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문제 정의
- 본 논문에서는 동일한 아파트 단지 내에 설치된 블록포장과 아스팔트 포장을 대상으로 차량 주행 안전성 및 다양한 기능적 특성, 공용 42개월 후의 포장 파손상태에 대하여 평가하였으며, 블록포장의 저속도로에 대한 적용성을 검토하고자 하였다.
- 본 연구는 블록포장을 저속도로에 적용할 수 있는가에 대한 여부를 분석하였다. 블록포장 시공구역에서 공용성을 측정한 결과, 블록포장은 일일 교통량이 2,000~3.
- 이 연구 결과를 블록포장에도 적용할 수 있다면, 소음문제에 있어서 블록포장은 아스팔트 포장과 같은 연속적인 면을 가진 포장과 마찬가지로 도로에 적용하는 것이 문제없다고 볼 수 있을 것이다. 이에 저속도로에서 차량의 소음이 주행속도 및 포장의 불연속/연속에 따라 얼마나 발생하는지 살펴보고자 하였다.
- 또한 저속도로(이면도로 등)는 이동성보다 접근성이 중요하고 속도보다는 미관을 더 중요시 한다. 이에 저속도로의 포장형식으로 블록포장을 제안하는 바이다.
제안 방법
- 측정은 포장 표면온도와 지상 1m 위치의 대기온도에 대해 이루어졌다. Fig. 5는 포장 표면 및 대기온도의 측정방법을 나타내며, 각각 적외선 온도계 및 휴대용 웨더스테이션을 사용하여 오전 10시부터 저녁 8시까지 한 시간 단위로 총 10시간 동안 측정하였다. 사용된 적외선 온도계와 웨더스테이션의 측정범위는 각각 -32~300℃, -29~70℃이고, 측정오차는 ±1.
- 안정층 모래의 유실방지를 위해서 투수 CTB 기층과 모래안정층 사이에 지오텍스타일(Geotextile)을 설치하였다. 또한 원활한 배수를 위해 표층에 1%의 횡단구배를 두어 시공하였다. Fig.
- 블록포장 시스템의 공용성 평가를 위해 시공 후 18개월, 36개월, 42개월 3차례에 걸쳐서 주기적으로 육안조사를 실시하였다. 파손은 재료적 파손과 구조적 파손으로 구분하였다.
- 8m이다. 아파트 단지 내 공간적 요소를 고려하여 같은 방향으로 통행하고, 직진하는 선두차량을 대상으로 조사하였다. 조사장비는 스피드건으로, 스피드건의 측정오차는 ±2kph이다.
- 7은 소음측정 위치도를 나타내고 있다. 아파트 단지 내의 차량 속도 특성을 고려하여 10kph, 20kph, 30kph 세 개 수준으로 달리하여 각 요인별로 10회씩 측정하였다.
- 표층은 차도 포장에 적합한 80mm 두께의 인터록킹 블록을 45° 지그재그 패턴으로 시공하였고, 이 외에 모래안정층 40mm, 투수시멘트 안정처리기층(투수 CTB) 150mm, 그리고 150mm의 보조기층을 적용하였다. 안정층 모래의 유실방지를 위해서 투수 CTB 기층과 모래안정층 사이에 지오텍스타일(Geotextile)을 설치하였다. 또한 원활한 배수를 위해 표층에 1%의 횡단구배를 두어 시공하였다.
-
1. 온도
온도측정은 1년간 이루어졌으며, 계절별로 맑은 날에 진행하였다
. 측정은 포장 표면온도와 지상 1m 위치의 대기온도에 대해 이루어졌다. - 평탄성 측정은 워킹 프로파일미터를 이용하였고, 국제 평탄성 지수(International Roughness Index)를 기준으로 평가하였다. 조사는 공용초기, 공용 18개월, 42개월 3차례에 걸쳐서 진행하였고, 휠 패스 구간에서 실시하였다.
- 차량 주행속도 평가는 두 차례에 걸쳐서 실시하였고, 조사는 오후 3시에서 8시까지 이루어졌다. 첫 회에서는 30대 차량에 대해서 조사하였고, 다음 회부터는 14대의 차량에 대해 조사하였다.
- 차량 주행속도의 측정은 2012년 3월과 2013년 4월, 두 번에 걸쳐서 진행하였다. Fig.
- 소음측정의 시험조건은 Table 1에 정리하였다. 측정은 블록 구간(BP) 및 아스팔트 구간(AP)을 나누어 차선 중앙에서부터 7.5m, 15m 떨어진 위치에서 마이크로폰(Microphone)을 이용하여 진행되었다. 측정 높이는 1.
- 온도측정은 1년간 이루어졌으며, 계절별로 맑은 날에 진행하였다. 측정은 포장 표면온도와 지상 1m 위치의 대기온도에 대해 이루어졌다. Fig.
- 블록포장 시스템의 공용성 평가를 위해 시공 후 18개월, 36개월, 42개월 3차례에 걸쳐서 주기적으로 육안조사를 실시하였다. 파손은 재료적 파손과 구조적 파손으로 구분하였다. 표면 마모나 블록 파손(모서리 깨짐, 횡단 균열)은 재료적 파손으로 구분하고, 부분침하는 구조적 파손으로 구분하였다.
- 파손은 재료적 파손과 구조적 파손으로 구분하였다. 표면 마모나 블록 파손(모서리 깨짐, 횡단 균열)은 재료적 파손으로 구분하고, 부분침하는 구조적 파손으로 구분하였다. 파손에 대한 평가기준은 다음 식과 같이 호주 콘크리트 블록협회에서 제시한 지침을 준수하였다(Shackel and Pearson 2001).
- 표층은 차도 포장에 적합한 80mm 두께의 인터록킹 블록을 45° 지그재그 패턴으로 시공하였고, 이 외에 모래안정층 40mm, 투수시멘트 안정처리기층(투수 CTB) 150mm, 그리고 150mm의 보조기층을 적용하였다.
대상 데이터
- 일본 연구사례의 경우, 블록 두께는 8cm이고, 기층 및 보조기층은 인덕원 사례보다 각각 5cm 얇게 시공하였다. 宮城縣 仙臺市에 시공된 블록포장에서는 블록의 파손이 전혀 없는 반면, 영구변형이 11mm 발생된 것으로 조사되었다. 두 현장의 파손형태에 따른 유지관리지수(MCI) 계산 값은 Table 4와 같다.
- 또한 포장상태를 비교•평가하기 위하여 일본 宮城縣 仙臺市에 시공된 차도용 블록포장(Sadanori et al. 1998)의 공용성 자료를 인용했다.
- 블록포장 시험시공은 2008년 10월 경기도 안양시 인덕원역 인근 P 아파트 단지 내 교차로에서 실시하였다. 적용대상 아파트 단지는 2,500여 세대가 거주하는 곳으로, 일일 교통량이 2,000~3,000대이다.
- 1998)의 공용성 자료를 인용했다. 인용된 자료의 대상구간은 AADT가 1,000~3,000정도 되고 중하중 차량이 주행하는 도로다. 인덕원 블록포장 현장과 일본의 블록포장 단면구성은 Table 3과 같다.
- 블록포장 시험시공은 2008년 10월 경기도 안양시 인덕원역 인근 P 아파트 단지 내 교차로에서 실시하였다. 적용대상 아파트 단지는 2,500여 세대가 거주하는 곳으로, 일일 교통량이 2,000~3,000대이다. 대부분의 주행차량은 승용차지만 이사짐 차량, 셔틀버스 등의 중차량도 일부 운행되고 있다.
- 첫 회에서는 30대 차량에 대해서 조사하였고, 다음 회부터는 14대의 차량에 대해 조사하였다. 조사차량은 승용차이며, 속도측정 시 운전자가 의식적으로 속도를 줄일 수 있으므로 운전자 시선이 닿지 않는 곳에서 측정하였다. Fig.
- 차량 주행속도 평가는 두 차례에 걸쳐서 실시하였고, 조사는 오후 3시에서 8시까지 이루어졌다. 첫 회에서는 30대 차량에 대해서 조사하였고, 다음 회부터는 14대의 차량에 대해 조사하였다. 조사차량은 승용차이며, 속도측정 시 운전자가 의식적으로 속도를 줄일 수 있으므로 운전자 시선이 닿지 않는 곳에서 측정하였다.
- 5m, 15m 떨어진 위치에서 마이크로폰(Microphone)을 이용하여 진행되었다. 측정 높이는 1.2m로 고정시켰으며, 조사차량은 비대칭 패턴 타이어를 사용한 1600cc 휘발유 승용차이다. Fig.
데이터처리
- 7kph로 기록되었다. 두 포장에서 차량 통행속도 차이가 있다는 것을 확인하기 위해 T검정을 이용하여 분석하였다. 분석결과는 Table 2에 정리한 바와 같다.
이론/모형
- 그래서 차량주행속도가 40kph, 50kph일 때의 발생한 소음에 관한 관측치는 Minou et al.(1998)을 참고하였다. 그래프를 보면 차량주행속도가 10kph, 40kph일 때를 제외하고 블록포장에서의 소음이 아스팔트 포장에서 발생하는 소음보다 높게 나타난다.
- 이외로는 아스팔트 포장 및 블록포장의 연결부에서 채움 모래 유실 현상 및 블록의 수평거동이 발생하였다. 모니터링 외에도 시공된 블록포장 시스템 성능에 대한 추가적인 평가를 위해 일본에서 제시한 포장 유지관리지수(Maintenance Control Index)를 적용하였다. MCI는 Maintenance Control Index의 약자로 일본 건설성 토목연구소에서 개발하였다.
- 4와 같다. 안정층 모래의 경우 ASTM C 33에 제시된 기준을 만족하였고, 줄눈 모래는 ASTM C 144에 제시된 기준에서 일부 벗어난 것을 사용하였다. 투수 CTB의 7일 압축강도를 측정한 결과 도로공사 시방기준인 2MPa을 초과하였다.
- 조사대상구간에서 사용된 블록의 휨 강도 및 흡수율 측정은 KS F 4419에 따라 평가하였다. 3일차와 7일차 휨 강도는 각각 4.
- 표면 마모나 블록 파손(모서리 깨짐, 횡단 균열)은 재료적 파손으로 구분하고, 부분침하는 구조적 파손으로 구분하였다. 파손에 대한 평가기준은 다음 식과 같이 호주 콘크리트 블록협회에서 제시한 지침을 준수하였다(Shackel and Pearson 2001).
- 노면 평탄성을 나타내는 노면요철(roughness)은 포장면의 종방향 특성 중 하나로, 도로의 기능 및 구조적 측면에 영향을 미친다. 평탄성 측정은 워킹 프로파일미터를 이용하였고, 국제 평탄성 지수(International Roughness Index)를 기준으로 평가하였다. 조사는 공용초기, 공용 18개월, 42개월 3차례에 걸쳐서 진행하였고, 휠 패스 구간에서 실시하였다.
- 블록포장을 아파트 단지와 같이 생활 거주지에 적용할 경우, 블록포장의 불연속면으로 인한 소음공해가 발생할 수 있다는 지적이 있다. 포장에서 발생된 소음은 다양한 측정방법으로 확인할 수 있는데, 본 연구에서는 현장 여건을 고려하여 ISO 13325 : 2003에서 제시한 단독차량 측정법(CPB)을 선정하였다. 소음측정의 시험조건은 Table 1에 정리하였다.
성능/효과
- 1. 한 여름에 아스팔트 포장에 비해 블록포장의 표면온도가 최대 약 7℃ 낮은 것으로 나타났다. 지상 1m에서 측정된 대기온도는 거의 차이가 없는 것으로 나타났다.
- 2. 아스팔트 포장에 비해 블록포장의 차량 속도저감 효과는 약 2kph 높은 것으로 조사되었다.
- 3. 저속도로에서는 차량의 기계소음이 지배적으로 발생하므로 블록포장을 저속도로에 적용할 수 있다고 판단한다.
- 조사대상구간에서 사용된 블록의 휨 강도 및 흡수율 측정은 KS F 4419에 따라 평가하였다. 3일차와 7일차 휨 강도는 각각 4.36MPa, 8.92MPa로 측정되었으며, 흡수율은 6%로 확인되었다. 안정층 모래 및 줄눈 모래의 입도분포는 Fig.
- 4. 블록포장의 주된 파손원인은 모서리 깨짐과 횡단균열 등 재료적인 문제로 조사되었고, 블록포장의 구조안정성은 양호한 것으로 판단되었다. 공용 42개월 후 블록포장의 전체 파손율이 0.
- 5. 블록포장의 평탄성은 공용기간에 따라 5~8m/km 범위로 나타났으며, 차량 주행속도가 60kph 이하로 설계된 도로에서 주행성을 충분히 확보할 수 있으며, 감속을 유도하는데 기여할 것으로 판단된다.
- 공용 42개월 후 블록포장상태를 모니터링한 결과 일부 블록의 파손을 제외하고 구조적 파손은 발생하지 않았다. 블록 파손의 종류를 모서리 깨짐, 횡단균열과 표층 박리로 나누었을 때 모서리 깨짐이 총 파손 비율의 약 70%를 차지하여 주된 파손형태로 조사되었다.
- 블록포장의 주된 파손원인은 모서리 깨짐과 횡단균열 등 재료적인 문제로 조사되었고, 블록포장의 구조안정성은 양호한 것으로 판단되었다. 공용 42개월 후 블록포장의 전체 파손율이 0.24%로 조사되었다.
- 7정도 높은 것으로 계산되었다. 공용기간에 따른 MCI 감소추세를 살펴본 결과, 인덕원 현장의 블록포장이 일본 사례의 블록포장보다 더욱 우수한 것으로 나타났다. 하지만 MCI는 가장 작은 값을 사용하여 포장상태를 평가하는 것이 원칙이기 때문에 宮城縣 仙臺市(Sendai, Miyagi Prefecture) 현장은 8.
- 14는 공용기간에 따른 측정된 평탄성 지수를 보여주고 있다. 공용초기에 측정된 블록포장의 평탄성은 평균 약 6.4m/km이었고, 공용기간에 따라 변동은 있었지만, 5~8m/km 수준의 평탄성이 확인되었다. 공용기간 중 발생한 변동은 블록의 불연속성 표면의 특성에 의한 것이라고 판단한다.
- Karasawa (2010)는 일본 전국을 대상으로 연평균일교통량(AADT)이 250대 이하, 공용 10년 이상인 차도에 적용된 블록포장 50건에 대하여 장기 공용성 평가를 수행하였다. 그 결과, 블록포장의 보수율이 4% 미만으로 양호한 성능을 나타내었다.
- 또한 아스팔트 포장에 비해 블록포장의 차량속도 저감효과는 약 2kph 정도이었다. 그리고 두 포장을 통과하는 동일 차량의 평균속도 저감율은 약 13%였다.
- 공용 42개월 후 블록포장상태를 모니터링한 결과 일부 블록의 파손을 제외하고 구조적 파손은 발생하지 않았다. 블록 파손의 종류를 모서리 깨짐, 횡단균열과 표층 박리로 나누었을 때 모서리 깨짐이 총 파손 비율의 약 70%를 차지하여 주된 파손형태로 조사되었다. 그 다음으로는 횡단균열이 약 28%를 차지하였다.
- 본 연구는 블록포장을 저속도로에 적용할 수 있는가에 대한 여부를 분석하였다. 블록포장 시공구역에서 공용성을 측정한 결과, 블록포장은 일일 교통량이 2,000~3.000대인 교통조건을 가진 도로에서 공용 42개월이 지난 후에도 양호한 공용성을 보였다. 육안평가에서 일부 블록 파손을 제외하고는 구조적인 문제는 나타나지 않았으며, 저속도로 적용가능성을 입증하였다.
- 또한 ICPI (2004)에 따르면 차량 속도에 따른 블록포장의 SN이 교통안전 기준치를 만족하였다. 아스팔트 포장과 블록포장에서의 차량 정지거리를 비교한 결과, 속도가 증가할수록 두 포장 정지거리의 차이가 증가하며, 노면이 젖은 상태에서는 그 차이가 더욱 뚜렷하게 나타난다. 저속도로에 적용된 교통사고 발생량 추정식에 의하면 SN이 10씩 증가할 경우 교통사고는 0.
- 10kph에서 30kph까지의 차량 주행속도에 대한 소음을 중점으로 두었다. 연구에서 측정결과를 보면, 중앙에서 7.5m 떨어진 관측 지점에선 차량속도가 증가함에 따라 블록포장과 아스팔트 포장에서 발생하는 소음의 크기차가 증가하였고, 블록포장에서 발생하는 소음은 차량이 10kph로 주행했을 경우를 제외하고 아스팔트 포장보다 높게 관측되었다. 중앙에서 15m 떨어진 지점에서 측정된 소음은 7.
- MCI의 경우 포장 평탄성, 영구변형 및 파손율 세가지 요소를 고려하여 계산하는데, 두 단면에서 측정한 평탄성 평가방법이 달라 포장평탄성은 MCI에 반영하지 않았다. 영구변형과 파손율을 고려한 MCI0는 인덕원 현장이 0.7정도 높은 것으로 계산되었다. 공용기간에 따른 MCI 감소추세를 살펴본 결과, 인덕원 현장의 블록포장이 일본 사례의 블록포장보다 더욱 우수한 것으로 나타났다.
- 9는 두 포장에서 측정된 동일 차량의 주행속도를 비교한 것이다. 측정된 차량 중 약 80%가 블록포장에 비해 아스팔트 포장에서 속도가 높은 것으로 나타났다.
후속연구
- 즉, 저속도로에선 대체적으로 주행차량의 차체 소음이 지배적이라고 판단할 수 있다. 이 연구 결과를 블록포장에도 적용할 수 있다면, 소음문제에 있어서 블록포장은 아스팔트 포장과 같은 연속적인 면을 가진 포장과 마찬가지로 도로에 적용하는 것이 문제없다고 볼 수 있을 것이다. 이에 저속도로에서 차량의 소음이 주행속도 및 포장의 불연속/연속에 따라 얼마나 발생하는지 살펴보고자 하였다.
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