적절하지 못한 관리에서 기인한 것을 고려할 때, 포장 혼합물의 온 도에 따른 열역학적 특성을 규명하고 합리적인 근거에 의하여 생산 및 시공에 관련된 시방에 포함하는 과 정은 도로포장의 수명을 증대시킬 수 있다는 점에서 의미가 크다

본 연구에서는 아스팔트 혼합물의 특성을 평가하는 대표적인 방법인 마샬안정도와 간접인장강도 시험시 양생온도와 양생시간 및 시험온도에서의 처리시간이 결과에 미치는 영향을 비교분석 하였다. 마샬안정도 시험은 공시체를 60°C로 유지되는 수조에 30분 수침 후 수행하지만, 공시체의 양생시간에 관한 기준은 없다. 간접인장강도 시험의 경우는 시험온도는 25°C라고 정해져 있지만 마샬안정도 시험과 마찬가지로 양생시간에 관한 기준은 없다. 또한 간접인장강도 시험을 하기 전 공시체의 온도를 25°C로 맞추기 위하여 항온항습기 등과 같은 장치에 일정시간 보관해야 하는데 이것 역시 정해진 규정이 없다. 연구결과, 공시체의 양생온도에 따라 안정도와 간접인장강도 값은 많은 차이를 나타냈다. 따라서, 실험실 온도가 25°C보다 높거나 낮으면, 혼합물의 양생이 제대로 되지 않아 시험결과의 신뢰성이 떨어질 것이다. 양생온도 변화에 따른 시험값 변화를 최소화하기 위하여. 마샬안정도 시험시 공시체를 60°C 수조에 수침해야 하는 시간과 간접인장강도 시험 전 공시체를 25°C에 보관해야 하는 시간을 제안하였다.

본 연구에서는 아스팔트 혼합물의 특성을 평가하는 대표적인 방법인 마샬안정도와 간접인장강도 시험시 양생온도와 양생시간 및 시험온도에서의 처리시간이 결과에 미치는 영향을 비교분석 하였다. 마샬안정도 시험은 공시체를 60℃로 유지되는 수조에 30분 수침 후 수행하지만, 공시체의 양생시간에 관한 기준은 없다. 간접인장강도 시험의 경우는 시험온도는 25℃라고 정해져 있지만 마샬안정도 시험과 마찬가지로 양생시간에 관한 기준은 없다. 또한 간접인장강도 시험을 하기 전 공시체의 온도를 25℃로 맞추기 위하여 항온항습기 등과 같은 장치에 일정시간 보관해야 하는데 이것 역시 정해진 규정이 없다. 연구결과, 공시체의 양생온도에 따라 안정도와 간접인장강도 값은 많은 차이를 나타냈다. 따라서, 실험실 온도가 25℃보다 높거나 낮으면, 혼합물의 양생이 제대로 되지 않아 시험결과의 신뢰성이 떨어질 것이다. 양생온도 변화에 따른 시험값 변화를 최소화하기 위하여. 마샬안정도 시험시 공시체를 60℃ 수조에 수침해야 하는 시간과 간접인장강도 시험 전 공시체를 25℃에 보관해야 하는 시간을 제안하였다.