| 연구개발개요 |
○ 블랙아이스 발생으로 인한 도로？교통사고● 2019년 12월 14일 상주-영천고속도로에서 블랙아이스 도로사고로 차량 20여대가 연쇄추돌 했으며, 7명이 숨지고 32명이 다쳤음. ● 2019년 11월 광주-원주 고속도로 옹양평 나들목 근처에서 블랙아이스가 원인으로 차량 20 여대가 연쇄 추돌하면서 인명피해와 교통혼잡으로 인해 사회적 비용이 발생되었음.● 도로교통공단의 교통사고 분석시스템에 의하면 2014년부터 2018년도 까지 블랙아이스 및 도로결빙과 관련된 도로에서 발생한 사고는 6,578건으로 나타났으며 치사율은 1.9배 이상으로 높은 수치임. ● 동절기 도로에서 발생되는 위험요인은 기상적인 부분으로 기상의 변화에 따라 도로가 영향을 받으면서 교통사고를 통한 혼잡, 체증 등의 부작용과 다수의 인명피해를 일으키게 된다. 특히 어는 비와 블랙아이스는 동절기 교통사고의 주요 원인으로 주목되고 있음. ● 어는 비(Freezing Rain)는 과냉각상태의 액체 강수가 지상으로 떨어지면서 지표면에 닿거나 물체에 부딪쳤을 때 유리면과 같은 투명한 모습으로 얼어붙는 현상인데 이는 블랙아이스처럼 도로 포장면에 반투명에 가까운 얇은 얼음 막이라는 의미 임. ● 겨울철 최저기온이 0℃ 이하면서 일교차가 9℃를 초과하는 일수와 결빙교통사고의 상관관계가 매우 높은 것으로 분석되었으며, 최근 5년간 이들 조건에 해당하는 날은 연 평균 51.5일에 달했음. ● 도로결빙에 의한 인명 및 재산피해는 꾸준하게 발생되고 있지만, 재설작업에 사용되는 염화물에 의한 차량부식, 콘크리트의 열화현상을 또 다른 도로의 문제로 대두되고 있음. ● 현재 강원도 내 상습결빙구간 도로현황은 횡성군, 춘천시, 홍천군 등 도내 170개 도로에서 전체 299.86km 구간이 상습결빙구간으로 지정되어 있어, 강원도와 같은 산간지역이 다수 존재하는 지역에 상습결빙구간을 원천적으로 해결할 수 있는 방안이 필요한 이유임. ● 따라서 사후에 대응하는 예방이 아닌 선제적으로 예방할 수 있는 도로 융설 및 융빙에 대한 대책의 중요성이 크게 대두되고 있는 실정임. ○ 폭설 및 도로결빙(블랙아이스) 문제 해결을 위한 열전도성 콘크리트 개발 및 IoT기반 에너지하베스팅 열 공급시스템 구축● 도로포장체로서의 기계적인 성질과 내구성 확보가 가능한 열전도성 콘크리트 개발과 여기에 적용하기 위한 열 공급체계에 적합한 재료 선정, 태양광을 활용한 IoT기반 Power Supply System을 통한 축전시스템 구축을 함으로써 친환경 에너지원인 태양전지를 이용한 축전시스템을 적용하여 일조량 및 기온에 따른 도로결빙환경 분석을 통해 도로결빙/블랙아이스 등의 지역 현안 문제 선제적 예방하는 기술 임.● 어는비, 눈 등에 의해 도로결빙, 블랙아이스가 발생 되어 사고발생이 우려되는 지역으로, 가능한 분야는 도로포장, 철도, 인도, 골목길, 전력공급이 수월하지 않은 산간지역 등이 해당됨.
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| 연구내용 및 범위 |
- 열전도성 및 발열성능을 향상 시킬 수 있는 탄소소재 첨가 열전도성 콘크리트 최적 배합기술 개발- 탄소 소재 기반 열전도성 콘크리트의 지적재산권 확보 및 사업화 기술 마련- 지식재산권 확보를 통한 현장적용 시험 성과활용실적확보- IoT 기반 Power Supply 및 Smart Control System 개발 - 통합 Smart Controller 응용프로그램 개발 - 지역내 상습결빙도로 선정 후 현장적용을 통한 사업화 효율성 분석- 콘크리트 품질 가이드라인(안) 마련 및 공청회/만족도 최종 목표의 성격 및 설정근거● Power Supply System은 태양패널의 설치 단위면적 당 배터리의 축전량을 인증 실험을 통해 시험성적서를 발행하여 설정근거를 확보할 계획임. ● 통합 Smart Controller 는 한국정보통신기술협회의 TTA인증성적서를 발행하여 목표를 달성할 계획임.● 열전도성 및 발열성능과 관련된 목표는 연전도도와 관련된 목표는 국가 공인인증기관을 통해 KS 규격에 맞게 성적서를 발행할 계획이며, 발열성능과 관련된 내용은 국내 및 국외 기준이 없기 때문에 국공립 연구소를 통해 연구보고서를 발행할 계획임. ● 내마모성, 압축강도, 휨강도, 동결융해, 마모저항성 등과 같은 내구성과 기계적인 특성은 국내 KS 기준과 국외 ASTM 기준에 맞게 실험을 통해 국가 공인인증기관을 통해 공인성적서를 발행하여 품질검증을 통해 정량적인 목표를 통해 사업화 단계에서 품질인증서류로 활용할 계획임. 일조량 및 기온에 따른 도로결빙 환경분석을 통해 태양광을 활용한 IoT기반 Power Supply System을 통한 축전시스템 개발- 태양 패널의 단위면적당 시간당 배터리 축전량 100Wh/㎡ 이상- 배터리 보온패키지 개발 (사용 온도 ？10℃~50℃)- IoT 결빙 감지 센서 및 모니터링의 데이터 손실율 5% 이하강원도 및 세종시 지역 내 도로결빙/블랙아이스 다발구간에 선제적 사고예방이 가능한 도로 융설 및 융빙 시스템 재료- 열전도율 7 W/m·K 이상- 압축강도 40MPa, 휨 강도 6MPa 이상- 내마모성 10% 이하- 중성화 10mm 미만- 내산성 질량감소율 3% 미만- 동결융해 저항성 90% 이상- 발열성능 (발열온도 50℃이상)- 현장시방배합표제안기술의 현장에 적용하기 위하여 재료의 생산부터 제작, 설치 그리고 현장에서 발생되는 문제점을 전반적으로 도출하여 경제성 분석을 실시- 현장배합 압축강도 40MPa, 휨 강도 6MPa 이상- 현장배합 공기량 및 슬럼프 측정 (4~6%, 180mm 이상)- 현장 발열 성능 시험 (표면온도 5℃ 이상)- 시공원가계산서 산출- 제품 생산 단가표 - 경제성 분석표
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