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타이어-도로포장과 환경적 교통 소음 연구
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등록일2016-04-20
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| 리포트구분 | 기술리포트 | 콘텐츠구분 | 도로교통 |
|---|---|---|---|
| 출처 | Colorado Department of Transportation | ||
| 원문제목 | Tire-Pavement and Environmental Traffic Noise Research Study원문보기 | ||
| 언어 | 영어 | 국가 | 미국 |
| 등록일 | 2016-04-20 | 발행일 | 2012-06-00 |
| 첨부파일 | 등록된 첨부파일이 없습니다. | ||
□ 소개
⊙ 배경
교통 소음 공해는 전세계적으로 주민들에게 걱정거리가 되고 있음. 이는, 인구 밀도가 높고 교통량이 많은 도시 지역에서 더욱 그러함. 이러한 소음을 줄이기 위해, 콜로라도 주 교통부(Colorado Department of Transportation, CDOT)와 다른 기관의 기술자들은 고가의 차음벽에 일반적으로 의존함. 차음벽에 대한 심리적 요소 있긴 하지만, 차음벽은 모든 경우에 소음 공해를 줄이기 위한 이상적인 해결책인 것으로 보이지 않았음. 소리는 벽의 끝부분을 넘거나 돌아서 퍼지는 경향이 있어서, 간선도로에서 비효과적인 것으로 증명되었음. 게다가, 콜로라도 주에서 일반적으로 발견되는 산악지형은 차음벽의 효과성을 낮출 수 있음.
최근에, 차음벽에 대한 대안이 개발되어 오고 있음. 소음을 줄이라는 대중의 요청 및 국가 정책에 힘입어, 유럽연합과 다른 곳의 기술자들은 타이어-도로포장 간의 접촉면에서 발생하는 소음을 줄이는 대안적인 도로포장의 타입과 표면을 개발하였음.
타이어-도로포장 사이에서 발생하는 소음은 교통 소음의 여러 타입 중 하나일 뿐임. 그러나, 트럭 교통량이 낮은 도로의 상당수에서 타이어-도로포장 소음은 주요 소음원이 되었음. 만병통치약은 아니지만, 특정한 도로포장 타입과 질감은 소음 수준의 개선으로 이어졌고, 일부 경우에 차음벽의 높이에 대한 필요성을 감소시키고 삶의 질을 개선하였음.
이 주제에 대한 더 심도깊은 논의를 위해서, 연방고속도로청(Federal Highway Administration, FHWA)의 “더 조용한 도로포장에 대한 소책자(Little Book of Quieter Pavements)”와 교통 협력자금(Transportation Pooled Fund) 하에서 개발된 “더 조용한 도로포장에 대한 질문과 대답(Questions and Answers About Quieter Pavements)”은 좋은 자료임.
연방 정책의 관점에서, 도로포장의 타입 또는 질감은 연방자금을 지원받은 프로젝트에서 교통 소음 감소대책으로 고려될 수 없음. 도로포장의 효과가 소음 영향을 결정하는데 있어 고려되거나 완화기법으로 간주되기 위해서, “조용한 도로포장 파일럿 프로그램(Quiet Pavement Pilot Program, QPPP)”이 승인되어야 함. QPPP 하에서, 주 고속도로청(State Highway Agency)은 특정한 도로포장 타입/질감의 사용을 통하여 소음 완화를 보증하는 의지를 보여야 함. 현재까지, 애리조나 주는 도로포장의 표면을 아스팔트-고무 마찰층(asphalt-rubber course, ARFC)으로 선택함으로써 이를 채택한 유일한 주임. ARFC 표면재처리가 QPPP 하에서 시작된 2003년 이후로 많은 교훈을 얻었음. 그러나, 아스팔트-고무나 다른 도로포장 타입에 관심을 보인 주는 지역 상황에 맞게 소음 감소 역량을 먼저 평가할 필요가 있음.
모든 주는 독특한 조건을 가지고 있는데, 여기에는 기후, 교통, 재료의 가용성, 유지관리의 특징과 이슈등이 포함됨. 어떤 주에 최적인 조용한 도로포장 대안을 선택하는 것은 내구성, 비용 및 안전성과 같은 요소들을 모두 고려해야 함. 현재, CDOT가 도로포장 선택에서 고려하는 요소들은 안전과 내구성을 강조하고 있음. 특정 프로젝트에 대해 가장 적합한 도로포장 타입과 수선 기법을 결정하기 위해 생애주기 비용 분석이 수행됨. 소음은 현재 CDOT 도로포장 타입에서 고려되는 요소가 아니지만, 환경적으로 민감한 지역과 대안들 사이에 비요에서 큰 차이가 없을 때 소음은 부차적인 고려사항으로 사용될 수 있음.
QPPP가 가진 내재적인 이슈로 인해, 대부분의 주는 QPPP 대신에 “조용한 도로포장 연구(Quiet Pavement Research, QPR)”를 선택하였음. QPPP와 QPR 하에서 수집되는 데이타는 같지만, 소음 감소를 필요로 하는 프로젝트에 대해 연구가 수행되고 있다면, QPPP가 수행되기 전에 전통적인 수단이 사용될 필요가 있을 것임.
연방고속도로청의 QPR 프로그램의 요구사항을 맞추기 위해서, 연구는 데이타 획득 계획(Data Acquisition Plan, DAP)과 같은 의도된 목적을 가져야 하고, 도로포장의 성질에서 다양한 변화를 보여주기에 충분히 자주 보고를 해야 함.
현재의 DAP 안에서, 도로포장, 교통, 안전 및 기상학적 데이타와 함께 타이어-도로포장과 도로변의 소음에 대한 데이타도 수집되어야 함. 다양한 도로포장 타입의 음향 성질을 도출하기 위해 적합한 방식(예를 들어, 계절별, 시간에 따라)으로 이러한 데이타는 분석되고 보고될 것임. 또한 이러한 데이타는 도로포장의 물리적 성질과 질감과 연관될 것임. 추가적으로, 다양한 소음 대책을 서로 서로 연관시키기 위해 데이타가 사용될 것임.
⊙ 연구 범위
이 프로젝트는 장기간에 걸쳐 타이어-도로포장의 소음 특성을 파악하기 위해 콜로라도 주에서 현재의 도로포장을 검토하는 것임. 최근에, 연방고속도로청은 QPPP와 QPR에 대한 지침서 개발을 통하여 이를 지원하였음. 현재, CDOT는 후자에 중점을 두지만, QPPP에 들어가는 가능성도 준비하고 있음.
이 프로젝트의 범위는 CDOT가 타이어-도로포장 표면과 환경적(도로변) 소음 데이타 수집을 지원하는 것임. 이 데이타는 적절한 QPR 프로그램 수행을 위한 CDOT의 임무를 완수하는데 도움이 되는 방식으로 구성되고 보고될 것임.
⊙ 프로젝트의 목적
이 연구의 주요 목적은 CDOT에 신뢰성있고 정확하며 콜로라도 주의 다양한 조건을 대표하는 타이어-도로포장과 환경적 교통 데이타를 제공하는 것임. 교통과 기후에 대한 데이타를 지원하는 것은 소음 조치와 함께 동시에 수집됨. 궁극적으로, 이러한 데이타는 CDOT에 의해 수집되고 있는 다른 데이타와 함께 처리될 것임. 이 프로젝트의 목적은 QPR의 요구사항뿐만 아니라 어떤 도로포장 타입/질감이 소음 완화 요구사항을 해결하거나 보완할 것인지에 대한 교훈을 만족시키는 것임.
이러한 목적을 달성하기 위해, 특별한 데이타베이스가 개발되고 있음. 이 데이타베이스는 34개의 도로포장 구간에서 수집된 데이타로 채워지고 있음. Transtec에 의해 수집되는 소음 데이타와 함께, 도로포장 구간에 대한 여러 다양한 정보는 이 데이타베이스를 지속적으로 채울 수 있음.
이 데이타베이스는 적어도 다음의 3가지 목적을 달성하기 위해 사용될 수 있음:
- 다양한 소음 조치, 시간에 따른 변화, 이 두 가지에 기여할 수 있는 변수들 간의 상관관계를 구축함.
- 다양한 소음 대책기법 간의 상관관계를 구축함 – 가까이서(close proximity, CPX), 차량위 소리 강도(on-board sound intensity, OBSI), 통계적 가속 주행 지수(statistical pass-by index, SPBI), 환경(SPBI+)
- 콜로라도 주 특유의 도로포장 및 다른 조건에 근거하여 연방고속도로청의 교통 소음 모델(Traffic Noise Model, TNM)의 정확성을 검증하기는데 적합한 정보 제공을 지원함.
□ 결론
이 연구의 핵심적인 결과는 다음과 같음.
⊙ 어떤 도로포장이 가장 조용한가?
측정 결과에 의하면, CDOT에 의해 사용된 대안들 중에서 하나의 도로포장 타입이 가장 조용하다고 결론을 내릴 수 없음. 각 도로포장 타입은 소음 수준의 범위를 가지고 있는데, 이러한 범위는 대체로 겹침. 하나의 특이점은 US 34 도로를 따라 있는 아스팔트 도로포장 구간(32, 33, 34 구역)이었는데, 이 도로는 고무조각 아스팔트(crumb-rubber asphalt) 실험의 일환으로 건설되었음. 이 구간은 더 조용한 도로포장 중 하나로 측정되었지만, 이 구간은 새로 건설되었고, 시공 이후로 가장 큰 음향 성능의 변화률을 가졌음.
⊙ 음향 내구성
<표 1>은 3가지 주요 도로포장 타입의 평균 음향 내구성을 요약함. 표에서 볼 수 있듯이, 이러한 값은 거의 비슷해서 어느 하나의 도로포장 타입이 우수하다고 할 수 없음. 이러한 계산은 시간에 따른 소음 변화에 근거한 것으로, 누적된 교통 및 관련 마모의 영향을 포함하고 있지 않음.
<그림1 다양한 도로포장 타입에 대한 평균 음향 내구성 >
⊙ 음향 전파 수정삭제 21 구역에서, 도로포장에서의 거리의 함수로써 소리 수준의 변화를 평가하기 위해 특별 연구가 수행되었음. 이 구역에서, 차선에서 거리가 2배씩 멀어질수록 소리 수준은 4.0 데시벨이 떨어졌음. 이 계산은 도로포장의 차선 외곽의 중심에서 25 - 200피트 떨어진 거리에 근거하여 수행되었음.
⊙ 자동차 대비 대형 트럭의 소음 수준 수정삭제 SPB 측정방법을 사용하여 수집된 데이타에 근거할 때, 도로에서 25 - 50피트 떨어질 곳에서 트럭의 평균 소리 수준은 자동차보다 8.0 데시벨이 더 높았음. 이러한 차이점을 고려할 때, 트럭 1대는 6 - 7대의 자동차 소음과 비슷함.
⊙ 교통 소음 모델(TNM) 수정삭제 TNM은 지속적으로 진화하고 있음. 도로포장의 효과 실행(Pavements Effects Implementation, PEI) 연구가 최근에 자금을 지원받아, 볼피 센터(Volpe Center)에서 수행하고 있음. PEI 연구의 결과로, 차후에 TNM 예측에서 특정 도로포장의 타입을 포함할 수 있을 것임.
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