<363820C0CCB9CEC0E72DC8BFC0B2C0FBC0CE20B0EDBCD3B5B5B7CE20C6F7C0E5C0AFC1F6B0FCB8AE2E687770>

Size: px

Start display at page:

Download "<363820C0CCB9CEC0E72DC8BFC0B2C0FBC0CE20B0EDBCD3B5B5B7CE20C6F7C0E5C0AFC1F6B0FCB8AE2E687770>"

한비 육
5 years ago
Views:

1 Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society Vol. 15, No. 11 pp , ISSN / eissn 박종범 1, 이용준 2, 이민재 2* 1 한국도로공사논산지사, 2 충남대학교토목공학과 Basic Study of the Improvement of Maintenance Process for Efficient Highway Pavement Management Jong-Beom Park 1, Yong-Jun Lee 2, Min-Jae Lee 2* 1 Nonsan Branch, Korea Expressway Corporation 2 Department of Civil Engineering, Chungnam University 요약고속도로는국가발전의원동력인사회기반시설물중의하나로사회발전에중요한역할을담당하고있으며고속도로연장도계속적으로증가되고있으며, 수송의고속성뿐만아니라안전성, 저공해성, 쾌적성등한층높은수준의서비스가요구되고있다. 그러나한정된고속도로유지보수예산으로보수가지연되어포장상태는계속적으로악화되고있는실정이다. 따라서본연구에서는기존문헌및포장유지보수프로세스문제점고찰을통하여최적의고속도로포장유지보수관리체계를확립하고개선된고속도로포장유지보수업무프로세스를제시하여. 한정된예산내에서최소비용으로최대서비스제공이가능한장수명포장관리체계의확립과포장의내구수명을연장할수있는현실적으로실무에적용이가능한효율적인고속도로포장유지관리가가능토록하고자한다. 본연구에서제시한개선된유지보수프로세스를검증한결과, 기존방법보다공사일수감소, 공사비및유지관리비절감의효과가있었다. Abstract The expressway is a key area of road networks for national industry, economics and social development. In addition, the number of lines are increasing continuously. Recently, road management policy have shown a paradigm shift to safe road, low-carbon and green etc. Nevertheless, the road condition has deteriorated dramatically by fatigue cracking, thermal cracking and weather impact. On the other hand, the budgets for highway maintenance have shrunk dramatically. In this study, an effective pavement management and maintenance process was developed to extend the pavement serviceability and pavement life to overcome the rack of budgets. Key Words : Highway, Maintenance Process, Pavement Life, Pavement Management 1. 서론 1.1 연구의배경및목적고속도로연장은 1968년처음으로경인고속도로가개통된이후계속적으로증가되어왔으며, 1970년대이후국내경제성장의결과로생활의질이높아지고, 기술의발달로인한교통부문수송의고속성뿐만아니라안전 성, 저공해성, 쾌적성등한층높은수준의서비스가요구되고있으나고속도로유지관리전체민원대비포장민원건수는계속적으로증가되는추세이다. 또한고속도로관리연장은 2002년 2,244km에서 2012 년 4,043km로증가되었으며, 고속도로관리연장의증가와더불어노후구간의연장도 2002~2012년 10년간 221.2% 가증가되었고, 현재신설노선을감안하면추가 본연구는국토교통부건설교통기술지역특성화사업연구개발사업의연구비지원 (13RDRP-B066173) 에의해수행됨. * Corresponding Author : Min-Jae Lee(Chungnam National Univ.) Tel: lmjcm@cnu.ac.kr Received October 10, 2014 Revised November 3, 2014 Accepted November 6,

로증가될전망이다. 그러나한정된국가제원으로인하여고속도로, 국도및지방도등기존도로의유지보수를위한예산의배정이제한되고있는것이사실이다. 국내의기상특성상기온차에의한반복적인동결융해와도로포장에영향을주는교통하중의특성등복합적열화로인한포장파손이계속적으로심화되고있으나, 예산의부족에의한적기보수의지연으로포장상태불량구간이계속적으로증가되어고속도로사용자의불편은계속적으로가중되고있다.

2 연구의방법본연구는먼저국도, 지방도및고속도로에서도로포장유지관리를위해사용 적용되고있는포장유지관리프로세스및보수방안에대한기존연구문헌및실무자료와실제포장유지보수에대한이력데이터등을수집하고, 포장유지보수방법및프로세스에대하여분석하며, 이를바탕으로최적의고속도로포장유지보수관리체계를확립하고개선된고속도로포장유지보수업무프로세스를도출하고자한다. 2. 기존연구및문헌조사 2.

2 로증가될전망이다. 그러나한정된국가제원으로인하여고속도로, 국도및지방도등기존도로의유지보수를위한예산의배정이제한되고있는것이사실이다. 국내의기상특성상기온차에의한반복적인동결융해와도로포장에영향을주는교통하중의특성등복합적열화로인한포장파손이계속적으로심화되고있으나, 예산의부족에의한적기보수의지연으로포장상태불량구간이계속적으로증가되어고속도로사용자의불편은계속적으로가중되고있다. 이에본연구는한정된예산내에서최적의포장유지보수공법을선택하여효율적인유지관리를할수있는체계를확립하고, 내구수명을연장할수있는개선된고속도로포장유지보수업무프로세스를개발하는것을목적으로한다. 1.2 연구의방법본연구는먼저국도, 지방도및고속도로에서도로포장유지관리를위해사용 적용되고있는포장유지관리프로세스및보수방안에대한기존연구문헌및실무자료와실제포장유지보수에대한이력데이터등을수집하고, 포장유지보수방법및프로세스에대하여분석하며, 이를바탕으로최적의고속도로포장유지보수관리체계를확립하고개선된고속도로포장유지보수업무프로세스를도출하고자한다. 2. 기존연구및문헌조사 2.1 기존문헌고찰포장의효율적인유지관리를위해서는필요한예산의추정과유지보수시점및공법결정을위한체계적인의사결정시스템이필요하다. 국내의경우, HDM을활용한국도포장유지보수공법에대한경제성평가 [1], LCC를고려한내유동포장의공용성및경제성분석에관한연구 [2], 고속도로포장유지관리체계논리개발 [3] 등이있다. 국외의최근연구동향을살펴보면, 현장에서측정한종단평탄성 (IRI) 을이용하여 PSI치를추정하는연구 [4] 와시설물의초기건설비용에서부터유지, 폐기비용까지다양한요소들에대한분석에관한연구 [5] 등이있다. 그러나기존연구들은도로포장의공용성추정을통한유지보수대상구간선정이가능하지만, 보수공법결정및우선순위선정에는많은어려움이있는것으로판단된다. 2.2 국내외포장관리시스템사회기반시설의유지관리를위한운영체계는선진국을중심으로이미개발되어운영중에있는사례가많이있다. 국내의경우, 일반국도도로포장유지예산의효율적활용과포장의적정한상태유지를위하여 1986년부터포장관리시스템을구축하였으며, 현재한국건설기술연구원에서는 2009년개발된일반국도도로포장관리시스템에서결정된아스팔트포장구간의보수공법결정체계흐름도에따라보수여부와우선보수구간을선정하고있다 [6]. [Fig. 1] Research Methodology and Process [Fig. 2] Maintenance Method Selection Process[7] 6933

3 한국산학기술학회논문지제 15 권제 11 호, 2014 국외의경우에는미국, 일본, 유럽을중심으로공공시설물관련유지관리시스템을구축하여현재운용중에있으며각국가별지역별특성에맞게응용하고있다. 각국가별로주요특징을살펴보면미국은국가차원에서의중앙집중형태를관리하는 Global System 의체계를구축하였으며, 일본은유지관리 CALS/EC체계를구축하고, 유럽은인터넷기반하의유지관리시스템을구축하고있는실정이며, 특히미국의경우네트워크개념 ( 시설물별유지관리정책수립을위한포장관리 ) 과프로젝트개념 ( 표준체계정립및기술지원 ) 으로구분한국가시설물유지관리정보체계를구축하고있다. 유럽선진국의경우도로의유지보수관련시장 (maintenance market of roads) 규모는총도로관련예산의약 40% 를차지하고있으며 [8], Fig. 3과같이미국의경우, 도로관련예산가운데 47.6% 를신규건설로 24.6% 를유지보수를위해사용하고있으며 [8], 이에비해우리나라의경우 OECD 국가가운데가장낮은수준인총도로관련예산의 10.9% 수준에그치고있는실정이다 [9]. [Fig. 3] Maintenance budget of the United States[8] 프로세스는포장유지보수사업대상우선순위결정시 HPCI, RD, SD, IRI, SCN, PCN의결과값만으로는환경적영향으로파손이진행중인복합열화구간에대한판단이곤란하고, 100m단위구간으로선정됨에따라파손구간에대한집중적인포장유지보수가어려운실정이다. 또한사업대상구간조사시 GPS 장비의위치오차로인한오류도발생한다. 그러므로 HPCI 조사결과에의한사업대상선정후에공법선정을위한추가적인상세검증과정의프로세스가반드시필요하다. 또한, HPCI 조사결과에따라사업대상구간선정후요청한예산에비해적게배정되었을경우적절히예산을배분할수있는상세프로세스가없어포장유지관리담당자의주관적판단에의해우선순위가결정하는사례가많다. 이로인해합리적이지못한예산배정으로적기보수가지연되는포장파손구간이증가할수있다. 3.2 교면열화인자를고려한프로세스부재최근에건설된고속도로는양호한선형을갖추기위하여산악지역이많은우리나라특성상교량으로통과하는구간이과거에비해많이증가하였으며, 이는포장유지관리측면에서는상당히불리한상황인데교면포장은토공구간의포장보다파손이빨리진행이되기때문이다. 이러한파손의원인은우수에의한체류수및겨울철제설제에의한염화물의영향으로바닥판열화가교면포장파손을가중시키기때문이다. 그러나현재까지이러한바닥판열화를고려한교면포장의파손부보수에대한의사결정프로세스의부재로교량구간의포장유지관리에많은어려움이있다. 그러므로교량구간의바닥판열화정도를파악하여효율적인교면포장보수공법을결정하는프로세스가반드시필요하다. 3. 고속도로유지보수프로세스의문제점분석 3.1 사업대상우선순위결정시문제점고속도로포장상태평가지수인 HPCI(Highway Pavement Condition Index) 는 1996년에최초로개발되었으며, HPCI 산정식은대표구간을평가위원들이실제로주행하여주관적으로판단한평가치와손상항목 ( 평탄성, 표면손상, 소성변형량 ) 간의상관관계를일정한기준에의하여회귀분석하는방식으로산정된다 [10]. 포장유지보수사업대상선정을위한우선순위절차 3.3 통행제한방법에따른유지보수프로세스부재고속도로포장유지보수는고속도로를이용하는차량을어떠한방법으로통제하며보수를하는가에따라서소요되는비용의차이가많이발생한다. 일반적으로장기간교통제한시낮은가격의고내구성조강시멘트가사용되며, 단기간교통제한시에는높은가격의저내구성초조강시멘트가사용되어지기때문이다. 또한아스콘을사용한콘크리트포장보수시절삭면에대한보호등내구성증진을위해방수층시공은불가피하다. 그러므 6934

로이에대한종합적인공법선정 검증프로세스가반드시필요하다. 3.4 환경영향을고려한유지보수프로세스부재 산지가다수포함된지역을통과하는다설한랭지역의고속도로인경우동결융해와겨울철제설제염해의영향이콘크리트포장파손의주된원인이된다.

그러나최근 2013년 2월도로용량편람 ( 국토교통부 ) 이개정됨에따라장시간통행제한도가능하게되었다 [11]. 이를근거로본연구에서는서비스수준 (Level of Service: LOS) 도입을통한통행제한방법선정으로효율적인고속도로포장유지보수공법선정이가능하도록개선된업무프로세스를제시하였다.

[Table 1] Working Time According to Level of Service Time 0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-1 11-1 1 2 LOS C C C C C D F F F F F F Time 12-1 3 13-1 4 14-1 5 15-1 6 16-1 7 17-1 8 18-1 9 19-2

4 로이에대한종합적인공법선정 검증프로세스가반드시필요하다. 3.4 환경영향을고려한유지보수프로세스부재 산지가다수포함된지역을통과하는다설한랭지역의고속도로인경우동결융해와겨울철제설제염해의영향이콘크리트포장파손의주된원인이된다. 그러나현재의고속도로포장유지보수업무프로세스는이러한환경적인인자의영향에대한의사결정프로세스가반영되어있지않으므로실무자가효율적이고적정한보수공법을선정하기에는많은어려움이있는실정이다. 4. 효율적인고속도로포장유지보수를위한프로세스제안 4.1 개선된고속도로유지보수프로세스개선 서비스수준도입을통한통행제한방법그동안고속도로유지보수시통행제한이수반되는기준이없어공법선정에어려움이많았다. 그러나최근 2013년 2월도로용량편람 ( 국토교통부 ) 이개정됨에따라장시간통행제한도가능하게되었다 [11]. 이를근거로본연구에서는서비스수준 (Level of Service: LOS) 도입을통한통행제한방법선정으로효율적인고속도로포장유지보수공법선정이가능하도록개선된업무프로세스를제시하였다. 고속도로포장유지보수공사로인한축소된차로수를기준으로통행제한시간동안첨두시공사구간서비스수준이 "E 를초과하는경우원칙적으로통행은금지된다. 단, 24시간중서비스수준 A~E" 에해당하는시간대가통행제한필요시간보다적은경우에는서비스수준저하가최소화되는시간대를선정하여통행제한후보수공사를시행하게된다. 이에대한예는 Table 1과같이검토한바를보면알수있다. [Table 1] Working Time According to Level of Service Time LOS C C C C C D F F F F F F Time LOS F F F F F F F F F F F D 현재까지는장시간통행제한의법적근거가없는관계로부득이단기간통행제한방법으로포장보수공사를시행하여왔다. 그러나서비스수준을활용하여유지보수시장ˑ단기통행제한방법을이용하여공사를시행하게된다면효율적인포장유지보수가가능하다. 서비스수준도입에의한포장유지보수업무프로세스의활용으로, 그동안단기간으로통행차단을하여즉시개통을하기위해서는부득이높은가격의초속경시멘트를사용하여야하는데, 이는장기적으로내구성이저하되는재료로보수공사후장기간최상의품질을유지하기에많은어려움이있으나, 장시간통행차단을통한작업시낮은가격의조강시멘트를사용하여고내구성을확보할수있으며, 유지관리비용예산의절감에도많은효과를기대할수있다 교통하중에따른공용성등급을고려한유지보수방안제시고속도로아스팔트포장은중차량의통행증가와혹서기높은기온으로인하여아스팔트포장의소성변형등 Fig. 4와같이파손구간이많아지고있다. 특히, 혹서기에는아스팔트소성변형으로인한평탄성불량등으로고속도로이용객들로부터많은민원이발생되고있다. (a) (b) (c) [Fig. 4] Asphalt Pavement Deterioration Type (a) Rutting (b) Porthole (c) Crack 도로포장은예상되는교통량을적정한서비스수준으로통과시킬수있도록설계되어야한다. 도로포장의파손에피치는교통량의영향은각차종의축하중과상관성이높다. 즉, 축하중이큰중차량이승용차보다포장의파손에큰영향을미친다. 따라서교통량은축하중으로산정될수있어야하며이들을상대적으로평가되어야한다. 아스팔트의공용성등급에서는과거 20년이상의기상자료중고온등급은연속되는 7일간의온도가최고인기간을결정하여이기간의평균최고대기온도를사용하여포장깊이 2cm의온도를추정하며, 저온등급은년최 6935

한국산학기술학회논문지제 15 권제 11 호, 2014 저대기기온을포장의저온기준으로규정하여확률 98% 의온도를이용하여아스팔트의등급을결정한다. 아스팔트의고온및저온특성을반영하기위해현행침입도 (25 ) 규정을대체하는새로운아스팔트등급분류체계로서 PG XX-YY(XX : 최고온도, YY : 최저온도 ) 로표현한다.

따라서, 본연구에서는 Table 2과같이한국도로공사 (2010), 노출환경등급지침 ( 안 ) 을참고하여교통하중등급에따른아스팔트공용성등급 (PG : Performance Grade) 을고려하여유지보수공법선정이가능하도록제시하였다.

5 한국산학기술학회논문지제 15 권제 11 호, 2014 저대기기온을포장의저온기준으로규정하여확률 98% 의온도를이용하여아스팔트의등급을결정한다. 아스팔트의고온및저온특성을반영하기위해현행침입도 (25 ) 규정을대체하는새로운아스팔트등급분류체계로서 PG XX-YY(XX : 최고온도, YY : 최저온도 ) 로표현한다. 그동안은아스팔트포장의소성변형등포장파손이심한구간에대하여별도의프로세스없이 SMA 등개질재아스콘또는일반아스콘을고속도로관리자의개인적의견과현장여건을고려하여포장유지보수를해왔다. 따라서, 본연구에서는 Table 2과같이한국도로공사 (2010), 노출환경등급지침 ( 안 ) 을참고하여교통하중등급에따른아스팔트공용성등급 (PG : Performance Grade) 을고려하여유지보수공법선정이가능하도록제시하였다. [Table 2] Performance Grade Level According to Esal Level[12] ESAL Level Application Ⅰ PG Ⅱ PG Ⅲ PG Ⅳ PG 교통하중이작은지역의경우, 아스팔트공용성등급을고려한유지보수공법을선정하며, 교통하중이높은지역은, 교통하중을고려한공법선정을하여좀더효율적인유지보수를함으로써, 균열및러팅을예방할수있어, 효율적으로유지할수있다 조사장비를활용한교면포장유지보수방안제시현재고속도로교면아스팔트포장의유지보수는별다른기준이없이관리자의육안에의해유지보수를시행해왔으며, 중요구조물이나집중점검대상구조물을정밀하게점검하기위해서는많은인력과시간이투입돼야했다. 또한, 강이나하천상의교량, 고교각교량또는시가지교량은점검이제대로이뤄지기가어려웠다. 도로자동조사장비 (Ground Penetrating Radar; GPR) 은 Fig. 5과같이전자파를레이더안테나를통하여교량 의바닥판으로방사하여포장및바닥판의결함발생부에서반사된신호를수신하여부재의두께및열화상태를비파괴적으로조사하는방법이다. 따라서, 본연구에서는도로자동조사장비조사를활용하여교량바닥판의열화상태에따라교량구간의아스팔트포장보수에대한효율적인최적공법의선정이가능토록개선된프로세스를제시하여유지관리비용뿐만아니라구조물이제역할을못해발생하는사회적비용도줄일수있도록하였다. (a) [Fig. 5] GPR Survey Vehicles and floor slab Survey (a) Survey Vehicles (b) Total repair target (b) 환경인자를고려한유지보수방안제시 고속도로의콘크리트포장파손의원인으로는여러요인들이있으나, 국내의기상의특성상산지가다수포함된고속도로지역을포함하는지형적인특성을고려했을때환경적인영향을가장많이받는다고할수있다. 다설한랭지역의동결융해와겨울철제설제영향으로콘크리트포장파손이계속적으로증가되고있는실정이며, 시멘트중의알칼리성분과골재내의반응광물이반응하여외부로부터유입된수분에의해팽창하면서균열및박리현상을유발하는알칼리골재반응에의한콘크리트포장파손구간도시간이갈수록증가되고있다. 환경영향적요인으로인한콘크리트포장이파손된현황은 Fig. 6과같다. 환경영향인자는특수환경노출구간과알칼리골재반응구간으로구분할수있다. 한국도로공사의 노출환경등급지침 에따르면특수환경 ( 다설한랭 ) 노출지역은다음의 1, 2, 3, 4 항목중 3개항목이상이포함되어야하고, 1은반드시해당되어야한다. 다음의 1, 2, 3, 4 각항목의값은최근 5개년평균이다. 1 연간동결융해일수 : 일평균기온 ( 주1) 0 이하가 45일이상및일평균최저온도 ( 주2) -2 이하가 90일이상 6936

2 연간제설제사용량이 13 톤 / 2 차선 km 이상 3 연간누적적설량 60cm 이상 4 연간강설일수 14 일이상 5 노선의해발평균이 450m 이상 그러나 5가지항목중에서 5번항목은하나에만해당되어도특수환경노출지역으로구분할수있다. 5항에있어서, 신설및확장시에는나들목, 장대구조물전 후구간등을기준으로구분한다 [13]. (a) [Fig.

Impact Elements Level Damage Rehabilitation Method 1 Level 2 Level 3 Level Heavy Crack and Heavy Damage of Layer Heavy Crack and Partial Layer Damage Heavy Crack Joint Partial Crack Urgent

6 2 연간제설제사용량이 13 톤 / 2 차선 km 이상 3 연간누적적설량 60cm 이상 4 연간강설일수 14 일이상 5 노선의해발평균이 450m 이상 그러나 5가지항목중에서 5번항목은하나에만해당되어도특수환경노출지역으로구분할수있다. 5항에있어서, 신설및확장시에는나들목, 장대구조물전 후구간등을기준으로구분한다 [13]. (a) [Fig. 6] Concrete Pavement Deterioration Influenced by Environmental factor (b) (a) Specific Weather (b) Alkali Aggregate Reaction [Table 3] Maintenance Method by Damaged Level Considering Environmental Impact Elements Level Damage Rehabilitation Method 1 Level 2 Level 3 Level Heavy Crack and Heavy Damage of Layer Heavy Crack and Partial Layer Damage Heavy Crack Joint Partial Crack Urgent Reconstruction Section Maintenance, Considering Reconstruction Partial Section Maintenance, Considering Reconstruction Observation, Considering Section Maintenance 특수환경노출구간과알칼리골재반응구간모두포장의열화등으로균열, 탈리및파손이급격히진행된다. 특히줄눈부의스폴링등으로시작해서공용중이용차량의손상이발생할정도로파손구간이점차로증가되고있다. 콘크리트포장의파손부의보수는근본적으로동 일재질인콘크리트로보수함이당연하나경제성을고려했을경우파손구간전체를초속경계콘크리트로보수를한다는것은예산상에많은어려움이있다. 따라서, 환경인자를고려한콘크리트포장의유지보수에대하여경제적이고효율적인최적공법의선정이가능토록제시하였다. Table 3과같이환경영향인자로인한콘크리트포장파손구간등급에따른보수공법의선정과정은다음과같다. 4.2 효율적인고속도로포장유지보수를위한프로세스제안본연구에서는기존고속도로유지보수프로세스에대하여고찰하고문제점을보완하여개선된업무프로세스를도출하였다. 이는한정된예산내에서사업대상구간에대한효율적인적정공법의선정이가능하도록한고속도로포장유지관리의통합적인업무프로세스이다. 본연구의프로세스는고속도로포장의형식별로콘크리트포장구간과아스팔트포장구간으로나누었으며, 콘크리트포장구간은포장파손규모에따라 100M이상은대규모, 그이하는소규모로나누었다. 또한아스팔트포장구간은하부층의구조에따라일반토공구간과교량구간으로나누었다. 그리고고속도로포장중교면포장이차지하는비중이약 40% 정도로서교량슬래브의열화에따른교면포장의파손이계속적으로증가되고있는실정으로교량구간의교면포장에대한내용을본프로세스에반영하였다. 고속도로콘크리트포장구간의포장파손 100M이하의소규모파손구간에대한상세프로세스는 Fig. 7과같다. 이프로세스는콘크리트포장소규모파손구간의부분보수에대한포장보수절차를제시하였다. 포장파손깊이가 5cm미만일경우는초속경부분단면 (t=5 cm ) 보수공법을적용하고, 포장파손깊이가 5cm이상일경우는포장전단면보수공법을적용한다. 이때파손면적이 30m2이상일경우에는경제성을고려하여아스콘으로전단면 (t=30cm) 을보수하는공법을적용하고, 30m2미만일경우에는초속경으로전단면 (t=30 cm ) 을보수하는공법을적용한다. 또한미끄럼저항 SD(Surface Distress) 값이 35 이하일경우에는다이아몬드그라인딩이나그루빙을통하여미끄럼저항값을향상시킬수있는공법을선정토록제시하였다. 6937

7 한국산학기술학회논문지제 15 권제 11 호, 2014 였다. 이는아스콘을사용한보수공법이므로다음단계에서교통하중등급에따른공용성등급을고려한공법선정절차를따른다. 교통하중등급 Ⅰ( 공용성등급 이상 ), Ⅱ( 공용성등급 70-22이상 ) 구간은고온에대한저항성을높이기위하여상, 하부층에개질아스콘을사용하는공법 [ 방수층 + 1층 : 개질 (t=4 cm ) + 2층 : 개질 (t=4 cm )] 을적용하고, 교통하중등급 Ⅲ( 공용성등급 64-22이상 ), Ⅳ( 공용성등급 58-22이상 ) 구간은상부층에일반아스콘을사용하는공법 [ 방수층 + 1층 : 개질 (t=4cm) + 2층 : 일반 (t=4cm )] 을선정토록하였다. [Fig. 7] Detail A 고속도로콘크리트포장구간의포장파손 100M이상의대규모파손구간에대한상세프로세스는 Fig. 8과같다. 콘크리트포장구간의대규모파손구간에대해서는본연구의개선사항에서제시한바와같이환경적인영향인자를고려하였다. 특수환경노출구간또는알칼리골재반응구간중어느인자의영향을받는지에따라방수층, 아스콘재질및시공두께등적정공법이결정된다. 환경적인영향으로인하여포장파손이발생한구간중파손등급이 3등급이하일경우는전면개량전까지부분단면보수및주의관찰로포장유지관리를하고, 파손등급이 3등급이상일경우에대해서는포장파손구간을전면개량하게된다. 이때개선사항중하나인서비스수준을고려한절차에따라 24시간이상장기간차단이가능한구간은경제성및내구성을고려하여조강콘크리트를사용한단면개량공법을적용한다. 그러나장기간차단이불가능한단기차단공사시는고가의초속경계재질을사용하는대신경제성을고려하여아스콘을사용한콘크리트절삭후아스콘덧씌우기공법을선정하도록하 [Fig. 8] Detail B 고속도로아스팔트포장중교량구간교면포장의파손구간에대한상세프로세스는 Fig. 9와같다. 이프로세스는교량구간교면포장의파손구간에대한포장보수절차를제시하였다. 6938

8 후화인경우는기존방수층은양호한것으로판단하고노후화된아스콘부분만을절삭 (t=5~8cm) + 일반 ( 밀입도, t=5~8cm) 의방법으로개량하는공법을선정하였다. 고속도로아스팔트포장중일반토공부의파손구간에대한상세프로세스는 Fig. 10과같다. 이프로세스는일반토공부의파손구간에대한포장보수절차를제시하였다. 이는아스콘을사용한보수공법이므로위에서제시한교통하중등급에따른공용성등급을고려한공법선정절차를따른다. [Fig. 9] Detail C 교량구간교면포장의표면손상율 (SD) 이 10% 미만일경우는팻칭등일상보수를통하여포장유지관리하고, 표면손상율 (SD) 이 10% 이상일경우에대하여개량을시행하게된다. 이때본연구의개선사항에서제시한절차와같이도로자동조사장비조사를시행한다. 도로자동조사장비조사결과에따라교량바닥판열화면적및열화두께를산출한다. 이결과에따라열화면적이 10% 이상일경우와바닥판열화두께 1cm 이상인경우는아스콘계열의교면포장을콘크리트계교면으로전면개량한다. 이때콘크리트포장구간마찬가지로서비스수준을고려한절차에따라공법선정을한다. 또한, 교량바닥판의열화면적인 10% 미만인경우와바닥판열화두께 1Cm 미만인경우는아스콘으로절삭 (t=8cm) + 방수층 + 일반 ( 밀입도, t=8cm) 의전면개량공법을적용한다. 한편, 교량바닥판열화면적인 0% 이며단순포장노 [Fig. 10] Detail D 이와같이본연구에서제시한개선된통합프로세스는 Fig. 11과같이현재운영되고있는프로세스를바탕으로예산배정후개량사업대상선정절차전단계의과정을개선 보완하여, 보다효율적인적정공법의선정이가능하며, 장기간최적의상태로유지할수있다. 4.3 개선된고속도로유지보수프로세스검증본연구에서는개선된통합프로세스의검증을위하여, 한국도로공사에서보수공사를시행한대전 ~ 통영간고속도로무주IC~ 덕유산IC 구간사례를적용하였다 [14]. 6939

9 한국산학기술학회논문지제 15 권제 11 호, 2014 [Table 4] Maintenance Route[14] Route Daejeon-Tongye ong Line Section MuJu IC Deogyusan IC length (Km) Volume LOS Damage 16 19,203 A 45,277 대상구간의기존유지보수프로세스와개선된유지보수프로세의비교분석결과는 Table 5와같다 [14]. 효과분석결과에서보듯이본연구에서제시한개선된포장유지보수공사업무프로세스를적용한경우대전 ~ 통영간고속도로무주 덕유산구간포장유지보수공사시통행제한에따른교통영향이적고, 공사일수 74%(87일 ), 공사비및유지관리비 42%(123.38억 ) 절감의효과가있으며, 품질및내구성확보가가능한차로별연속차단 (4km/ 차로 ) 후포장집중보수를시행한것이효과적이었다 [14]. [Table 5] Validation of Improved maintenance process[14] Existing Maintenance Process Improvement of Maintenance Process Working Day 117day 30day( 87day) Block number ( 140) Level of Service A C A C Maintenance Method econo mic analy sis (hun dred millio n won) Direct Cost Inderct Cost Ultra Rapid Hardening, Ascon High Early Strength(Ascon) Cost 90 69( 21) Maintenance Cost (20year) Promotion Cost ( 102) ( 0.05) Total ( ) Accident Cost ( 0.43) Total ( 0.43) 5. 결론및향후연구방향본연구에서는사업대상선정및예산배정후공사설계및발주이전단계에서미비한기존프로세스를보완하여개선된업무프로세스를도출하였다. 이는한정된예산내에서사업대상구간에대한효율적이고적정한공법의선정이가능하도록한고속도로포장유지관리의통합적인업무프로세스이다. 개선된업무프로세스의내용은다음과같다. (1) 서비수수준도입을통한통행제한방법선정으로효율적인고속도로포장유지보수방안제시 (2) 고속도로포장유지보수시교통하중등급에따른아스팔트공용성등급을고려한프로세스제시 (3) 도로자동조사장비조사를활용한고속도로교량교면포장유지보수업무프로세스제시 (4) 환경영향인자를고려한고속도로포장유지보수프로세스제시 (5) 개선된프로세스검증결과, 공사일수 74%(87일 ), 공사비및유지관리비 42%(123.38억 ) 절감효과본연구에서도출한고속도로포장유지관리업무프로세스를활용함으로써성능이저하된포장파손구간에대하여최소비용으로최적의고속도로포장유지관리가가능하다. 이를통해체계적이고현실적인포장유지관리를할수있으리라판단된다. 향후연구방향으로는고속도로를포함한모든도로의포장유지관리를함에있어포장파손의원인이장기간공용후의노후화, 중차량의교통하중및환경적영향등의원인뿐만아니라건설당시의설계오류와시공상문제점으로인하여포장파손이발생되고있는사례도많으므로도로건설당시부터장기간포장유지관리를감안한도로의조사, 설계, 시공, 유지관리를통합한전체적인포장건설 유지관리프로세스개발이필요하다고사료된다. Total ( ) 6940

10 [Fig. 11] Highway Pavement Integrated Maintenance Process 6941

한국산학기술학회논문지제 15 권제 11 호, 2014 Reference [1] Do, M., Han, D., Lee, J. and Lee, Y(2007), "Economic Evaluation for Road Pavement Maintenance by using HDM", KSCE J. of Civil Engineering, Vol.27, No.

26, No.5D(2006. 9), pp.783~796, 2006 [3] Seo, Y., Kim, J., Jeong, K.

11 한국산학기술학회논문지제 15 권제 11 호, 2014 Reference [1] Do, M., Han, D., Lee, J. and Lee, Y(2007), "Economic Evaluation for Road Pavement Maintenance by using HDM", KSCE J. of Civil Engineering, Vol.27, No.3D, pp.311~ [2] Do, M., Han, D.,You, I. and Lee, S(2006), "Performance and Economic Analysis for Rut-resistance Pavement Considering Life Cycle Cost", KSCE J. of Civil Engineering, Vol.26, No.5D( ), pp.783~796, 2006 [3] Seo, Y., Kim, J., Jeong, K. and Lee, K(2000), "Development of the Main Algorithm of Pavement Management System for the Korea Expressway System", Proceedings of the KSRE Conference 2000, pp. 133~138, 2000 [4] Paterson, W.D.O.(1987), Road Deterioration and Maintenance Effects, World bank Publications, Washington, USA, 1987 [5] Hudson, W., Hass, R. and Uddin, W.(1997), Infrastructure Management, McGraw Hill, 1997 [6] KICT(2010). Annual Research Report of the National Highway Pavement Management System 2009, 2010 [7] Do, M., Kwon, S., Lee, S. and Kim, Y(2014), "Development of the Decision-Making System for National Highway Pavement Management", Journal of the Korean Society of Civil Engineers Vol. 34, NO.2 pp , 2014 DOI: [8] FHWA (2006), 2006 Status of the Nation's Highways, Bridges, and Transit: Conditions & performance, US DOT, 2006 [9] Do, M., Kwon, S., and Back, B(2012), "Necessity of the Decision Making System for Efficient Road Management", KSRE J. of Road Engineering, Vol.12, No.4(2010,12), pp.2 3~31, 2010 [10] KEC(2012), Pavement Management and Maintenance Manual, 2012 [11] MOLIT(2013), Korea Highway Capacity Manual, 2013 [12] KEC(2011), A Review of Performance Grade Level Standard of Asphalt, 2011 [13] KEC(2010), Exposure Environment Level Manual, 2010 [14] Park, J., Jo, N., Lee, J., Lee, D., Chae, M. and Kim, K(2011), "omparative Analysis of Asset Management in Highway considering LoS - Comparing FHWA vs EX" Proceedings of the KICEM Conference 2011, pp. 185~ [15] MOLIT(2011), Statistics Annual Report, 2011 [16] Prak, J(2013), "A Study on the Improvement of Business Process Efficient for Expressway Pavement Management", Thesis of Master Degree, Chungnam National University 박종범 (Jong-Beom Park) [ 정회원 ] < 관심분야 > 도로포장및교량유지관리 2013 년 9 월 : 충남대학교토목공학과 ( 토목공학석사 ) 1994 년 7 월 ~ 현재 : 한국도로공사 이용준 (Yong-Jun Lee) [ 정회원 ] < 관심분야 > 도로포장및교량유지관리 2013 년 2 월 : 한밭대학교도시공학과 ( 교통공학석사 ) 2014 년 2 월 ~ 현재 : 충남대학교토목공학과 ( 박사과정 ) 이민재 (Min-Jae Lee) [ 정회원 ] < 관심분야 > 건설관리, SOC 자산관리 2000 년 12 월 : 위스콘신대학교 ( 건설관리학석사 ) 2002 년 12 월 : 위스콘신대학교 ( 건설관리학박사 ) 2003 년 3 월 ~ 2003 년 12 월 : 위스콘신대학교강사및연구원 2004 년 2 월 ~ 현재 : 충남대학교토목공학과교수 6942

21-설03 경인고속도로309~320p

21-설03 경인고속도로309~320p Non-Excavation Work Planning for the Gyeongin Expressway Line Section of Incheon Transit Line No. 2 The project section of the Incheon Transit Corporation Line No. 2(29.2 km, Oryu~Incheon Grand Park) is