요약

많은 도로 공사 프로젝트의 경우 공사 중에도 교통이 유지될 것을 요구됨. 이에 따라 대중교통 및 건설 차량들은 비포장 도로를 운행해야 함. 이렇게 비포장 도로를 운행해야 하는 기간은 프로젝트의 크기와 공사 일정에 따라 수 시간에서 수 달에 이를 수 있음. 도로 공사 중 교통으로부터 발생하는 먼지는 교통 안전에 영향을 미칠 수 있음. 이러한 먼지는 시야의 범위를 줄이고 공사 프로젝트에 참여하고 있는 작업자들의 건강에 위해를 줄 수 있음.

고속도로 공사 프로젝트에 대한 임시적인 먼지 통제를 위해 알래스카 교통부 (Alaska Department of Transportation and Public Facilities: Alaska DOT/PF)에서 현재 사용하는 방법은 자갈의 도로 표면에 물을 주기적으로 살포하는 것임. 상대적으로 덥고 건조한 날씨 (화씨 70도 및 상대습도 40%)에서는, 도로 안전을 위한 시야를 확보하기 위해 매 20-25분마다 도로에 물을 살포할 필요가 있음. 이같은 방법의 주요 단점은, 적절한 시야를 확보하기 위해 먼저의 양을 최소화해야 하고, 이를 위해 필요한 물 살포 횟수 때문에 비용이 높고 공사 장비의 일정 조정이 어렵다는 것임.

이 연구 프로젝트의 주요 목적은, 도로 건설 프로젝트에서 일시적인 먼지 통제를 제공하면서 줄어든 살포 횟수로 오랜 기간 먼지 완화제 (dust palliative)를 사용하는 것에 대한 실행가능성 및 효과성을 평가하는 것임. 3개의 다른 성능평가 기간 (1주, 2주, 및 1달)에 대해 3종류의 먼지 완화제 (Freedom Binder 400, Durasoil, 및 Soiltac)를 3개의 다른 살포량으로 평가하기 위해 9곳의 테스트 구역이 만들어졌음.

추가적으로, 공사 계약 시방서의 시행을 위해 먼지 농도의 수준을 결정하는 도구로써 DustTrak II Model 8532와 UAF-DUSTM 에어로졸 모니터 (aerosol monitor)를 평가하였음.

이 프로젝트의 결론은 다음과 같음:

·          공사 프로젝트에 대한 임시적인 (1-4주) 먼지 통제를 위해서는 물을 살포하는 것이 Durasoil, Solitac, 및 Freedom Binder 400보다 비용 대비 효과적임.

·          Durasoil, Solitac, 및 Freedom Binder 400은 먼지 완화제로써 물보다 살포하기가 어려움. Solitac과 Freedom Binder 400은 물과 혼합할 필요가 있음. 테스트된 3종류의 먼지 완화제 모두 살포를 위해서는 도로 차선이 폐쇄될 필요가 있음. Solitac은 또한 4번의 살포때마다 중간중간 20분의 양생시간 (cure time)이 요구되었음.

·          Durasoil, Solitac, 및 Freedom Binder 400는 다음의 살포량을 가지고 임시적인 먼지 통제를 하는데 있어서 만족스러운 결과를 만들지 못했음.

·          공사활동으로 인해 1일 기준 200-250대의 트럭이 추가되면 먼지 통제 대책들의 성능에 심각한 영향을 끼침.

·          먼지 통제에 필요한 살수량을 줄이기 위한 대안으로는, 공사구역을 지날 때 속도 제한을 낮추는 것이 있음.

·          차량에 의해 생성되는 먼지량은 차량의 크기 및 속도에 따라 달라짐. 시간당 45마일로 운행하는 대형 트럭은 30마일로 운행하는 승용차보다 훨씬 많은 먼지를 발생시킴.

·          차량이 많고 속도가 높은 도로에서 UAF-DUSTM을 이용하여 먼지농도를 측정하는 것은 실용적이지 않았음.

·          DustTrak II Model 8532를 이용하여 먼지농도를 신뢰성있게 측정하는 것은 실용적이지 않았음. 운전자들이 누군가가 도로에 서서 먼지농도를 측정하는 것을 보게 되면, 그들은 속도를 낮추고 다른 차선으로 움직였음.

먼지 통제의 현실태

오랜 기간 동안 자갈 도로에 대한 먼지 통제를 위해서, 알래스카 교통부는 주로 염화칼슘을 사용함. 염화칼슘은 비교적 비용이 저렴하고 오랜 기간 동안 효과가 있긴 하지만, 염화칼슘을 도로표면의 상부 4인치에 혼합을 하기 위해 그레이더 (graders) 및 다짐 (compaction) 장비가 필요함. 염화칼슘은 또한 차량 및 장비를 부식시킬 수 있음. 비행기에 미치는 부식성때문에, 염화칼슘은 활주로에는 사용될 수 없음. 지역 공항에서 오랜 기간 동안의 먼지 통제를 위해서, 알래스카 교통부는 다양한 비부식성 먼지 완화제, 예를 들어 EK-35, Permazyme, Soilsement 및 Durasoil 등을 사용해 왔음.

차량에 의해 발생되는 먼지량에 영향을 미치는 요소

비포장 도로를 달리는 차량은 자갈 표면 물질을 분쇄하여 공기 중으로 부상시킴으로써 상당한 먼지 기둥을 발생시킴. 먼지 발생량에 영향을 미치는 주요 요소는 다음과 같음.

·          도로 표면 물질의 미세 입자 함유량 – 미국 환경청 (EPA)의 Compilation of Air Pollutant Emission Factors (AP-42, Section 13-2-2)에 근거하면, 15%의 실트질 도로 표면의 경우 4%의 실트질 도로 표면보다 대략 3.75% 더 많은 먼지를 발생시킴

·          흙의 습기 함유량 – 동일한 EPA 자료에 의하면, 0.5%의 습기 함유량을 가진 도로 표면은 15%의 습기 함유량을 가진 도로 표면보다 대략 82% 더 많은 먼지를 발생시킴

·          차량 속도 – Gilles et al. (2005)의 연구에 의하면, 먼지 발생계수는 차량의 크기, 차량의 속도에 따라 다른 비율로 증가하였음. 소형차의 경우, 먼지 발생계수는 0.83 km/hr의 비율로 증가하였음. 대형차의 경우에는, 먼지 발생계수가 6.00 ~ 9.61 km/hr의 비율로 증가하였음. 더 큰 군용 차량의 경우, 먼지 발생계수는 48 km/hr의 비율로 증가하였음.

·          차량 높이 – 차량에 의해 발생되는 먼지 기둥의 높이는 차량 높이의 1.7배 수준임. 먼지 입자가 공기 중으로 더 높이 발생될수록 먼지 입자가 다시 가라앉기까지 더 오랜 시간이 걸리고 먼지 입자는 더 멀리 퍼짐. 차량의 운행 방향에 대해서 차량의 형태와 바람의 각도 또한 먼지 기둥의 높이에 영향을 미침.

·          차량 무게 – EPA 자료에 의하면, 9만 파운드의 트럭은 2천 파운드의 차량보다 5.5배가 많은 먼지를 발생시킴.

·          차량의 바퀴수 – 차량에 의해 발생되는 먼지량은 바퀴수에 비례함.

·          타이어 너비 – 타이어 폭이 넓을수록 타이어 당 더 많은 먼지를 발생시킴. 또한, 이중 타이어는 하나의 타이어보다 더 많은 먼지를 발생시킴.

비용 비교

아래의 표는 살수와 먼지 완화제의 비용을 비교하고 있음. 완화제를 살포하기 위한 장비 및 교통 통제 비용은 여기에 포함되어 있지 않음. 비교를 위해서 먼지 완화제로써의 염화칼슘의 살포 비용은 차선 마일 당 6천 달러임.