미국 미시간 주 교통부(Michigan Department of Transportation: MDOT)의 예방 정비 활동에 대한 공식적인 참여는 자본의 예방적 유지관리 프로그램(Capital Preventive Maintenance (CPM) Program)이 실시된 1992년까지 거슬러 올라감. 그때부터, 미시간 주에서는 다양한 예방적 유지관리의 사용이 상당히 성장하였음. 첫 해의 예방적 유지관리 프로그램에 대한 기금은 6만불에서 시작하였음. 1990년대 후반에는 기금이 55만불 이상 증가하였음. 최근에는 연간 기금이 80만불에서 100만불 범위에서 변동하고 있음. 미시간 주자본의예방적 유지관리 프로그램은 미국에서 가장 크고 성공적인 프로그램임.

미시간 주 교통부는 포괄적인 도로포장 보존 전략을 이용함. 이 전략에서예방적 유지관리로 정의된 처리는 매우 광범위함. <표 1>은 그러한 예방적 유지관리에 대한 도표임.

<미시간 주 교통부 자본의유지관리(MDOT 2010)>

1. 포장도로실(Pavement Seals)

- HMA 균열 처리

- 콘크리트 균열 처리

- 소소하게 부서진 부분의 수리와 함께 콘크리트 조인트 리실링(Resealing)

- Overband 균열 채우기-전처리

- 칩실(Chip Seal)

- 마이크로 서피싱(Micro Surfacing)

- 초박형 HMA 중첩-얇거나 중간정도의 부피(<1 인치 두께)

- 포장 재료의 서피스 실(Surface Seal)

2. 기능적 강화

- 비 구조적 HMA 겹치기(1.5 인치)

- 비 구조적 HMA 겹치기 (1.5 인치)와 함께 표면 밀링(Miling)

- HMA 숄더 리본(Shoulder Ribbons)

- 전체 깊이의 콘크리트 포장 도로 수리

- 다이아몬드 그라인딩

- 다웰 바(Dowel Bar) 추가 장착

- 콘크리트 도로 포장 복원

- 지하 배수도(underdrain) 출구의 청소와 수리 

* 주: HMA = 고온 교반 아스팔트(hot mixed asphalt)

자본의 예방적 유지관리(CPM) 프로그램의 기본 의도는,원래의 도로포장에 대한 수명을 연장하여 대규모의 보수와 재건설을 늦추는데 있음. 미시간 주 교통부 자본의 예방적 유지관리 프로그램은 환경에 의해 발생한 도로 포장 표면의 손상과 포장도로 물질의 결함에 대하여 도로포장 실(seal)을 함. 때때로 구조적 결함도 이 프로그램에 의해 수정됨.

자본의 예방적 유지관리 프로그램(CPM program)에 대한 초기 연구는 2010년 미시간 주 교통부에 의해 시작되었음. 미시간 주 교통부의 예방적 유지관리 프로그램에 대한 비용 대비 효과성(Cost Effectiveness)을 평가하고 그러한 예방적 유지관리의 비용 편익(Cost Benefits)과 자본의 예방적 유지관리 프로그램의 전반적인 비용 효율에 대하여 평가함.

구체적인 프로젝트의 목적은 다음과 같음:
？ 미시간 주 교통부에서 사용하는 각각의 도로 포장에 대한 예방적 보존 방안에 대한 비용과 편익을 결정함: 미시간 주 교통부의 예방적 유지관리 처리에 대한 적절한 편익을 측정하고 사용 가능한 비용정보를 파악하고 문서화 작업을 함.
？ 미시간 주 교통부의 도로포장 보존 프로그램에 대한 비용과 편익을 문서화함: 개별적인 보존 유지보수 처리와 다른 정보에 대한 평가를 기초로 하고, 미시간 교통부의 자본 유지 보수 프로그램의 전반적인 비용 효율성을 평가함.
？ 도로 손상의 종류와 처리를 해야 하는 적절한 시기에 따른 각각의 도로 포장 보존 방안에 대한 다양한 비용과 편익을 결정함: 각 처리를 할 때마다 가장 높은 비용 효과를 내기 위한도로 포장의 상태와 수리 시기와 같은 다양한 상황에 대해 특성화 함.
？ 선택된 시간, 장소, 그리고 도로 포장 표면의 손상 정도와 주어진 도로 포장 프로젝트에 대한 도로포장 보존 방안과 같은 관련된 매트릭스를 구축함: 가장 효과적이고 비용 대비 효율적인 보존 유지보수 처리방법을 미시간 주 교통부에서 찾는 것을 도울수 있는 도구(tool)를 계발함.
 

자본 유지보수 처리에 대한 성능은 도로포장을 이용한 기간의 연장, 이익을 본 지역, 그리고 편익-비용의 비율을 계산하여 분석함. 분석은 HMA-표면 도로 포장을 통해서만 가능했음. HMA-표면 도로 포장은 유연한 도로 포장(flexible pavement: 기존의 전통적인 형식의 HMA 도로 포장)과 복합 도로 포장(composite pavement: 포트랜드 시멘트 콘크리트 도로포장을 기초로 한 HMA표면)으로 나누어 짐. 미시간 지역의 성능을 측정한 후에, 기후에 따른 지역으로 나누어 분석하였음. 지역1은 수퍼리어(Superior)와 북쪽 지역을 포함하고, 지역 2는 그랜드(Grand), 베이, 사우스웨스트, 대학지역, 그리고 대도시 지역을 포함하였음.  

전반적으로, 마이크로서피싱(microsurfacing)과 HMA 밀(mill)과 오버레이 처리가 가장 긴 수명을 가지고 있었음(12년 이상 도로 서비스가 가능함). HMA 균열에 대한 실링(sealing) 작업이 가장 흔한 처리였고, 이 처리는 도로 포장의 수명을 3년 이상 연장하였음. 이 연구에서는 균열 실링에 대하여 두 가지 방법으로 분석하였음. 첫 번째는, (자본 유지보수)CPM 처리를 단독으로 실행하고 그에 대한 비용-편익에 대해 논의함. 그러나 균열 실링은 일상적으로 계획되고 일상적인 유지 보수 활동임. 따라서 미시간 주 교통부에서는 균열실링은 처리 사이클을 초기화하는 처리로는 사용하지 않기로 논의를 통해 결정하였음. <표 2>에서 보여지듯이, 다른 처리는 도로 포장의 수명을 2년에서 8년의 범위를 두고 그 수명을 연장시킨다는 것을 알 수 있음.

수명 연장은 Distress Index(DI) 데이터를 이용한 성능 모델을 통해 계산됨. 주어진 도로 포장 수명에서 DI 값의 평균이 모델링에 사용되었음을 주목하여야 함. 도로 수명 연장 값은 전처리(pre-treatment) 단계의 도로 포장 성능에 의해 계산되었고, 또한 전처리 모델은 각 지역과 각 포장 타입에 따라 다름. 전처리 모델은 구체적인 처리에 대한 것이 아니고 전체적인 데이터를 이용하여 만들어졌음. 그 이유는 분석에 어떠한 치우침을 방지하고 비교를 위한 공통 기준을 갖기 위해서임.

일반적으로, 예방적인 유지관리 보수 처리에 대부분은 DI 값이 0과 25 사이에 있는 보통 또는 좀 나은 상태의 도로 포장이 이에 해당함. 미시간 자본 유지보수 처리 프로그램에 대한 자료는 이러한 도로포장의 수명을 연장한시킨다는 것을 제안하였음. 그러나 이익을 극대화하기 위한 적절한 처리를 손질이 필요로 한 선택된 적절한 도로에 해야만 함.

<표2>도로수명 연장에 대한 요약 
 

비용 효과는 각 처리에 대한 편익-비용 비율을 통해 계산됨. 유닛에 대한 처리 비용에 대하여 처리 이전과 처리 이후를 비교하여 이익을 얻은 퍼센트에 대한 비율로 정의 되었음. 그 결과는 <표 3>에 있음.

유연성 있는 도로 포장의 경우, HMA 균열 실링은 전체 지역을 봤을 때, 가장 높은 편익-비용 비율을 보였음. 단일 칩 실과 이중 칩 실, 그리고 이중 마이크로서피싱을 비교하였을 때, 지역 2에서는 단일 칩 실이 유연한 도로 포장에 있어서 가장 높은 편익-비용 비율을 보였음. 지역 1의 경우, 마이크로서피싱이 단일 칩 실 보다 더 편익-비용 비율이 높은 것으로 나타났음. 전반적으로, 마이크로서피싱과 HMA 오버레이(밀링이 있는 경우와 없는 경우 모두) 유연한 도로 포장의 경우, 가장 낮은 편익-비용 비율을 가지고 있는 것으로 나타났음.

<표3> 선택된 처리에 대한 편익-비용 비율

복합 도로포장의 경우, 마이크로서핑이 가장 높은 편익-비용 비율을 가진것으로 나타났음. 또한 마이크로서핑의 경우, HMA 오버레이와 비교하여 지역1과 지역2 모두에서 더 높은 편익-비용 비율을 가진 것으로 나타났음.

편익-비용 비율은, 도로 포장 유지 보수 처리에 대한 비용 효율을 측정하는데 있어서 단 하나의 결정인자로 이러한 처리에 대한 평가를 해서는 안된다는 것을 보여줌. 예를 들어 균일 실링은 상태적으로 높은 편익-비용 비율을 가지고 있는데, 그 이유는 비용이 낮기 때문임. 그러나, 균일 실링은 매우 세세한 목적에 이용됨 -- 예를 들어, 횡단 열 균열(transverse thermal cracks),길이방향도로포장 조인트(longitudinal paving joints), 리플렉션 균열(reflection cracks)에는 효과적이지만, 앨리게이터 균열(alligator cracking)에는 그리 효과적이지 않음.처리 부분에서, 기존의 도로포장 상태에 대한 적용할 수 있는 처리에 대한 평가를 연결한 편익-비용 비율을 고려하는 것은 보존 유지보수 처리가 길게 유지될 수 있도록 하는데 필수적임.