• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제9권4호
• /
• pp.561-568
• /
• 2021

본 연구에서는 타이어 마모성능에 따른 타이어 마모입자 생성량 및 도로변 미세먼지 물질로써 타이어 소재와 도로 포장체 구성 성분의 정량화 분석을 위한 기초적 연구를 수행하였다. 이에, 타이어 트레드 부위 고무의 가황제/가황촉진제의 사용비를 달리하여 고무배합물을 제조하였다. 제조된 고무배합물의 물성 평가 결과 가황제/가황촉진제의 사용비가 증가할수록 가교밀도는 감소하여 마모성능이 불리한 조건임을 확인하였다. 밀폐된 실내 마모시험기에서도 가교밀도가 감소할수록 타이어 마모입자 생성량은 증가하였고, 손실량 100% 대비 84~86%의 타이어 마모입자를 포집할 수 있었다. 타이어 마모입자 중, 96.4~97.7% 분산, 2.3~3.6% 비산되는 것으로 평가되었다. 포집된 타이어 마모입자의 화학분석 결과, 타이어의 마모성능에 따라 타이어 마모입자 내 타이어와 도로 구성 성분 비율(63 : 37 → 75 : 25)이 변화됨을 확인 할 수 있었다. 본 연구에서는 타이어 마모성능에 따라 타이어 마모입자 발생에 대한 영향성을 관찰하기 위하여 실제 도로 현장의 조건 대비 가혹한 실내 마모환경으로부터 실험을 수행하였다. 이에 타이어 마모입자 발생이 도로 포장체 성분보다 더 높은 함량으로 분석되었다. 추후 실제 도로 환경에서 완제품 타이어와 실제 차량을 이용하여 자동차 도로변 미세먼지 저감을 위한 실증화 연구 방법을 도출할 계획이다.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제12권2호
• /
• pp.196-205
• /
• 2024

본 연구에서는 노면에서 생성된 타이어 마모입자가 강우 강도에 따라 환경 구획별로 이동하는 양을 예측하고자, 도로 노면에서 타이어 마모입자의 샘플 포집과 정량화 분석 연구를 수행했다. 샘플 포집은 3일 평균 강우(0-60 mm/day) 발생 후 도로 노면이 완전히 건조된 2일 후, 도로 노면에 남아있는 타이어 마모입자의 샘플을 포집했다. 포집된 샘플은 크기와 밀도 분리를 통해 타이어 마모입자만을 분리했고, 강우가 없는 날(0 mm/day)의 타이어 마모입자 60.2 g 값을 기준으로 강우 이후 노면에 남아있는 타이어 마모입자의 함량의 차이를 산출하면, 강우 강도에 따라 0-49.4 g의 타이어 마모입자가 환경 구획으로 이동할 수 있는 것으로 확인했다. 또한, 강우 강도가 60 mm/day 일 때 5 mm/day와 비교해 타이어 마모입자의 환경 구획별 이동하는 양이 3.75배 높음을 확인했고, 선행 연구 결과를 활용하여 연간 국내 도로 환경에서 강우에 의해 환경 구획으로 이동 가능한 타이어 마모입자의 총량은 9,592 ton이며, 이 중 288 ton이 해양 미세플라스틱으로 영향을 줄 수 있다는 연구 결과를 도출했다. 단, 본 연구는 한정적 공간과 예측된 결과란 한계가 있으나, 타이어 마모입자의 저감을 위해서 국내 도로 환경과 하수 처리시스템 개선의 필요성을 언급하고자 한다. 향후 본 연구 결과의 검증을 위해 실제 환경 구획에서 샘플 포집과 타이어 마모입자의 농도 분석 연구를 수행할 계획이다.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제10권3호
• /
• pp.293-299
• /
• 2022

본 연구에서는 도로변 미세먼지 내 타이어와 도로 마모입자의 정량화 분석과 타이어와 도로 마모입자 내 타이어 및 도로 성분 비율을 확인하기 위한 연구를 수행하였다. 이에 시간당 1,300여대 교통량을 갖는 충청남도 지자체중에서 C도시의 종합버스터미널 부근 정류장의 경계석 6곳에서 먼지 샘플을 채집하였다. 채집된 먼지 샘플 1,000 g에 대해 크기와 밀도 분리 수행한 결과 미세먼지 샘플 24 g과 타이어와 도로 마모입자 약 0.05 g이 분리되었다. 즉, 도로변 미세먼지에는 타이어와 도로 마모입자가 약 0.21 % 존재하는 것으로 분석되었다. 분리된 타이어와 도로 마모입자에 대해 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 형상을 분석한 결과 지우개가루 형상이 관찰되었다. 또한, 도로변 미세먼지 내 존재하는 타이어와 도로 마모입자는 자동차 주행 중 타이어와 도로간 마찰에 의해 생성되어 도로변으로 분산되었기 때문에 열중량분석기(TGA)와 가스크로마토 질량분석기(GC/MS)를 이용하여 성분 분석을 수행하였다. 정량화 계산식을 통해 성분에 대한 타이어 및 도로 성분 비율을 도출한 결과 약 3:7로 분석되었다. 본 연구는 도로변 미세먼지 발생원의 구성원과 함량 분석을 위해 객관적이고 신뢰도 높은 분석 기법을 제시하였다. 추후, 도로건설과 타이어 소재의 미세먼지 저감 기술 확보와 개선 방안 확보를 위한 선행적 기초 연구로써 활용되기를 기대하고 지속적으로 더 많은 지역과 샘플 분석에 대한 통계 데이터를 확보하여 신뢰도 높은 연구를 수행하고자 한다.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제11권3호
• /
• pp.282-288
• /
• 2023

본 연구에서는 신규 건설된 특수개질 아스팔트 포장체와 기존 도로로써 일반 아스팔트 포장체의 도로변 미세먼지의 발생량을 분석하였다. 충청남도 지자체로써 차량 통행이 높은 C 도시의 고속버스터미널과 상업 시설 지역에 위치한 도로변에서 2022년과 2023년 하절기 동안 3일 간격으로 1,000 g(100 g/day)의 먼지 샘플을 채집하였다. 채집된 먼지 샘플은 크기와 밀도 분리를 통해 75-150 ㎛ 범위의 미세먼지 및 타이어와 도로 마모입자로 전처리하여 분리하였다. 기존 도로로써 일반 아스팔트 포장체 구간인 No.1-3 구역의 미세먼지 및 타이어와 도로 마모입자의 평균은 각각 24.27 g과 24.36 g 및 0.53 g과 0.53 g으로, 2022년과 2023년의 미세먼지 발생량 데이터를 비교할 때 정량적 결과가 유사하게 분석되었다. 신규 건설된 특수개질 아스팔 트 포장체 구간인 No.4-6 구역은 2022년 분석 결과와 비교할 때 2023년 미세먼지는 14.8 %, 타이어와 도로 마모입자는 29.6 % 감소되었다. 또한, 열중량분석 결과에 의하면, No.1-3 구역의 타이어와 도로 마모입자는 타이어와 도로 성분이 각각 30 %와 70 %로 분석되었다. 그러나, No.4-6 구역의 2023년에는 타이어와 도로 성분이 각각 35 %와 65 % 분석되었다. 이러한 결과로부터 신규 건설된 특수개질 아스팔트 포장체에서 도로변 미세먼지 및 타이어와 도로 마모입자 발생을 낮출 수 있는 미세먼지 저감 효과를 확인 할 수 있었다. 그러나, 다양한 환경 및 기후적 변수를 고려한 공간적 제약 및 샘플 수집 기간의 한계로부터 추후 지속적인 연계성을 확보한 연구가 필요하다고 판단된다. 따라서, 향후에는 미세먼지를 저감할 수 있는 아스팔트 포장체의 기술적 접근과 도심지 도로변에서 발생되는 미세먼지 및 타이어와 도로 마모입자의 정량적 분석에 대한 다양한 사례 연구를 진행할 계획이다.

• 한국대기환경학회:학술대회논문집
• /
• 한국대기환경학회 2003년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.223-224
• /
• 2003

포장도로에서 발생되는 미세먼지는 주로 자동차의 운행에 의한 직접 배출되는 입자와 도로 표면에서 비산되는 토양입자 그리고 타이어나 브레이크 패드의 마모에 의한 고무 및 석면 둥 다양한 배출원에 의해 발생되는데, 도로 주변의 배출원에 의해 많은 영향을 받을 것으로 판단된다. (최금찬등, 1996) 특히 인천에는 많은 비산먼지 배출원이 산재하여 있어, 이 들 배출원들의 영향이 여타 대도시보다 클 것으로 판단된다. 따라서, 본 연구에서는 인구와 교통량이 많고 공업활동이 활발한 인천지역의 주요 포장도로(H-ADT: High Average Daily Traffic, 5,000대/일 이상인 도로)에서 채취한 silt를 주거지역, 공업지역, 상업지역, 기타지역별로 채취하여 화학적 성분분석을 통해 지역별 특성을 조사하여, 각 지역 별 포장도로에서의 silt의 기원이 무엇인지를 추정하는 기초자료를 구축하고자하였다. (중략)

• 한국자동차공학회논문집
• /
• 제20권6호
• /
• pp.24-32
• /
• 2012

A large fraction of urban $PM_{10}$ concentrations is due to non-exhaust traffic emissions including road dust, tire wear particles, and brake lining particles. Although potential health and environmental impacts associated with tire wear debris have been increased, few environmentally and biologically relevant studies of actual tire wear debris have been conducted. Tire wear particles (TWP) are released from the tire tread as a result of the interaction between the tire and the pavement. Roadway particles (RP), meanwhile, are particles on roads composed of a mixture of elements from tires, pavements, fuels, brakes, and environmental dust. The main objective of present study is to identify the contribution of tires to the generation of RP and to assess the potential environmental and health impacts of this contribution. First, a mobile measurement system was constructed and used to measure the roadway particles on asphalt road according to vehicle speed. The equipment of the mobile system provides $PM_{10}$ concentrations by Dusttrak DRX and number density & size distribution measurements of fine and ultra-fine particles by a fast mobility particle sizer (FMPS) and an aerosol particle sizer (APS). When traveling on an asphalt road at constant speed, there is a clear tendency for PM10 concentration to increase slightly in accordance with an increase in the vehicle speed. It was also found that considerable brake wear particles and particles from tire/road interface were generated by rapid deceleration of the vehicle. The morphology and elements of the roadway particles were also analyzed using SEM-EDX technique.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
• /
• pp.232-232
• /
• 2023

고속도로 및 편의시설 건설로 불투수층의 면적이 증가하여 강우 시 고속도로 및 편의시설에서 발생하는 오염원에 의한 하천의 수질 영향도 커지고 있다. 특히 휴게소에서는 자동차의 급가속, 급감속으로 더욱 많은 분진과 오염물질이 발생할 수 있으며 타이어 마모 입자, 자동차 배기가스, 중금속 및 오일류 등이 휴게소나 도로 지표에 집적되어 있다. 이렇게 발생한 오염물질은 우기에 강우와 함께 불투수면을 침투하지 못하고 배수로를 통해 유출되어 인근 하천의 수생태 및 토양의 주요 오염원으로 작용하고 있다. 이에 따라 고속도로 및 인근 휴게소의 비점오염 저감대책이 필요하며 효율적인 비점오염원 저감을 위해 장기적인 모니터링, 지속적인 자료 수집 및 분석이 필요하다. 본 연구에서는 강원지역 고속도로 및 인근 휴게소에서 강우 시 강우유출수 모니터링을 통해 강우유출수 유량가중평균농도 (Event Mean Concentration) 산정하고 강우유출수 수문곡선 (hydrograph)을 작성하였다. 또한 강우사상에 따른 분석항목별 초기세척효과(First Flush Effects)와 오염부하량을 산정하였다. 추가적으로 차량 기인 입자를 확인하기 위해 μ-FT-IR 현미경 분석 실험을 하였다. 모니터링 장소는 휴게소 및 고속도로 일원이며, 모니터링은 선행무강우일수 2일 이상, 강우량 10mm 이상일 때 실시하였으며 2022년 6월부터 10월까지 총 4회 실시하였다. 모니터링 결과 타이어 및 브레이크 패드 마모와 관련된 중금속인 Zn, Cu, Pb 등의 중금속이 높게 분석되었으며 이러한 중금속의 오염부하량 역시 높게 산정되었다. 강우유출수 수문곡선에서 강우 초기 오염물질의 세척효과가 나타났다. MFFn 산정 결과 강우 30% 구간에서 초기세척효과를 보였다. μ-FT-IR 현미경 분석 결과 PE (Polyethylene)가 가장 많이 검출되었고 PP (Polypropylene), PS (Polystyrene) 순으로 검출되었다. 이러한 강우유출수 모니터링 데이터는 향후 고속도로 휴게소 및 고속도로 주변 오염저감 시설 설치 및 사회적 동참을 위한 타당한 근거 확보를 위한 기초자료로서 제공될 수 있을 것이다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제22권3호
• /
• pp.323-335
• /
• 2020

본연구에서는 현행 도로터널의 환기설계기준의 적정성을 검토하기 위하여 사례조사를 수행하고, 5개 터널을 대상으로 입자상 및 가스상 물질의 농도를 현장측정 하였다. 사례조사 결과는 설계기준 대비 TSP (가시도)는 27.9%, CO는 1.6%, NOx는 3.4% 수준으로 분석되었고, 현장측정 결과는 각각 2.6%, 0.8%, 0.2%의 수준에 불과하였다. 또한 5개 터널에 대한 입자상물질(TSP)의 입경분석 결과, 타이어 마모, 재부유 분진 등의 입자라 할 수 있는 PM10 이상의 입경의 영역은 20.4%로 나타났다. 따라서 현행 도로터널 환기설계 기준으로 제시된 입자상물질은 엔진배출량 외에 비엔진배출량에 대한 고려가 반드시 필요하며, 최근의 연구결과를 통한 제작차 오염물질 배출량 및 경사속도 보정계수 등을 적용하여 대상오염물질에 대한 설계기준의 합리적인 개정이 요구되며 WRA (PIARC)에서도 환기설계 기준의 개정 필요성을 권고하고 있다. 현행 터널 내 낮은 환기설비(제트팬) 가동율을 고려할 경우 향후 터널 내 운영상 관리기준의 신설에 대한 필요성이 제기된다.

• 한국방재학회 논문집
• /
• 제8권5호
• /
• pp.59-64
• /
• 2008

포장지역 중 도로는 많은 차량의 운행으로 건조시 각종 오염물질의 축적인 높은 토지이용이며, 불투수율이 높아 강우시 고농도의 비점오염물질의 유출이 발생한다. 특히 도로 노면에서 유출되는 강우유출수는 입자상 물질 및 각종 중금속 등의 함량이 높아 인근 수계 유입시 수질악화 및 수생태계 파괴의 원인으로 작용한다. 도로에 침착되는 오염물질의 원인으로는 차량 통행으로 수반되는 윤활계통의 오일류 누출 및 타이어 마모 등이 주요 원인이다. 이러한 비점오염물질의 유출을 저감하고 관리하기 위하여 환경부는 2006년 수질 및 수생태계보전에 관한 법률을 개정하여 비점오염원 관리를 환경부의 중요 정책으로 확립하였다. 또한 수질오염총량관리제도의 도입으로 그 중요성이 높은 토지계의 오염원단위 개정을 위하여 환경기초조사사업을 통해 2015년까지 수행되는 장기모니터링을 수립하여 시행하고 있다. 그러나 오염총량제의 조기정착과 효율적 비점오염원 관리를 위해서는 토지이용별 비점오염물질의 특성파악, 부하량 산정, 처리 메커니즘 규명 및 원단위 산정이 시급하다. 따라서 본 연구에서는 차량의 운행이 많은 국도에서의 모니터링 결과를 활용하여 유출 특성파악과 EMC 산정 등을 통하여 비점오염원 관리에 중요한 기본 자료를 제공하고자 한다. 본 연구를 위한 모니터링 지점은 경기도 용인시에 위치하고 있으며, 모니터링은 2006년부터 최근까지 총 16회의 강우사상에 대하여 수행되었다. 국도는 많은 차량으로 인하여 비점오염물질의 유출이 높은 토지이용 지역이다. 따라서 본 연구에서는 경기도 용인시에 위치하고 있는 국도에서의 비점오염 모니터링을 통하여 유출특성 파악, 초기 강우현상 파악, EMC 산정 및 오염물질간의 상관성을 분석하였다. 오염물질간의 상관분석결과, 오염물질 중 TSS항목이 다른 오염물질과의 상관관계가 높은 것으로 분석되었고, TSS농도로부터 다른 오염물질의 농도의 산정이 가능하여, 향후 효율적 비점 오염 모니터링 수행과 비점오염저감시설 선정시 중요한 기초자료로 활용할 수 있을 것이다.

• 한국도로학회논문집
• /
• 제12권4호
• /
• pp.131-137
• /
• 2010

최근 비점오염원에 대한 관심이 높아지면서, 환경부 및 유관단체를 중심으로 노면 유출수를 포함한 비점오염원(Non point source)에 대한 현황 조사 및 처리 방법에 대한 관심이 증가하고 있다. 고속도로 휴게소 주차장 노면 유출수는 고속도로 본선 노면 유출수보다 유해물질 오염도가 높을 것으로 예상되어, 본 연구는 이 지역의 노면 유출수 오염도 조사를 통해 유출수 평가 및 노면 유출수 저감시설의 저감효과를 분석하여 휴게소 노면유출수 관리방안을 수립하는 것을 목적으로 하고 있다. 휴게소지점에 대한 강우 유출수 분석 결과 포장지역의 특성인 초기강우현상을 볼 수 있었으며, 강우초기에 입자상물질은 중금속과 결합하여 다량 유출되는 특성을 나타내었다. 휴게소 지점의 강우유출수에 대한 오염물질별 EMC에 대한 95% 확신범위로는 TSS 128.2-273.4mg/L, COD 145.4-310.1mg/L, TN 6.1-11mg/L, TP 1.9-2.9mg/L의 범위로 분석되어 고속도로에서 유출되는 강우유출수와 비슷한 수준으로 유출되는 것으로 분석되었으나, 중금속의 경우 고속도로에 비해 고농도의 중금속이 유출되는 것으로 나타났는데, 이것은 차량 정차시 브레이크 패드나 타이어의 마모등에 의한 것으로 판단된다. 휴게소지점에 대한 면적당 발생되는 부하량 통계분석결과, TSS의 평균 부하량은 $1411.6mg/m^2$로 산정되었으며, COD $709.7mg/m^2$, TN $44.0mg/m^2$, TP $10.4mg/m^2$로 산정되었다. 중금속의 경우 Total Cu $12927.4{\mu}g/m^2$, Total Fe $32074.4{\mu}g/m^2$, Total Pb $40371{\mu}g/m^2$, Total Ni $10679.2{\mu}g/m^2$로 산정되었다.