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포장전략과 소음 저감 방벽 평가
조회수2,414 다운로드수0 등록일2015-03-05
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글로벌리포트 정보 - 리포트 구분, 콘텐츠 구분, 출처, 원문 제목, 언어, 국가, 등록일, 발행일, 과학기술 분류, 저자, 전문가칼럼, 키워드, 첨부파일
리포트구분 기술리포트 콘텐츠구분 도시/건축, 도로교통, 기타
출처 TRB(Transportation Research Board) 저널, 미국
원문제목 Evaluating Pavement Strategies and Barriers for Noise Mitigation원문보기
언어 - 국가 미국
등록일 2015-03-05 발행일 2013-10-02
첨부파일 등록된 첨부파일이 없습니다.
□  배경
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지난 수십년 간 고속도로 소음 저감을 위한 방벽의 대안으로서 방음 포장에 대한 사항이 고속도로 기관들과 공공기관에 의해 발전되어 옴.
저감조치로서의 방벽은 방음 포장(quieter pavement)보다 더 높은 초기 비용이 들지만 저렴한 유지관리 비용 덕분에 차후 비용은 최소화 되기도 함.
또한 방벽에 의한 소음저감 편익은 시간이 지남에 따라 변하지 않음.
이와 대조적으로 방음장치 포장에 의해 제공되는 소음 저감 편익은 시간이 지남에 따라 감소함.
비록 방음장치 포장노면의 초기 비용이 방벽보다 더 낮지만 소음 저감 유지에 필요한 관리비용은 더 커질 수 있음.
연방규제법(23 CFR: Code for Federal Regulation 772)은 잠재적으로 인체에 영향을 줄 수 있는 특정 사업 이행 시 소음 분석이 수행되어야 함을 명시
비록 동 법률이 몇몇 소음 저감 조치등을 포함하지만 소음조감 조치로서 노면포장을 포함하지는 않음.
포장전략 및 방벽의 청각적 경제적 측면을 평가하기 위한 합리적 방법론 개발은 소음 조감 조치로서의 방음장치 포장 기술의 잠재성 기술에 도움을 줄 것임.

 

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□  사업개요 및 방법론
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본 연구는 체계적이고 공정한 소음 방지 대안 비교에 있어서 별도로 또는 조합할 경우에 두 가지 형태의 저감 조치의 소음저감력과 생애 비용(lify-cycle cost)을 설명하기 위한 방법론 개발에 중점을 두고 있음.
본 연구의 방법론은 포장 전략과 방벽 두 가지에 대해 실현성, 합리성, 효과성, 음향적 지속성(acoutic logevity), 그리고 경제적 측면을 평가할 수 있는 수단을 제공
동 방법론은 다음의 사항 사용을 포괄


 1) 내장 소음 강도(OBSI: On-Board Sound intensity)
 2) OBSI 자료에 기반한 타이어 포장 소음 조절을 수정한 FHWA TNM(Federal Highway Administration Traffic Noise Model)
 3) 방벽, 방음장치 포장, 그리고 두 가지 수단을 결합한 대안 등을 비교하기 위한 LCCA(Life Cycle Cost Analysis)

 

위의 3가지 방법론이 결합된 소음조감 평가 방법론의 핵심 요소들과 그 공정절차들은 그림 1과 같이 작성될 수 있음.

 

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< 그림 1. 고속도로 소음 저감 공정(current and revised) >
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 자료출처: TRB(2013), Evaluating Pavement Strategies and Barriers for Noise Mitigation, p. 8.
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LCCA는 방벽과 포장 전략의 경제적 측면을 평가하기 위한 수단으로 제공
FHWA TNM의 수정 모형 버전은 OBSI 수준을 이용한 타이어 포장 소음 수준의 차이를 설명하기 위한 지상 차량 소음원 감지의 수정을 가능하게 하고 있음.
이와 같은 방식에서 TNM은 서로 상이한 방벽 설계, 포장, 그리고 이들 수단의 조합에 대한 통행 소음 수준 예측에 활용될 수 있음.
OBSI는 미래 소음수준 평가에 있어서 시간이 지남에 따라 포장 소음의 변화율 수립에 활용 가능, 또한 포장의 수명에 따른 소음수준 변화 모니터링 목적으로도 활용
경제성과 소음저감의 지속성 설명을 위해 본 연구 방법론은 현행 방법론의 대안으로 두 가지 소음 저감 조치사용 또는 개별 조치의 합리성과 실현성 평가를 위한 수단을 제공
그리고 또 다른 평가 모수로서 효율성(effectiveness) 항목이 포함됨
효율성 모수는 방벽 삽입 손실 및 타이어 포장 소음 저감의 상대적 메트릭스가 별도로 고려될 때 방음장치 소음 저감 대안은 필수적으로 인지하지 않기 때문에 필요함.
예를 들면 가장 효율적인 교통량 소음 수준은 적절한 방음장치 포함을 한 방법과 조합하거나 소음이 더 큰 포장구간에 방벽 삽입을 하는 조치가 합쳐져 달성되지는 않음.
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□  사례분석 결과
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제안 방법론은 상당수 고속도로 사업 사례에 적용되었으며 동 사례들은 본 연구의 제안 방법론이 고속도로 당국에 의해 규제되는 현행 수준과 유사한 음향 효율성과 비용에 부합하는 대안을 인지하기 위해 포장 전략과 방벽 평가에 적절하다는 결과를 제시
비록 본 사업에 제시된 사례 연구가 포장 유형, 소음빙자 포장과 방벽, 또는 특정 사례와 관련된 어떤 결론을 제공할 의도를 가지지는 않지만 방법론 적용과 관련하여 다음과 같은 구체적 결과를 도출

 

 - 7dB수준의 설계 목표 가정은 현행 방음장비 포장 하에서 달성되기 어려움(특히한 경우는 예외 사항 존재)
 - 방음장비 포장 대안은 몇몇 여건 하에서 실현가능하며 또한 비용 합리적일 수 있음(현행 주 소음방지 규정 하에서도)
 - 방음장비 포장의 음향 저감 성과 유지관리는 생애 비용의 상당한 상승 초래 가능
 - 방벽 그 자체로 소음기준에 부합하지 않는 경우 소음 저감 대안으로 방음장치 포장을 부분적으로 결합함으로서 달성 가능
 - 실현가능하고 합리적인 대안은 포장과 방벽을 서로 조합하여 사용할 경우 달성될 수 있으며 몇몇의 사례는 효율성 달성에도 기여.
 - 몇몇 경우에서는 방음장치 포장과 낮은 방벽 높이 설치를 조합함으로서 보다 효율성이고 저비용의 대안 수립 가능
 - 몇 가지 사례에서는 방벽은 지리적 요인이나 낮은 통행 밀도 등으로 기준과 부합하지 않는 경우가 발생, 그러나 방음장비 포장은 영향을 받는 대상에 대해 최소 비용으로 약 3-4dB의 소음 저감효과 제공
 - 고속도로의 양 측면 모두에 영향을 받는 그룹이 존재하는 경우 방음장비 포장 또는 방벽과 포장의 조합이 고려될 때 그 효과를 대상에 대해 함께 평가하는 것이 적절

 

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⊙  OBSI와 TNM
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본 연구의 실행 방법론에 기초하면 개선된 TNM 버전에서 SRTT(Standard Reference Test Tire) OBSI 수준의 활용은 통행량 소음 예측에서 타이어 포장 차이를 설명할 수 있는 실현가능한 접근법을 제공하는 것으로 나타남.
사례연구 결과에서는 PCC(Portland Cement Concrete)에서 ARFC(Aspalt Rubber Friction Course)에 이르는  CTIM(Continuous flow traffic Time-Integrated Method) 측정 영역이 OBSI 수준의 영역과 비교가능함을 보임.
표 1은 4차선 고속도로에 대한 재편성 분석 결과를 요약해 보여주고 있음.

 

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< 표 1. 4차선 고속도로 재편 분석 요약 >
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자료출처: TRB(2013), Evaluating Pavement Strategies and Barriers for Noise Mitigation, p. 56.

 

위 결과는 현존하는 4차선 고속도로에 대해 기존 토지 사용 재편 및 교차로 신호 추가 도로에 대한 사례에 한정
총 사업 연장은 9,700ft이며 제안된 방벽은 전체 사업 연장에 대해 한쪽 면에 대해서만 고려되었으며, 12ft방벽 중 하나는 PCC 및 HMA(Hot Mix Asphalt) 포장을 고려한 경우임.
그러나 표 1의 분석결과에서 비용 합리성 가설에 부합한 대안은 없었으며 1개의 방벽 대안만이 설계 기준을 달성
가장 효율적인 대안은 12ft방벽과 PCC/HMA 및 ARFC를 적용한 경우로 이 또한 모든 기준에는 부합하지 못함.

GLSS(Ground-Level Source Strength) 수정 TNM 모형과 SRTT OBSI자료의 사용은 현 연구에서 개발되어 미래 통행 소음 연구에 활용 가능함을 보임(그림 2 참조).
그림 2는 방벽이 없는 경우에 대한 차량 크기 별 소음 수준 예측 결과임.
그림 2의 결과로부터 SRTT OBSI자료 사용이 모든 차량 유형을 대표할 수 있음이 나타남(즉, 각 차량 유형별 평균적인 포장상태에서의 TNM계산 수준 결과 대형 트럭은 102dBA이며 경 트럭은 102.7 dBA 수준임).

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< 그림 2. GLSS-TNM 예측 통행량 및 차량 유형별 소음 수준(SRTT OBSI vs. 근접 차선 중심 50ft 지점) >
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 자료출처: TRB(2013), Evaluating Pavement Strategies and Barriers for Noise Mitigation, p. 15.
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□  향후 연구
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본 연구의 방법론 개선을 위해 관심이 있는 해당 기관들은 시범적인 차원에서 전통적인 소음 분야 연구와 병행 활용이 가능
이와 같은 시범 사례 구축은 해당 기관이 동 방법론을 보다 친숙하게 하고 접근방식의 문제점에 대해 피드백을 제공, 그리고 현행 사례들과 어떻게 연계되어 있는지 파악하는 데 도움을 줄 수 있음.
또한 본 연구의 적용이 어떻게 고속도로 부문 연구에 영향을 미치는지에 대한 피드백 제공 가능
현행 연구는 방음 포장 활용을 통해 방벽 그 자체로 실현성이나 합리성이 떨어질 때 보다 낮고 짧은 방벽 사용에 대한 시사점을 제공
그러나 신규 사업의 경우 이와 같은 고속도로 소음 평가의 원활성을 위해 다음과 같은 연구가 필요

 

 - OBSI 및 CTIM 측정, 그리고 GLSS-TNM 결과와의 비교 수집 필요성과 향후 동 자료분석 결과와의 관계 논의(이제까지 명시적으로 이들 관계를 비교 설계하거나 제한적 OBSI 자료만이 활용가능하였음.)
 - 소음저감을 위한 방음 포장의 잠재성을 보다 잘 평가하기 위해서 음향 특성과 각기 다른 포장 표면에 대한 소음 흡수 효과에 대한 이해도 증진 연구 필요
 - 이해도 증진을 위해 CTIM,OBSI 측정, TNM계산을 통해 통행 소음에 관한 소음 흡수 포장의 영향을 정량화하는 노력 필요

 

사례연구에서 나타났듯이 현행 방음 포장은 7dB 설계 목표를 달성하기 어려움.
따라서 시간이 지남에 따라 방음포장의 성과가 감소하지 않도록 하는 보다 정교한 방음 포장 혁신기술의 개발 노력이 필요할 것임.

 

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