| 연구개발개요 |
○ (SOC 고령화) ？시설물의 안전관리에 관한 특별법？에 따른 시설물 중 준공 후 30년 이상 경과한 SOC가 11%(1,898/17,513)에 달하는 실정 ○ 국내 도로포장 연장 중 콘크리트 포장이 차지하는 전체 비율은 약 12.7% 11,375 km/연장)이며, 이에 따른 도로시설물의 증가도 동일한 연장으로 증가하고 있으며, 부대 시설물로는 중앙분리대, 배수시설 등이 대표적인 도로의 부대 시설물이라 할 수 있음○ 도로시설물의 유지관리 점검 체계 부재와 효율적 유지관리 방안 적용 필요- 국토교통부의 ‘제2차 도로정비기본계획(2011-2020)’에 있어서 도로의 시설개량 중심으로 계획이 변경되어 있으나 도로 부대시설물에 대한 언급은 없음- 이러한 이유는 도로 부대시설물에 대한 표준화된 유지관리 기법의 부재로 인하여 시특법상의 구조물을 제외한 부대시설물의 구체적인 제도는 구축되어 있지 못함○ 2000년도 이후 지속적인 이상기후 현상으로 인하여 겨울철 폭설과 혹한으로 인하여 도로의 제설제 사용이 지속적으로 증가하고 있음. 2010년 서울시와 경기도에서는 도로의 콘크리트 부대시설물의 손상원인 조사를 실시한 결과 제설제의 사용과 혹한기의 온도에 따른 동해 즉, 복합열화에 의한 손상으로 보고되었으며, 이에 적절한 보수/보강이 필요하다고 보고하였음○ 도로시설물의 열화원인 분석 없는 일반 보수로 인한 보수부위 중심으로 2차 파손 반복되고 있음. 도로시설물 특수한 환경(유해물질, 진동, 누수등)에 노출되어 있음을 인지하고 도로시설물의 손상 원인에 대한 정확한 분석과 함께 이에 대응 가능한 내구성이 큰 재료의 사용이 필요한 실정임○ 도로시설물은 진동과 유해환경에 노출되는 물리·화학적 복합열화 환경에 노출되게 되며, 이를 고려한 신개념의 유지보수재료의 개발이 절실히 필요함. 북유럽 및 북미의 경우 이러한 도로시설물의 손상에 대한 대책으로 설계시 설계 강도의 높임과 유지관리를 위한 표면 도장 등의 공법을 적용하고 있음○ 국내뿐만 아니라 국외에서 아직까지 이러한 복합적인 요인에 대응이 가능한 탄성재료를 활용한 유지관리 재료의 개발은 쾌적한 도로환경을 유지하는데 큰 영향을 미칠 것으로 판단됨. 따라서, 도로시설물의 효율적 유지관리에 적합한 고내구성, 고탄성, 방수 유지관리 기법의 개발과 현장의 도입이 시급한 실정임
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| 최종목표 |
○ 기후변화, 환경요인 등에 의하여 열화된 도로시설물에 기존의 시멘트계 보수재료가 아닌 고내구성, 저투수성, 고탄성의 특성을 가진 유무기계 하이브리드 유지보수재료를 적용함으로써, 도로시설물의 공학적 성질 개선, 내구수명 연장, 유지보수 비용절감 등 통합적 성능향상을 위한 신개념 보수재료 개발이 본 과제의 최종목표이다.1) 도로시설물의 내구수명 향상을 위한 고탄성, 고내구성 유무기 복합재료 원천기술 개발2) 고탄성, 고내구성 유무기 복합유지관리 재료의 도로시설물 적용기술 개발○ 이상의 최종목표를 달성하기 위하여 도로시설물의 열화환경조사와 콘크리트의 열화정도를 조사하고, 보수재의 역학적/미세구조적/내구적 성능향상 방안에 대하여 고찰할 예정임○ 현재까지 개발된 시멘트계 보수재와는 보수 메커니즘이 상이한 신개념의 보수성능을 가진 보수재를 개발하여, 다양한 도로시설물의 보수재로 사용범위가 광범위한 고내구성/고탄성 보수재료 최적의 배합과 시공기술 시스템을 구축할 계획임○ 본 기술개발은 도로시설물에 많이 노출되는 유해물질에 의하여 발생하는 누수, 균열, 반응물질의 생성을 근원적으로 억제하므로써, 이상 기후로 인한 극한환경에 노출된 도로시설물의 내구성 향상 및 유지보수비용 절감에 획기적인 효과가 있다. 또, 이러한 도로시설물의 내구수명을 향상시키므로써 도로시설물의 유해한 환경에 노출되는 도로시설물 유지관리 계획 및 설계에 직접적으로 적용할 수 있다.
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| 연구내용 및 범위 |
1. '도로시설물의 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재료 개발' 연구내용○ 도로시설물의 특수성을 고려한 손상원인 대응형 고탄성 유무기 복합재료의 원천기술 개발■ 탄성재료(폴리우레탄 계열 탄성충진재)에 대한 기본적인 자료 조사 분석과 유무기 복합재료로의 활용에 대한 실험분석 ■ 고탄성/ 고내구성 유무기 복합 유지관리 재료의 적합성 평가 및 배합 설계 반영-주제 설계보통 주제는 탄성체에서 경도를 좌우 Hard Segment 역할을 하는 원료로서 상업적으로 많이 사용하는 방향족 이소시아네이트인 Toluene Diisocyanate, 4,4-Diphenylmethane diisocyanate과 지방족이소시아네이트인 Isoporon diisocyanate, Cyclohexylmethane diisocyanate등이 있는데 이중에서도 기계적 물성이 우수한 방향족 이소시아네이트인 4,4-Diphenylmethane diisocyanate를 활용. 또한 상온에서도 액상이면서 기계적 물성을 향상시키기 위하여 글리콜류들을 혼합하여 최적의 배합 도출-경화제 설계경화제는 유연성, 탄성 등의 Soft Segment의 물성을 발현하는 재료이다. 이는 Polyol, Glycol등의 Mixture이다. Polyol의 종류로는 Polyether Polyol인 Polypropylene Glycol, Polytetra-methylene Glycol, Polyethylene Glycol등이 있고, Polyester Polyol은 Adipate, Polycaprolacton등이 있으며, PC계에는 Polycarbonate diol 등을 활용■ 기존 도로시설물의 기후변화 및 열화물질에 의한 열화 원인 분석- 콘크리트의 유해물질(염분, 기후변화, 탄산화. 알칼리반응등)으로 인하여 콘크리트 손상원인 분석- 현장 시료 채취 분석을 통하여 주요 열화원인 인자에 대한 이론적 정립■ 기 사용된 보수재료의 성능평가를 통하여 최종 개발 목표인 유무기 복합 하이브리드 유지보수재료의 성능 결정○ 도로시설물의 유무기 하이브리드 유지관리재료의 현장 적용 기법개발과 폭로평가■ 유무기 하이브리드 유지보수재료의 내구성, 내화성, 방수, 탄성에 대한 평가 분석■ 도로시설물의 경우 보수재료의 부착미흡으로 인한 2차적 피해 증가에 따른 시공시 일체화 거동 평가- 부착성능, 강도특성 분석- 내구성능(염분, 동결융해, 탄산화등) 평가 분석- 내화성 및 스케일링 저항성 평가 분석■ Mock-up test를 통한 현장의 폭로 검증 실시2. '도로시설물의 특수성을 고려한 손상원인 대응형 고내구성 유지관리재료의 개발' 최종 목표 달성을 위한 과업 범위○ 도로시설물의 내구수명 향상을 위한 고탄성, 고내구성 유무기 복합재료 원천기술 개발- 도로시설물의 기후변화에 따른 열화 원인 정립- 유무기 하이브리드 유지보수재료의 최적 배합설계- 고탄성 유지보수재료의 역학적 성능평가 및 기개발된 보수재료와의 성능 비교 평가○ 고탄성, 고내구성 유무기 복합유지관리 재료의 도로시설물 적용기술 개발- 고탄성 유지보수재료의 내구성, 내염성, 내화학성 검토- 유지보수 재료의 기존 도로시설물의 부착 시공방법 개발- 기존 도로시설물의 유무기 유지보수재 부착거동에 대한 역학적 성능 평가- 현장 폭로 실험 및 유지보수 재료 성능 모니터링
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