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아스팔트 표면의 초기 미끄럼 저항성에 대한 추가 연구
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등록일2016-01-26
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| 리포트구분 | 기술리포트 | 콘텐츠구분 | 도로교통 |
|---|---|---|---|
| 출처 | Transport Research Laboratory | ||
| 원문제목 | Further studies of the skid resistance of asphalt surfaces in their early life원문보기 | ||
| 언어 | 영어 | 국가 | 영국 |
| 등록일 | 2016-01-26 | 발행일 | 2013-03-27 |
| 첨부파일 | 등록된 첨부파일이 없습니다. | ||
□ 소개
현대적인 아스팔트 도로 표면처리 물질은 전통적인 물질에 비해 더 빠르고 더 안전한 시공, 도로/타이어 소음의 감소, 그리고 승차감 개선과 같은 이점을 제공할 수 있음. 1990년대 중반에 영국에 소개된 이후로, 이러한 새로운 타입의 도로 표면처리는 이들의 미끄럼 저항 성능에 대해 말이 많았음. 경찰의 충돌 연구관들에 의해 수행된 정지 거리 미끄럼 시험(stopping distance skid tests)에서 보통의 건조 마찰력보다 더 작다는 것이 관찰에 의해 확인되었음.
이렇게 더 새로운 타입의 아스팔트의 특징은, 고온 압연 아스팔트(hot rolled asphalt, HRA)와 같은 전통적인 물질에서 발견되는 것보다 도로 표면 위에 더 두꺼운 바인더 물질 층이 존재한다는 것임. HRA 표면 대부분은 칩핑(chippings)으로 구성되어 고온 아스팔트에 압연되기 전에 얇은 역청 코팅이 만들어짐.
역청층(bitumen film)은 미끄럼 저항 특성을 만들기 위해 새로운 도로 표면을 만들 수 있는 것으로 제안됨. 예를 들어, 바인더 층은 골재의 마이크로텍스쳐(microtexture, 미세 질감)를 감추는 효과를 가질 수 있고(이는 습윤 미끄럼 저항성에 부정적 영향을 미침), 브레이크 작동 시에 생성된 열로 인해 연화(softening)될 수도 있음. 이는 도로 표면 기저를 부드럽게 하고 경찰에 의해 기록된 마찰력 값을 더 낮게 만들 수 있음.
고속도로청(Highways Agency) 대신에 교통연구소(Transport Research Laboratory, TRL)에 의해 수행된 초기 연구는 새로운 아스팔트 표면처리의 미끄럼 저항 성질을 더 잘 이해하기 위해서였음. 현대적인 아스팔트 표면처리의 새로운 사례와 더 오래된 사례에 대해 마찰력을 평가하기 위해 멈춤 바퀴 마찰력 측정기법(locked-wheel friction measurement techniques)이 사용되었음. 이 연구는 PPR060 보고서(Roe and Lagarde-Forest 2005)로 출간되었는데, 현대적인 아스팔트 표면처리에 중점을 두었음.
PPR060 보고서로부터의 제안사항 중 하나는 새로운 표면처리와 사고 위험 간의 연관성에 대한 구체적인 연구가 수행되어야 한다는 것임. 이러한 제안사항은 시행되었고 PPR205 보고서(Greene and Crinson 2008)로 출간되었음. 사고 연구가 밝혀낸 바에 의하면, 일부 타입의 도로 위에 새로운 표면을 설치한 지 몇 개월 뒤에 부상 사고가 약간 증가했다는 일부 증거가 있지만, 이러한 사고는 위험이 낮은 지역에서 발생한 것이었고 치명적인 사고는 상당히 감소하였음.
PPR060의 다른 제안사항을 다루기 위해 연구가 지속적으로 이루어지고 있음. 여기에는 새로운 아스팔트의 생애 초기 상태와 관련된 물리적 현상을 더 연구하는 것과 위험을 완화하기 위해 가능한 방법이 포함됨.
이 보고서는 생애 초기의 미끄럼 저항성에 대한 연속 연구에서 세 번째로, 물리적 현상을 연구한 최근의 활동을 포함함.
□ 범위와 목적
이 보고서에서 서술된 연구는 PPR060 보고서에서의 제안사항을 다루는 것을 주 목표로 하였음. 세 가지의 주요 연구 분야는 다음과 같음:
- (특히 새로운 표면의 생애 초기에) 시간 및 교통량에 따른 미끄럼 저항성의 개발
- 여러 다른 타입의 아스팔트 표면처리가 생애 초기의 미끄럼 저항성에 미치는 영향의 비교
- 도로 표면 온도가 생애 초기에 미치는 영향
PPR060 보고서는 생애 초기의 미끄럼 저항성의 결과로 사고 위험이 증가한 곳에서 이러한 위험을 완화시키기 위한 방법에 대해 추가적인 연구를 제안하였음. 이러한 제안사항은 이 연구와 병행하여 이루어지고 있으며, 다른 보고서에서 따로 출간될 것임. 그러나, 파악된 접근방법에는 표면 처리 기법이 포함되는데, 이러한 방법 중 하나는 새롭게 설치된 표면에 모래를 살포하는 것임. 이러한 방법으로 처리된 표면에 대한 측정을 하는 기회가 발생하였음. 이에 따라, 하나의 연구 분야가 추가됨:
- 새로운 아스팔트 표면에 대한 모래 살포의 영향
□ 논의
이 장에서는 이전의 연구 결과와 이 연구의 결과를 결합함으로써 같은 맥락에서 그 결과를 논의함.
⊙ 이전 연구의 주요 결과에 대한 요약
- 물리적 영향의 속성과 범위에 대한 원 연구(PPR060): TRL에 의해 수행된 원 연구는 현대적인 아스팔트 표면에서 생애초기의 마찰력과 관련하여 네 가지 주요 영향을 파악하였음: 매우 낮은 속도에서 높은 건조 멈춤 바퀴 마찰력; 높은 속도에서 정상적인 건조 도로와 비교할 때 건조 멈춤 바퀴 마찰력의 감소(이는 멈춤 바퀴 미끄럼 시에 역청의 연화와 관련되어 있음); 낮은 속도에서 매우 높은 습윤 마찰력; 양호한 질감 깊이를 가진 새로운 표면에 기대되는 것보다, 높은 속도에서 더 낮은 습윤 마찰력.
- 새로운 표면 처리에서의 사고 위험에 대한 연구(PPR205): Greene and Crinson(2008)은 고속도로청의 포장관리시스템(Highways Agency Pavement Management System, HAPMS)로부터의 데이타를 사용하여 2001년 1월부터 2004년 12월까지의 기간 동안 표면처리가 다시 된 도로 부분을 파악하였음. 이 부분에서 발생한 사고와 관련된 정보를 제공하기 위해서 국가 도로 교통사고 데이타베이스(STATS19)를 검색하였음. 표면 재처리의 전, 중, 후에 발생한 사고가 파악되었음. 그 결과는 다음과 같음: 간선도로에 대해 표면 재처리를 시행한 지 처음 몇 개월간 부상 사고가 약간(약 11%) 증가하였음; 같은 기간 동안 치명적인 사고는 크게(약 70%) 감소하였음; 사고 위험의 증가는 반드시 미끄럼 위험이 높은 지역에서 발생한 것이 아님.
⊙ 사고 위험에 대한 함의 검토
- 이전 연구의 관점: 정상적인 운전과 보통의 표면 상태 하에서 운전자는 보통 도로가 제공할 수 있는 것보다 큰 마찰력을 요구하지 않음. 일반적으로, 표면처리의 상태는 다른 인자들이 브레이크나 조종에 있어 갑작스럽고 상당한 요구가 있을 때만 작동할 것임. 새로운 표면처리의 존재는 사고 결과에 영향을 미칠 수 있지만 인과관계의 주요 부분은 아니었음. PPR060에서, Roe and Lagarde-Forest에 의하면, 건조 마찰력의 감소로 인한 사고 위험의 증가는 정지 거리와 속도에 대한 분석에 근거할 때 작을 가능성이 있음. 습윤 미끄럼 저항성의 더 큰 감소율과 높은 속도에서의 낮은 습윤 마찰력이 관찰되었을지라도, 측정된 마찰력 값은 일반적으로 도로에서 예상되는 범위 내에 있었음. 따라서, 이러한 영향은 대부분의 경우에 습윤 상태에서 미끄럼 위험의 상당한 증가를 구성하는 것 같지는 않음.
- 낮은 위험 지역: 도로는 미끄럼 저항성의 관점에서 일반적으로 낮은 사고 위험을 가지고 있음. 그러나, 이들은 고속 도로이고, 도로가 젖었을 때 새로운 표면 위의 높은 속도에서 관찰된 멈춤 바퀴 마찰력의 감소는 갑작스러운 조종이나 브레이크 작동이 필요할 때 충돌 위험의 증가에 기여할 수 있음.
□ 결론
이 연구는 생애 초기에 아스팔트 표면처리의 미끄럼 저항성에 대해 진행 중인 연구를 지속함. 이 프로그램(PPR060)의 초기 연구는 많은 제안사항을 도출하였고, 이 보고서는 새로운 아스팔트 표면처리와 관련된 물리적 현상을 다루었음.
여러 다른 상태 하에서 새롭게 설치된 여러 아스팔트 표면에 대해 습윤 및 건조 상태의 멈춤 바퀴 마찰력의 측정이 이루어졌음. 이는 새로운 아스팔트 표면과 관련된 네 가지의 주요 질문에 대한 답변을 목적으로 함. 이 연구에 의해 다루어진 질문과 도출된 결론은 다음과 같음:
⊙ (새로운 표면의 생애 초기에서) 시간 및 교통량에 따라 미끄럼 저항 거동이 어떻게 변화하는가?
- 건조 상태에서 마찰력은 초기에 매우 크지만, 미끄럼이 발생함에 따라 역청의 연화로 인해 마찰력의 감소가 발생함.
- 더 높은 속도에서 바퀴가 멈춰진다면 더 낮은 마찰력 상태가 발생할 확률이 더 높을지라도, 어떤 상태가 특정 상황에서 발생할 것인지는 예측할 수 없음.
- 습윤 상태에서 낮은 속도의 마찰력은 매우 높지만, 속도가 증가함에 따라 마찰력은 질감이 잘 생성된 도로보다 더 빨리 감소함. 그럼에도 불구하고, 관찰된 마찰력의 수준은 여전히 일반적인 도로의 마찰력 범위 안에 있음.
- 어떤 효과는 풍화로 인해 시간이 지남에 따라 덜 주목할만함.
- 습윤 미끄럼 저항성이 상당히 감소하고 다시 증가할 때는 새로운 표면 처리의 생애 초기임. 이러한 현상은 교통량과 시간의 결합된 효과와 관련이 있는 것처럼 보임. 교통량이 더 많은 도로에서 새로운 표면 처리는 수명이 짧았음. 습윤 미끄럼 저항성의 감소 및 재증가는 개통된 후 몇 일 뒤에 종종 발생하였음.
⊙ 새로운 현대적인 아스팔트 표면처리와 관련된 물리적 영향은 어느 정도로 전통적인 HRA에 발견되었나?
- 이 연구에 의하면, 물리적 영향은 새로운 얇은 표면처리에서 뿐만 아니라 새로운 HRA 표면에서도 관측될 수 있음.
- 그러나, 이러한 영향은 더 많은 교통량에서 HRA에서 더 짧은 가능성이 있음.
⊙ 도로 표면의 온도 상승은 건조 마찰력에 영향을 미치는가?
- 새로운 표면처리의 표면 온도 상승은 건조 마찰력의 감소 가능성을 증가시키는 것으로 보이지 않음.
- 데이타가 제안하는 바에 의하면, 온도의 상승은 높은 마찰력 상태의 가능성 증가로 이어질 수 있음.
⊙ 초기의 모래 살포는 생애 초기의 미끄럼 저항성에 어떤 영향을 미치는가?
- 새롭게 설치된 표면에 모래를 살포하는 것은, 표면이 새롭게 설치되었을 때 속도가 증가함에 따라 미끄럼 저항성의 더 큰 손실률 효과를 제거함으로써 일부 단기적인 이점을 가질 수 있음.
- 이러한 이점은 교통량이 많을 때 빠르게 소실되나, 교통량이 작은 도로에서는 약 6개월간 지속될 수 있음.
- 이러한 타입의 처리는 교통량이 낮은 표면에서 발생하는 건조 마찰력의 감소 가능성을 낮출 수 있음.
- 그러나, 모래 살포의 단점 및 이점을 완전하게 이해하기 위해서는 이러한 타입의 처리에 대한 추가적인 상세 연구가 필요함.
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