이 매뉴얼에는 놀라운 기술적 비밀 또는 특허가 될 만한 정보가 있는 것은 아니다. 대부분의 정보는 골판지 산업계 내에서 수십 년 동안 존재해왔던 것들이다. 이 매뉴얼은 단지 현재 존재하고 있는 이런 정보들을 군에서 사용되는 유지관리 시스템에 맞추어 하나의 논리적인 형식으로 압축한 것에 지나지 않는다. 하지만 이 매뉴얼이 나오기 까지 물신양면으로 도움을 주신 몇몇 분들에게 감사를 전하고자 한다. 첫 번째로 미육군에 감사하고 싶다. 유지관리 초년장교로서 나는 심지어 가장 오래된 골동품인 1959년형 2.5톤 트럭조차도 수 십년간 최적의 수준으로 달리게 만드는 미육군의 매우 조직적이고 단순한 유지관리 시스템을 보고 매우 놀랐었다. 이 매뉴얼 안에 있는 조직적인 틀은 그러한 경험의 산물이다. 나에게 많은 훈련을 시켜 주었고 정보를 준 웨스트베코사(Westvaco Corporation)의 짐버트(Jim Burt)에게 감사하지 않을 수 없다. 이 책에 소개되어 있고 현재 골판지 산업계에서 사용되는 조정에 관한 대부분의 정보는 스톤 컨테이너사(Stone container corporation)의 던드래쥐(Don Drage)의 공이 크다. 이외의 정보는 종이판지 포장잡지(Paperboard packaging magazine)의 에드릴레이(Ed Riley)와 같은 지도자에 의해 쓰여진 기사들에서 얻어진 것이다. L.A. 사우어사(L.A. Saur Corporation)와 같은 장비와 부품회사들 또한 그들 전문분야에서의 가장 최신의 정보를 제공해 주었음을 밝히는 바이다.
국도는 사회간접자본 중 하나로서 지속적으로 관리되어야 그 기능을 발휘할 수 있는 국가의 중요한 자산이다. 지금까지는 국도를 포장관리시스템이라는 체계로 관리하여왔다. 이 포장관리시스템은 시설물유지관리차원에서 사회기반시설을 관리하는 것으로서 주로 관리자 관점에서 공학적 판단을 기준으로 최소의 비용으로 공용수명을 최대화하는 모델이다. 그러나 경제발전으로 국민의 소득수준이 올라감에 따라 기본적인 욕구가 해결되어 이제는 납세자로서 국민의 동의는 국가의 정책을 결정하는데 중요한 변수로 작용하기 시작했다. 따라서 사용자 관점의 평가는 이러한 요구의 수준을 측정할 수 있는 중요한 척도가 되었으며 이에 기반한 LoS(Level of Service, 서비스 수준)라는 지수를 시설물 자산관리에 활용하려는 여러 가지 시도가 있다. 이 논문에서는 기존 국도포장관리시스템의 정보모델과 KTAM-40(Korea Total Asset Management-40)이라는 자산관리 정보모델을 비교하여 LoS의 필요성과 도로포장자산관리에서 LoS가 사용자 관점을 반영하는 방식을 조명해 이의 장점을 밝히고자 한다.
기존 미국의 포장 설계법(AASHTO)과 대표적인 도로포장 유지보수 의사결정시스템인 HDM-4는 국내 실정 또는 환경에 적합하지 않아 현실적인 도로설계, 시공 및 유지관리 차원에서 국내에 적합하지 않다. 포장 수명 연장에 따른 환경비용에서도 차이가 발생할 것으로 판단되는 바, 본 연구의 주요 목표는 대한민국의 환경조건과 차종별 특성을 반영한 한국형 도로포장 설계법(KPRP) 설계 소프트웨어의 도로 공용성 해석 모델을 기반으로 활용하여 운영 및 유지보수단계에서 대표적인 세 가지 유지보수전략별 LCCC 계산을 통해 최적 대안을 선정하는 것이다. 본 연구 결과 40년 동안의 누적 탄소배출량은 대안 2의 절삭 및 덧씌우기가 누적 탄소배출량과 LCCC의 현재가치비용이 제일 적은 것으로 분석되었다. 본 연구를 통해 다양한 도로관리 유지보수 공사별 $CO_2$배출 원단위 구축이 가능하며 향후 탄소요금의 증가에 따른 도로시설별 다양한 유지관리 전략 마련에 대한 기초연구를 수행하였다는 점에 의의가 있다.
도로포장 및 교량 유지보수 현장에서 노무자의 안전을 관리할 수 있도록 실시간 위치정보 시스템을 개발하였다. 이 시스템은 다중의 노무자들의 실시간 위치 탐색, 이동 이력, 행동 특성을 확인할 수 있다. 이 시스템은 저전력 블루투스 및 지그비 통신시스템으로 구성되었다. RSSI를 이용한 삼각측량으로 위치 인식을 하는 과거의 방법은 매우 큰 오차를 가진다. 때문에 본 연구는 가속도계와 RSSI를 이용한 새로운 거리측정 방법 및 보정 방안을 제시하였다. 도로포장 및 교량 유지보수 현장에서 개발한 시스템의 오차를 평가한 결과 0.2 m~0.4 m의 오차를 나타내었다. 그리고 가속도 이력을 판별하여 통해 노무자의 안전 상황에 대한 판별이 가능함을 확인하였다.
국내 도로포장의 주요 파손형태는 주변환경 및 반복 교통하중 조건에 의한 소성변형(rutting), 피로균열, 반사균열, 온도균열 등이 있는데, 포장이 설계수명에 도달하기 이전에 주로 발생하며 이로 인한 도로포장의 유지관리에 막대한 국가예산이 낭비되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 토목섬유 아스팔트 포장 시스템을 체계적으로 정립하기 위해 휠트래킹 시험과 균열저항성 시험을 수행하여 토목섬유 아스팔트 포장의 소성변형 및 균열 저항성을 분석하였다. 이러한 실험결과를 통해 아스팔트 포장에서의 토목섬유 보강 효과가 평가되었다.
포장유지관리체계는 신설포장의 공용 이후 포장 유지보수를 실시함에 있어 기술적으로 타당하고 경제적으로 효율적인 보수전락을 적용하는 것을 목표로 한다. 이를 위해서는 신뢰성 있는 포장공용성 예측모델을 필요로 한다. 본 연구에서는 마르코프 체인 이론에 기초한 확률적 포장공용성 예측 시스템을 제안하고, 아스팔트 포장으로의 적용상 문제점 등을 기술하였다. 본 연구 결과로서 아스팔트 포장의 공용성 예측을 위한 포장상태 전이행렬을 정의하였으며, 정량적인 포장공용 수명평가 결과를 제시하였다.
국가 기간산업의 중추 역할을 수행하는 일반 국도는 대부분 일반 아스팔트 포장으로 되어 있으며, 최근 들어 고온 및 중차량의 증대로 인해 포장의 수명이 급격히 줄어들고 있는 실정이다. 이런 이유로 많은 경우 신설포장에 대해서는 SMA. 개질아스팔트 등 특수포장이 적용되고 있다. 그러나 어떤 경우에 특수 포장을 채택할 것인가에 대한 적용 기준이 명확히 제시되어 있지 않아 설계 실무자들이 포장형식 선정을 위한 의사 결정에 많은 어려움이 있다. 본 연구에서는 이에 대한 부분적인 해결책으로 과거 10여 년 동안 수행된 국도 포장유지관리시스템의 자료를 이용하여 교통량에 따른 일반 아스팔트포장의 수명을 분석하였다. 분석결과 신설포장은 9.5년, 덧씌우기 포장은 5.6년으로 나타났다. 또한 현재의 포장 수명에 대한 분포 자료를 이용하여 설계 수명인 10년을 공용하기 위한 교통량을 신뢰수준에 따라 제시하였다. 그 결과 90%의 신뢰수준에서는 8.2ton 표준 축하중 2,300 ESAL, 80% 신뢰수준에서는 8.2ton 표준 축하중 1,500 ESAL로 나타났다 즉, 여기서 제시된 교통량보다 많은 구간에 대해서는 특수 포장의 적용을 검토할 것을 제안한다.
포장노면관리시스템은 노면의 상태를 정밀히 조사 분석하고 유지보수에 대한 계획을 수립할 수 있는 시스템으로 구성하여야 한다. 현재 구축되어 있는 대부분의 포장노면관리시스템은 전문가가 현장에서 노면의 상태를 조사한 후 그 결과를 입력하도록 되어있다. 현재의 실정과 향후의 포장도로의 증가를 고려할 때 포장도로 전체를 전문가가 직접 조사하는 것은 비효율적 일 뿐만 아니라 지속적인 포장노면관리시스템의 유지가 어려운 실정이다. 따라서, 다중영상표정과 광속조정법에 의해 결정된 도로노면의 3차원 좌표의 정확도를 분석한 결과 표준오차의 평균은 X방향으로 0.0427m, Y방향으로 0.0527m, Z방향으로 0.1539m로 나타났다. 이 결과는 우리나라에서 현재 제작하여 사용하고 있는 축척 1:1000 이하의 지도제작 및 GIS 자료로서 충분히 활용성이 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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