PURPOSES : Recently, corrosion and deterioration of highway facilities have been increasing owing to the excessive use of deicers. This study aimed to find an optimal snow removal method to develop countermeasures for the problem of excessive deicer use and improve the efficiency of snow removal. METHODS : Theoretical investigations and experiments related to deicing were conducted to determine the differences between deicing chemical types and states. Based on regional weather patterns, the entire country was categorized into four groups: warm and heavy snow, warm and light snow, cold and heavy snow, and cold and light snow, and matched with each regional office of the Korea Expressway Corporation. RESULTS : Optimal snow removal methods were proposed considering regional characteristics and deicing chemical types and states. CONCLUSIONS : Different deicer types were proposed according to the region type, such as using only salt and salt/calcium chloride in the warm and cold regions, respectively. Second, plowing was more effective at lower temperatures. Third, liquid deicer spraying could reduce the amount of deicer used. A liquid deicer is suitable for preliminary spraying because its quick-acting properties are superior to those of a solid deicer, although its lasting properties are inferior to those of the solid deicer.

PURPOSES : In this study, the thermal conductivity properties and mechanical performance of a thermally conductive asphalt mixture that can be applied to increase the efficiency of deicing asphalt pavements are evaluated. METHODS : Graphite powder and carbon fiber, which are inexpensive carbon materials, were added to the asphalt mixture to its conductivity. To determine the optimal mixing ratio of the carbon materials, the dispersibility, thermal conductivity, and performance of the conductive asphalt mixture were evaluated. The performance of the mixture was evaluated in terms of its volume characteristics, Marshall stability, dynamic modulus, indirect tensile strength (IDT), and wheel-tracking tests. RESULTS : The thermal conductivity of the asphalt mixture containing 2% graphite is 1.81 W/mK, which is approximately twice (0.94 W/mK) that of a general asphalt mixture. Meanwhile, the graphite-added asphalt mixture indicates a much higher temperature increase rate than the general asphalt mixture, and its surface temperature after 60 min is 7.5 ℃ higher. In addition, it reaches 0 ℃ from -10 ℃ at a rate 1.5 times higher than that required by the general asphalt mixture. When both 2% graphite and 1% carbon fiber are added, the thermal conductivity improves to 2.03 W/mK, and the conductivity is similar at all locations of the slab specimen location, which indicates no dispersibility issue. The results of the mechanical performance evaluation shows that the higher the ratio of the carbon material, the lower is the dynamic modulus and IDT at 20 ℃, which decreases the crack resistance. Meanwhile, the results of the Hamburg wheel-tracking test at 50 ℃ show an improvement in the permanent deformation resistance. CONCLUSIONS : The results of the conductivity and performance evaluation show that the optimal ratio is the combination of 2% graphite and 0.5% carbon fiber. This suggests that the conductive asphalt mixture incorporated with carbon materials can efficiently transfer heat generated from the heating layer at the bottom of the pavement to the pavement surface.

Chloride-based deicing material is excellent to dissolve ice and snow in economical but they accelerate deterioration of concrete or corrosion steel reinforced concrete. Chlorine ions contained in the chloride-based deicing material currently used act as catalysts for accelerating corrosion when the air-void level is above a concentration level, even if the airvoid retain the proper alkali level. Environment-friendly CMA based deicing material has been difficult to use due to high unit prices in the past, but recently prices have stabilized. As an environment-friendly deicing material agent citric acid, which is a typical organic acid in citrus fruits, plays a role of controlling pH and preventing oxidation. This is effective against reducing steel corrosion and concrete deterioration. In the long term, environment-friendly deicing material is economical considering the damages of structures due to existing chloride-based deicing material. Although environmnet-friendly deicing material has these various advantages, they are inferior in performance to existing chloride-based deicing material. This study suggests proper utilization methods through analyzing the effects of existing chloride-based and environmentfriendly deicing material. Experimental results show that some environment-friendly products a similar level of ice-melting effects of existing chloride, but the effect of chloride-based deicing material is relatively good. This suggests that the performance of ice-melting is inferior only with the use of the environment-friendly deicing material. Therefore, it is necessary to improve deicing methods using with environment-friendly deicing material such as sand and other friction material. Further, it is considered that if the frozen area is predicted in advance and spraying is possible, the environment-friendly deicing material can be used more effectively.

This paper presents a method to deice concrete pavement with carbon nanotube (CNT) so as to avoid the adverse effects of conventional deicing method such as salt on the structure, function and environment. To meet the research objective, laboratory tests were incorporated with finite element method. Laboratory tests conducted with CNT embedded inside the slab to investigate how far the heat transfers on the surface temperature of above 0oC when CNT generates the target temperature of 60oC in the freezer temperature of -10oC. Also, the cases of three different spacing of 15, 20 and 30 cm between CNTs were conducted to determine the maximum allowable spacing of CNT. Along with these experimental tests, heat transferring analysis conducted to validate the test results.

OBJECTIVES : The objective of this study is to estimate the appropriate storage required for deicing materials in Gangwon-do for successful snow removal operations during the 2018 Pyeongchang Winter Olympic Games. The final estimates of the deicing chemicals can be used by public agencies to aid decision making. METHODS: First, the database that exists in the road snow-removal management system (RSMS) of the Ministry of Land, Infrastructure, and Transport, South Korea was used to determine historical characteristics of snow removal experiences in Gangwon-do. The database includes historical information, including regional and road weather data and number of snow-removal works. Second, both the maximum and the actual amount of storages used for deicing materials in the past three years were analyzed. Lastly, the final estimates of the deicing materials were evaluated using an additional equation. It considers frequency of salt spray application, total administrative road length estimated by road agencies, and number of days required for snow removal works in Gangwon-do. Consequently, the results show that significant differences were not observed between the final estimates and the maximum amount used during the past three years. RESULTS: The final estimates of the deicing materials are almost similar to the maximum amount used during the past three years in Gangwon-do. CONCLUSIONS: The study shows that the estimates of deicing chemicals can be useful when decision making is required for the snowremoval policy.

본 연구는 겨울철 제설제 (CaCl2) 농도처리에 따른 맥문동(Liriope platyphylla)과 수호초(Pachysandra terminalis)의 내염성을 평가하고자 수행하였다. 국내에서 제설제로 가장 많이 사용하는 염화칼슘을 각각 0%(Control), 0.5%, 1.0%, 3.0%, 5.0%로 처리한 실험구에 2015년 11월에 맥문동과 수호초를 정식한 후, 이듬해 이른 봄인 2016년 3월에 내염성을 평가하기 위해 초장, 엽장, 엽폭, 엽형지수, 생체중, 건물중, 엽록소함량, 광합성률, 기공전도도, 증산율 등을 측정하였다. 초장, 엽장, 엽폭, 엽형지수, 생체중, 건물중, 엽록소함량, 광합성률, 기공전도도, 증산율 등은 제설제 처리농도가 높을수 록 감소되는 것은 두 식물이 동일하였으나, 맥문동이 수호초보다 좀 더 안정된 생육 및 생리적 특징을 보였다. 무엇보다, 맥문동은 3.0% 이상에서, 수호초는 1.0% 이상의 농도처리에서 생존이 불가능해 맥문동이 수호초보다 내염성이 높은 것으로 판단되었으며, 도시 내 제설제 피해지역에 활용이 가능할 것으로 기대된다.

PURPOSES : The purpose of this study is to develop a deicing pavement system using carbon fiber or graphite with high electrical conductivity and thermal conductivity. METHODS: Based on literature reviews, in general, conventional concrete does not exhibit electrical and thermal conductivity. In order to achieve a new physical property, experiments were conducted by adding graphite and carbon fiber to a mortar specimen. RESULTS: The result of the laboratory experiment indicates that the addition of graphite can significantly reduce the compressive strength and improve the thermal conductivity of concrete. In the case of carbon fiber, however, the compressive strength of the concrete is slightly increased, whereas, the thermal conductivity is slightly decreased against the plain mortar irrespective of the length of the carbon fiber. In addition, a mixture of the graphite and carbon fiber can greatly improve the degree of heating test. CONCLUSIONS : Various properties of cement mortar change with the use of carbon fiber or graphite. To enhance the conductivity of concrete for deicing during winter, both carbon fiber and graphite are required to be used simultaneously.

콘크리트의 박리(scaling)는 수분의 존재하에 동결융해 싸이클에 따른 콘크리트의 점진적인 표면열화이다. 특히, 이것은 제설제에 염화물의 존재가 콘크리트 표면박리(스켈링)와 더불어 심한 경우, 굵은골재의 노출 및 탈리로 이어질 수 있다. 본 연구에서는 콘크리트의 스켈링에 대한 저염화물계 제설제(low chloride deicier, LCD)와 염화칼슘 및 염화나트륨 제설제의 상대적인 영향을 ASTM C672에 준하여 실시하였다. 시험 제설제의 농도는 1, 4, 10% 이고, 수돗물은 기준으로 사용하였다. 박리량은 중량으로 평가하였다. 연구결과 4% 농도를 적용하였을 때, 동결융해 56 싸이클 후 콘크리트의 박리는 수돗물에 비해 LCD 용액에서 약 9배, 염화칼슘 용액에서 약 18배, 염화나트륨 용액에서 약 33배 정도 크게 발생하였다. 용액의 농도에 따라서는 고농도인 10%에 비해 4% 농도에서 표면 박리가 가장 현저하게 발생하였는데, 이는 스켈링 발생이 염농도가 3~4%일 때 가장 현저해진다는 기존의 연구결과와 일치함을 알 수 있었다(일본콘크리트공학회, 1999). 또한 콘크리트가 경화된 후, 현장에서 염화나트륨 및 저염화물계 제설제(LCD, 염소이온 중량비 50%)가 살포되고 동결융해 싸이클에 노출된 경우, 제설제에 노출되지 않은 경우의 콘크리트 동해열화에 대해, 콘크리트의 공기량에 따른 영향을 실험적으로 연구하였다. 연구 결과 동결융해 싸이클에 따른 콘크리트 시편은 제설제에 노출되지 않은 것 보다 염화물 제설제 노출에서 스켈링이 더 심한 것으로 나타났고, 염화물 제설제에 노출된 시편이 노출되지 않은 시편 보다 중량 손실이 2배나 되었다. 콘크리트 시편의 상대 동탄성계수는 염화물 제설제에 노출되지 않은 것과 비교하여 염화물 제설제에 노출된 것에서 더 빠르게 감소하였다. 또한 염화나트륨 제설제에 노출된 콘크리트 시편의 상대 동탄성계수는 저염화물계 제설제에 노출된 것 보다 더 빠르게 감소하였다. AE 콘크리트는 염화물과 동결융해 싸이클에 노출되었을 때, Non-AE 콘크리트 보다 성능저하가 크게 지연되었다.

The snow melting system by electric heating wires which is adopted in this research is a part of road facilities to keep surface temperature of the road higher than freezing point of water for melting the snow accumulated on it. The electric heating wires are buried under paved road at a certain depth and operated automatically and manually. Design theory, amount of heating, and installation standard vary according to economic situation, weather condition, installation place and each country applying the system. A main purpose of this study is figuring out the appropriate range of required heat capacity and installation depth and pitch for solving snowdrifts and freezing problems with minimum electric power consumption. This study was performed under the ambient air temperature(-2℃, -5℃), the pitches of the electric heating wires(200 mm, 300 mm), heating value(250 W/m2, 300 W/m2, 350 W/m2).

본 연구는 도로 상의 눈이나 얼음의 제거에 사용되는 융빙제와 부식방지제 및 저부식성 제설제 그리고 이들의 조합에 대한 성능 및 구조물에 미치는 영향에 대하여 분석하였다. 동결융해 후 무게손실률은 저부식성 제설제가 융빙제와 부식방지제 및 이들의 조합보다 적게 나타났고, 상대동탄성계수 감소는 물, 저부식성 제설제 및 NaCl+JF-1004를 제외하고 융빙제와 부식방지제 및 이들의 조합물들은 동결융해 150사이클 이후에 급격히 떨어지는 것으로 나타났다. 또한 동결융해 후 콘크리트는 물을 제외하고 상당히 심한 표면 손상을 나타냈다. 융빙 효과는 융빙제와 저부식성 제설제 및 부식방지제의 조합하여 사용할 때가 이들 개별적으로 사용될 때보다 우수한 것으로 나타났고, 저부식성 제설제 및 부식방지제의 단독 사용은 초기 융빙 성능 뿐 아니라 지속성도 현저히 낮아 현장 적용에는 문제가 있는 것으로 판단된다. 강재부식시험의 pH는 저부식성 제설제와 NaCl+JF-1004의 pH는 알칼리성을 띠는 반면에 이외의 나머지에서는 중성에서 산성으로 변화해 가고 있는 것으로 나타났고, 염화나트륨의 조합물이 다른 수용액보다 상당히 빠르게 무게감량이 나타나 강재 부식속도가 빠르게 진행되는 것으로 나타났다. 이상으로부터 도로상의 눈이나 얼음의 제거를 위하여 융빙제의 조합물을 사용 시 최대한 도로 포장 및 교량에 손상이 적게 미치는 조성물에 대한 신중한 선택하여 사용해야 할 것이다.

최근 들어 철근 부식, 콘크리트 포장표면의 박리파손, 환경 피해 등 염화물계 제설제의 사용에 따른 각종 피해가 보고되고 있으며, 이를 위해 대체 제설제의 개발을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 개발된 제설제의 성능평가에 대한 연구는 대부분 실내실험을 위주로 한 기초적이고 제한적인 성능평가에 의존하고 있는 선정이다. 특히 제설제의 융빙성능은 제설제가 갖추어야 할 기본적인 성능으로, 합리적이고 체계적인 평가방법을 통한 융빙성능의 평가가 필수적이다. 본 연구에서는 기존 연구를 바탕으로 보다 구체적이고 현실적인 융빙성능 평가방법을 수립하였으며 그 절차에 따라 본 연구진에 의해 개발된 저염화물계 친환경 제설제인 EFD(Eco Friendly Deicer)의 융빙성능을 평가 및 검증하였다. 실내실험 결과, EFD는 국내 고속도로에서 사용 중인 습염식 제설제와 대등한 수준의 초기 융빙성능을 나타냈으며 2회의 현장살포 실험을 통해 EFD의 융빙성능을 검토한 결과, 전체적인 융빙성능이 습염식 제설제의 융빙 성능에 비해 큰 차이가 없음을 확인하였다.

동절기 도로 유지관리는 일반적으로 제설활동을 의미하며 제설활동에는 도구를 사용하여 물리적으로 눈을 제거하는 방법과 융설제를 사용하여 화학적으로 눈을 제거하는 방법 이 포함된다. 융설제를 사용하여 화학적으로 눈을 제거 할 때, 융설제를 과도하게 사용하면 환경문제와 예산낭비가 생길 수 있고, 융설제를 적게 사용하면 그 성능을 충분히 낼 수 없으므로 얼마나 사용해야 하는지는 중요한 문제이다. 본 연구에서는 실내 및 현장 실험을 통해 제설제의 성능을 평가하고 이를 바탕으로 도로 제설작업시 적정 융설제 살포량을 제안하였다.

본 연구에서는 기존의 염화물계 제설제인 염화칼슘(CaCl2) 및 염화나트륨(NaCl)과 비염화물계 제설제(NS 100) 초산화합물 함유 염화물 제설제(NS 40), 그리고 이들 제설제를 중량대비 일정비율로 혼합(NaCl 70%+CaCl2 30%, NS 40 70%+CaCl2 30%, NaCl 70%+NS 40 30%, NS 40 70%+NaCl 30%)하였을 때 제설성 능과 특성, 콘크리트의 동결융해저항성 및 강재의 부식에 미치는 영향을 실내시험을 통하여 비교 검토하였다. 이상의 시험결과를 바탕으로 동절기 구조물이 동해를 받을 수 있는 지역에서 염화물계 제설제를 사용할 경우 제설성능 및 효과, 강재의 부식성 콘크리트의 동결융해저항성 및 스켈링저항성에 미치는 영향을 고려해 볼 때 하나의 제석제를 사용하기 보다는 두가지 제설제를 적정 비율로 혼합하여 사용하는 것이 바람직한 방법임을 알 수 있었다. 혼합 사용시에는 제설성능 강재 및 콘크리트에 미치는 영향을 고려해 볼 때 NS40(70%)+염화칼슘(30%)이 가장 효과적인 것으로 나타났다.

겨울철 원활한 제설작업은 겨울철 도로운영 및 관리에 중요한 공정이다. 현재 우리나라에서는 염화칼슘을 제설제로 가장 많이 쓰고 있고, 성능은 우수하지만 환경문제와 부식으로 인한 도로주변의 콘크리트 구조물의 내구성을 저하시키는 원인이 되고 있어 심각한 문제가 되고 있다. 한편 유기성 폐기물을 이용하여 환경친화 제설제인 Ca, Mg와 유기산(초산, 프로피온산)의 반응물인 유기산염 (CMO, Calcium magnesium salt of organic acids)으로 구성된 제설제의 경우 자원 재활용으로 인한 생산 단가를 낮출 수 있고 환경문제와 구조물의 내구성저하를 해결할 수 있다는 연구들이 수행된 바 있다. 본 연구에서는 실험실에서 화학조성에 의해 샘플로 제조된 환경친화 제설제인 유기산염(CMO의 일종)과 미국에서 개발한 CMA, 기존 제설제에 대해 제설에 필요한 기초물성에 대한 실험과 성능 실험을 통해 융빙성능을 비교 분석하였고 콘크리트 표면의 중량 손실량 실험을 통하여 구조물의 내구성에 미치는 영향을 검토하였다. 결과 분석을 통해 CMO의 융빙성능은 기존 제설제인 염화칼슘에 비해 60~90% 정도의 효과를 보였다. 중량손실효과는 미미하여 구조물의 내구성에 영향을 거의 미치지 않음을 알 수 있었다.

본 연구는 도로 포장에 자체 융설 아스팔트 혼합물의 적용을 위해, 융빙특성을 분석하는 기초연구의 일환으로 수행되었다. 본 연구의 목적은 이러한 문제점을 해결하기 위해 아스콘 제조시 지속성있는 융설제를 첨가하여 높은 융설기능을 유지하도록 한 아스팔트 혼합물을 개발하고 이에 대한 융빙(설) 특성 및 아스팔트 포장으로서의 역학적 특성을 알아보는데 있다. 결합재로는 AC 60-80이 사용되었고, 본 연구에서 개발된 융설제와 CRM이 건식 혼합방법으로 사용되었다. 기존 포장위에 박층포장 용도로 사용하기 위한 샌드 융설 아스팔트 혼합물과 표층용 혼합물과 동일 용도인 13mm 밀입도 융설 아스팔트 혼합물을 개발하였다. 아스팔트 혼합물의 특성을 평가하기 위하여 마샬안정도와 간접인장강도, 결빙 및 융빙실험, 용출수의 수질분석 실험을 수행하였다 융설 아스팔트 혼합물은 포장용 혼합물로서의 충분한 강도 및 우수한 융설 기능도 가지고 있는 것으로 나타났으며, 용출수의 중성화를 유도하여 도로 주변의 식생에도 악영향을 미치지 않을 것으로 판단된다.

본 연구는 도로 포장에 자체 융설 아스팔트 혼합물의 적용을 위해, 융빙특성을 분석하는 기초연구의 일환으로 수행되었다. 본 연구의 목적은 이러한 문제점을 해결하기 위해 아스콘 제조시 지속성있는 융설제를 첨가하여 높은 융설기능을 유지하도록 한 아스팔트 혼합물을 개발하고 이에 대한 융빙(설) 특성 및 아스팔트 포장으로서의 역학적 특성을 알아보는데 있다. 결합재로는 AC 60-80이 사용되었고, 본 연구에서 개발된 융설제와 CRM이 건식 혼합방법으로 사용되었다. 기존 포장위에 박층포장 용도로 사용하기 위한 샌드 융설 아스팔트 혼합물과 표층용 혼합물과 동일 용도인 13mm 밀입도 융설 아스팔트 혼합물을 개발하였다. 아스팔트 혼합물의 특성을 평가하기 위하여 마샬안정도와 간접인장강도, 결빙 및 융빙실험, 용출수의 수질분석 실험을 수행하였다 융설 아스팔트 혼합물은 포장용 혼합물로서의 충분한 강도 및 우수한 융설 기능도 가지고 있는 것으로 나타났으며, 용출수의 중성화를 유도하여 도로 주변의 식생에도 악영향을 미치지 않을 것으로 판단된다.

This study investigated the effect of vegetation mat on plant growth and salt reduction in the soil treated with high concentration deicing salt. In order to measure soil chemical characteristics and plant growth, three native groundcover plants (Dendranthema zawadskii var. latilobum, Dendranthema boreale, and Kalimeris yomena) were grown in each of the three plastic containers (50.0 cm width × 35.0 cm length × 8.5 cm deep) with a high concentration treatment of calcium chloride deicing salt. There were two treatments: control, and BVM that combines B (blanket) and VM (vegetation mat). 1,600 g of soil was placed on the top of the drainage layer with 290 g of perlite, 100 seeds each of the three native plants with three repetitions were sowed, and 10 g/L of calcium chloride deicing salt was added in the treatment. As a result of the chemical properties of soil, soil in control treatment was acidic and soil electrical conductivity in BVM was the lowest. Also, exchangeable cations (K+, Ca2+, Na+, and Mg2+) in soil and all the three plants were significantly decreased in the BVM treatment. Meanwhile, the germination rate of Dendranthema zawadskii var. latilobum was the highest under high concentration deicing salt in compared to the two plants. Overall, three native groundcover plant growth was higher in the BVM than control treatment significantly. These results suggest that the treatment of blanket vegetation mat has a positive effect on soil and plant growth in soil damaged by deicing salt.

This study aims to identify the most tolerant species under salinity stress from amongst Asteraceae and Poaceae. The seeds of six species were exposed to different concentrations of CaCl2 (0, 9, 18, 45, 90 mM) and NaCl (0, 17, 34, 85, 170 mM), and germination was measured once every two days. The results indicated that percent germination of the six species of Asteraceae and Poaceae seeds were affected differently by changes in salinity concentration. Seed germination was reduced as salinity levels increase, and longer mean germination times correlated to lower percent germination and earlier germination cessation. Both Asteraceae and Poaceae seeds had the highest germination rates at 18 mM CaCl2 and 34 mM NaCl, and seed germination and growth were severely reduced at salinities greater than 90 mM CaCl2 and 170 mM NaCl. In the seeds of Poaceae, salt resistance was strong in the order of Miscanthus sinensis Andersson, Pennisetum alopecuroides (L.) Spreng., and Phragmites communis Trin. In the seeds of Asteraceae, salt resistance was strong in the order of Dendranthema zawadskii var. latilobum (Maxim.) Kitam, Aster yomena (Kitam.) Honda, and Dendranthema boreale (Makino) Ling ex Kitam.. Overall, the germination rate was higher in Asteraceae than in Poaceae. This study demonstrated that Dendranthema zawadskii var. latilobum (Maxim.) Kitam. is the most tolerant species and that a relationship exists between the salt tolerance of percent germination and the mean germination time in the leaves.

In the current concrete structure of the highway is still the major problem most of concrete deterioration caused by the freeze-thaw and deicing salt, which is of issues that are not completely resolved. In particular, a single freezing event does not cause much harm, durability of concrete under multi-deterioration environment by repeated freeze-thaw and deicing salt is rapidly degraded and reduce its service life. In this study, the exposure environmental condition according the regional highway points were established. The damage condition and chloride content of the concrete at general and severe environmental exposure condition were also investigated. In addition, the experimental test of chloride ion permeability, scaling resistant and freeze-thaw resistance were carried out to improve the durability of the mechanical placing concrete of subsidiary structure. According to the results of this study, in observation of concrete surface condition, the concrete exposed by severe environmental condition showed broad ranges of damage with high chloride contents. Meanwhile, the water-binder(W/B) ratio and the less water content, and fly ash concrete than the specified existing mix proportion is significantly improved the durability. Also, the optimal mix proportion derived for test is satisfied the strength and air contents, water-binder ratio, and durability criteria of concrete specifications, as well as service life seems greatly improved.