고기능성 콘크리트 포장 유지보수 기술 개발 - 건설기술연구원
“노후도로 효과적 개선” ‘소음 줄이고 승차감 미끄럼 저항성 향상’ 신개념 공법 선뵌다
최근 콘크리트포장의 공용연수 증가로 인해 잦은 도로 파손과 이로 인한 유지보수 비용이 급증하고 있는 가운데 이 같은 노후도로를 효과적으로 개선할 수 있는 방안 마련이 시급한 선결과제로 부상하고 있다.
이에 콘크리트포장 유지보수 시 신설도로보다 향상된 소음 저감은 물론 승차감과 미끄럼 저항성 등을 향상시킬 수 있는 고기능성 콘크리트포장 유지보수 기술이 개발되고 있어 이목을 집중시키고 있다.
영주일보
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특히, 이 기술들은 포장 파손 발생 원인별 최적의 유지보수 공법으로 도로 이용자 중심의 도로 쾌적성과 안전성 확보에 기여할 전망이다.
‘노후도로 성능 110% 복원 등 수명 20년 연장’ 실용화 연구 박차
도로포장 파손 ‘원인별 최적 유지보수 공법’으로 안정성 확보 기대
최근 국내 콘크리트 포장의 경우 공용연수 20년 이상 중 파손 심화구간이 지속적으로 증가하고 있는 가운데 유지보수 비용도 증가하고 있다.
지난 2016년 국토교통부 도로보수현황에 따르면, 2001년 약 2,931억 원에 불과했던 유지보수 비용이 지속적으로 증가, 2016년 기준 약 7,772억 원이 소요되며, 15년 동안 약 2.65배가 증가했다.
특히, 무근콘크리트 줄눈포장의 비중이 높은 고속도로의 경우 2014년 도로포장 유지보수에 약 1,308억 원이 사용됐다. 2001년 고속도로 포장유지보수 비용이 349억 원 규모인 점을 고려하면 지난 14년간 약 3.84배의 유지보수 비용이 증가했다. 이 같은 추세는 지속적으로 증가할 것으로 전문가들은 예측하고 있다.
이 같은 경제적 이슈와 함께 기술적 이슈도 대두되고 있다. 최근 들어 노후구간에 대한 줄눈부 파손에 의한 부분단면 보수 소요가 약 1.5∼1.8배 증가되고 있어 부분단면 보수에 대한 효과적인 대응이 필요하다는 지적이다.
또한, 보수 부위 중심으로 2차 파손이 발생하면서 보수 부위가 확대되는 경향이 많이 나타나고 있다.
특히, 획일적인 아스팔트 덧씌우기로 인해 장기간 사용에 따른 내구성 저하와 열화로 파손이 발생한 구간 보수 부위에서 재파손이 발생하는 한편, 콘크리트 절삭에 따른 모재 손상과 물고임으로 기존 포장의 열화가 가속화되고 있는 것으로 알려지고 있다.
하지만, 콘크리트 포장의 전체적인 노후화 정도 증가와 덧씌우기 공법에 대한 다양한 대안이 마련돼 있지 않은 실정이다.
전문가들은 포장 파손의 근원적 원인에 대한 고려 없이 획일적인 아스팔트 덧씌우기 공법을 시행할 경우 기존 콘크리트 포장과의 상이한 재료 물성 등으로 인해 줄눈부에서 발생되는 반사균열과 함께 포트홀 등 다양한 포장 파손 발생 가능성이 증가하고 있다고 지적하고 있다.
따라서 노후 줄눈 콘크리트포장에 대한 국내 실정에 맞는 효과적인 유지보수 공법 개발이 필요한 시점이다.
도로소음 측면에서도 전국 고속도로변 486지점 가운데 45%인 220개 지점에서 기준소음 한도를 초과해 고속도로 주변 주민들이 소음에 시달린다고 보고되고 있다.
이로 인해 지난 2008년 한국도로공사에서 도로 사용자와 주변 주민, 시공사, 유지관리 담당자를 대상으로 실시한 설문조사에서 포장형식의 선호도를 조사한 결과 94% 이상이 콘크리트 포장보다 아스팔트 포장을 선호하는 것으로 나타났다.
즉, 지금까지의 콘크리트포장 유지보수가 도로의 기능성보다는 표면결함 제거에 집중해 이뤄졌다면, 이제는 도로의 쾌적성과 안전성은 유지보수 시 필수적인 사항으로 고려돼야할 시점이다.
이에 국토교통부와 국토교통과학기술진흥원의 지원 아래 한국건설기술연구원을 중심으로 ‘도로수명연장을 위한 고기능성 콘크리트 포장 유지보수 실용화 기술 개발’ 연구가 진행되고 있다.
이 과제는 ‘도로가치 재창출을 통한 사용자 중심의 미래도로 실현’을 비전으로 노후도로 110% 성능 복원과 20년 도로수명 연장을 위한 콘크리트 포장 유지보수 실용화 기술 확보를 위한 연구가 진행되고 있다.
이를 위해 노후화된 무근 콘크리트 줄눈 포장(JPCP)을 대상으로 유지보수를 통해 신설에 준하는 도로품질 확보를 위해 국내 실정에 적합한 효과적인 유지관리 방안을 제시하는 한편, 시멘트·아스팔트계열 최적 유지보수 실용화 기술을 개발하고 있다.
연구내용
1세부 과제에서는 ‘노후도로의 효과적 유지관리를 위한 토털 솔루션 제공’을 목표로 도로 효율 재창출을 위한 JPCP 유지보수공법 적용 기준과 품질관리 향상 방안 개발 연구가 진행되고 있다.
‘콘크리트 포장 유지보수 시공품질관리 기술 개발과 보수기준 개선방안’ 연구에서는 보수범위 산정을 위한 건전도 평가기술 개발과 함께 콘크리트 포장 유지보수 기준과 지침 재정립을 위한 연구가 이뤄지고 있다.
‘현장 실무형 유지보수 설계법 개발’ 부문에서는 노후 줄눈콘크리트 포장의 물성에 따른 유효 두께 산정과 이를 고려한 콘크리트와 아스팔트 덧씌우기 보수 카탈로그 설계 지침안을 개발하고 있다.
이와 함께 덧씌우기 포장 설계를 위한 노후포장 유효 두께 결정 소프트웨어도 개발되고 있다.
‘20년 도로수명 연장/5dB(A) 소음 저감형 고기능성 시멘트 콘크리트 포장 유지보수 실용화 공법 개발’을 목표로 진행 중인 2세부과제에서는 사용자 중심의 가치 재창조형 시멘트 콘크리트 덧씌우기 실용화 공법을 개발하고 있다.
세부적으로는 ‘기대수명 20년 목표 유지보수형 콘크리트 포장 덧씌우기 실용화 기술 개발’ 부문에서는 노후 줄눈콘크리트포장의 효과적인 덧씌우기 보수를 통해 도로포장 수명을 20년 연장할 수 있는 유지보수형 UT-CRCP(Ultra Thin-Continuously Reinforced Concrete Pavement) 덧씌우기 공법을 개발하고 있다.
기존 공법 대비 공용수명을 증진시킬 수 있는 혁신적인 이 공법은 기존 포장체의 노후화된 표면을 절삭하고, 얇은 콘크리트로 덧씌우기 하는 방식으로 포장체의 두 층인 덧씌우기 포장층과 기존 포장층이 완전히 접착, 단일화된 거동이 나타나도록 하는 공법이다.
또한, 공용 중인 노후화된 콘크리트 도로 유지보수 시 차선 차단과 이에 따른 교통지체 현상 최소화를 위해 보강재 설치용 홈파기 공법과 함께 보강재 자동배근 장치, UT-CRCP용 전용 포설장비 등도 개발되고 있다.
‘고기능성 골재 노출 콘크리트 덧씌우기 재료와 시공기술 개발’ 부문에서는 횡방향 타이닝 대비 5dB(A)의 소음저감과 미끄럼 저항성, 주행 쾌적성 등 다양한 기능을 구현할 수 있는 노면조직의 장수명화 기술 개발이 이뤄지고 있다.
골재노출 콘크리트 포장 공법은 시공 시 포장표면에 적정 응결 지연제 살포 후 표면의 모르타르를 제거, 굵은 골재를 노출시킴으로써 별도의 표면조직을 형성하지 않고도 저소음과 적정 미끄럼저항성을 장기간 확보할 수 있는 장점이 있다.
따라서 이 연구에서는 노후 콘크리트 포장의 유지보수 시 조강시멘트 사용에 따른 경제성과 조기교통개방 성능을 확보하는 한편, 사용자 중심의 미래 지향적 주행 쾌적성과 저소음, 장기 미끄럼 저항성 등의 기능성을 고려하기 위한 고기능성 골재노출 콘크리트 덧씌우기 재료와 시공기술을 개발하고 있다.
3세부과제에서는 ‘반사균열 60% 저감·부착성능 50% 향상을 목표로 아스팔트 콘크리트 포장 유지보수 실용화 공법개발’ 연구가 이뤄지고 있다.
‘아스팔트 콘크리트 덧씌우기 효과 최적화를 위한 반사균열 60% 저감형 전처리 시공 기술 개발’ 연구에서는 반사균열 억제를 위한 최적의 균열 형상과 간격 도출 연구와 함께 국내 실정에 적합한 기존 콘크리트포장 저감형 전처리 방안을 도출하고 있다.
‘고성능 저비용 아스팔트 덧씌우기 포장 택코팅 공법 개발’ 부문에서는 부착강도를 50% 향상시킨 고성능 저비용 아스팔트 덧씌우기 포장 택코팅 공법이 개발되고 있다. 이와 함께 노후 콘크리트 포장에 아스팔트 혼합물 덧씌우기 공사 시 아스팔트 페이버 장비에 유제 살포기를 장착, 택코팅을 동시에 시공할 수 있는 장비와 동시 포설용 택코팅 유제도 개발되고 있다.
한국건설기술연구원 남정희 단장
‘아스팔트 덧씌우기’ 문제점 보완
신설 준하는 도로품질 확보 자신
한국건설기술연구원 남정희 단장은 “그동안 아스팔트포장 분야에서는 가격은 비싸지만, 오래 사용할 수 있는 브랜드화 전략을 앞세워 기술 개발이 추진된 반면, 콘크리트포장의 경우 골재품질 저하와 사용 시멘트 양 조정, 신기술 검증이 오래 걸리는 등 실용화에 어려움을 겪은 것이 사실”이라며, “따라서 이 연구에서는 지금까지의 전략에서 벗어나 사용자들이 요구하는 기능 실현은 물론 장기 사용이 가능한 기술 개발을 통해 기술 실용화에 나설 예정”이라고 말했다.
이어 “이를 위해 3차년도 연구에서부터 시험시공을 진행하며, 각 과제별 과업 기간 내 시험시공을 최소 3차례 이상 수행해 연구 종료와 함께 기술 검증까지 마칠 계획”이라고 강조했다.
이 같은 계획은 콘크리트포장 분야의 국내 최고 전문가들이 연구단을 구성, 기술개발에 나서고 있는 만큼 실현될 전망이다.
남 박사는 “국내 최고 전문가들의 경험과 기술력을 기반으로 현재 소음 저감은 물론 미끄럼 저항성 향상, 우천 시 수막현상을 저감시킬 수 있는 고기능성의 골재 노출 콘크리트 덧씌우기 재료와 시공기술을 개발하고 있다”며, “또한, 줄눈부의 거동을 제한하고 줄눈부를 없애는 방식의 박층 형식의 연속철근 콘크리트 포장 유지보수 공법과 전용 포설장비도 개발하고 있다”고 소개했다.
이어 “이와 함께 아스팔트 콘크리트 덧씌우기 효과를 극대화시킬 수 있는 반사균열 60% 저감이 가능한 전처리 시공 기술과 고성능, 저비용의 아스팔트 덧씌우기 포장 택코팅 공법 개발도 병행하고 있다”고 말했다.
콘크리트 덧씌우기 공법의 경우 아스팔트 덧씌우기 공법 대비 상대적으로 사용연한이 길고, 교통량 증가와 중차량에 대한 하중지지 능력이 우수해 유지보수 빈도와 유지관리 비용을 현저히 줄일 수 있는 것으로 평가받고 있다.
국내 환경 최적화 ‘토털 솔루션 기술’ 실용화 목표
남 박사는 “콘크리트 덧씌우기 공법은 기존 콘크리트 포장과 재료특성이 유사해 유지보수 후 포장 파손이 적어 경제적인 유지보수 대안”이라며, “따라서 이 연구에서는 기존의 성능을 유지시키는 유지보수 개념에서 한발 더 나아가 신설도로보다 기능적, 경제적으로 우수한 유지보수공법 개발에 매진하고 있다”고 밝혔다.
이처럼 이번 연구단 과제에 전문가들이 집결한 이유 중 하나는 현재 점차적으로 적용 범위가 축소되며, 위기를 맞이하고 있는 콘크리트포장 분야에서의 새로운 활력을 찾을 수 있는 마지막 기회로 삼고 있기 때문이다.
남 단장은 “이 연구단 과제는 콘크리트포장의 활성화를 위한 마지막 기회이자 기폭제 역할을 할 수 있는 기회”라며, “최근 R&D 과제의 키워드가 IoT나 스마트, 4차 산업혁명 등을 내세우고 있지만, 콘크리트포장이라는 전통적인 주제로 연구를 구성하고 정부의 지원을 받았다는데 큰 의미가 있다”고 강조했다.
이어 “연구단 과제를 통해 개발된 기술들이 실용화에 성공할 경우 중차량 통행구간이나 한번 시공으로 장기간 사용해야 하는 구간, 교통량이 매우 많은 구간에서 장점을 십분 발휘할 수 있을 것”이라고 설명했다.
오성덕 기자 건설기술신문
http://www.ctman.kr/news/17113
