1 소개

 

약 3억 개의 폐타이어가 해마다 미국에서 발생되고 있으며(1), 거대한 쓰레기 홍수를 되어 국가의 장기처리 과제이기도 하다. 과거에 일관성이 없는 처리로 폐타이어가 공공의 건강과 환경안전문제를 자아내면서 전국적으로 거대하게 축적이 되게 되었다. 수년간에 걸친 단합된 노력으로 약 1억 개의 타이어가 감소되었지만 이전에 워낙 큰 폐타이어의 축적으로 상대적으로는 작은 규모가 감소된 것이다. 그러나, 콜로라도 주는 폐타이어가 크게 남아있는 주들 가운데 한 곳이며, 이 폐 타이어를 줄이려는 많은 사람들의 관심이 쏠려있는 곳이기도 하다.

 

약 4.5백만 개의 폐타이어가 2009년에 콜로라도 주에서 발생되었다(2). 이들 가운데 약 92%가 대부분 연료로 재사용 되었으며, 약 57만개의 폐타이어는 쓰레기로 매립되었거나 기존 폐타이어 야적장으로 보내져 주 내에 6천만 개 이상의 폐타이어가 야적장에 쌓이게 되었다. 재생되지 않은 폐타이어는 환경에 영향을 주기 때문에 폐타이어의 수를 줄여서 기존 폐타이어 야적장이 환경적으로 잇점이 있고 보다 지속가능할 수 있도록 해야 할 것이다.

 

환경적으로 지속가능성에 대한 인식과 관심의 증가로 계속 진행 중인 외견상으로 폐타이어의 끝없는 공급 등 고형 폐기물 문제에 주목하면서 공공기관의 대책도 강화되었다. 타이어와 자동차는 불가분의 관계에 있으며 가까운 시일 내에는 사라질 것 같지도 않다. 타이어가 수명을 다한 후 타이어를 실용적으로 사용할 수 있는 방법을 개발하는 것은 폐타이어 폐기물 홍수를 성공적으로 관리함에 있어서 아주 중대한 사항일 것이다.

 

콜로라도 주는 선도 기관으로서 콜로라도 보건환경부(CDPHE) 및 콜로라도 교통부(CDOT)와 함께 목표를 세우고 지속가능한 실천을 고양할 수 있는 정책을 수립하고 있다. 콜로라도 교통부는 교통시스템의 개발과 운영에 대한 강력하고 선제적인 환경윤리성명서를 채택했다. “콜로라도 교통부는 가능한 최상의 교통시스템과 서비스를 제공하도록 콜로라도 시민들의 삶의 질과 환경을 보호하기 위한 노력을 지원하고 북돋을 것이다(3). 콜로라도 교통부는 단순히 환경관련 법규를 준수하는 것 이상의 약속을 한 것이며 훌륭한 환경을 위해 분투노력 하겠다는 약속을 한 것이다. 콜로라도 교통부는 콜로라도의 역사 및 경관 유산을 지키고 지속가능하게 하는 방식으로 주내 교통시스템을 설계, 시공, 유지관리 및 운영하며, 지역사회와 자연환경에 조화롭도록 한다(3).

 

콜로라도 교통부의 연구 프로그램의 전략적 분야 가운데 하나는 환경보호와 지속가능성이다. 이 분야에 대한 연구는 자연과 인간 환경에 있어서 자원기관들과 함께 문제점의 조기 식별과 합동검토를 통해 교통시스템의 영향을 최소화하기 위한 비용 효율적인 방법과 효과적으로 저렴한 비용으로 환경개선을 위한 기회를 식별하기 위한 것이다.

 

재생은 고형폐기물량과 자연자원 사용을 감소시키는 방법으로 지속가능성의 중요한 부분이다. 한 동안 콜로라도 교통부는 자재를 재사용할 수 있는 기회를 탐구하는 사업을 시행해 왔다. 이것은 다음과 같은 세 개의 중요한 지시사항으로 추진되었다.

 

？ 전임 주지사 리터 그리닝의 행정지시 D0011 07, D0012 07 및 2010-006로서 이 지시사항 들은 부분적으로는 주 기관들에게 재생 프로그램들을 개발하도록 과업을 부여하는 것으로 되어있다.

 

？ 고형폐기물의 35%까지 재생토록 하는 미국 환경보호기관(EPA)들의 목표

 

？ 수요 증가에 부응하여 보다 비용효율이 높은 도로교통 소음차단벽을 설치하는 방법을 찾고자 하는 콜로라도 교통부의 의욕

 

더욱이 EPA는 콜로라도 교통부(CDOT)가 특별한 관심을 갖고 있는 5개의 국가목표를 수립했다.

 

？ CDOT 고속도로 사업에 사용되는 것으로 일부는 도로시설 재료에 포함될 수도 있는 석탄연소 부산물, 스래그 및 주조모래 등과 같은 산업폐기물의 감축과 재생

 

？ 고속도로 사업에서 발생되는 건설 및 매몰 재료들의 최소화 및 재사용

 

？ 폐기물 더미에서 발견되는 화학물질의 양을 우선적으로 감축

 

？ 고속도로 사업에서 많은 양은 아니지만 매립지로 보내어지는 폐 전기？전자제품의 감축

 

？ 고속도로 및 기타 사업에서 다양한 최종 사용 제품을 통한 재생 타이어의 사용

 

위 사항 중 2개는 이 연구서의 폐타이어의 재활용 및 보다 비용효율적인 소음차단벽 모색에 있어서 특별한 관계가 있다.

 

CDOT가 시행하는 도로건설 및 유지관리와 콜로라도주의 폐타이어는 직접적인 관계가 있지는 않으나, 도로를 이용하는 자동차로 인하여 생기는 타이어들은 이와 분명한 관계가 있다. CDOT는 지자체와 고속도로 인근 주민들로 부터 CDOT가 일반적으로 예산을 확보할 수 있는 한계 이상의 더 많은 교통소음차단벽 설치에 대한 끈질긴 요구 증가를 겪어 왔다. 외견상으로는 별 관계가 없어 보이는 이 두 가지 주제를 연계함으로서 CDOT의 교통분과연구지소(DTD)는 타이어 처리량을 줄일 수 있는 CDOT의 사업 추진하는 과정에 폐타이어를 보다 유익하게 재사용하는 방법을 터득하게 되었다. 그리고 만약 소음차단벽의 비용이 폐타이어를 이용함으로서 낮춰질 수 있다면 CDOT가 제한된 예산을 더 끌어오게 하는 것을 가능하게 하여 더 많은 차단벽 설치의 가능성도 있다. 이를 위해, DTD는 교통소음차단벽에 폐타이어를 사용하는 대안을 평가하기 위해 아래에 설명된 연구 사업에 착수했다.

 

1.1 사업 개관

 

이 연구사업의 아주 중요한 목표는 교통소음차단벽에 폐타이어를 포함한 신선하고 혁신적인 방법에 대한 가치를 평가하는 것이었다.

이상적으로는 유망한 기술은 향후 CDOT 건설 사업에 사용을 목적으로 식별되고 개발될 가능성이 있을 것이다. 이 사업은 평가를 위해 선별된 재료를 현장시험하고 모니터 하면서 일부 재활용 재료에 대한 관심을 가지면서 타이어의 재사용방법에 관한 첨단연구로부터 시작되었다. 최종목표는 내구성이 있고 값싼 재활용 타이어 재료가 효과적인 소음 차단벽으로 활용될 수 있는지 여부를 결정하는 것이었다.

 

이 목표를 달성하기 위하여 CDOT는 연구사업에 자금을 지원하는 CDPHE로부터 선진기술을 신청하여 승인을 받았다. 2006년도에 폐타이어 기금으로 거둬들인 돈은 폐타이어를 사용하는 공공사업을 위해 쓰여져야 한다 라고 하는 지침의 콜로라도 주택법안 HB 06-1257이 통과되었다. 이 법안은 재활용재료를 이용하는 공공사업들이 우선적으로 자금을 지원받고 건설될 수 있도록 하는 절차와 주 프로그램을 만드는 내용으로 되어 있었다. 이 법안의 일부는 프로그램이 ”고속도로 주변에 교통부가 지정하는 우선순위“에 의한 소음 완화벽의 건설을 포함하는 것이 요구되고 있다. 그 법안은 또한 “어떤 종류의 재료와 제품이든 주내에 환경, 연구, 개발 및 기술 이양 프로그램”에 대해 사용되는 자금에 대한 것도 인정하고 있다.

 

연구 사업은 다음 네 가지의 주요과업이 있다.

 

？ 과업 1 : 잠재적인 타이어/차단벽 재료를 조사하고 시험재료를 선정한다.

？ 과업 2 : 선택된 시험재료를 포함하는 차단벽을 설계한다.

？ 과업 3 : 지정하는 시험 현장에 차단벽을 건설한다.

？ 과업 4 : 1년간 차단벽의 성능을 모니터 한다.

 

이 사업에 사용된 방법론에 대해서는 이 사업의 과업 1, 2 및 4와 언급되어 있고 아래에 설명되어 있다. 과업 3은 선택된 방법을 사용하는 개별업체의 소음차단벽을 건설하는 것으로 되어 있었으며, DTD 연구 사업에 의해 직접적으로 통제되는 것은 아니었든 것을 주목해야 한다. 그 시공방법은 기타 차단벽이나 사업들과 관련이 있을 수도 있고 없을 수도 있다. 그러나 CDOT 직원들은 이 사업의 결론 및 권고사항과 같은 제6장에 나와 있는 정보를 알아낼 목적으로 시공방법에 대한 현장관찰을 시행했다.

 

1.2 폐타이어 및 타이어 재생의 배경

 

콜로라도에는 허가된 전용 타이어 매립지 뿐만 아니라 타이어 투기장과 야적장들이 있다. 이들 중 일부는 규제법이 발효되기 이전에 만들어진 곳도 있고 일부는 불법적으로 만들어진 것이었다. 콜로라도는 지역담당부서에 의해 폐타이어를 재활용하도록 하는 주립 프로그램이 있다. 그 프로그램의 핵심 구성요소는 낡은 타이어를 교체할 때 수수료가 부과된다는 것이며, 그 수수료에서 발생하는 자금은 더 많은 타이어 재생과 재활용 프로그램에 사용된다는 것이다. 그 프로그램의 의도된 수혜자는 폐타이어를 전환하고 재사용하는 지방자치단체와 최종 사용자이다. 이 프로그램들은 주가 시행하는 일반적인 수준의 관리감독이 있으며, 지역담당부서는 규제라기 보다는 행정기능만 수행한다.

 

폐타이어에서 관심이 있는 재료는 고무이다. 재활용되는 고무는 광범위한 제품에서 찾아 볼 수 있으며, 타이어 이외에 고무를 이용한 합성품으로 만들어지는 것을포함 하면 수없이 많다. 실제로 고무 폐기물의 대부분은 폐타이어가 가장 두드러지고 있으나 기타 두 개의 큰 고무 폐기물이 나오는 곳이 있다.

 

？ 신규 타이어 생산과정에서 나오는 자투리와 불량 타이어들

？ 고무생산제조업체에서 나오는 고무 부스러기

 

타이어에서 나오는 또 다른 재활용 재료는 타이어 접지부에 있는 강철과 타이어의 링과 접하는 내경 부위에 넣어져 타이어를 강화하는 비드부분 이다. 강철은 인간이 만든 가장 좋은 재활용 제품 중에 하나이나 타이어에서 고무와 강철이 함께 섞여 있는 것이 효과적으로 재료를 분리하는 것을 어렵게 만들고 있으며, 이것이 타이어의 재활용성을 떨어뜨리는 요인이다.

 

 

2. 과업 1 - 폐타이어 재료 조사

 

본 사업의 과업 1에는 재상타이어에서 나오는 잠재적인 재료를 이 사업의 적용될 수 있는 소음차단벽에 사용하는 것에 관한 수집된 정보가 포함되었다. 개괄적으로 과업 1에는 다음과 같은 주요 하부과업 들이 있다.

 

？ 폐타이어를 마감 상품 및 내구성이 있는 건축 재료를 포함한 소음차단벽으로 처리할 수 있는 최첨단의 설계, 특유의 시공 및 유지관리 요구조건 들에 관한 자료를 조사하고 수집한다.

 

？ 사업 선정위원회를 대상으로 하는 일련의 설명회용으로 재활용 타이어 재료에 대한 특성 자료를 모으고 비교한다.

 

？ 선정위원회는 사업의 잔여과업들에 사용될 수 있는 재생타이어재료를 한 개 또는 그 이상 선정한다.

 

사업이 진행되면서 폐타이어를 사용하는 일부 상업용 소음차단벽 제품이 이미 개발되어 시장에 나왔다(6.1 참조). 이들 제품의 일부가 콜로라도에 설치된 것으로 알려졌고 그 성능에 관한 정보가 이 사업 외부에서 얻을 수 있다. 일부 상업제품은 콜로라도에 설치되었는지 알 수 없으나 현지의 성능에 관한 정보는 얻을 수 없었다. 타이어 재료로 할 수 있는 모든 일을 나타내는 이런 제품들은 사업초기에 구상이 되었다.

 

2.1 폐타이어 연구

 

과업 1은 이미 이루어진 것과 신규로 채택될 가능성이 있는 것을 검토하기 위하여 소음차단벽으로 재활용타이어재료를 사용하는 국제 인쇄물과 국내 실적에 관해 집중적으로 도서관과 인터넷 검색과 함께 시작되었다. 또한 업계 전문가와 다른 주 교통부 요원들 간에 해결책을 마련하고 그들의 경험과 지식을 공유하고자 연락처가 만들어졌다. 소음차단벽으로서 잠재적인 가능성이 있는 일반적인 건축 재료와 상업설비 모두 이번 연구에서 조사되었다. 폐타이어를 활용한 개발 잠재력이 있는 제품에 관한 이와 같은 광범위한 조사가 현재 CDOT가 주로 사용하고 있는 높은 단가의 소음차단벽과 비교하여 가격을 보다 낮출 수 있는 저렴한 재료를 찾는 좋은 기회를 주었다.

 

예를 들어, 소음차단벽은 목적을 달리하여 다른 기능으로 설계된 제품으로 탄생되거나 소음차단벽으로 사용되는 내구성이 있는 건축제품을 적응하는 제품으로 탄생할 수도 있었다. 콜로라도 외부에서 기 설치된 소음차단벽에 포함된 재활용 타이어 재료와 다른 어느 곳에서도 아직 시공된 적이 없는 혁신적인 설계를 갖춘 유망한 재료들에 대해 고려가 가능하게 되었다. 예상치 못한 제품의 혁신적인 사용은 초기 폭 넓은 재료조사에서 비롯되었음을 알았다.

 

이번 연구에 선택된 제품과 재료들은 이사업(2.2 참조)을 위해 6.1에 표시되었다. 각 제품의 특성은 제조업체의 설명서와 선정과정에 사용된 인쇄물 자료들에서 수집되었다.

 

2.2 사업 선정위원회

 

선정위원회는 과업 2에서 과업 4까지를 관철시키는데 가장 큰 관심의 대상인 재료를 선정하는 이전연구에서 식별된 재료를 평가하도록 임무가 부여된 CDOT 직원들과 외부 인사(부록 A)로 구성되었다.

성공적인 사업추진을 위해서는 재료선정에 가장 중요한 것으로 생각되는 차단벽의 설계와 시공단계에 수많은 장애물들이 극복되어야만 했다. 특히, 현장에서 중요하게 물리적으로 제한이 되는 것은 차단벽 재료의 구조적 요구조건에 부합되어야만 하는 것이었다. 신규 재료를 시험하는 것은 연구의 중요한 부분이었기 때문에 CDOT가 선택된 제품을 가지고 사전에 설치해 볼 것 같지는 않을 것이라고 알려졌다.

 

후보 재료 검토 및 제품 선택은 두 위원회의 회의들을 통해 이루어졌다. 처음 회의에서 실제 현장의 물리적 제한사항을 검토했으며, 사업의 목적에 관한 자문의 방향을 제공하였으며, 아래 리스트에 표시한 10개의 평가기준과 그 중요성에 따른 우선순위를 정했다. 두 번째 회의는 축적된 연구 조사결과와 사업목적과 관련된 제품의 인상 및 최선의 다음 단계에 관한 의견들을 토론했던 좀 더 여러 그룹의 사람들로 구성되었다.

 

제품관련 일련의 비교를 위해 선정위원회가 확인한 10개의 평가기준은 아래와 같다.

 

？ 설계와 진행 중인 유지관리를 포함한 재료와 차단벽에 소요되는 총비용

？ 설계/ 재료의 시공성

？ CDOT 또는 재료관계자의 이전의 경험

？ 최종 마무리된 차단벽의 미적 요소

？ 시공재료와 제품의 가용성

？ 최종 마무리된 차단벽의 유지관리성

？ 차단벽 재료의 내구성

？ 차단벽 디자인에 소요되는 타이어의 수량

？ 차단벽에 의한 소음차단 효과

？ 식물보존(이 기준은 특별히 실제 시험현장에 대해 지정이 되었다.)

 

각각의 기준에 대한 여러 개의 하부 지침들이 개발되었다(부록 B). 그 기준은 과업 2에서 과업4까지에 대한 최종 재료를 선택하는 절차의 일부로서 연구사업에 전체적인 가치와 적절성에 대해 각 제품과 재료를 채점하는데 사용되었다.

 

8개의 후보 재료(6.1참조)들이 일련의 평가(부록 B)에 포함되었다. CDOT 사업에 종종 사용된 세 개의 콘크리트 제품들도 비교를 위해 포함되었으나 이 사업의 후보재료는 물론 아니었다. 각 재료는 적정하며 시행가능한 곳에서 각각의 하부 기준에 적합한지와 정성적 또는 정량적 가치에 대해서도 평가되었다. 각 기준에 대한 다양한 하부기준들이 단체로 조사되었으며 8개의 재료들은 가장 좋은 것을 1로 하여 1에서 8까지 채점하여 그 기준에 따른 순위가 매겨졌다. 동점인 경우에는 각 재료에 대해 평균 순위 점수가 배정되었다. 10개의 각 기준에 대한 8개 재료의 각각의 점수는 초기 총점수를 제공하기 위해 집계되었다. 낮은 점수가 더 좋은 것이다. (주기 : 개별적으로 산정된 총 점수는 10개의 각 기준에 대한 상대적인 중요성 이 고려된 곳에서 산정되었다.) 이 점수들은 최종 결정을 내리는데 사용되었으나 단지 최종 결정만을 위한 것은 아니었다(6.1.10 참조). 이 절차를 통해서 타이어 타이(Tire-Tie™) 제품이 위원회가 선정한 제품이었다(6.1.5).

 

3. 과업 2 - 차단벽 설계

 

차단벽 재료가 과업 1에서 선택되었기에 소음차단벽은 아버터스 스트리트 인근의 프론티지 로드 US 6(W. 6번가) 와 콜로라도 레이크우드 7번가(그림 1)가 사업 시험현장으로 지정되어 설계가 되었다. 차단벽 설계는 현장의 고유한 물리적 특성 뿐만 아니라 선택된 차단벽 재료의 구조적 특성이 부합되어야 했다. 그 결과 설계도면들은 시험 차단벽을 건설하고 차단벽(과업 3) 건설을 인도하는 계약자 선정을 위해 CDOT가 사용하는 일괄입찰의 일부분이었다.

 

 

 

그 시험 현장은 프론티지 로드의 북측을 따라 있었으며 길이가 약 300피트였다(그림 1). 비록 차단벽의 주요 목적이 신규 재료를 시험대 였지만 차단벽은 US 6 교통소음에서 MVE 지역 인근의 몇 채의 주택을 보호하려는 목적도 있었다.

 

시공 이전에 시험현장은 Type 3의 가드레일이 설치되어 있었다(그림 2). 시험현장은 또한 북측에 레이크우드 걸치 쪽으로 가파른 경사를 이루는 낭떠러지가 있었기 때문에 시험 차단벽과 같은 높이의 좁은 승강장 형태의 공간이 있었다. 이것이 재료선택과 차단벽 설계에 장애요소 이었다.

 

 

 

시험 현장의 한쪽 끝에 교통소음차단벽이 인근 사유지에 시공되었다(그림 1). 이들 차단벽은 CDOT 사업과 관련이 없는 콜로라도 보건환경부(CDPHE)의 선진기술 승인 프로그램에 의해 투자가 된 개인사업의 일부였다.

 

과업 2 시행기간 중 CDOT는 MVE 인근지역에 교통소음감소를 극대화하기 위하여 CDOT 시험 차단벽과 인근의 차단벽 사이에 틈을 없애기로 결정했다. 그와 함께 CDOT의 지침에 따라 요구되는 소음감소 잇점을 제공할 필요가 있는 차단벽의 규모는 연방고속도로국(FHWA) 교통소음 분석 소프트웨어로 평가되었다. 그 결과 차단벽은 최소 6피트 높이가 필요한 것으로 알려졌다. 여러 자문을 통해 최종 결정은 추가적인 소음 감소를 위해 차단벽을 약 7.5피트의 높이로 결정되었다.

 

현장에 대한 표준 지반 시험은 차단벽의 설계 이전에 시행되었다. 표준 구조공학 설계 기술들은 선택된 차단벽 재료의 구조적인 문제와 한정된 사업 예산 뿐만 아니라 시험현장의 물리적인 제한을 인식하고 차단벽의 설계가 도착하는 대로 후속작업이 이어졌다. CDOT 현장 검사 검토/ 최종 사무소 검토절차가 이루어졌다. 그러나, 그 절차는 보다 짧은 일정과 단 한번의 사업회의로 압축되었다. 시험 차단벽에 대한 최종 승인된 전체 도면이 이번 과업을 위해 CDOT에게 제공되었다(부록 D).

 

4. 과업 3 - 차단벽 시공

 

과업 2로 준비된 설계도면은 CDOT에 의해서 경쟁 입찰과정을 통해 건설 계약업체(Jalisco International, Inc.)를 선정하기 위하여 사용되었다. 계약업체는 그들이 선택한 방법으로 설계도면에 따르는 이 사업의 소음차단벽을 건설하도록 과업이 부여되었다. CDOT 지역 6 직원은 공사감독업무를 시행했다.

 

과업 2의 차단벽 설계에 따른 건설공사는 사업시방서와 일치되게 계약업체에 의해 완성되었다. 차단벽 설계는 일반적인 기둥지지형 판넬 형태를 기반으로 했다. 계약업체는 건설현장에 드릴작업으로 구멍을 뚫고 케이슨을 설치하고 type 7 충돌차단벽 기초를 설치하고 아이(I)형강을 수직지지재로 설치한 다음 수직지지재 사이에 Tire-Ties™을 설치했으며, 차단벽에 최종 착색페인트로 마감했다(그림 3). Type 7 충돌차단벽은 2009년 8월에 시공되었다. 대부분의 벽은 2010년 1월에 조립되었다. 최종 착색페인트는 기상요건을 고려하여 2010년 4월에 완성되었다. (주기 : 착색 페인트는 벽이 검은 고무색상 보다는 주변 인근 벽들의 색상과 유사하게 되도록 CDOT에 의해서 시공되었다.)

 

 

5. 과업 4 - 차단벽 성능 감시

 

차단벽 사업이 준공되었기에 차단벽의 성능에 대한 평가가 시작되었다. 이 평가에는 1년 동안 차단벽 재료의 성능을 모니터링 하는 것 뿐만 아니라 차단벽으로 소음감소효과(삽입 손실)가 어느 정도인지를 측정하는 것도 포함되었다.

 

차단벽의 삽입 손실(insertion loss)의 측정은 차단벽 준공 후 짧게 1회성 행사로 이루어졌다. 선택된 재료(Tire-Tie™)의 소음감소 성능은 차단벽의 전면과 배면 두 곳에서 동시에 소음 측정기로 검토되었다. 첫 번째 위치(차단벽의 전면)는 교통소음을 완화시킬 것이 없는 US 6 지역을 향해 있었다. 두 번째 위치는 차단벽의 바로 뒤(2 피트 이내)와 지면 위 약 5피트에 위치해 있었으며, 차단벽에 의한 US 6에서 발생하는 교통소음에서 보호되어 있었다.

 

 

 

진행 중인 모니터링은 1년 동안(2010년 5월에서 2011년 5월) 차단벽 상황에 대한 문서를 가지고 4차례 현장을 방문하는 것이었다. 전면적인 차단벽 시험이 4차례 조사되고 있는 동안 32개의 차단벽 판넬 가운데 2개(판넬 2 및 7)가 정밀조사를 위해 각 모니터링 기간 중에 일반적인 차단벽의 성능을 표시하기 위하여 선택되었다. 판넬 2는 차단벽 구조의 지탱을 별도 외부 지지물 없이 자체적인 지지력에 의지하고 있는 동쪽 끝에 위치한 마지막 판넬이었다(그림 4). 판넬 17은 차단벽의 중앙부에 위치해 있었으며 대부분의 차단벽을 구성하고 있는 Type 7 콘크리트 기초(그림 3)위에 6개의 연결재를 쌓아 만든 판넬이었다.

 

다음과 같은 여러 개의 차단벽 특성이 모니터링기간 동안 분기별로 추적조사 되었다.

 

？ 전반적인 구조적 강성(시각적)

？ 누가 봐도 알 수 있는 물리적 성능과 내구성

？ 시공 마감상태의 성능

？ 미학적인 의견

？ 붕괴 등 어떤 사고에 관한 문서화

 

 

6. 결론 및 권고사항

 

과업 1에서 4까지의 조사결과가 아래에 기술되어 있으며, 이어서 전반적으로 사업에 대한 권고사항이 기록되어 있다.

 

6.1 과업 1 - 폐타이어 재료 연구

 

소음차단벽 용 잠재적 재생타이어 재료에 대한 왕성한 조사로 CDOT 선정위원회에 의해서 검토되어진 8개의 후보 재료 또는 기술들로 압축되었다. 덧붙여 CDOT가 종종 사용했던 3가지 형태의 콘크리트 차단벽도 비교를 위해 포함되었다. 각 재료에 대해 취합된 자료는 선정위원회의 평가를 위해 매트릭스 상태로 수집되었다(부록 B). 각 재료는 여러 개의 하부기준 들을 포함한 10개의 기준으로 평가되었다. 선정위원회는 이들 자료를 시험현장에서 시험을 위한 타이어재료를 선정하는데 사용했다.

 

8개의 후보 재료들이 아래에 기술되어 있다. 이 정보는 개별 제조업체 및 개발업자로부터 그들의 허락 하에 직접 얻은 것이다. 이 사업을 위해 어떤 기술 시방이나 설명내용을 개별적으로 입증하기 위한 시도는 없었다.

 

6.1.1 Carsonite AcoustaShield™

 

폐타이어 폐기물이 미적, 기능적이며 영구용 차단벽으로 새로 태어나 구조적 요소도 겸비하여 사용될 수 있다. 재활용 폐타이어의 핵심은 여러 가지 규격의 고무 부스러기와 석탄산의 접착제로 이루어져 있다. 10피트 높이로 1마일 길이의 벽에 폐타이어 약 25만 파운드가 소비된다.

 

연결판의 시공을 위해 제혀맞춤식으로 생긴 구조적인 부분은 지속적으로 수명이 50년 정도 예상되는 기계적 특성을 지닌 유리섬유 보강 프라스틱 합성물질이다.

 

6.12 Acoustax Noise Barriers

 

Acoustax는 고속도로 소음을 반사하는 것이 아니고 흡수하고 국도를 따라 혹독한 환경에 견딜 수 있도록 설계되어 있으며 알미늄 분체도장으로 수명을 연장하도록 되어 있다. Acoustax는 페인트를 칠할 수 있도록 되어 있어서 판넬의 뒷면은 다른 색상을 사용할 수도 있다. 이 Acoustax 소음차단벽의 가장 큰 장점은 설치가 용이하다는 것이다.

 

Acoustax 판넬의 일반적인 설계는 재활용 타이어로 만들어지지 않는 흡음충진재로 되어 있으나 설계를 수정하여 압축 폐타이어 매트를 충진재로 사용하고 있다.

 

6.1.3 압축 타이어 더미

 

타이어 더미는 타이어 전체를 압축하여 만드는 것으로 대형 유압 프레스로 5개 이상의 타이어를 와이어로 구부려 압축시킨 블록 형태로 모양을 만든 재료를 가지고 거칠게 시공하는 것이다.

그 더미는 일반적으로 폭과 길이가 5피트이며 높이가 2.5피트이나 규모는 사용용도에 따라 달라 질 수 있다. 하나의 더미에 약 100대의 승용차 타이어가 사용된다. 각 더미의 중량은 약 1톤이며 상대적으로 튼튼하다.

 

내화성에 취약하므로 표면에 시멘트 그라우트 또는 프라스터 스터코 등을 발라 취약한 내화성을 보완할 수 있다.

 

6.1.4 Ecoflex Wall System

 

Ecoflex는 특별히 CDOT 직원이 제안한 제품이다. Ecoflex는 승용차 및 트럭의 폐타이어와 고무 컨베이어 벨트로 주로 만들어진다.

Ecoflex는 재생타이어를 만들기에 부적합한 폐타이어를 구조적 지지물로 활용하는 방안이다.

 

Ecoflex는 다음과 같은 많은 장점이 있다

 

？ 벽체가 튼튼하다 ;

？ 재료 면을 이용하는 범위가 자유롭다 ;

？ 주변지형 이용이 쉽다 ;

？ 설계와 외관에 유연성이 있다.

벽체가 비용대비 효율적이며 재 사용할 수도 있고, 장기적으로도 비용절감이 가능함. 비용과 시간을 절감하여 시공이 가능함. 또한 경량이며 특별한 공도구나 부속품이 불필요함. 내구성이 좋고 수명도 반영구적으로 100년 이상 견딜 수도 있다.

6.1.5 Tire-Tie™

 

Tire-Tie™는 철도산업에서 목제침목을 대체하기 위해 설계한 상품이다. 이번 사업에 제품은 여전히 개발상태였으며 대량생산 제품은 아니었다. 연결재는 다른 일부 제품들과 상반되게 외관이 번쩍이는 제품은 아니다.

 

Tire-Tie™는 폐타이어 접지부를 여러겹으로 접착하여 중앙 코어철제부분에 의해 강도를 발휘하는 제품이다.

 

처음에 소음차단벽으로 개발된 것은 아니지만 Tire-Tie™는 기둥지지형 판넬형태의 일반적인 차단벽으로 쉽게 적용이 가능하다. 일반적인 규격은 7인치 x 9인치 x 8.5피트 이며, 1개의 연결재에 23개의 타이어를 사용한다.

 

 

6.1.6 스마트월 시스템(SmartWall Systems®)

 

스마트월은 일반적인 PC벽 시스템과 유사한 콘크리트 벽 판넬 시스템이나 콘크리트 혼합 시에 골재로 잘게 부순 폐타이어 부스러기를 첨가한 것이다. 스마트월 설계는 4인치 두께의 콘크리트 판넬 구성되어 있으나, 음향의 수평반사를 감소시키기 위해 각이 지게 배가 튀어 나오도록 면을 마감해서 전체적으로 소음을 더 잘 감소시킬 수 있다.

 

스마트월은 콘크리트에 다양한 색상을 사용할 수 있다.

 

 

 

 

 

6.1.7 타이어 스택

 

타이어 스택 개념은 벽과 같이 재료를 거칠게 시공하는 것이다. 이것은 타이어를 수직으로 정확하게 엇갈리게 쌓아 구조적 안정성을 위해 수직컬럼을 형성하는 것이다. 타이어 스택은 강성을 유지하기 위해 보통 흙이나 고무로 채워지나 맨 아래 타이어는 과하중으로 쉽게 쭈그러들어 구조적 장애가 나타나기도 한다. 타이어 스택의 면은 타이어 사이에 틈으로 소음이 통과하는 것을 막고 강성을 보완하기 위하여 숏크리트나 다른 재료로 마감될 수 있다.

 

 

6.1.8 위스퍼-월

 

위스퍼-월은 기둥지지형 판넬 방식의 제품이다. 제품의 두께는 일반적으로 8인치이며, 4인치 두께의 콘크리트 위에 4인치 두께의 흡음혼합재로 구성되어 있다. 판넬은 위에서 내려 꽂는 방식으로 쌓아 시공하도록 설계되어 있다. 이 방식은 하부판넬의 높이가 다양하며 소음을 차단할 수 있는 높이까지 쌓을 수 있도록 전체높이 조절이 자유롭다. 판넬의 접합은 제혀맞춤식이며 경간은 24피트, 높이는 최대 54피트까지 가능하다.

 

위스퍼-월은 고속도로에서 발생된 폐기물과 자동차 타이어 고무를 사용하여 소리를 흡수한다. 타이어 고무는 재활용되고 작게 칩형태로 처리된다. 고무칩과 시멘트를 혼합하여 흡음성능을 발휘하는 것이다. 최종 마감제품은 어떤 형태의 기후여건 하에서도 견딜 수 있다.

 

6.1.9 표준콘크리트 벽

 

표준콘크리트 재료는 폐타이어를 사용하지 않으나 CDOT에 의해서 종종 사용된다. 북 아메리카에 시공된 소음차단벽의 절반 정도는 콘크리트로 만들어져 있다. 콘크리트는 가장 내구성이 있는 재료이며 차단벽을 포함하여 많은 고속도로 제품에 이용 된다.

 

세 가지(현장타설, PC판넬과 콘크리트 블록) 종류의 콘크리트 벽이 선정위원회 재료들 중에 포함되었다. 콘크리트 벽은 폐타이어를 이용한 차단벽과 비교를 위하여 설치되었다.

 

6.1.10 선정위원회의 차단벽 재료 결정

 

선정위원회는 그 사업(2.2)을 위해서 후보 폐타이어 제품과 재료를 검토했다. 재료선정을 위해 중요한 특기할 만한 항목들은 다음과 같다.

 

？ 차단벽은 좁은 공간에서도 설치 가능해야 한다.

？ 현장의 수목 등을 제거하는 것을 최소화해야 한다.

？ 더 많은 타이어를 사용하는 것이 선호되어야 한다.

？ 현장의 하수구를 적절하게 유지관리 할 수 있어야 한다.

？ 다양한 현장여건에 맞춰 시공이 가능해야 한다.

？ 시공성과 유지관리성이 좋아야 한다.

？ 차단벽의 마감은 인근의 벽들과 조화가 되어야 한다.

？ 신규 차단벽 재료는 미래에 선택되어 이용이 증가될 수 있어야 한다.

 

선정위원회의 투표에 의하여 3개의 가장 좋은 후보재료들이 선정되었다.

 

？ 1위 : Tire-Tie™ (1st);

？ 2위 : Carsonite AcoustaShield™™ (2nd); and

？ 3위 : SmartWall (3rd)

 

선정위원회는 과업2에서 과업4까지에 사용된 Tire-Tie™ 제품을 가장 좋아하는 재료로 선정했으나, 아직 상품화 되지 않아 다른 두 재료를 후보로 선정한 것이다.

 

6.2 과업 2 - 차단벽 설계

 

제공된 정보를 바탕으로 소음벽의 개념은 표준 Tire-Tie™을 수정하지 않고 이용하는 것으로 개발이 진행되었다.

 

기둥지지 판넬형 차단벽 공법이 개발되었으며, Tire-Tie™ 제품을 H형강을 일정한 간격으로 설치 후 그 사이에 끼워 쌓는 방식이었다.

 

6.3 과업 3 - 차단벽 시공

 

차단벽은 2010년 4월에 착색작업 공정을 끝으로 성공적으로 마감되었다. 벽판넬인 Tire-Tie™(그림 5 참조) 제품을 끼워넣어 설치 마무리하는데 2일이 소요되었다. 연결재는 건설기간 중에 상대적으로 다루기가 쉬운 것으로 입증되었다.

 

 

그림 5. 시공을 위해 야적된 Tire-Tie™ 제품

 

6.4 과업 4 - 차단벽 성능 모니터링

 

이 과업은 두 개의 하위 과제로 이루어져 있다. 선택된 차단벽 재료는 차단벽의 마감상태(그림 6과 7 참조)에서 소음차단 성능 평가와, 1년간 차단벽재료의 물리적 성능을 평가이었다. 이들은 정량적 소음측정과 정성적 관찰 등의 조합을 통해서 이루어졌다.

 

그림 6. US 6 측면에 준공된 CDOT 차단벽 전경

 

 

그림 7. 네이버후드 측면에 준공된 CDOT 차단벽 전경

 

6.5 요약

 

이 연구사업의 주요목적은 이상적으로 미래 CDOT 사업에 적용을 위해 개발될 유망기술에 의해 확실하게 교통소음 차단벽에 폐타이어를 사용하는 새롭고 혁신적인 방법을 평가하는 것이었다. 여러개의 잠재적인 벽 재료들이 검토되었고 한 개의 재활용 타이너 제품(Tire-Tie™)이 현장 시험을 위해 선정되었다. 275피트 길이의 소음차단벽이 친숙한 기둥지지 판넬형 방식으로 시험현장에 지정되어 시공되었다. 그 벽은 상대적으로 시험현장의 물리적 제한 조건에도 불구하고 시공이 수월했다. 판넬은 대부분의 구간에서 Type 7 콘크리트 충돌차단벽위에 받쳐졌다. 벽체는 선정된 색상으로 도색작업이 이루어졌고 벽체의 전반적인 성능이 1년 동안 감시되었다.

 

시험벽체는 모티터링 기간 동안 성능이 잘 발휘된 것으로 밝혀졌다. Tire-Tie™는 소음차단벽용으로 효과적인 소음감소 재료인 것으로 알려졌다. Tire-Tie™는 타이어 고무의 상태로 표면이 노출되었는데 이것이 콘크리트와 같이 소음을 반향시키는 재료에 비하여 소음벽에서 소음반사를 감소시키는 보다 좋은 흡음재료가 된 것이다. Tire-Tie™는 기후에 노출되어도 보다 잘 견딘다. 1년 후에 벽의 성능은 새로 건설한 것처럼 상태가 좋았다.

 

몇가지 우려사항이 지적되었다. Tire-Tie™는 초기에 기대했던 것보다 더 비용이 들었으며 가격면에서도 대안의 재료에 비해 낮은 가격은 아니었다. 마감 착색제도 기대했던 것 보다 타이어 고무에 더 많이 흡수되었으며, 벽체의 많은 곳에서 탈색의 원인이 되었다. 이러한 현상을 방지하기 위해서는 1회를 초과하는 착색작업이 권고되어진다. Tire-Tie™의 내부 강철과 지지용 수직 철제기둥에 의해 점점이 부식현상도 발생이 되었다. 이 부식현상은 시간이 경과하면서 계속 진행될 것이다. Tire-Tie™을 쌓아올린 일부 개소에 작은 틈이 나타나 있다. 이것은 전체 소음차단 측면에서는 작은 부분 일 수 있으나 소음차단벽의 성능은 이 틈을 실런트 등으로 처리함으로서 개선할 수 있을 것이다.

 

6.6 권고사항

 

Tire-Tie™로 만들어진 시험 차단벽은 여태까지는 잘 시행되어 왔으며 소음감소가 필요한 다른 CDOT 사업에 추천될 수 있다. 소음차단벽으로서 Tire-Tie™는 다음과 같은 몇 가지 긍정적인 측면들이 있다.

 

？ 교통소음을 효과적으로 차단하는데 충분한 양보다 재료가 더 많다.

？ Tire-Tie™는 상당한 내부강도를 가졌으며 필요한 경우 벽체의 구조재로 사용될 가능성도 있다.

？ Tire-Tie™는 상당한 물량의 폐타이어를 사용한다.- 8.5피트 연결재 당 23개의 타이어 접지부가 소요됨

？ 벽면은 좋은 흡음재가 될 수 있다(고무).

？ 다양한 높이의 벽체가 상대적으로 쉽게 설치가 가능할 수 있다. - 7인치 또는 9인치씩 조절도 가능하다.

？ 벽체 시공이 빠르고 단순하다.

？ 시공 후에도 벽 높이는 상대적으로 쉽고, 빠르게 변경할 수 있다.

？ 벽체는 상대적으로 쉽게 해체되고 다른 위치에 재활용 될 수 있다.

？ 연결재의 길이는 25피트까지 가능하며, 판넬 경간에서 약간의 유연성 발휘도 되는 것으로 제조업체에 의해 알려졌다.

 

Tire-Tie™는 사실 소음차단벽으로 제조업체에 의해서 개발된 것이 아님을 알아야 한다. 제조업체와 앞으로 더 많은 협의를 통해서 소음차단벽을 목적으로 시공되는 제품의 다양한 용도와 사용처를 찾을 수 있을 것이며, 앞으로 CDOT도 이 부분에 대한 관심을 가져야 한다.

 

그럼에도 불구하고 Tire-Tie™ 벽체에 현재 아래와 같은 주목해야 할 사항들이 있다.

 

？ 재료의 무게가 상대적으로 무겁고 총중량이 제한되는 경우에는 부적절할 수도 있다.

？ 연결재를 쌓으면서 생기는 줄눈부위의 틈은 실런트 처리가 요구된다.

？ 전체 시공부위의 미적측면에 대한 시민들의 반응은 예기치 못한 상황이 발생할 수도 있으며, 싫어 할 수도 있다.

？ 이 사업의 경우 Tire-Tie™는 상대적으로 값이 비쌌으며, 다른 대안의 재료에 비해 낮은 가격이 아니었다. 다른 재료에 비해 가격장점을 가질수 있도록 값이 떨어져야 할 것이다.

？ Tire-Tie™는 고무로 만들어지기 때문에 화재발생에 대비한 대책도 있어야 한다.

 

6.7 시행 계획

 

몇 가지 조치들이 이사업의 권고사항을 이행하도록 제시되었다. 연구소 지점의 직원들은 소음차단벽의 성능을 계속해서 모니터링 해야 하며, 앞으로 소음차단벽의 유사형태의 재료와 타이어 연결재 재료와 설계에 대한 전생애주기 비용 산출도 시도해보아야 한다. CDOT가 승인한 제품리스트에 포함된 시공은 제품 제조업체에 국한 할 것이다. Tire-Tie™의 가격과 이용가능성은 연구소지점 직원에 의해 수시로 재 논의되어야만 한다. 6.6항에 표시한 폐타이어에 관한 신규 재료들은 향상 될 것이며 연구소 지점 직원들은 잠정적인 차단벽 재료에 대해 혁신적인 노력을 기울여야 한다.

 

▣ 원문제목 : INVESTIGATION OF BEST OPTIONS FOR USING SCRAP TIRES IN HIGHWAY NOISE BARRIERS

   

▣ 원문의 주요목차********************************************************************

1. 소개

2. 과업 1

3. 과업 2

4. 과업 3

5. 과업 4

6. 결론 및 권고사항

7. 관련 문헌