컴퓨터 단층촬영(Computed Tomography, CT)을 이용한 아스팔트 콘크리트의 성능평가는 포장 재료의 내부 구조를 정밀하게 파악할 수 있다는 점에서 최근 그 중요성이 점차 부각되고 있다. 기존의 평가방법은 주로 파괴 시험에 의존하고 있어 기반 시설의 손상을 수반 하며, 재료 내부 특성에 대한 정보 제공에도 한계가 있다. 반면, CT 스캔 기법은 공극, 골재 분포, 매스틱 피복률(mastic cover factor) 등 아스팔트 혼합물의 내구성과 성능에 핵심적인 내부 구조 특성을 비파괴적이고 고해상도로 분석할 수 있게 한다.

국내에서 발생하는 철강슬래그는 제철 공정의 대표적인 산업부산물로, 고로슬래그와 제강슬래그로 구분된다. 고로슬래 그는 잠재수경성을 보유하여 시멘트 혼화재 등으로 널리 활용되고 있으나, 제강슬래그는 유리석회(free-CaO)에 기인한 팽창성 및 환경적 문제로 인해 주로 성토재나 도로 기층재 등 저부가가치 용도로 활용되고 있다. 한편, 천연골재의 고갈 및 환경 규제로 인한 수급 불균형 문제가 심화됨에 따라 산업부산물을 활용한 대체골재 개발의 필요성이 증대되고 있다. 이에 본 연구에서는 제강슬래그를 적용한 SMA 혼합물을 제작하여 천연골재 대체 재료로서의 적용 가능성을 평가하였 다. 균열 저항성은 IDEAL-CT 및 Overlay Test를 통해 평가하였으며, 소성변형 저항성은 IDEAL-RUT, 동적안정도 시 험 및 Flow Number 시험으로 분석하였다. 또한 함부르크 휠트래킹 시험을 통해 수분 민감성을 검토하고, 동탄성계수 시험을 수행하여 혼합물의 강성 특성을 정량적으로 평가하였다. 시험 결과, 제강슬래그를 적용한 SMA 혼합물은 IDEAL-CT 시험에서 CTIndex 70 이상을 나타내어 균열 저항성 기준을 만족하였으며, Overlay Test에서도 반복 하중에 대한 안정적인 거동을 보였다. 또한 IDEAL-RUT, 동적안정도 및 Flow Number 시험에서 기준 혼합물 대비 동등 이상의 소성변형 저항성을 확보하였다. 함부르크 휠트래킹 시험 결과 수분 저 항성 기준을 만족하였으며, 동탄성계수는 증가 경향을 나타내어 강성 향상이 확인되었다. 종합적으로, 제강슬래그를 적용한 SMA 혼합물은 균열 저항성, 소성변형 저항성, 수분 저항성 및 강성 측면에서 우수한 구조적 성능을 확보하였으며, 천연골재를 대체할 수 있는 재료로서의 적용 가능성을 확인하였다.

This study focuses on the issue of premature failure in patched sections of asphalt concrete overlays during the service life of existing concrete slabs. These failures are typically exacerbated by extreme weather and heavy traffic. To overcome the low durability and moisture susceptibility of conventional patching materials, the applicability of the GA (Guss Asphalt) mixture, which is known for its excellent waterproofing and adhesion properties, was investigated. Additionally, the fundamental performance characteristics of GA, including its initial stability, moisture resistance, porosity, and plastic-deformation resistance, were evaluated. In this laboratory study, the stability, flow value, and porosity (V a) of six types of pavement patch materials (including GA/MA (Mastic Asphalt), HMA (Hot Mix Asphalt), and CMA (Cold Mix Asphalt) mixtures) were evaluated under various initial curing conditions (3–48 h) and environmental conditions (air and water at 25 °C). Additionally, a wheel tracking test was performed in air conditions at 25 °C to compare and analyze the dynamic stability and plastic-deformation resistance. The results show that GA exhibited the highest stability under all conditions. Its stability increased significantly after 48 h of curing in water, thus demonstrating its superior moisture resistance compared with that of HMA, whose stability decreased significantly. Porosity analysis indicates that the GA/MA mixtures (GMA, PMA, and PGMA) exhibited low porosity (< 1%) and high saturation (> 97%), thus confirming a dense pore structure. Furthermore, the results of the wheel tracking test show that the HMA and GA mixtures exhibited the highest dynamic stability under both 24- and 48-h curing durations. In particular, the GA mixture showed the smallest rutting depth (0.9–1.0 mm), thus indicating its superior resistance to plastic deformation. By contrast, the CP-A mixture showed the largest rutting depth (32.5–38.4 mm), thus indicating the greatest susceptibility to plastic deformation, whereas the CP-B mixture exhibited relatively stable performance with a rutting depth of 5.4–5.6 mm. In general, the GA/MA mixtures exhibited the best performance in terms of long-term stability (48 h of curing), moisture resistance, and plastic-deformation resistance compared with conventional HMA and CMA (CP-A and CP-B) mixtures. GA mixtures are considered the optimal alternative for road patching and repair owing to their excellent moisture resistance and plastic-deformation resistance at 25 °C. However, their field application requires consideration of various environmental conditions, thus necessitating further comprehensive investigations into their crack resistance, adhesion, and plastic-deformation behavior.

메탄화 공정은 탄소 포집 및 활용(CCU) 기술의 하나로, 탄소중립 달성을 위한 핵심 기술이다. 본 연구는 메탄화 반응기 배출가스에서 생성가스인 메탄과 미반응 수소를 분리하기 위한 가스 분리 시스템 설계를 위한 사전 연구로, 소형 막 모듈을 이용한 2단 분리막 시스템을 설계⋅제작하고 시험 가스인 질소-수소 혼합가스에 대한 분리 성능을 실험적으로 평가하 였다. 1단 막 모듈에서는 질소-수소 혼합가스에 대한 혼합 가스 선택도를 측정하였으며, 1단 및 2단 막 모듈 모두에서 잔류 측과 투과 측의 목표 가스 회수율 및 순도를 분석하였다. 본 연구에서 수행한 국내 A사 막 모듈의 성능 분석 결과는 향후 메 탄화 반응 가스 분리 시스템 설계 및 최적화 연구의 기초자료로 활용될 수 있다.

구스 아스팔트(Guss Asphalt) 혼합물은 다짐 없이 시공이 가능한 포장재료로, 1970년대부터 강바닥판 교량에 활용되어 왔다. 본 연구 는 박스 구스 아스팔트 혼합물 공용수명 예측 및 생애주기 비용을 비교분석하기 위해 폴리머 개질 구스, TLA 및 SMA 세 가지 혼합 물의 반사균열 시험, 동탄성계수 시험 및 소성변형시험을 수행하였다. 또한, TxACOL 프로그램을 사용하여 공용수명을 예측하였으며, 예측 결과를 기반으로 각 포장의 생애주기 비용을 분석하였다. 본 연구의 목적은 혼합물의 성능평가를 통해 폴리머 개질 구스 아스팔 트 혼합물의 공용수명을 예측하고 생애주기 비용을 분석하는 것이다. 성능평가 시험결과 폴리머 개질 구스 아스팔트 혼합물이 TLA 구스, SMA 아스팔트 혼합물보다 반사균열, 피로균열 및 소성변형 저항성이 높은 것으로 나타났다. 포장설계 수명 예측 및 생애주기 비용분석결과 폴리머 개질 구스를 사용한 포장설계의 공용성이 가장 우수하며 가장 경제적인 것으로 나타났다.

This study evaluates the applicability of mastic asphalt concrete for backfilling mini-trenches of communication cables. Characterization tests, such as the dynamic modulus, flow-number, Texas overlay, four-point bending beam, and Hamburg wheel tracking tests, were conducted on conventional mastic asphalt concrete and lower-temperature mastic asphalt concrete. A structural analysis of the backfilling of mini-trenches of mastic asphalt concrete was performed and compared with the results of conventional soil backfilling methods using the finite-element method. The performance year was calculated based on the strain behavior and the results of the structural analysis. A life-cycle cost analysis (LCCA) was performed based on net-present-value method. The results of laboratory experiments show that the lower-temperature mastic asphalt concrete performs better than conventional mastic asphalt concrete in terms of resistance to permanent deformation and fatigue cracking. The performance year of the mastic asphalt concrete is three times longer than that of the conventional sand-backfilling mini-trench. The LCCA results indicate that the cost of backfilling by the mastic asphalt concrete is two times lower than that by the conventional sand-backfilling mini-trench.

This study aimed to evaluate the effectiveness of a zeolite and sulfuric acid mixture (ZS) as an air filter to mitigate the emissions of ammonia (NH3), nitrous oxide (N2O), and methane (CH4) during the composting of cattle manure. Compared to the control group (blank), ZS reduced NH3 emissions by 91.4%, N2O emissions by 33.6%, and CH4 emissions by 20.0% over the 100-day composting period. Additionally, sulfuric acid in the ZS reacted with NH3, storing it as ammonium sulfate [(NH4)2SO4], which can serve as a source of nutrients such as nitrogen (N) and sulfur (S). To evaluate the fertilizing efficiency of [(NH4)2SO4] in ZS for maize growth, we applied four treatments: control (non-N fertilizer), collected ZS (cZS), cattle manure (organic fertilizer, OF), and urea (chemical fertilizer, CF). Compared to the control, cZS increased total dry weight (DW) by 48%, total digestible nutrients (TDN) by 7.3%, and crude protein (CP) by 77.8%. No significant differences were found among the applications of cZS, OF, and CF. These results suggest that the zeolite mixed with sulfuric acid effectively reduces hazardous gas emissions such as NH3, CH4, and N2O during cattle manure composting. Furthermore, the collected zeolite can potentially be reused as fertilizer, suggesting a positive opportunity for resource recycling to mitigate environmental pollution.

This study proposes a weight optimization technique based on Mixture Design of Experiments (MD) to overcome the limitations of traditional ensemble learning and achieve optimal predictive performance with minimal experimentation. Traditional ensemble learning combines the predictions of multiple base models through a meta-model to generate a final prediction but has limitations in systematically optimizing the combination of base model performances. In this research, MD is applied to efficiently adjust the weights of each base model, constructing an optimized ensemble model tailored to the characteristics of the data. An evaluation of this technique across various industrial datasets confirms that the optimized ensemble model proposed in this study achieves higher predictive performance than traditional models in terms of F1-Score and accuracy. This method provides a foundation for enhancing real-time analysis and prediction reliability in data-driven decision-making systems across diverse fields such as manufacturing, fraud detection, and medical diagnostics.

This study aimed to manufacture emulsified asphalt for free-heated asphalt mixtures with high solid contents using the high internal phase ratio (HIPR) technique and utilize it as basic research data by evaluating the basic properties. The optimal emulsifier was selected by considering the physical and chemical properties of the emulsifier used in the emulsified asphalt, and the solid content in the emulsified asphalt was increased using the HIPR technique. Emulsified asphalt was produced with solid contents of 90%, 80%, 70%, and 62% (current standard) in emulsified asphalt, and the basic properties of the emulsified asphalt were evaluated for each content. In addition, a free-heated asphalt mixture for the surface layer was produced by applying the emulsified asphalt produced for each content, and the performance was evaluated based on the quality standard items presented in the current guidelines of the Ministry of Land, Infrastructure and Transport. When utilizing the HIPR technique, we could manufacture up to 90% of the asphalt solid content in the emulsified asphalt; however, applying it to unheated asphalt mixtures because of the increase in viscosity was impossible. We determined that it could be applied up to a maximum solid content of 80%. In addition, in the free-heated asphalt mixture test, the ratio of the air void increased as the solids content increased, but the strength decreased. An examination of the fracture surface after the strength test revealed that it was brown, which is a characteristic color of emulsified asphalt. This was because the curing time became insufficient as the solid content increased, resulting in insufficient time for strength development. To ensure the performance of the free-heated asphalt mixture, we observed that the viscosity of emulsified asphalt with a high solid content should be reduced; securing the curing time accordingly was an important factor, and it was determined that additional research is necessary.

최근 국내는 이상기후에 따른 극심한 폭염이 지속되고 있으며, 잦은 국지성 호우로 인한 도로 공용수명을 현저히 단축시키고 있다. 국지성 호우 시, 도로 위 유수량의 급격한 증가는 도로 포장체 내 균열, 공극, 신축이음부를 통한 수분 침투를 가속화 한다. 이와 더불 어, 중차량의 교통하중이 반복적으로 지속 될 경우, 포장체 내부의 골재-바인더 간 결합력이 저하되어, 포트홀, 소성변형, 골재비산 등 의 포장 파손을 야기한다. 국내의 일반국도 및 고속도로에서는 아스팔트 노면 위 포트홀, 함몰, 국부적 균열 등의 파손이 발생 시, 일반적으로 파손부를 절삭 · 제거하고, 상온 또는 가열, 중온 아스팔트 혼합물로 유지보수를 수행한다. 하지만 파손부에 임시방편으로 긴급 보수재를 사용할 경우, 지속적인 강우와 차량의 교통하중으로 인해 골재와 바인더 간 결합력을 약화시키고, 신·구 포장 경계면의 부착강도가 저하되어 보수 부위가 쉽게 파손되는 문제가 발생하고 있다. 이는 고속 주행 차량의 안전을 심각하게 위협하는 요인으로 작용한다. 본 연구에서는 방수 · 부착성이 우수한 과립형 구스 매스틱 아스팔트 혼합물(Granular Guss Mastic Asphalt Mixture, 이하 GGM-AM) 을 이용해 소파 보수재료서의 적용성을 검토하기 위해 내구성능에 대한 실내 기초물성실험 결과를 비교 · 분석하였다.

최근 국내는 이상기후에 따른 극심한 폭염이 지속되고 있으며, 잦은 국지성 호우로 인한 도로 공용수명을 현저히 단축시키고 있다. 국지성 호우 시, 도로 위 유수량의 급격한 증가는 도로 포장체 내 균열, 공극, 신축이음부를 통한 수분 침투를 가속화 한다. 이와 더불 어, 중차량의 교통하중이 반복적으로 지속 될 경우, 포장체 내부의 골재-바인더 간 결합력이 저하되어, 포트홀, 소성변형, 골재비산 등 의 포장 파손을 야기한다. 국내의 일반국도 및 고속도로에서는 아스팔트 노면 위 포트홀, 함몰, 국부적 균열 등의 파손이 발생 시, 일반적으로 파손부를 절삭 · 제거하고, 상온 또는 가열, 중온 아스팔트 혼합물로 유지보수를 수행한다. 하지만 파손부에 임시방편으로 긴급 보수재를 사용할 경우, 지속적인 강우와 차량의 교통하중으로 인해 골재와 바인더 간 결합력을 약화시키고, 신·구 포장 경계면의 부착강도가 저하되어 보수 부위가 쉽게 파손되는 문제가 발생하고 있다. 이는 고속 주행 차량의 안전을 심각하게 위협하는 요인으로 작용한다. 본 연구에서는 방수 · 부착성이 우수한 과립형 구스 매스틱 아스팔트 혼합물(Granular Guss Mastic Asphalt Mixture, 이하 GGM-AM) 을 이용해 소파 보수재료서의 적용성을 검토하기 위해 내구성능에 대한 실내 기초물성실험 결과를 비교 · 분석하였다.

온실가스 배출량을 최소화하기 위하여 가열 없이 생산이 가능한 상온 아스팔트 포장 공법도 2000년 초부터 개발되어 활용되고 있으 나, 기술적 한계로 인해 성능 확보가 어려워 대부분 기층용으로 활용중에 있다. 상온 아스팔트 혼합물은 유화아스팔트를 사용하는데 양생하는 동안 혼합물 내부에 있는 물이 증가됨에 따라 혼합물 내부의 높은 공극률이 발생하게 되어 포장의 성능을 확보하는데 한계 가 있다. 따라서 본 연구에서는 유화 아스팔트 내 아스팔트 고형분 함량을 증가시켜 물 함량을 최소화함으로서, 양생시간을 단축하고 낮은 공극률 확보를 통한 상온 아스팔트 혼합물의 성능의 변화를 평가하였다. 시험결과, 고형분 함량이 변화에 따라 공극률 및 간접인 장강도, 터프니스 물성이 변화가 나타났다. 하지만 고함량 고형분의 유화 아스팔트를 상온 아스팔트 혼합물에 적용하기 위해서는 최적 함수비 결정방식 및 양생방식 등에 대한 추가적인 연구가 필요한 것으로 나타났다.

제지 공정 과정에서 슬러지를 소각할 때 생성되는 제지애쉬를 도로 하부 동공 보수 재료인 유동성 채움재의 재료로 재 활용 가능성에 대하여 실험적으로 평가하였다. 유동성 채움재는 플로우 값으로 대표되는 유동성, 압축강도 및 블리딩률 에 의해 평가됨에 따라 해당 특성에 대하여 시험 및 평가를 진행하였다. 제지애쉬의 화학적 성분이 강도 발현을 위한 시 멘트와 유사한 점에 기반하여 제지애쉬를 시멘트 중량비의 0~40% 범위에서 치환하여 페이스트 혼합물을 제작하였다. 이 후, 플로우 및 압축강도 시험을 수행하여 제지애쉬의 적정 치환 범위를 선정하였다. 이후, 시멘트-제지애쉬 페이스트 혼 합물에 잔골재 및 굵은 골재를 혼합하여 유동성 채움재(CLSM: Controlled Low Strength Material) 혼합물을 배합하고 플로 우, 압축강도, 블리딩 시험을 실시하였다. 시험 결과 제지애쉬 치환율이 증가함에 따라 혼합물의 유동성 및 압축강도가 감소하였으며, 이는 제지애쉬의 높은 수분 흡수율에 의한 영향으로 판단된다. 혼합물의 적정 배합을 통하여 소정의 플로 우, 압축강도 및 블리딩률 기준을 만족할 수 있었으며, 이를 통해 제지애쉬의 유동성 채움재 활용 가능성을 확인하였다.

최근 시멘트 콘크리트 포장의 아스팔트 덧씌우기 포장을 유지보수 공법으로 채택할 경우 반사균열이 다수 발생하여 유지보수 비용 증가로 이루어지고 있다. 반사균열 발생일 지연시키기 위하여 다양한 재료 및 공법을 사용하고 있으나 이에 대한 효과를 정확하게 평 가하는 시험방법 및 평가기준이 미비한 상태이다. 미국에서도 반사균열 문제로 인하여 유지보수 비용이 급격히 증가하고 있으며, 아스 팔트 함량을 높게 하고 개질제 및 그리드를 사용하여 반사균열 발생을 지연시키려는 노력을 하고 있다. 미국 및 선진국에서는 반사균열 평가 시험법으로 Texas Overlay Tester를 범용으로 사용하고 있으며, 반사균열 저항성 평가에 유일무 이한 장비로 알려져 있다. 최근 93%에 이르는 하중 감소율에 도달하는 하중 재하횟수 시험에 시간적 노력과 편차가 크다는 논란이 재 기되어 1000회 까지만 수행하여 균열발생(crack initiation)과 균열전파(crack propagation) 특성울 계산하여 보다 역학적인 방법에 의한 반 사균열 저항성 평가가 시도되고 있다. 밀입도, PSMA, 구스, 그리드 보강 아스팔트 혼합물에 대한 Overlay Tester를 이용하여 반사균열 수행을 수행하였으며, 이에 대한 균 열발생과 균열 전파 특서을 정량화 하여 비교 분석을 실시하였다.