[공학저널 전찬민 기자] 노후화된 고속도로의 콘크리트 포장은 아스팔트 포장처럼 포트홀이 생기는 것이 아니라 줄눈 위치 주변으로 손상이 되는 경우가 많다. 이러한 손상은 어디까지 보수할 것인지, 어느 깊이까지 보수할 것인지, 그리고 보수가 잘 됐는지를 분석·검증하는 것이 중요하다.
무근콘크리트 줄눈포장(Jointed Plain Concrete Pavement)에서 발생하는 파손 유형은 균열, 단차(faulting), 스폴링(Spalling), 스케일링(Scaling) 등 다양하게 나타나며, 그 중 줄눈부 열화로 인해 발생하는 스폴링이 대표적이다. 이러한 열화를 검지하기 위해 육안조사, 청음시험 등이 적용되고 있지만 시험자의 주관적 견해가 많이 반영된다는 것이 단점이며, 객관적 평가를 위한 비파괴 시험은 현재 정량적으로 판단하는 지표가 없는 실정이다.
이로 인해 유지보수방법 중 부분단면보수는 정량적 평가를 통해 정해지는 것이 아닌 스폴링 위치, 크기, 개소수에 따라 일률적인 보수범위가 정해지기 때문에 절삭 범위 이외에 잔존 열화가 남아있을 경우 재파손 우려가 있다.
이에 따라 국토교통부 ‘도로수명 연장을 위한 고기능성 콘크리트 포장 유지보수 실용화 기술 개발’ 연구과제에서 콘크리트 포장의 열화를 정량적 지표로 평가할 수 있는 시스템을 구축하고, 시공품질관리과 보수기준을 개선하고자 연구가 수행되고 있다. 이를 통해 노후화된 무근콘크리트 줄눈포장의 효과적이고 효율적인 유지관리방안 제시와 사용자 중심의 도로 서비스를 제공하는 것을 목표로 하고 있다.
이번 연구에서 개발하는 기술은 ‘콘크리트 건전도 평가기술’, ‘열화부 제거 확인 기술’, ‘신구계면 부착강도 평가기술’로 구분되며, 개발 기술의 내용을 반영한 콘크리트 포장 유지보수 기준과 지침 재정립을 위한 방향으로 연구가 진행되고 있다.
콘크리트 포장의 보수범위 산정을 위한 건전도 평가기술은 비파괴 시험으로 다양한 분야에 사용되고 있는 장비 중 지표투과레이더(GPR)를 활용하고 있다. 평가 방법은 GPR의 전자기파 특성 중 매질변화에 대한 신호감쇠(Signal Attenuation)를 분석해 콘크리트 포장의 표면에서 발생하는 균열, 스케일링, 박리 등으로 인한 열화 정도에 따른 보수범위를 산정하는 기술이다.
열화부 제거 확인 평가기술은 산정된 보수범위를 제거하고 콘크리트 포장 깊이 방향으로 잔존 열화 유무를 평가하기 위해 포장 내부에 남아있는 염화물을 매개체로 해 질산은과의 반응으로 나타나는 색차계 메커니즘을 활용해 열화부 제거를 확인하는 기술이다.
마지막으로 신구계면 부착강도 평가기술은 콘크리트 포장의 열화부를 완전히 제거 후 보수재료를 사용해 단면보수가 완료되면 기존 포장체와 보수재료간의 부착정도를 파악하기 위해 현장에서 적용 가능한 부착강도 평가 방법이다.
이번 연구에서 이러한 기술을 중점적으로 개발하고 있는 ㈜토탈페이브시스템은 도로 포장분야의 연구자들이 모여 지난 2003년에 설립됐다. 특히 국내 도로 포장분야에서 발생하고 있는 다양한 문제점을 해결하기 위한 컨설팅 업무와 새로운 선진 기술을 개발하기 위한 연구개발에 구슬땀을 흘리고 있다.
그 성과로 건설신기술과 지식재산권 다수를 보유하고 있으며, 국내 도로포장 분야에서 업적을 인정받아 이번 연구에 참여해 콘크리트 포장의 열화를 정량적 지표로 평가할 수 있는 시스템을 구축하고 있다.
토탈페이브시스템 김지원 대표이사(사진)는“노후된 콘크리트 포장 파손의 정량적 평가와 최적 보수범위 설정을 통해 재파손을 최소화하고 장기공용성을 증대해 콘크리트 포장의 수명을 증대시킬 수 있다”며 “기존의 획일적인 보수구간 산정으로 인해 공용년수 증가에 따라 유지보수비도 증가했지만 이번 기술을 통해 포장상태의 정량적인 진단과 처방부위를 규정함으로써 추가적인 파손에 대한 보수비용 절감 효과를 기대할 수 있을 것으로 판단된다”고 말했다.
토탈페이브시스템은 차량의 주행안전성 향상을 위한 직광 위험도 분석, 일영분석을 통한 노면 결빙도 분석, 포장상태 평가를 위한 유지관리 전략 수립과 분석 업무를 포함하는 도로포장 설계와 컨설팅이 주요 업무다. 또한 최근 제정된 ‘시설물 안전에 관한 특별 관리법’에 근간해 도로포장뿐만 아니라 SOC 시설물 전체에 대한 자산관리(Asset Management) 체계를 구축하는 연구들을 수행하고 있다. 이와 더불어 교량 하부의 적치물에 대한 화재 영향분석 업무를 수행하고 이를 통해 시설물에 대한 화재 안전성 평가 등도 수행하고 있다.
그 외에도 도로 포장분야에서 새로운 재료와 기술을 개발해 현장에 적용할 수 있는 ‘고성능 콘크리트 교면포장공법’과 ‘아스팔트 예방적 유지보수 공법’인 포그씰(Fog Seal) 재료를 개발해 상용화하고 있다.
고성능 콘크리트 교면포장(건설신기술 제495호)공법은 무기계 혼화재료(실리카 퓸)와 친수성 PVA 섬유를 혼입한 콘크리트 재료를 사용하는 공법으로 높은 내구성과 품질을 확보해 유지관리비용을 절감하고 초기 시공비의 경제성을 확보할 수 있는 공법이다.
또한 아스팔트 예방적 유지보수공법인 포그씰 공법은 아스팔트 포장의 파손이 발생하기 전에 예방적으로 적용되는 공법으로 토탈페이브시스템이 개발한 특수 개질 유화 아스팔트 재료를 사용해 아스팔트 포장에 살포한다. 이를 통해 포장 표면의 코팅 효과와 내부의 공극 충진 효과에 따른 우수 등의 침투 억제로 포장 공용성 증대 효과 기대할 수 있다.
이렇듯 토탈페이브시스템은 지난 20여 년 동안 국내 도로포장분야의 문제점을 해결하고 실무에 적용할 수 있는 기술을 개발하는데 집중해 왔으며, 내년에 창립 20주년을 맞이하고 있다.
김 대표는 “토탈페이브시스템은 급변하는 미래 환경에 발맞춰 도로분야에서 요구하는 새로운 기술분야(자율주행, 첨단센싱 등)에 기여할 수 있도록 지속적인 연구개발과 인재양성에 집중할 계획”이라며 “지속 가능한 기술력 확보를 통해 우리 사회에 기여할 수 있는 연구 중심형 기업으로 성장하는 것이 궁극적인 목표”라고 밝혔다.
