한국형 포장설계법(KPRP)은 한국의 기후, 교통, 재료 조건을 반영하여 개발된 포장설계법으로, 성능 기반 분석과 역학적-경험적 원 리를 결합하여 국내 도로포장의 내구성과 효율성 향상에 기여해왔다. KPRP는 지역별 환경 데이터, 교통 하중, 재료 특성을 고려하 여 최적의 포장 구조를 설계하며, 2011년 개발 이후 도로포장의 수명 연장과 경제성 향상을 이루어냈다. 그러나 KPRP에 적용되는 기후 및 교통 데이터는 2000년대 초반의 자료를 기반으로 하고 있어, 현재 기준으로 약 10년 이상의 차이가 존재한다. 이에 따라 최 신 데이터를 반영하여 포장설계를 개선할 필요성이 제기되고 있다. 본 연구에서는 최근 10년간의 최신 기후 데이터를 활용하여 줄눈 콘크리트 포장(JCP)의 콘크리트 슬래브 컬링 시간을 계산하고, 이를 기반으로 온도응력 및 교통응력의 산정 방식을 현 시점에 맞게 개선하고자 한다. 또한, 2023년 도로포장관리시스템(PMS) 데이 터를 이용하여 한국도로공사가 관리하는 모든 고속국도 중 JCP가 적용된 구간을 대상으로 표면 균열(SD), 설계 차로별 AADT, 관 리구간별 도로 연장, 차로 폭 등의 데이터를 분석하였다. 이를 통해 각 도로의 피로균열율을 산정하고, 고속국도를 대상으로 줄눈 콘 크리트 포장의 전이함수를 개선하여 보다 정밀한 설계를 가능하게 하고자 한다. 본 연구는 최신 기후 및 교통 데이터를 반영한 KPRP 기반 줄눈 콘크리트 포장설계의 실현에 기여할 것으로 기대된다.

연속철근 콘크리트 포장(CRCP: Continuously Reinforced Cement Pavement)은 시멘트 콘크리트 포장 공법 중 하나이 다. 한국형 포장 설계법(KPRP: Korean Pavement Research Program)은 국내 실정에 맞게 개발된 도로 포장 설계법으 로, 2011년에 최초로 개발되었다. 현재 최신 버전은 2016년 4월에 발표된 것으로, 이후 약 9년간 업데이트가 이루어지지 않았다. 본 연구의 목적은 한국형 포장 설계법 내 기존 CRCP 해석 모듈을 분석하고 이를 개선하는 것이다. 또한, 본 연 구에서 개선된 CRCP 해석 모듈은 추후 개발 예정인 고속도로 역학적-경험적 포장 설계법(EXPD: EXpressway Pavement Design)에 적용될 예정이다. 기존 KPRP의 연속철근 콘크리트 포장 설계법은 과거의 기상 데이터를 이용하여 슬래브에 가해지는 환경 하중에 의한 응력을 계산한다. 포장이 미래의 공용수명 20년을 버텨야 하나, 과거의 기상 데이터를 통해 계산된 환경 하중에 의한 응 력을 고려하도록 설계법이 구성되어 있는 현실이다. 과거의 기상 데이터가 아닌 기후변화 예측 모형을 통해 예측된 기상 데이터를 기존 포장 설계법에 적용한다면, 보다 타당한 공용성 해석 결과를 기대할 수 있을 것으로 예상된다. 국립기상 과학원에서 배포한 IPCC 6차 평가보고서(AR6) 대응 전지구 기후변화 전망보고서에서 제시한 최신 온실가스 경로(SSP, Shared Socioeconomic Pathways)에 따라 산출된 신규 전지구 기후변화 시나리오 4종 중에서 가장 최악의 시나리오인 SSP-8.5로 가정하였을 때에 예측된 기상 데이터를 이용하여 공용성 해석 결과인 펀치아웃(Punchout) 개수와 포장 두께 변화에 대하여 분석해보았다.

CRCP(Continuously Reinforced Cement Pavement)는 시멘트 콘크리트 포장 공법 중 하나이다. 한국형 포장 설계법(KPRP: Korean Pavement Research Program)은 국내 실정에 맞게 개발된 도로 포장 설계법으로, 2011년에 최초로 개발되었다. 현재 최신 버전은 2016년 4월에 발표된 것으로, 이후 약 8년간 업데이트가 이루어지지 않았다. 본 연구의 목적은 한국형 포장 설계법 내 기존 CRCP 해 석 모듈을 분석하고 이를 개선하는 것이다. 또한, 본 연구에서 개선된 CRCP 해석 모듈은 추후 개발 예정인 고속도로 역학적-경험적 설계법(EXPD: EXpressway Pavement Design)에 적용될 예정이다. 문헌 조사를 통해 한국형 포장 설계법의 설계 매뉴얼인 국토교통 부의 도로포장 구조 설계요령(2015)과 TxCRCP-ME의 설계 매뉴얼인 Texas Tech University의 Develop Mechanistic-Empirical Design for CRCP(Soojun Ha 외, 2012)의 내용이 유사함을 확인하였다. 또한, 한국형 포장 설계법 내 기존 CRCP 해석 모듈이 Texas Tech University에서 개발한 역학적-경험적 설계 포장 프로그램인 TxCRCP-ME와 유사함을 확인하였다. 그러나, 휨강도, 탄성계수, 함수비, 복합지지력 K값, 허용하중반복횟수 등 사용자가 입력한 값에 기반한 계산 과정과 공용성 해석에서 기존 KPRP의 CRCP 해석 모듈이 설계 매뉴얼인 국토교통부의 도로포장 구조 설계요령(2015)과 차이점을 보였다. 이러한 분석을 토대로, 추후 개발 예정인 EXPD-CRCP는 기존 KPRP에서 설계 매뉴얼과 상이한 부분을 국토교통부의 도로포장 구조 설계요령(2015)을 준수하여 국내 실정에 적합한 역학적-경험적 설계법으로 개선하고자 한다.

국내 도로 포장설계법인 KPRP와 미국의 포장설계법인 AASHTOWare Pavement·TxCRCP-ME를 CRCP에 대해서 비교해보았다. CRCP 는 강성포장 중 하나로 줄눈이 없고 콘크리트 슬래브 내에 종방향 연속 철근을 삽입한 것이 특징이다. 줄눈부가 없으므로 줄눈부에서 발생하는 파손과 균열이 없어 주행성이 좋고 공용성이 우수하다. 또한 수명이 길어 장수명 포장에 적합하다. 이러한 특징으로, 국내 CRCP의 수요가 증가할 것으로 예상되어 CRCP를 기준으로 비교해보았다. 국내 포장설계법 개발 이전 AASHTO 설계법을 사용해왔지만, 여러 문제점과 한계가 존재하여 국내 실정에 맞는 포장설계법의 개발 이 필요해졌고, 결과적으로 오랜 연구 끝에 2011년 KPRP가 개발되었다. 이후 꾸준히 업데이트를 통해서 현재는 2016년 버전의 KPRP 를 사용하고 있다. 미국에서는 텍사스주의 TxCRCP-ME와 같이 주마다 각기 다른 포장설계법도 있지만, 보편적으로 AASHTOWare Pavement를 사용하여 역학적-경험적 설계를 하고 있다. 분석결과, 공용성 해석 결과 지표의 차이가 가장 컸으며, 이 외에도 피로하중 허용반복횟수, PunchOut 전이함수도 계산 방법과 로직의 계수가 조금씩 달랐다.

본 연구는 2011년에 개발된 한국형 포장설계법(KPRP)이 국내 도로포장 분야에서 어떻게 활용되고 있는지를 조사하며, 특히 JCP(적층 콘크리트 포장) 설계에 중점을 두고 다양한 해외 포장설계 프로그램과의 비교를 수행하였다. 이를 위해 AASHOTO Ware와 같은 국제적으로 인정받고 빈번히 활용되는 해외 프로그램을 선택하여 두 프로그램 간의 차이점을 파악하고자 했다. 비교 대상으로 선정된 AASHOTO Ware는 미국에서 개발된 프로그램으로, 차량 분류 및 기후데이터 활용과 관련하여 KPRP와는 다른 특징을 보인다. AASHOTO Ware는 차량을 16종으로 분류하는 반면, KPRP는 12종으 로 분류하며, 특히 화물차량에 대한 상세한 분류 기준을 가지고 있다. 또한, AASHOTO Ware는 실시간 기후데이터를 인터넷 기반으로 활용하는 반면, KPRP는 기상대에서 축적한 데이터를 사용한다. 두 프로그램 간의 Input 값은 기후데이 터와 교통량 데이터 중 차량 분류를 중심으로 비교하였다. 향후에는 AASHOTO Ware의 설계로직을 분석하여 더욱 세 밀한 비교를 진행하고, 두 프로그램의 설계 전이함수와 로직을 분석하여 KPRP 프로그램의 발전에 기여하는 것이 이 연 구의 최종 목표이다. AASHOTO Ware의 유연한 최종IRI값 설정과 상세한 차량 분류 기준은 KPRP의 발전 가능성을 탐 구하는 데 중요한 지표로 활용될 것으로 예상된다.

PURPOSES: The objective of this paper is to select the confidential intervals by utilizing the second moment reliability index(Hasofer and Lind; 1974) related to the number of load applications to failure which explains the fatigue failure and rut depth that it indicates the permanent deformation. By using Finite Element Method (FEM) Program, we can easily confirm the rut depth and number of load repetitions without Pavement Design Procedures for generally designing pavement depths. METHODS : In this study, the predictive models for the rut depth and the number of load repetitions to fatigue failure were used for determining the second moment reliability index ( ). From the case study results using KICTPAVE, the results of the rut depth and the number of load repetitions to fatigue failure were deducted by calculating the empirical predictive equations. Also, the confidential intervals for rut depth and number of load repetitions were selected from the results of the predictive models. To determine the second moment reliability index, the spreadsheet method using Excel’s Solver was used. RESULTS : From the case studies about pavement conditions, the results of stress, displacement and strain were different with depth conditions of layers and layer properties. In the clay soil conditions, the values of strain and stresses in the directly loaded sections are relatively greater than other conditions. It indicates that the second moment reliability index is small and confidential intervals for rut depth and the number of load applications are narrow when we apply the clay soil conditions comparing to the applications of other soil conditions. CONCLUSIONS : According to the results of the second moment reliability index and the confidential intervals, the minimum and maximum values of reliability index indicate approximately 1.79 at Case 9 and 2.19 at Case 22. The broadest widths of confidential intervals for rut depth and the number of load repetitions are respectively occurred in Case 9 and Case 7.