1. 서론

 

인간의 행위와 개발형태는 지구의 경제, 환경 및 전반적인 생태에 부정적인 영향을 미친다는 사실이 점점 더 명확해져 가고 있으며, 미래세대 인류 뿐 만 아니라 지구상의 다른 생명들마저도 위태롭게 하고 있다. 이러한 현실에 마주하여 포장산업에 관련된 이해당사자들은 사회적인 필요와 환경보호를 적절히 반영하면서 경제적인 이점을 유지하여야만 하는 난관에 봉착되어 있는 상황이다.

 

이와 동시에, 포장업계 관련 종사자들은 또 다른 어려움을 겪고 있는데: 포장재들이 노후화 되고 열화 되어가고 있으며; 전체 미국 도로시스템의 1/2 인 130만 마일의 도로가 미국 ASCE 보고서에서 상태등급 D-를 부여받을 정도로 열악한 상황에 처해 있다는 사실이다. 교통량과 자동차 하중은 지속적으로 증가하고 있어서 현재도 상당한 응력을 받고 있는 포장재에 추가적인 응력부담을 강요하고 있으며, 특히 이러한 연유로 인하여 대도심권 에서는 심각한 교통혼잡을 유발하기도 한다. 도로운영 기관의 예산은 지속적으로 감소하여 필요한 자금을 충족시키지 못하고 있는데, 현재의 도로 포장 상태를 궁극적으로 개선하기 위해 필요한 금액에 비해 연간 1,157억 달러의 부족분이 발생되고 있다. 이러한 어려움은 경제적 불확실성에 대한 시간적인 문제 뿐 만 아니라 도로포장이 환경과 사회에 미치는 영향이 상당히 크다는 자각이 확산되는 영향에도 기인하고 있다.

 

노후화된 미국 전역의 포장 네트웍을 보수, 유지, 설계, 시공 및 관리하는 책임을 맡은 당사자들은 국가 도로망의 포장 기반시설물에 내제되어 있는 문제점을 해결하는 현재의 방법이 지속가능한 해법이 아니라는 사실을 인지하고 놀라움을 금치 못하고 있다. 현재 절실히 필요한 것은 새로운 문제해결 접근방식이며, 진정한 지속가능한 포장시설 해결방안을 시행하여 생애주기 동안의 경제적인 비용을 최소화 하면서, 환경적인 영향을 최소화 하며, 사회적인 편익은 최대화 하는 방향으로 영속적 개념에서 포장시스템이 그 기능을 최대한 발휘할 수 있도록 하는 것이다. 이러한 사실을 인지한 많은 공공기관들은 보다 “지속가능한” 조치들을 도입하고 자신들의 지속성을 강화할 수 있는 여러 가지 기능을 포함한 사업에 대해 평가등급을 부여하거나, 인센티브를 지급하고 더 나아가서 포상을 시행하는 방법을 도입하고 있다.

 

하지만 아직도 기본적인 의문은 남아있다: 그럼 이러한 지속가능성이란 과연 무엇인가? 콘크리트 포장재의 어떤 특징이 지속가능한 선택이 되도록 하는가? 왜 콘크리트 포장산업에서 지속가능성에 중점을 두는 것이 중요한가?

 

2. 지속가능한 포장의 개념

 

지속가능성의 기본적인 정의는 현재의 상황이나 형태를 이들이 속해있는 자원을 소비하거나 이들이 기능을 수행하면서 인근의 환경을 악화시키지 않고 영속적으로 유지하는 능력을 말한다. 인간의 활동이라는 맥락 안에서 지속가능성이란 “미래세대의 희생을 담보로 하여 현재 세대의 욕구를 만족시키지 않으면서 필요한 기능을 수행하는 것” 이라는 개념에 기초한 활동 또는 개발 행위라고 할 수 있다.

 

일반적으로 이러한 지속가능성에는 3가지의 분야로 나눌 수 있는데; 경제, 환경 및 사회적 분야가 그것이다. 만일 어떤 행위가 지속가능하다면 이 세 가지 분야 중 하나의 분야도 무시되어서는 안 되는 것이며; 대신에 이러한 종종 서로 상충되는 각 분야의 이득이 서로 조화가 되는 균형지점을 찾아야만 한다. 이러한 개념은 다음 < 그림 1.1>에 잘 나타나 있다.

 

< 그림 1.1 지속가능성에 대한 3개의 축을 도식적으로 표현한 도표 >

 

비록 이러한 사항이 일반적인 지속가능성에 대한 정의라고 하지만, 이것만으로는 지속가능성을 위해 어떤 것이 중요하고 어떤 것이 중요하지 않은지를 알기 위해 부족한 면이 있으며, 현재보다 보다 나은 미래를 만들기 위해 어떻 면을 다르게 해야 하는지에 대한 방향설정이 미흡한 면이 있다. 본 보고서는 현재 콘크리트 포장과 관련된 내용을 위주로 이러한 정의 및 방향설정을 제공하여 제시하기로 한다.

 

포장사업의 경우에 경제적, 환경적 및 사회적 요소들에 대한 균형을 이루도록 하는 것은 각 부문에 대한 적용요소를 확인하고, 각 요소들에 대한 영향 데이터를 수집하는 동시에, 각 요소들 간의 상호관계를 고려한 요소들의 결합된 영향을 분석하여야만 한다. 이러한 포장 사업의 지속가능성을 평가하기 위해서는 엄격하고 세부적인 분석이 필요하다.

 

3. 콘크리트 포장과 지속가능성

 

콘크리트 포장은 골재와 포틀랜드 시멘트를 결합하여 사용함으로서 대기 중에 대단히 많은 이산화탄소를 발생시킨다고 인식되어 오고 있다. 비록 프틀랜드 시멘트를 제조하는 것은 에너지 집약적인 공정과 이로 인하여 상당한 이산화탄소가 발생되는 것이 사실인데, 이들 중 일부는 방화광(Pyroprocess) 공정의 필요성과 일부는 석회석의 가열공정 때문이기도 하다. 하지만, 첨단 시멘트 제조공정을 사용할 경우에는 불과 수년 전과 비교해서도 이러한 점들이 상당부분 개선되어 배출 가스량은 상당한 폭으로 감소되었다. 더욱이, 보다 중요한 점은, 현대적인 콘크리트 포장에서는 예전에 비해 단위체적당 훨씬 적은 양의 포틀랜드 시멘트를 사용한다. 따라서 콘크리트 포장은 현재 역사적으로 볼 때 가장 적은 이산화탄소 배출이력을 가지고 있다고 할 수 있다. 더 나아가서, 미래에 적용될 기술혁신을 감안한다면 향후 수 십 년 동안 상당한 양의 추가적인 이산화탄소 배출량의 저감이 이루어질 것으로 예상하고 있다. 이 모든 측면의 지속가능성을 고려할 때, 특히 포장시설의 생애주기를 고려할 경우에는 적절하게 설계되고 시공된 콘크리트 포장은 지속가능한 교통시스템의 일부가 될 수 있을 것이 확실하다.

 

다음은 콘크리트 포장이 지속가능한 대안이 될 수 있는 몇 가지 주요한 특징들을 제시하였다:

 

？ 긴 수명 : 최소의 파손 보수 행위를 가능하게 하면서 필요한 설계 수명을 달성하는 것은 생애주기 동안 경제 및 환경과 연관된 효과를 줄이는 동시에 사용자들의 불편을 최소화 한다.

 

？ 생애주기 동안 부드럽고, 조용하며 안전한 기능 수행: 자동차 운전자들의 안락한 주행, 자동차의 효율성 향상을 위한 미끄럼 최소화, 최소의 유지관리 비용으로 포장면의 시인성 및 미끄럼 방지기능 최대화

 

？ 산업 재사용품의 적극적인 사용 증대 및 비 재생용품 적용의 저감

？ 완전한 재생가능성

？ 비용 효율성: 생애주기 동안 콘크리트 포장의 가치는 미래에도 동일하게 지속된다.

？ 주변 환경에 대한 영향 최소화: 현장 타설된 콘크리트 포장은 대기를 포함한 주변 자연환경에 영향을 주지 않고, 또한 이들에 의해 나쁜 영향을 받지 않는다.

？ 시공 중 또는 유지보수시 교통혼잡을 최소화 한다.

？ 지역사회 친화적: 미적으로 우수하고, 적절한 표면처리 및 색체의 도색을 통해 표면 소음, 분진발생, 표면 박리, 도심발열 및 강제조명 필요성 등을 줄일 수 있어 지역사회에 긍정적인 효과를 미치게 됨

 

4. 콘크리트 포장 산업이 지속가능성을 추구해야 하는 이유

 

지속가능성을 향상하려는 전략을 고심하기 이전에 왜 이러한 사항이 콘크리트 포장공사에서 중요하게 되었는지를 한 발짝 물러나서 고민해 보아야 한다.

 

먼저, 지속가능성 이란 완전히 새로운 개념이 아니며 이는 단순히 엔지니어링 발전을 위해 개념을 확장시킨 것에 불과하다. 효율적인 엔지니어링은 항상 목적을 위해서 제한된 자원을 사용하여야만 하는 환경에 처해있다. 변화된 것은 사업이 평가되는 기간과 더불어 문제의 범위가 바뀐 것이다. 과거에는 가장 최고의 목적이 경제성이었던 반면에 이제는 환경 및 사회적인 요소들도 경제성과 마찬가지로 중요성을 가지게 되었다. 또한 과거에는 초기 투자비용과 기타 초기 영향들이 가장 중요시 되었지만 이제는 분석하는 시간대상이 시설물의 총 수명주기로 확장되어 사업의 초기 시작단계에서부터 종료시점까지의 모든 영향들이 고려되어야 한다. 이러한 해석방법을 가리켜 간혹 “요랑에서 다시 요람까지” 라는 말로 부르기도 한다.

 

두 번째는, 이러한 지속가능성은 다양한 이해당사자들로부터의 요구가 점차 증가된다는 점이다. 이 중 가장 주요한 집단은 바로 대중들이고, 또 다른 이해당자집단으로는 보다 직접적으로 포장 산업과 연관성이 큰 지방, 주정부 및 연방 포장관리 기관들이다. 앞에서도 언급하였듯이 다양한 기관들이 지속가능성에 대한 개량화가 포장사업에 필요하다고 요구하기 시작하고 있으며 향후 교통사업에서는 이러한 개량화가 몇몇 공정에 도입될 것으로 전망된다.

 

세 번째로서, 현대의 증가되는 지속가능한 기반시설에 대한 관심은 콘크리트 포장 산업계가 콘크리트 포장에 내제되어 있는 긍정적인 특징을 홍보할 수 있는 기회를 제공하고 있다. 콘크리트는 다목적성, 경제성, 지역적 적용성 및 내구성 등의 장점으로 인하여 지구상에서 가장 많이 사용되고 있는 건설재료이다. 지속가능성과 관련된 개념은 콘크리트의 사용으로 인하여 건설 산업계에서는 긍정적인 효과를 나타낼 수 있다고 말할 수 있으며 환경오염과 관련된 편향된 논쟁만으로 이 문제를 호도하여서는 안 된다.

 

넷째는, 지속가능성의 원칙과 이들의 실천은 보다 젊은 층에게서 이러한 콘크리트 포장공법이 더 매력적으로 다가설 수 있다. 현재 “토목 기술자들은 지속가능한 세상을 건설하는데 중요한 역할을 수행하는 것으로 인식되고 있지 않다” 라고 ASCE 에서는 밝히고 있는데, 향후 미래세대의 지속가능한 세상을 만들기 위해서는 젊은 토목 엔지니어들의 역할에 대해서 그 중요성을 인정하고 이러한 편견을 개선하여야만 할 것이다.

 

그리고 마지막으로, 지속가능성을 강조하는 것은 콘크리트 포장 산업을 보다 혁신적이고 경쟁력을 가질 수 있도록 만들어 주게 된다. 이러한 사실은 이미 포장 재료의 현장 재사용공법, 2중 인상공법, 안전하고 조용한 표면 처리공법 및 고강도 시멘트 제조공법 등에서 다양한 혁신을 이루어 온 것을 보면 알 수 있다. 이러한 여러 가지 사례들은 명백하게 경제적, 환경적 및 사회적으로 긍정적인 효과라고 할 수 있다.

 

5. 본 보고서의 구성

 

다행스럽게도, 기존 포장공법의 개보수 및 콘크리트 포장의 시공법과 관련된 많은 공법들이 이미 개발되어 있으며 이들이 국가 고속도로의 지속가능성에 기여하고 있는 사실은 이미 알려져 있는 사실이다. 의사결정권자들, 엔지니어들, 자재 공급자들 및 시공업자들은 이러한 해법과 한정된 자신들의 자원을 사용하여 상대적인 편익을 취하기 위해 실제적인 지침서가 제시될 것을 원하고 있다. 따라서 본 보고서는 다음과 같은 각 부분에 대해 개략적인 가이드라인을 제시하고자 한다.

 

1) 포장 지속가능성에 대한 개념

이 장에서는 포장의 특별한 특징에 대해 중점을 두고 기술하는데, 특히 콘크리트 포장이 지속가능성에 미치는 영향에 대한 연관성에 중점을 두었다. 생애주기, 특히 “요람에서 문앞까지”, 및 이상적인 “요람에서 다시 요람까지”의 순환시스템에 대해서 기술하였다. 포장재의 수명을 증가시키고 에너지 소비 지향적이며 환경을 오염시키는 자재의 사용을 저감하는 기술 및 공법이 강조된다.

 

2) 지속가능한 콘크리트 포장의 설계

지속가능성이란 순간적으로 획득될 수 있는 것이 아니고, 콘크리트 포장의 설계에 대해 심도 있고 체계적인 접근방법이 필요한 개념이다. 지속가능한 해법은 포장재의 기본 기능을 희생하지 않고 오히려 강화하면서 해당지역의 자재를 우선적으로 사용하도록 한다. 프리캐스트 콘크리트 포장 및 박층 콘크리트 포장 등 신개념 포장공법도 소개한다.

 

3) 지속가능한 콘크리트 포장 재료

콘크리트 포장의 재료는 포장의 지속성에 대단히 많은 영향을 미친다. 이 장에서는 포장재의 공용기간 중 환경에 의한 영향을 견뎌낼 수 있는 내구성 있는 콘크리트의 중요성에 대해 다루며, 더불어서 시멘트 재료의 최적 사용량 및 대체 시멘트 재료를 사용하거나 개선된 배합설계를 적용하여 포틀랜드 시멘트의 양을 줄이는 것에 대한 토론도 진행한다.

 

4) 시공

시공의 여러 가지 요소는 콘크리트 포장의 전반적인 지속가능성에 영향을 미친다. 배출가스 및 고체 폐기물과 같이 포장시공 과정에 에너지 사용 및 폐기물 발생 등과 같은 명백한 부산물이 발생한다. 전반적인 시공공정 중 물의 사용은 소음과 별도의 문제를 발생시키기 때문에 또 다른 중요한 문제점으로 대두된다. 본 장에서는 콘크리트 포장 사업에서의 환경적인 영향을 최소화 할 수 있는 시공 관련 전략들에 대해 기술한다.

 

5) 공용시에 미치는 영향

포장 재료로서의 콘크리트의 유용성은 잘 드러나지 않는 여러 가지 지속가능성과 관련된 특징을 가지고 있다. 도로 포장의 경우 전 생애주기 동안 발생되는 탄소배출 이력의 85% 이상이 공용 중 발생되는 것이므로 공용 중에 대한 고려사항이 대단히 중요하다. 이들 중 가장 중요한 영햠 요소는 포장 위를 운행하는 자동차들에 의한 것으로서 이들은 포장재의 거칠기와 표면층의 평탄성과 관련이 있다.

 

6) 콘크리트 포장의 재생

보수 및 보존은 도로포장이 높은 수준의 서비스 지수를 유지하면서 콘크리트 포장의 수명을 연장시키는데 대단히 중요한 역할을 수행한다. 그러므로 이들은 콘크리트 포장의 지속가능성과 직접적인 연관성을 갖는다고 할 수 있다. 본 장애서는 콘크리트 포장의 지속가능성을 향상시키기 위한 다양한 보수 및 보존에 관련된 사항에 대해 논의한다.

 

7) 재활용 개념과 전략

본 장에서는 기존의 도로 재료를 재사용하여 새로운 재생 콘크리트를 제조하는 방법에 대해 기술하며, 고온혼합 아스팔트와 비부착 자갈재료를 새로운 콘크리트 포장재에 포함하는 방안에 대해 토론한다.

 

8) 도심지환경에서의 콘크리트 포장

본 장에서는 도심지 환경에서 가장 이상적으로 사용되는 콘크리트 포장재의 특징에 대해 다루도록 한다. 가장 주목하는 특징 중 하나는 높은 표면 유연성 지수(SRI)로서 이는 도심지의 열섬현상 저감과 교통 조명비용을 낮출 수 있도록 도와준다.

 

9) 포장재의 지속가능성 평가

포장재의 지속가능성은 기술적인 개선과 혁신을 유도하기 위해 조직적이고 정확하게 평가하는 것이 대단히 중요하다. 본 장에서는 Greenroad 평가시스템을 포함한 현행 포장 평가방법에 대해 검토한 내용을 수록한다.

 

10) 결론 및 향후 발전방향

본 장에서는 본 보고서에서 제시한 여러 가지 정보들을 요약하여 제시한다. 또한 아직 실무에 적용되지 않았지만 향후 콘크리트 포장의 지속가능성 향상에 대단히 큰 영향을 미칠 수 있는 기술들에 대해 토론한다.

 

6. 결론

 

다루는 주제가 대단히 역동적인 특성을 지니고 있어서 본 보고서는 “살아있는 보고서”의 특징을 지니고 있다. 그러한 의미는 본 보고서는 콘크리트 포장의 지속가능성을 향상시킬 수 있는 다양한 기술 발전에 대해 정기적으로 보완이 필요하다는 것을 의미한다.

 

 

 

▣ 원문제목 : Sustainable Concrete Pavements

 

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

 

1. 서론

2. 지속가능한 포장의 개념

3. 지속성이 좋은 콘크리트 포장 설계

4. 지속가능한 콘크리트 포장의 재료

5. 포장의 시공

6. 포장재에 따른 주행시의 영향

7. 콘크리트 포장재의 재활용

8. 생애주기 개념의 목적 및 전략

9. 도심지 환경에서의 콘크리트 포장

10. 포장재의 지속가능성에 대한 평가

11. 결론 및 향후 개발과제