| 2차년도 |
- 주관연구기관(부산대학교): ○ 포장 공극, 폐색 입자 고려 투수성 포장 시스템의 침투 지속성 실험적 평가 기법 설정 * 실내 요소재료 실험을 통한 투수성 포장재의 투수계수 지속성 평가 기법 설정 * 강우모사 및 침투능 실험을 통한 투수성 포장 시스템의 침투능 지속성 평가 기법 설정 ○ 포장 공극, 폐색 입자 고려 투수성 포장 시스템의 침투 지속성 시뮬레이션 기법 설정 * 물리적 모형 기반 침투 지속성 시뮬레이션 기법 설정 * 이미지 분석 기반 침투 지속성 시뮬레이션 기법 설정 * 가상 시료모델 기반 침투 지속성 시뮬레이션 기법 설정 - 공동연구기관(에스비비): ○ 공극 폐색이 적은 친환경 투수성 포장재 설계 기법 설정 * 포장재 공극 특성과 폐색 입자에 따른 폐색 정도 상관성 분석 기법 설정 * 공극 폐색이 적고 안정한 친환경 투수성 포장재 설계기법 설정 - 공동연구기관(더지엘): ○ 공극 폐색이 적은 투수성 콘크리트 포장재 설계기법 설정 * 포장재 공극 특성에 따른 구조적 안정성 실험적 분석 기법 설정 * 공극 폐색이 적고 안정한 투수성 콘크리트 설계기법 설정
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- 주관연구기관(부산대학교): ○ 포장 공극, 폐색 입자 고려 투수성 포장 시스템의 침투 지속성 실험적 평가 기법 설정 * 국내·외 공극 폐색 유발 입자에 대한 문헌 분석 및 국내 포장 노면 상의 폐색 입자, 집수정 내의 표면 유출수 잔해 분석을 통한 한국형 지역별, 환경별 폐색 입자 특성 산정. * 국내 지역별, 환경별 폐색 입자 특성으로부터 공극 폐색 실험에 사용할 폐색 입자의 특성을 정의. 또한 실험에 사용할 폐색 입자의 특성을 바탕으로, 실험 시 폐색 입자 투여 방법 설정. * 정수두, 변수두 고려 가능한 포장재 투수시험장치를 통해, 예비 시험을 수행하여, 각 종류별 폐색입자 투여 시, 포장재 시료의 투수계수 저감 추세를 분석. 국내에 널리 사용되는 대표적인 투수성 포장재를 시험에 사용하여, 일반적인 포장의 폐색 입자 특성에 따른 투수계수 저감 현상을 분석하여 2차 년도 포장재 개발의 기초 자료로 활용. 또한 실험에 사용할 폐색 입자의 특성을 바탕으로, 실험 시 폐색 입자 투여 방법 설정. 현재 국내외에서 사용되는 폐색 입자 투여 방법으로는, 진동식, 낙하식, 교반식이 대표적인 방법임. * 투수성 포장 시스템에 대한 강우모사실험과 표면 침투능 실험을 바탕으로, 포장 시스템 표면이 폐색되기 전 시스템의 침투성과 폐색 입자가 투여된 후 시스템의 침투성 저감 추세를 분석. 이 역시 1차년에는 널리 사용되는 대표적 투수성 포장 시스템을 대상으로 예비실험 후, 2차년도 포장재 개발의 기초 자료로 활용. 특히, 투수 블록 포장의 경우, 기존의 직경 30 cm 수준의 싱글링 침투계 실험으로는 전체 포장 시스템을 대표하는 침투 성능을 산정하기 어려우므로, 대형 침투계를 계발 및 예비실험 수행. ○ 포장 공극, 폐색 입자 고려 투수성 포장 시스템의 침투 지속성 시뮬레이션 기법 설정 * 기존 문헌의 물리적 모형 기반 공극 폐색 모델링 기법 조사 및 결과 비교. 기존의 모형들 중 대표적인 것으로 단순 모델(Blazejewski et al., 1997), 등가 투수계수 모델(Wang et al., 2012), 확률 기반 모델(Reddi et al., 2000; 2005)을 들 수 있으며, 1차년에는 기존의 모델들을 분석하고, 이중 투수성 포장재의 해석에 적절한 모델을 선정 혹은 이를 바탕으로 새로운 모델을 개발. * 이미지 분석에 기반하여 투수성 포장재의 공극을 해석하는 방법에는, 3차원 X-Ray CT 이미지를 활용하거나(안재훈 등, 2013; Ahn et al., 2014; 윤태섭 등, 2015), 표면 단층이미지를 바탕으로 3차원 입체 모형을 추정하는 방법(Sumanasooriya et al., 2009)을 들 수 있다. 본 연구에서는 1차년에는 기존의 모델들을 분석하고, 이중 투수성 포장재의 해석에 적절한 모델을 선정 혹은 이를 바탕으로 새로운 이미지 분석 모델을 개발. * Convolutional Neural Network(CNN)을 사용하여 이미지 분석 모델을 구축 연구를 수행을 위한 데이터 수집 및 전처리를 수행. CNN은 이미지 처리나 자연어 처리 분야에서 혁신적 성과를 보이고 있으며, CNN에서는 사용자에 의한 특징 추출(Feature Extraction) 없이, lost function을 이용하여 특징 추출을 하게 됨. 오픈소스 라이브러리 OpenCV 활용하여 이미지를 CNN의 입력데이터로 변환하는 기술 개발하고 프로로토타입 CNN 모델을 구축. * 투수성 포장재는 대부분 골재와 바인더의 조합으로 이루어진 내부에 연속된 공극을 가진 형태이며, 이에 따라 골재와 바인더 정보를 바탕으로 가상 시료 모델(Bentz, 2008) 포장재의 침투성능과 공극 폐색에 따른 영향을 해석할 수 있음. 이에 따라, 1차년에는 기존의 가상 시료 모델들을 비교, 분석하고, 본 연구의 목적에 부합하는 모델을 선정 또는 개발할 계회임. - 공동연구기관(에스비비), 참여기관 (더지엘): ○ 공극폐색이 적은 투수성 포장재 설계기법 설정 * 주관연구기관에서 분석한 한국형 지역별, 환경별 폐색 입자 특성과 포장재 공극 해석 모델을 바탕으로, 폐색 입자의 특성을 고려하여 공극폐색이 적은 투수성 포장재 공극 특성을 분석. * 공극 해석 모델 및 투수 지속성 해석 실험적 기법을 바탕으로, 현재 업체에서 대표적으로 생산하는 투수성 포장재의 폐색 입자 특성에 따른 공극 폐색 및 투수계수 저감 효과 분석. * 공극 폐색을 최소로 하기 위한 폐색 입자에 따른 공극 특성을 바탕으로, 새로운 포장재를 제작하기 위한 재료 배합 설계 기술 설정. 공동연구기관 에스비비에서는 친환경 투수성 포장재를, 더지엘에서는 투수성 콘크리트 포장재를 중점으로 연구.
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| 사회 경제적 파급효과 |
주요한 연계산업은 녹색 건설교통 설계 및 시공, 모니터링, 하천 및 지하수와 연계된 물산업, 그리고 방재산업 등이 있음. 차후 신성장동력 녹색산업의 일환으로서의 재난 대응 투수성 도로포장 기술은 녹색 도로, 단지개발, 교통시설 건설에 직접적으로 활용되어 녹색건설교통기술 및 환경산업의 고도화 및 선진화에 기여할 수 있을 것임. 이들 산업으로의 확장 및 파급은, 개발되는 기술을 통한 기술 검증 및 인증 확보, 특허 및 기술 등록을 통한 선진 기술 확보 그리고 사업 규모가 대형화 되어감에 따라 더욱 크게 발생하는 사업성 확보를 통하여 구현. 특히, 본 연구를 통한 투수성 도로포장 재료의 요소기술 확보는 녹색 기술의 고급화 및 고부가가치화를 선도할 수 있을 것임.
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| 활용방안 |
○ 정부 및 지자체 정책 추진 기반 활용 * 지속가능한 신도시 계획 기준(국토교통부, ’10), 저탄소 녹색성장 기본법(국무총리실, ’10), 친환경건축물의 인증에 관한 규칙(국토교통부, 환경부, ’10), 친수구역 활용에 관한 특별법(국토교통부, ’10)에 의한 친수구역 조성지침(국토교통부, ’11) 등 법령 시행을 위한 폐색을 고려한 투수성 도로포장 설치기준 마련 * 정부 및 지자체에서 신도시 개발 또는 구도심 재생사업 시 투수율 증대, 방재성능 향상, 물순환 녹색도시 조성 등에 활용할 수 있는 투수성 도로포장 구축 기술, 통합 계획·설계·운영 기술 제공 * 서울시 등 지자체에서 신규로 건설하는 도로에 투수성 포장 적용 - 주요 침수 도로 및 구간 시범적용이 필요하며, - 투수율 저감율을 고려, 효과적인 시공이 가능하도록 시공 가능함 ○ 재난 저감 시설 * 투수성 포장을 적용함으로서, 운전자 시야 확보, 미끄럼 저항 증대, 겨울철 노상 결빙 현상 감소 * 인구 밀집 지역 및 도심 교통시설에 투수성 도로포장 구축 시 침수 및 사고 저감 등 방재 성능 향상으로 도시 안전도 증대 ○ 산업화 방안 * 차후 신성장동력 녹색산업의 일환으로서의 투수성능 모의 기법 기술은 녹색 도로, 단지개발, 교통시설 건설에 직접적으로 활용되어 녹색건설교통기술 및 환경산업의 고도화 및 선진화에 기여할 수 있을 것임 * 또한, 정부의 신기술인증, 건설기술인증, 녹색기술인증 그리고 환경기술인증과 연계하여 건설, 환경, 조경 및 방재 등의 산업분야의 기술인력의 일자리 창출에 기여할 수 있을 것임 * 이들 산업으로의 확장 및 파급은, 개발되는 기술을 통한 기술 검증 및 인증 확보, 특허 및 기술 등록을 통한 선진 기술 확보 그리고 사업 규모가 대형화 되어감에 따라 더욱 크게 발생하는 사업성 확보를 통하여 구현될 수 있을 것임 * 특히, 본 연구의 폐색을 고려한 투수성능 모의 기술의 확보는 녹색 기술의 고급화 및 고부가가치화를 선도할 수 있을 것임
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