현재까지 235건 연구수행, 도로기술 교류 및 발전 도모

한국도로공사 도로연구소의 도로기술 연구성과 발표회가 오는 20일 도공 본사에서 정부부처 및 학계, 업계 관계자 500여명을 초청한 가운데 성황리에 개최된다.
올해로 19회째를 맞는 금번 연구성과 발표회에서는 공용중인 교량의 세굴안정 대책 등 무려 23건의 연구성과를 발표할 계획이며 이를 통해 도로분야 관계자들과의 기술공유 및 연구성과 활용도를 높이는데 목적을 두고 있다.
한편 도로연구소는 지금까지 총 255건의 연구과제를 수행했으며 연구결과의 적극적인 현장적용을 통해 지난 한해동안 무려 645억원의 예산을 절감하는 효과를 거두는 등 도로기술발전 및 예산절감에 크게 기여해왔다.
본지는 금번 연구성과 발표회를 통해 소개될 연구과제 중 일부를 요약/소개함으로써 국내 도로건설기술 발전을 도모코자 한다. <편집자주>

이 연구는 교면방수 시스템의 성능향상을 위한 연구로서 과거에는 경제성 및 시공성을 이유로 교면방수는 소홀히 취급되어 왔고 부적절한 재료의 사용, 체계적인 설계/시공 및 품질관리 지침(안)도 미비한 실정이었다.
또한 교면방수는 건축방수와는 달리 주행차량에 의한 반복하중, 진동, 전단 등의 역학적 작용, 온도변화 등의 기상작용, 바닥판의 수축 팽창 등이 복잡하게 작용하는 환경에 설치된다. 그러나 최근에는 교량의 장대화로 안전성 및 공용성이 중요시되었고, 교면에 방수처리를 하지 않은 교량은 내하력이 급속히 저하되어 공용성이 크게 떨어지는 것으로 밝혀지므로 인해 필수적인 것으로 인식하고 있다.
따라서 본 연구에서는 현재 고속도로용 교면방수 품질 및 성능기준의 적합성 여부를 국/내외 규정을 통해 분석하였으며, 국내에 유통되고 있는 교면방수재 종류별로 요구되는 기본 물성을 검토하였고, 방수시스템의 성능저하 및 공용 중 조기손상의 원인으로 가장 빈번하게 발생되는 요인들을 중심으로 그 원인과 대책을 제시하였고, 교면방수재 설계/시공 및 품질관리 지침(안), 시험법을 제시하였다.
본 연구의 결과 교면방수 시스템은 공용 중 많은 인자들에 영향을 받는 것을 알 수 있었는데, 이를 고려하지 않은 시공은 교통 개방후 방수재 하자와 더불어 포장층의 조기파손으로 작용하게 된다.
이상의 연구결과를 바탕으로 제안한 교면방수재 설계/시공 및 품질관리 지침(안)은 시공오류로 인한 하자발생 억제와 더불어 품질의 일관성 확보 및 공용성 증진에 크게 기여할 수 있을 것이며, KS 규격 제정에 근간 자료로 활용될 수 있을 뿐 아니라 관련분야에도 큰 도움이 될 것이다.

시험도로 건설 및 운영에 관한 연구

도로의 건설, 유지관리 관련 비용이 국가예산 및 국민경제에서 차지하는 비중이 점차 증가하여 도로 및 교통 분야에서의 경제성 있는 실질적 연구필요성이 증대하고 있으나, 지금까지 설계 및 유지보수기준이 외국자료에 의존됨으로써 국내 건설환경조건에 맞지 않아 비경제적인 도로건설 및 관리를 하고 있는 실정이다.
이에 따라 "시험도로 건설 및 운영에 관한 연구"는 국내의 기후와 환경 조건 하에서 집약적이고 장기적인 시험관리로 효율적인 연구성과물을 도출하고, 이를 바탕으로 국내교통특성 및 환경특성에 적합한 우리 고유의 도로관련 연구가 절실히 요구되고 있다.
시험도로는 실제 고속도로 이용 교통량 및 기후환경 조건 하에서 우리나라에서 생산되는 기존 또는 새로운 도로건설재료의 연구와 우리나라 실정에 맞는 한국도로 포장설계법 개발 및 적용성 검토, 그리고 시험도로 포장구조체 및 도로구조물의 거동, 고속도로 및 시험도로의 장기공용성 평가 및 공용성 평가모델 개발 등의 연구를 수행함으로써 국내 고속도로 기술발전에 기여할 수 있고, 또한 현재까지 여러 현장에서 시행하던 각종 시험시공을 한곳에서 시행, 관리하여 비교연구의 효율성 증대 및 추적조사 관리가 용이하다는 이점이 있다.
이와 함께 교통분야에서 지능형교통시스템(ITS)의 연구개발을 위해 시스템을 설치하고 운영하여 시행착오를 최소화하고 문제점을 보완할 수 있으며, 실제 도로교통 하에서 집약적이고 장기적인 현장적용시험을 실시함으로써 효율적인 연구결과를 도출하고 DATA를 축척할 수 있다.
시험도로는 중부내륙 고속도로 내에 총연장 7.7㎞, 차선 수 2차선으로 건설되고 있으며 아스팔트 포장 15개 단면과 콘크리트 포장 25개 단면으로 구성 되어있다.
또한 내부에 시험교량 3개소와 파형강판 등 지반구조물 5개소가 포함되어 있다.
시험도로는 1997년부터 공사를 시작하여 현재까지 총 공사의 80%의 공정율을 보이고 있으며, 2002년도 여름부터 포장공을 시작하여 연말에 완공될 예정으로 있다.
당해년도에는 2000년도부터 수행되어 온 시험도로의 포장단면 결정에 관한 연구와 포장계측센서의 실내 검증 및 현장 적용성 검증에 관한 연구가 수행 완료되어, 포장 단면 실시설계, 계측시스템 실시설계까지 업무를 수행하였다.
특히, 2001년에는 건설교통부에서 발주한 "한국형 포장설계법 개발 및 포장성능 개선방안 연구"가 진행되고 있는 바, 시험도로의 운영 내용에 건설교통부 과제가 포함되도록 하기 위하여 시험도로 운영에 관한 연구의 일부를 건설교통부 과제 내에서 수행하였다.
2002년은 시험도로가 완공되기 때문에 시험도로 공정에 맞춰 각종 계측기를 설치하는 것이 가장 중요한 과업이며, 이와 함께 계측 시스템 완비, 계측사무소 건설, 시험규정집 작성, 자동기상관측기 설치 등 실제 시험도로의 운영에 필요한 모든 준비를 마칠 예정이다.
또한 국책과제와 연계하여 필요한 각종 시험을 현장 및 실험실에서 수행하여 포장 초기 거동을 계측할 예정이다.
본 시험도로의 건설과 연구를 통해 기대되는 기대효과는 다음과 같다.
첫째, 시험도로를 통해 얻은 합리적 설계 개념을 적용하여 앞으로 도로건설에 필요한 건설예산을 절감하는 것이다.
둘째, 시험도로에서 얻은 연구 성과를 통한 회사의 기술력 향상이다. 셋째, 국제적으로도 몇 차례 밖에 없었던 시험도로를 국내에서 건설하고 연구함으로서 우리나라 포장분야의 기술력을 세계에 널리 알릴 수 있는 것이다.

계측에 의한 무조인트교량 장기거동 해석

"계측에 의한 무조인트교량 장기거동 해석" 연구는 무조인트교량을 완공하고, 장기적인 거동을 해석함으로써 무조인트교량공법을 실용화하기 위한 것이다.
교량의 유지관리 측면에서 일반적으로 가장 문제가 되고 있는 부분은 상판 신축이음부의 파손 및 교대 신축이음부의 파손과 관련된 문제로 주행시 덜컹거림 및 소음의 가장 큰 원인이 된다.
이 부분은 교량의 구조 역학적인 측면에서 꼭 필요한 구성 요소로서 일단 손상이 발생되면 많은 경우에 있어서 바로 직하면에 위치한 교좌장치의 작동을 방해하여 전체 교량 구조계에 악영향을 미치게 된다.
그러므로 만약 신축이음부와 교좌장치를 교량에서 제거할 수 있다면 교량의 안전성을 확보 할 수 있을 뿐만 아니라 유지관리 및 보수에 있어서도 매우 합리적이라 할 수 있다.
무조인트교량은 교량 상판의 신축이음장치를 완전히 제거하고, 교량의 상부주형을 교대에 매입하여 일체화시킴으로써 신축이음장치로 인한 문제점을 근본적으로 해결하였다. 무조인트 교량의 경우 온도에 의한 수평변위와 교대와 상부구조의 접속부에서 발생하는 모멘트 및 교대의 회전에 의한 변위는 교대에 일렬로 배치된 말뚝, 교대 배면의 뒷채움재, 그리고 접속슬래브의 끝단에 설치된 Cyclic Joint에서 그 변위를 흡수한다.
파일을 일렬로 배치하는 이유는 온도에 의해 발생하는 수평변위를 충분히 허용하기 위해서 H파일의 약축이 교축 방향과 일치하도록 배치하는 것이다.
금번에 국내 최초로 완공된 무조인트교량은 약 90m 연장, 3경간의 PSC빔 교량으로 사각 29.5도, 평면선형 R = 2000, 종단선형 S = 2.852%인 평촌 1교이다.
당초 124본의 3열 강관말뚝으로 설계되어 있던 교대 기초를 36본의 일렬의 H형강 말뚝으로 설계변경하여 시공되었으며, 직접공사비는 당초 대비 약 3억원(17%)이 절감되었다. 교좌장치 및 신축이음장치 비용뿐만 아니라 일반 조인트교량에서 높이 8m 이상의 옹벽식 교대가 난쟁이 교대로 바뀌면서 콘크리트 물량이 많이 감소하였고, 교대 자중 및 교대 확대기초 저면 상부의 토압이 감소하여 말뚝 본수가 많이 감소함에 따라 공사비 절감이 이루어졌다
국내 70% 이상을 차지하고 있는 중/소 교량에 대해서 본 공법을 적용함으로써 직접공사비의 절감뿐만 아니라 교좌장치 및 신축이음장치의 개/보수 비용절감 및 이로 인한 교통차단 감소로 사회 간접비용 절감이 기대된다. 뿐만아니라 보다 나은 주행성을 확보할 것이다.

고속도로 교통안전진단제도 도입방안

'고속도로 교통안전진단제도 도입방안'은 국내 고속도로의 교통안전성을 선진국 수준으로 강화하기 위한 도로안전진단제도의 도입방안을 제시하기 위한 목적으로 수행중인 연구이다. 도로안전진단제도는 도로이용자들의 안전에 영향을 미치는 물리적 요소들을 체계적으로 평가하는 공식절차로서 교통사고의 사전예방적인 성격을 가지고 있다.
국내에는 아직 공식적인 도로안전진단제도가 도입되어 있지 않으나 94년부터 도로안전진단 도입에 관한 논의가 시작되었으며 학계와 연구기관을 중심으로 활발한 연구가 진행중에 있어서 조만간 도입될 가능성이 높아지고 있다.
도로안전진단제도를 국내에 도입하기 위해서는 첫째, 안전진단의 효율적인 집행과 지속성 확보를 위해 장기적으로 도로안전진단제도를 법정진단화 하여야 한다.
이를 위해서는 현재 산재되어 있는 법체계를 도로안전진단 기능을 수행할 수 있도록 체계적으로 정비하거나 가칭 "도로교통안전진단법"을 제정하는 노력이 필요하다.
둘째, 본격적인 법정진단제도 시행에 앞서 시범사업을 통한 최적방안 개발과 단계적인 수행이 요구된다. 도로의 계획, 건설, 관리가 일원화되어 있는 고속도로에서 먼저 진단을 수행한 후 국도, 지방도 등으로 확대하는 방향이 바람직하다.
셋째, 도로안전진단 시행에 필수적인 진단단계, 점검표, 진단팀, 비용 등이 종합적으로 규정된 도로안전진단 지침서의 개발을 서둘러야 할 것이다.
고속도로에 교통안전진단제도를 도입하기 위한 구체적 방안은 다음과 같다. 첫째, 고속도로 교통안전진단 절차는 ①타당성조사/기본설계, ②실시설계, ③개통 전, ④개통 후의 4단계로 구분하여 수행하는 것이 효과적이다. 둘째, 계획중인 도로, 개통이 임박한 도로, 그리고 운영중인 도로로 구분하여 상황별로 도로의 안전성을 점검하는 전략을 제시하였다.
운영중인 고속도로에 대해서는 '운영중인 고속도로 안전진단 5개년 사업'방안을 수립하는 것이 필요하다.
셋째, 도로교통안전진단제도가 법제화되기 이전에 도로공사의 현재 조직 체계내에서 교통안전진단을 수행하는 단기적인 방안으로 현재의 업무분장에 따른 진단주체를 제시하였다.
넷째, 교통안전진단업무를 수행하는 팀을 구성하는 방안으로 법제화 이전에 적용 가능한 단기적인 방안과 법제화 이후에 적용 가능한 장기방안을 제시하였다.
다섯째, 교통안전진단을 수행하는데 필수적인 진단점검표로 개략점검표를 제시하였다.