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저온 아스팔트 배합에 대한 시방서
조회수2,839 다운로드수0 등록일2015-09-18
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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 도로교통
출처 Transport Research Laboratory
원문제목 Specification for Low Temperature Asphalt Mixtures원문보기
언어 - 국가 영국
등록일 2015-09-18 발행일 2013-06-21
첨부파일 등록된 첨부파일이 없습니다.
□  소개
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⊙ 일반 
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영국 정부는 카본 트러스트(Carbon Trust)를 통하여 탄소 발자국을 줄이기 위한 방법에 대해 산업용 제품과 절차를 전략적으로 선정하여 평가해 왔음. 골재 부문에서 고온 배합 아스팔트를 제조하는데 사용된 에너지는 주요 인자로 파악되었음. 더 낮은 탄소의 아스팔트 사용을 증가시키기 위한 노력에서, 저 탄소 아스팔트의 더 폭넓은 사용을 촉진하는 기술의 도입을 가속화하기 위한 자금 지원이 가용하였음. 이러한 기술들 중 하나는 저온 아스팔트(low temperature asphalt)로, Tarmac, Nynas, Atkins와 광물산업 연구기구(Mineral Industry Research Organisation)에 의해 수행된 절차를 살펴보는 프로젝트가 자금을 지원받았음.


이 프로젝트의 두 번째 단계는 비즈니스 혁신과 기술의 지역 성장 펀드(Business Innovation and Skills Regional Growth Funds)에서 자금을 지원받았음. 이 프로젝트에 대한 임무 중 하나는 저온 배합 아스팔트에 대한 시방서를 개발하는 것이었고, 영국 교통연구소(Transport Research Laboratory, TRL)이 수행하도록 하였음. 이 보고서는 이러한 연구에 대한 결과물임.
 

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⊙ 배경 
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지속가능한 개발에 대한 이슈와 미래 세대의 사용을 위한 자원의 보존 필요성에 대한 파악은 수 십년간 국제적 관심분야였음. 생태계에 대한 손상 또는 교란은 일반적으로 자연자원의 파괴나 기후 변화의 결과로 야기됨. 교토 협약(Kyoto protocol) ? U.N.의 기후변화에 대한 협약(U.N. Framework Convention on Climate Change)의 일환으로 1997년에 조직됨 ? 은 온실가스 배출을 1990년 수준으로 낮추기 위한 회원국들간의 합의를 이끌어냈음. 이 협약은 2005년 2월에 시행되어 여러 국가들은 현재 기후 변화에 관한 법(Climate Change Act)을 만들고, 이산화탄소나 이산화탄소 상당량으로 분류된 온실가스 배출량의 감소를 위한 목표를 설정하고 있음. 영국의 2008년 기후 변화에 관한 법은 2050년까지 1990년 수준의 80%를 감소 목표로 설정하였고, 스코틀랜드의 2009년 기후 변화에 관한 법은 2020년까지 42%의 중간 감소 목표를 설정하였음. 그러나, 지난 10년간, 지속가능한 삶에 교란을 일으키는 비정상적인 날씨 패턴과 사건이 더 많이 발생한 것처럼 보이고, 이는 기후 변화에 대한 더 많은 강조로 이어져 교토 협약이 더 많은 관심을 받고 있음.


고속도로 유관 기관들 사이에서 탄소 발자국을 줄이기 위한 주요 목표는 에너지 소비량을 줄이고, 종이의 사용과 차량 배출량을 줄이기는 것에 중점을 두어왔음. 따라서, 고속도로 부문에서 초기의 중점은 거리 조명의 전기 소비량을 줄이는 것과 같은 이슈들에 주어지는 경향이 있었음. 정부 기관이 저탄소원에서 만들어진 제품이나 서비스를 구매하도록 촉진하는 지속가능한 조달(sustainable procurement)의 사용만이 현재 추동력을 가지고 있음.


아스팔트 포장 시스템에 대한 지속가능성 논의는 일반적으로 전체 생애 가치(whole life value)를 반영함. 감소된 유지관리 전략과 함께 장기 수명의 도로포장의 개발 ? 예를 들어, 중대한 구조적 수선 없이 50년 이상 지속될 수 있는 아스팔트 도로포장 ? 은 지속가능한 아스팔트 도로포장(sustainable asphalt paving)을 개발하는데 있어 나아가야 할 방향으로 보여지고 있음. 아스팔트 제조에서의 에너지 감소는, 이로 인한 아스팔트 제품이 불량하고 더 자주 교체나 유지관리 수요를 발생시킨다면 전체 생애의 논의에 부정적 영향을 미칠 것임. 중온 배합 아스팔트(warm mix asphalts, WMA)의 사용은 일반적으로 여전히 초기 단계에 있고, 이러한 기술에 의해 만들어진 아스팔트는 전통적인 고온 배합 아스팔트(hot mix asphalt, HMA)에 비해 열등하다는 실제적 증거는 없음. 그러나, 저온 배합 아스팔트의 사용 ? 특히, 에멀젼 기반의 저온 배합 아스팔트 ? 은 수 십년 간 국제적으로 논의가 되었지만 HMA와 비교할 때 물리적 특성의 차이점으로 인해 영국에서는 시장에서의 점유율을 높이기가 어려운 상황임. 다양한 분야에서 이러한 물질의 사용은 훨씬 더 보편적이 될 것임.


새로운 제품과 절차를 개발할 때 시장의 점유율을 얻는데 주요한 장애물은 대등함(equivalence)에 대한 논의임. 제품은 일반적으로 HMA의 실험실 설계 프로토콜과의 대등함과 설계 기준에 근거하여 승인을 받게 됨. 그러나, 이러한 기준은 제조 단계에서의 변화를 반영하기 위해 변화될 필요가 있을 수 있음. 이러한 상황은 폼 역청(foam bitumen)을 사용하여 저온 배합을 위한 기준을 개발할 때의 영국의 상황에 해당함. 영국에서, 고온 배합에 상당하는 시방서를 만족시키지 못한 에멀젼 기반의 저온 배합 물질의 사용을 지원하기 위한 일부 사례가 존재함. 일부 경우에서, 이러한 배합은 전통적인 고온 배합과 비교할 때 여전히 똑같이 성능(혹은 더 뛰어난 성능)을 발휘하고 있음. 영구적 저온 설치 표면처리 물질(permanent cold lay surfacing materials, PCSMs)에 대한 고속도로 기관 및 공공사업 위원회(Highway Authorities and Utilities Committee, HAUC) 기준을 준수하기 위해 설정된 시방서를 만족시키는 에멀젼 기반의 저온 배합의 사용은 시방서를 만족시키기 못했고, 국가적 승인을 받는데 실패하였음. 이렇게 실패한 물질들 중 일부는 서비스를 제공한지 15년이 지나고서도 여전히 현장에서 만족스럽게 기능하고 있음.
 

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⊙ 저온 아스팔트의 분류 
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저온 아스팔트 배합은 아스팔트에 대해 전통적으로 사용된 표준 온도보다 낮은 온도로 의도적으로 제작되고 설치된 것임. 이들은 온도 감소의 범위에 따라 일반적으로 세 가지 타입으로 나누어짐:


- 고온 배합 아스팔트: 섭씨 120 ? 190도 사이의 온도에서 생산되고 배합됨.
- 중온 배합 아스팔트: 섭씨 100 ? 140도 사이의 온도에서 생산되고 배합됨.
- 반-중온(half-warm 또는 semi-warm) 배합 아스팔트: 섭씨 70 ? 100도 사이의 배합 온도에서 가열된 골재로 생산됨.
- 저온 배합 아스팔트(cold mix asphalt): 가열되지 않은 골재와 역청 에멀전이나 폼 역청으로 생산됨.
 

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⊙ 탄소 절감 
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저온 아스팔트 배합의 지속가능성은 아스팔트를 생산하기 위해 사용된 이산화탄소 상당량(CO2 equivalent)으로 평가될 수 있음. 이 추정치는 사용된 연료보다 더 나은 것일 수 있음. 그러나, 온도의 감소만이 이산화탄소 상당량에 영향을 미치는 인자는 아니고, 배합에 사용되는 첨가제를 위한 원재료, 생산 및 이송도 영향을 미침. 이처럼, 여러 다른 기술이 여러 다른 탄소 절감으로 이어질 수 있음.
 
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□ 시방서 
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⊙ 현재의 상황 
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<그림 1>에서 보이는 것처럼, 도로 포장에서 사용되는 물질에 대한 시방서에는 여러 계층이 존재함.


<그림 1> 시방서의 여러 계층

 

아스팔트 물질에 있어서, 유럽의 기준은 BS EN 13108의 관련 부분이고, 국가의 지침서는 PD 6691이며, 국가의 시방서는 보통 고속도로 작업에 대한 시방에서 900 시리즈임. 아스팔트의 이송, 설치 및 다짐에 있어서는, 유럽의 기준이 없으며, 유럽의 기준과 국가의 지침서 게층은 BS 594987에 결합되어 있음. 국가의 시방서 계층의 문서는 물질과 이송, 설치 및 다짐 모두를 포함함.


BS EN 13108 시리즈는 제목이나 내용에서 그 제한사항을 명시하지는 않았지만, 최초에 HMA 배합을 위해 작성되었음. 그러나, 관련된 테스트 방법인 BS EN 12697 시리즈는 그 제목에 HMA를 위한 테스트 방법이라고 그 제한사항을 명확히 명시하고 있음. 그러나, 대부분의 테스트 방법이 저온 아스팔트 배합에도 똑같이 적용가능하긴 함.


BS EN 13108 시리즈는 현재 5년 간의 검토가 이루어지고 있는데, 여기에는 중온 배합 아스팔트가 포함될 것임. 하지만 얼마만큼의 수정이 이루어질 지는 불확실함. 저온 배합 아스팔트는 새로운 부분을 필요로 할 것이지만, 중온 배합 아스팔트를 명확하게 포함하기 위해 확대될 것으로 보임. 반-중온 배합에 대해서는 명확치 않음. 이러는 와중에, BS EN 12697 시리즈를 저온 아스팔트에도 적용 가능하도록 만들기 위해 이 시리즈에서 시험편 준비 절차가 검토되고 있음. 일부 새로운 테스트가 저온 배합 아스팔트에 대해 필요할 것이고, 이 시리즈의 제목은 변화가 필요할 것임.


국가의 시방서 차원에서, 저온 아스팔트에 대해 참고서가 만들어졌음. 그러나, 대부분의 조항들은 HMA에 대해 명확히 작성되었고, 저온 아스팔트의 사용이 촉진된다면(미국에서는 2011년 기준으로 아스팔트 생산의 약 20%가 중온 또는 반-중온 배합 아스팔트였음) 더 종합적인 요구사항이 필요할 것임.
 

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⊙ 시방서에 대한 제안 
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저온 아스팔트의 다양한 분류를 포함하기 위해 다양한 문서를 업데이트하기 위한 계획이 있는 반면에, 이 와중에 사용될 수 있는 문서가 필요함. 따라서, 중온 배합, 반-중온 배합, 그리고 에멀전 기반의 저온 배합 아스팔트에 대한 유럽의 기준, 국가의 지침 및 국가의 시방서 차원을 담기 위해 일련의 문서가 작성되어 왔음. 기존의 HMA 문서가 효과적으로 사용될 수 있기 때문에, 중온 배합에 대해서는 일부의 수정이 행해졌음.


중온 배합 아스팔트에 있어서, 기존의 문서와 맞지 않는 한 가지 부분은 BS EN 13108-1의 5.2.10에서 명시된 배합의 최소 온도임. 이러한 최소 온도는 2015년에 출간될 새로운 문서판에서는 제거될 것임. 그 때까지 현재의 기준은 더 부드러운 개질(softer grades, 이 경우 최소 온도는 섭씨 140도 이하임)에 대해 사용될 수 있음.
 

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□ 결론 
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저온 아스팔트는 점차 사용되고 있지만, 현재의 시방서 대부분은 HMA를 중심으로 쓰여졌음. 그러나, HMA에 대한 이러한 시방서가 다양한 분류의 저온 아스팔트에 적용되기 위해 수정될 수 없는 이유는 없음. 중온 배합 아스팔트에 대해서는 최소한의 수정이 필요한데, HMA의 생산 및 설치 온도에서 낮추어진 온도만큼 수정 정도도 증가할 것임.


저온 아스팔트 배합을 사용한 문서의 사례가 작성되었고, 부록에 첨부되어 있음. 이러한 기록은 HMA에 대해 현재 가용하고, 현재의 유럽 기준에 따라 모델링될 수 있으며, 국가의 안내서나 고속도로 작업을 위한 시방서(Specification for Highway Works)를 지원할 수 있는 다양한 수준의 기준을 포함하고 있음.


이러한 문서의 가용성은 중온 배합 아스팔트, 반-중온 아스팔트, 그리고 에멀전 기반의 저온 배합 아스팔트가 조달의 대상이 되도록 하고, 이러한 사용으로부터의 피드백이 유럽 및 국가 문서를 개발하는데 도움이 되도록 하고자 함.
 

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