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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• 본 고에서는 최근 관심이 증폭하고 있는 고속도로. 국도, 공항의 유지관 리시스템 (PMS, Pavement Management System) 의 구조적, 기능적, 안정적 측면에서의 평가시 구조적 평가의 기본이 되는 비파괴시험장비의 이용 현황과 활용방안에 대하여 국내외의 동향 및 연구결과를 토대로 기술하고자 한다. 미끄럼 저항 측 정장비 및 종방향 노면요철 측정장비 등 기능적 평가를 수행하는 장비는 이미 소개된 바(학회지 제1권 2호) 여기서는 생략하기로 한다.
• 미끄럼 저항 측 정장비 및 종방향 노면요철 측정장비 등 기능적 평가를 수행하는 장비는 이미 소개된 바(학회지 제1권 2호) 여기서는 생략하기로 한다. 본 고에서는 구조적 평가에 초점을 맞추어 비파괴시험장비 를 통한 아스팔트 포장도로의 유지관리에 대하여 소개하고자 한다.
• 본 고에서는 전 세계적으로 활발히 사용되고 있는 비피괴시험장비인 Falling Weight Deflectometer (FWD)를 이용한 아스팔트 포장도로의 유지관리 방법을 소개하기로 한다.
• 미국에서는 도 로포장 유지보수를 전문으로 하는 민간회사가 FWD를 많이 보유하고 있는 것으로 알려져 있으며 현재 PMS(Pavement Management System ; 포장유지관리시스템)에서 포장의 구조적 물성을 추정하기 위한 비파괴시험장비로, 또 SHRP (Strategic Highway Research Program ; 전략적 도로전략사업)에서 LTPP(Long Term Pavement Performance, 포장의 장기공용성) 추적조사의 구 조강도측정을 위한 중요장비로서 자리를 잡고 있다. 특히, FWD를 이용한 시계열데이타로 포장의 특성변화를 관찰하는데 유리하며 하중과 처짐곡 선의 그래프에서 얻어지는 에너지의 소산량이 포 장구조의 특성을 반영하는 지에 대한 연구를 수행중이다. 미국내 35개 이상의 도로관리청에서 FWD를 활용하고 있으며, 최근에 각 관리청에서 FWD 조사자료의 정도를 높이고 신뢰성을 키우기 위한 방편으로 전국에 4개의 FWD 칼리브레이션 센타를 건립하여 운영중에 있다.

가설 설정

• 2. 왜 비파괴시험장비를 이용하는가?

제안 방법

• FWD를 이용하여 측정된 표면처짐곡선은 그 때의 하중, 재하판의 직경, 재하판의 압력과 함께 동시에 측정되며. 이렇게 측정된 자료들을 이용하여 표 3의 처 짐평가지수와 역해석과정을 통한 물성추정값을 산정하여 구조적 평가. 진단, 유지관리정책을 수 립한다.
• 이는 비파괴시험장비를 이용하여 파괴 기준식 으로부터 잔존수명 을 산정하여 예상설계 교통량에 도달할 수 있는 덧씌우기 두께를 결정하는 방법이다. 이를 위하여 비파괴시험으로부터 얻은 시험치를 이용하여 탄성계수를 산정한 후 환경인자에 대한 보정을 실시한다. 이와 같이 포장 도로의 해석과 비파괴 진단장비의 발전은 아스팔트 포장도로의 유지관리뿐만 아니라 설계, 시공등을 통일된 역학적인 개념으로 운영하게 될 것이다.

후속연구

• FWD 시험은 시험과정이 간단하고 실제의 교통하중을 가장 정확히 묘사할 수 있기 때문에 가장 우수한 장비로 평가받고 있으며, 앞으로 많은 고속도로와 국도의 확장으로 인해서 더욱더 많은 FWD가 필요할 것으로 추정된다. 일본에서는 1983년 홋카이도공업대학과 운수성 항만기술연구 소에서 FWD 를 최초로 도입한 이후 1990년 이후 대규모 도로 및 포장회사에 급속히 도입되어 1996년 10월까지 20대 이상에 달하는 것으로 보고되고 있다.
• 또한 운영 소프트웨어가 외국에서 개발된 바 개선이 어렵고, 외국의 자료에 의한 데이터베이스가 사용되어 국내의 경우에 부적합한 경우도 발생한다. 그러므로 FWD 를 국내에서 직접 개발해서 수입대체효과에 의한 경제적인 이득뿐만 아니라 추후 FWD를 적극적으로 활용하여 포장도로의 구조평가를 정확하게 해서 유지관리에 사용되는 국가예산까지 절약하기 위하여 한국생산기술연구원과 연세대 학교, 한국도로 공사의 산학연 협력체제로 기초연구가 진행중에 있으며, 이는 추후 다른 포장평가장비의 국산화 개발과 표준화 사업의 연계성을 제시할 모델이 될 것이며, 국산화된 도로 유지관리장비의 개선을 통해 향후 북방지역 및 외국의 도로 설계, 시공, 유지관리시스템 구축사업에 동참할 수 있는 기술력을 확보할 것으로 기대되고 있다.
• 그러나, 기종간의 상위성, 정도의 문제, 측정방법이나 온도보정방법의 표준화 문제, 다층탄성이론의 해의 유일성과 역해석에서 구해지는 탄성계수의 정도의 문제를 연구중에 있으며, FWD 해석결과의 활용상의 과제로서 평가방법이나 판단지표의 기준치에 관한 문제도 남아있다. 기술 지식사회로의 변화가 강력히 요구되는 요즘, 지금까지는 선진국의 기술을 들여와서 그냥 모방만 하던 시절이었다면 앞으로는 우리가 주도적으로 관련기술을 개발, 발전시켜서 우리 고유의 기술확 립과 선진외국 기술력과의 경쟁력을 확보하여야 할 것이다.
• 동적역해석 방법은 해석시간이 많이 소요될 뿐만 아니라 해석과정의 어려움으로 아직 현장에서 실제 적용은 못하고 있는 실정이다. 이를 해결하기 위하여 의사정적 역해석방법이 연구되고 있으며, 추후 입력변수들의 활발한 연구와 컴퓨터의 발전으로 본래의 시계열데이타를 활용할 수 있을 것으로 판단된다. 이러한 역해석방 법들을 이용한 물성추정은 아스팔트 콘크리트 포장구조체에 대해서는 비교적 신뢰성이 높은 동탄성계수를 추정하는 반면에, 시멘트 콘크리트 포장과 같이 콘크리트 슬래브와 그 이하층의 물성이 현격하게 큰 차이를 나타내는 포장구조에서는 현재의 역해석 과정에서 신뢰성이 높은 동탄성계수 를 얻기가 쉽지 않은 것으로 알려져 있다.

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