HEART LAB, South Korea
1 2 3 4 연구배경투수성블록포장의효과강우모사실험개요실험결과및결론 2
인간과환경위한도로정비 사람과친근하게 21 세기도로건설 이동성강조 주변과어울리게 자연과조화로움 주간선도로 신속한배수필요 도로와연도가일체화 생태계고려한도로정비 고속주행 & 저소음 인간과환경이공존하는도로건설 보조간선도로 미끄럼저항성강조 집산 / 분산도로 접근성, 저속유지 생태학적도로요구 이면도로 내구성, 경관유지 접근성강조 3
속도제한표시 어린이보호구역표시판 험프설치 색치 학교구역표시 4
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서울시 62 년대비표면유출 482mm/ 년증가하천으로배출되는빗물증가 < 서울시지속능한친환경보도기준 ( 안 ) 보고서 > 서울시여름철한낮도심최고 49.4~ 62.1 도 ( 주변녹지와온도차 20 도이상 ) < 보건환경연구원, 2009> 도로환경에따른요인교통사고비율 : 노면미끄러짐 -> 20% 차지함스쿨존어린이교통사고분석 : 보행중사고 -> 82% 차지함 < 도로교통공단, 2009> 04 년서울시연간우수침투율 23%, 62 년대비지하수유출 70mm/ 년감소 => 지하수줄어하천건천화 < 서울시지속능한친환경보도기준 ( 안 ) 보고서 > 한강생화학적산소요구량기준치 1.5~2 배초과, 장기적수질오염 < 서울지역환경기술개발센터, 2008> 6
1 2 3 4 연구배경투수성블록포장의효과강우모사실험개요실험결과및결론 7
Chicago Green Alley Program 8
포장표면에대한정의 불투수성포장 투수성포장 불투성표면 투수성표면 표면유출수가집수관에수집됨 우수가포장기층에 저장됨 노상까지스며듬 (Ref. Paul Shaffer, 2009) 9
Chicago Green Alley Program Sustainable Drainage Systems 10
투수성블록포장의유출특성 - 1 첨두유출율저감 첨두유출율지연 (Ref. Nilmini P.W.K. Kadurupokune, 2008) 11
투수성블록포장의유출특성 - 2 사용된투수블록종류 PICP1 : 12.9 % 표면공극률 PICP2 : 8.5 % 표면공극률 Permeable pavement parking lot in Kinston 강우조건 1 st Event 2 ed Event Interval 5.1 mm 4.3 mm 약 2 시간 감소 증가 저감효과 첨두유출저감효과는강우발생시간간격, 강우량, 강우강도및포장표층, 기층공극률 에영향을받음 (Ref. Kelly A. Collins, et al, 2006) 12
Tem. at road surface ( ) Tem. at road surface ( ) 투수성블록포장의기타특성 60.00 50.00 Normal As Permeable As Permeable ILB 포장종류 반사율 투수성블록포장 0.40 40.00 일반아스팔트포장 0.08 30.00 투수성아스팔트포장 0.07 20.00 0:00 12:00 0:00 12:00 0:00 12:00 Time (Ref. KIMIJIMA, Takeyuki, ANDO, Yutaka, 2009) 포장종류및차량주행속도에따른정지거리 (m) 20kph 40kph 60kph 포장표면상태 건조 습함 건조 습함 건조 습함 아스팔트포장 1.70 3.20 5.85 9.60 14.2 26.7 블록포장 1.68 2.50 5.23 8.15 13.6 21.3 (Ref: David. R Smith 2000) 13
1 2 3 4 연구배경투수성블록포장의효과강우모사실험개요실험결과및결론 14
투수, 일반블록포장시스템에서의빗물침투에대한안정성검토 공용횟수, 강우강도, 강우량변화에따른포장체의투 - 배수특성파악 유출수저감효과분석을통해강우초기저류효과분석 일반및투수블록포장시스템에서의적절한배수단면결정 오산도로교통연구원포장가속시험동 2010 년 5 월 ~ 7 월 15
평면도 횡단면도 * 중앙에차수위한철판설치 * 모서리및각벽면에차수처리 블록투수 CTB 6.7 m 철판 블록불투수 CTB 8 cm 3 cm 1.5 m Block 모래 1.5 m Block 모래 8 cm 3 cm 15 cm 투수 CTB 불수투 CTB 15 cm 30 cm 보조기층 보조기층 30 cm 3.5 m 블록표면은구배, 유관의종단구배 1% 각층에유출량집수를위한 U형관설치 투수 CTB층위유출수집수관미설치 16
보조기층다짐 CTB 포설 CTB 다짐 블록포설모래다짐배수로설치 17
강우모사량 : 30mm 3 회총 90mm; 강우량 97% 수준모사 국내일강우량 30mm 이하 87%, 60mm 이하 94%, 90mm 이하 97% < 기상청최근 20 년통계 > 투, 배수실험내용 모사된조건 공용전 5만회 10만회 포설량 (L) 300 300 500 300 강우량 (mm) 30 30 50 30 강우강도 (mm/hr) 200 200 200 60 강우지속시간 (min) 9 9 15 30 30 년강우빈도 (200mm/hr, 9min) 3 년강우빈도 (60mm/hr, 30min) 양수펌프를이용한살수모습 층별유출수관측 불투수블록 - 불투수 CTB 살수모습 투수성블록 - 투수 CTB 살수모습 18
살수량 Interval Interval 1회 2.5hour 2회 2.5hour 3회 시간 300l Direction 1.5m 6.5m 0.6m 0.6m 19
1 2 3 4 연구배경투수성블록포장의효과강우모사실험개요실험결과및결론 20
BPN 러팅량 (mm) 0 0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 공용횟수 ( 회 ) -5-10 -15-20 일반B-불투수CTB 일반B-투수CTB 투수B-불투수CTB 투수B-투수CTB AP포장 ( 기층 ) 80 60 40 20 0 인접부 9 10 가운데 10 59 57 50 50 일반블록 투수블록 화강판석 아스팔트 BPN 판정 45 55 양호한기상및차량상태일시미끄럼에저항심각한기상상태만제외한조건에서 56 64 미끄럼에저항 65이상모든조건에서미끄럼에저항 (ICPI 판정기준 ) 21
CTB 대부분표면시공성양호 6.0 x 10-2 ~ 8.4 x 10-2 cm/sec 정도의투수계수가측정 블록 0 0.01 0.05 0.1 (cm/sec) 일반블록 ( 줄눈포함 ) 1.27E-02 좌 : 줄눈부포함부, 우 : 줄눈부미포함부 자체투수블록 ( 줄눈포함 ) 자체투수블록 ( 단일표면 ) 4.40E-02 7.00E-02 22
(%) 30 년빈도 ( 마른포장 ) (%) 30 년빈도 ( 젖은포장 ) 100 80 60 32 10 56 58 71 300L 200mm/hr 9min (1 회 ) 공용전 100 80 60 4 17 15 17 18 31 37 300L 200mm/hr 9min (3 회 ) 공용전 40 20 0 58 4 40 일반 B- 불 CTB 일반 B- 투 CTB 투수 B- 불 CTB 투수 B- 투 CTB 23 19 23 6 흡수량및미집수량 기층유출량 표면유출량 40 20 0 79 67 일반 B- 불 CTB 일반 B- 투 CTB 투수 B- 불 CTB 투수 B- 투 CTB 52 28 35 흡수량및미집수량 기층유출량 표면유출량 투수성재료를포장에사용할수록예상과같이유출수가줄어듦 실험측정횟수가증가할수록포장포화에따라유출량또한증가 23
3 년빈도 ( 마른포장 ) 3 년빈도 ( 젖은포장 ) 100 80 60 30 23 45 37 60 300L 60mm/hr 30min (1 회 ) 공용 10 만 100 80 60 3 20 17 19 33 54 36 300L 60mm/hr 30min (3 회 ) 공용 10 만 40 21 49 40 77 45 20 0 47 34 14 40 0 흡수량및미집수량 기층유출량 표면유출량 20 0 50 27 19 흡수량및미집수량 기층유출량 표면유출량 일반 B- 불 CTB 일반 B- 투 CTB 투수 B- 불 CTB 투수 B- 투 CTB 일반 B- 불 CTB 일반 B- 투 CTB 투수 B- 불 CTB 투수 B- 투 CTB 24
표면유출량 총유출량 100% 100% 80% 80% 60% 60% 40% 40% 20% 20% 0% 0% 공용전 5 만 10 만 공용전 5 만 10 만 (300L-200mm/hr) (300L-200mm/hr) (500L-200mm/hr) (300L-200mm/hr) (300L-200mm/hr) (500L-200mm/hr) 일반블록 - 불투수 CTB 투수블록 - 불투수 CTB 일반블록 - 투수 CTB 투수블록 - 투수 CTB 일반블록-불투수CTB 투수블록-불투수CTB 일반블록-투수CTB 투수블록-투수CTB 25
표면유출량 총유출량 100% 100% 80% 80% 60% 60% 40% 40% 20% 20% 0% 0% 공용전 5 만 10 만 공용전 5 만 10 만 (300L-200mm/hr) (300L-200mm/hr) (500L-200mm/hr) (300L-200mm/hr) (300L-200mm/hr) (500L-200mm/hr) 일반블록 - 불투수 CTB 일반블록 - 투수 CTB 일반블록 - 불투수 CTB 일반블록 - 투수 CTB 투수블록 - 불투수 CTB 투수블록 - 투수 CTB 투수블록 - 불투수 CTB 투수블록 - 투수 CTB 26
Porous pavement surfaces Surface 유출계수 type 산정 Runoff Coefficient Aggregate Range of gradations 0.30 to 0.70 Turf, grass cover grater than 50 percent 0.05 to 0.53 Open-jointed blocks With 0.80 to 0,20 aggragate fill 0.30 to 0.50 Open-celled Checkerblock and Monoslab grid With topsoil and Kentucky bluegrass 0.00 to 0.27 Open-celled Turfstone(Turfblock) grids With sandy loam and Bermuda grass 0.18 to 0.36 With topsoil and Kentucky bluegrass 0.00 to 0.56 Porous asphalt Newly installed 0.12 to 0.40 3 to 4 year after installation 0.18 to 0.29 Dense pavement surfaces Dense asphalt 0.73 to 0.95 Highway Dense Engineering concrete & Airport Research Taskforce 0.75 to 0.97 27
구분이론출처 방법 A C M r m 1 d Rm C: 유출계수 r d: 유출량 M: 강우지속기간 이원환, 수문학 ( 제 3 판 ), 2009 Q p : 시간에따른평균유출 (m 3 /sec) 방법 B Q p = 0.2778 CIA C : 유출계수 I: 평균강우강도 (mm/hr) 하천설계기준, 2000 A: 배수면적 (km 2 ) Q p : 펌프용량에따른첨두유출 (m 3 /sec) 방법 C Q p = 0.2778 CIA C : 유출계수 I: 평균강우강도 (mm/hr) 하천설계기준, 2000 A: 배수면적 (km 2 ) 28
살수량 l 0.0006 0.0005 0.0004 0.0003 0.0002 0.0001 0 투수블록 - 투수 CTB, 면적 : 1.5*6.5 m 2, I = 60mm/hr( 약 30 분 ) 300 300 300 0:00:00 0:30:00 1:00:00 1:30:00 2:00:00 2:30:00 3:00:00 3:30:00 4:00:00 4:30:00 5:00:00 5:30:00 투수블록 모래 투수기층 (CTB) 보조기층 노상 유출량 l 0.0006 표면유출 0.0004 투수기층유출 0.0002 0 0:00:00 0:30:00 1:00:00 1:30:00 2:00:00 2:30:00 3:00:00 3:30:00 4:00:00 4:30:00 5:00:00 5:30:00 10min 26s 3min 5s 15min 25s 5min 19s 2min 23s 29
투수블록 - 투수 CTB, 면적 : 1.5*6.5 m 2, I = 200mm/hr( 약 9 분 ) 살수량 l 0.0006 0.0004 0.0002 0 300 300 300 투수블록 모래 투수기층 (CTB) 보조기층 노상 유출량 l 0:00:00 0:30:00 1:00:00 1:30:00 2:00:00 2:30:00 3:00:00 3:30:00 4:00:00 4:30:00 5:00:00 5:30:00 0.0006 표면유출 0.0004 투수기층유출 0.0002 0 0:00:00 0:30:00 1:00:00 1:30:00 2:00:00 2:30:00 3:00:00 3:30:00 4:00:00 4:30:00 5:00:00 5:30:00 5min 21s 4min 38s 3min 42s 2min 38s 2min 54s 2min 39s 30
투수블록 - 투수 CTB 유출계수 C 구분 60mm/hr 200mm/hr 1 회 3 회 1 회 3 회 방법 A 0 0.19 0.14 0.45 방법 B 0 0.23 0.21 0.50 방법 C 0 3.08 0.25 0.97 구분 60mm/hr, 방법 A, 3 회째 단면별유출계수 C 투수 B- 투수 CTB 투수 B- 불투수 CTB 일반 B- 투수 CTB 일반 B- 불투수 CTB 0.19 0.27 0.5 0.77 31
투수블록 투수 CTB 포장표면유출지연효과 - 60mm/hr 30 분동안지속살수 구분 살수시작시간유출시작시간유출지연효과 (sec) 1 회 3 회 1 회 3 회 1 회 3 회 표면 0:00:00 5:00:00-5:05:19-319 기층 0:00:00 5:00:00 0:10:26 5:02:23 626 143 포장표면유출지연효과 - 200mm/hr 9 분동안지속살수 구분 살수시작시간유출시작시간유출지연효과 (sec) 1 회 3 회 1 회 3 회 1 회 3 회 표면 0:00:00 5:00:00 0:05:21 5:02:39 321 159 기층 0:00:00 5:00:00 0:04:38 5:02:54 278 174 32
가정사항 - 흡수율 : 투수블록 (2.5~7 %), 투수 CTB 기층 (1~1.5 %) - 1 회 30mm 강우량을 2 시간간격으로 3 회모사 30 mm (1 회 ) ~ 100 90 mm (3 회 ) 68 ~ 86 12 ~ 2 14 ~ 3 30 mm (1 회 ) ~ 100 90 mm (3 회 ) 47 ~ 77 12 ~ 2 18 ~ 1 30 mm (1 회 ) ~ 100 90 mm (3 회 ) 14 ~ 45 27 ~ 10 13 ~ 2 30 mm (1 회 ) ~ 100 90 mm (3 회 ) 0 ~ 19 27 ~ 10 10 ~ 9 6 ~ 9 0 ~ 0 23 ~ 20 0 ~ 0 13 ~ 9 13 ~ 10 단위 (%) 단위 (%) 28 ~ 32 40 ~ 45 5 ~ 2 10 ~ 7 단위 (%) 단위 (%) 200mm/hr 60mm/hr 200mm/hr 60mm/hr 살수횟수에따라약 20% 정도표면유출수증가. 투수블록포장의경우불투수블록포장보다 25~75% 낮은표면유출량보임. 33
구분층두께 (cm) 공극률 (%) 우수저장가용량 (ton/100m 2 ) 블록표층 6 10~15 0.6~0.9 보도 모래안정층 3 30~35 0.9~1.1 투수기층 15 30~40 4.5~6.0 합계 6~8 블록표층 8 10~15 0.8~1.2 모래안정층 3 30~35 0.9~1.1 차도 투수기층 ( 투수 CTB) 20 (15) 30~40 (9~25) 6.0~8.0 (1.4~3.8) 합계 7.7~10.3 (3.1~6.1) 34
하중재하횟수에따른러팅측정및미끄럼저항성측정결과를 통해서투수성블록포장이차도에적용가능할것으로판단됨 투수성블록포장적용시표면수발생지연효과및빗물저장 효과를확인할수있었고, 포장형식및두께에따라약 6~10t/100m 2 저류가능한것으로산정됨 강우강도, 강우량, 공용횟수가증가할수록표면유출량이증가하 는경향을보이고투수블록포장의경우일반블록포장에비해 평균 50% 정도의낮은표면유출량을보임. 35
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