Scientific Paper

Journal of the Korean Asphalt Institute. 4 July 2025. 38-50
https://doi.org/10.22702/jkai.2025.15.1.5

ABSTRACT


MAIN

  • 1. 서 론

  • 2. 기술개요

  •   2.1 개념 및 설계 배경

  •   2.2 구조 구성

  •   2.3 성능 목표

  •   2.4 현장 적용

  • 3. 실내 물성 시험 결과 분석

  •   3.1 시험 개요 및 방법

  •   3.2 시험 결과

  •   3.3 통계 분석 및 해석

  • 4. 결 론

1. 서 론

아스팔트 포장은 경제성과 유지관리의 용이성으로 인해 현대 교통 인프라의 핵심 요소로 자리잡고 있다. 그러나 포트홀(pothole)과 같은 조기 파손에 취약하여 도로 안전을 저해하고 유지관리 비용을 증가시키는 문제를 안고 있다(Yoon, 2003). 특히 국내에서는 국도 및 고속도로를 중심으로 포트홀 발생이 꾸준히 증가하고 있는 추세이다. 2019년부터 2023년까지 고속도로에서 발생한 포트홀 건수는 연간 3,717건에서 5,801건으로 증가하였으며, 5년간 총 22,752건이 발생하였다. 이 중 약 32%는 7월과 8월, 즉 강우량이 많고 기온이 높은 시기에 집중되었다(Korea Expressway Corporation, 2023). 또한 2017년부터 2019년까지 포트홀로 인한 교통사고가 총 221건 보고되는 등, 이와 같은 도로 결함이 실질적인 안전 위협 요소임을 시사한다(Ministry of Land, Infrastructure and Transport, 2021).

포트홀 발생의 주요 원인 중 하나는 아스팔트 혼합물 운반 시의 불충분한 온도 관리이다. 일반적으로 아스팔트 혼합물은 150°C에서 170°C 사이의 고온 상태로 적재되지만, 장거리 운반 또는 외부 기온이 낮은 조건에서는 심각한 열 손실이 발생할 수 있다. 연구에 따르면, 아스팔트 혼합물의 온도는 운반 과정에서 트럭 적재함 벽면 근처에서 특히 45.2°C에서 65.7°C까지 저하될 수 있음이 보고되었다(Zhang et al., 2019). 이러한 온도 저하는 다짐 불량, 공극 증가, 층간 접착력 약화로 이어지며, 결국 포장 내구성 저하 및 포트홀 발생 가능성을 높이는 결과를 초래한다(FHWA, 2020).

해외 연구들도 이와 유사한 문제를 지적하고 있다. 미국 루이지애나주 교통연구센터(LTRC)는 아스팔트 혼합물의 시공 중 온도 편차가 24°C를 초과할 경우 포장체의 물리적 특성이 불균형해지고, 이후 30~75m 간격으로 반복적으로 포트홀이 발생하는 “주기적 손상 패턴(cyclic segregation damage pattern)”이 나타난다고 보고하였다(LTRC, 2019). 텍사스 A&M 교통연구소는 아스팔트 혼합물의 열 손실로 인해 공극률이 증가하면, 포장 수명이 최대 10년 이상 단축될 수 있음을 밝혔으며(TTI, 2021), 영국의 사례 연구에서는 단열되지 않은 적재함을 통해 운반된 혼합물의 표면 온도가 116.6°C까지 저하되어 포장 밀도가 급격히 저하되었고, 이로 인한 반복적 포트홀이 발생한 사례를 보고하였다(Chen et al., 2017).

이처럼 포트홀은 단순한 시공 불량이나 노후화의 결과만이 아니라, 혼합물 온도 저하라는 물리적 요인에 의해 덤프트럭 1대분의 저온 아스팔트 혼합물이 포설된 구간을 중심으로 규칙적으로 발생하는 패턴화된 현상으로도 설명될 수 있다. 따라서, 이러한 현상을 줄이기 위해서는 운반 중 아스팔트 혼합물의 온도 유지가 필수적이며, 이는 기존의 시공 품질 관리체계에 포함되어야 할 중요 항목이다.

아스팔트 혼합물 설계 및 다짐 기술은 지속적으로 발전해 왔음에도 불구하고, 운반 중 발생하는 온도 저하 문제는 여전히 충분히 해결되지 못한 실정이다. 대부분의 일반 덤프트럭은 단열 기능이 없어 아스팔트 혼합물의 적정 온도를 유지하지 못하고 있으며, 이는 현장에서의 품질관리에도 어려움을 야기하고 있다(Lee and Kim, 2018). 이러한 아스팔트 포장 공정 중 운반 단계의 관리 공백은 혼합물의 온도 유지와 시공 품질 확보를 위한 기술적 대안의 도입을 필요로 한다.

본 연구는 아스팔트 혼합물 운반 중 열 손실을 최소화하기 위해 설계된 에어로겔 기반 보온 적재함의 효과를 평가하고자 한다. 일반 적재함과 보온 적재함의 열보존 성능과 결과적으로 형성된 포장체의 물성을 비교함으로써, 본 기술이 아스팔트 포장 성능을 향상시키고 포트홀 발생을 저감하는 데 기여할 수 있는지를 검토한다. 또한, 본 기술이 도로 시공 및 유지관리 공정의 표준으로 정착되기 위한 정책적 시사점도 함께 고찰하였다.

2. 기술개요

2.1 개념 및 설계 배경

본 연구에서 제안하는 아스팔트 혼합물 보온 적재함은 운반 중 발생하는 과도한 열손실 문제를 해결하고, 이를 통해 아스팔트 포장의 초기 품질 확보 및 장기 내구성을 향상시키기 위해 개발되었다. 혼합물의 온도 저하는 충분한 다짐 밀도 확보를 어렵게 만들고, 층간 접착력 약화로 이어지며, 궁극적으로는 포트홀과 균열 등 조기 파손의 직접적인 원인이 된다.

기존 덤프트럭은 단층 강판으로 제작되어 단열 기능이 전무하며, 적재된 혼합물이 강판과 접촉하면서 빠르게 열을 잃는다(Lee and Kim, 2018). 이를 보완하기 위해 본 연구는 이중 철판 구조의 적재함 사이 공간에 고성능 단열재인 에어로겔을 충전하고, 상부에 밀폐형 덮개를 설치한 보온 적재함을 설계하였다. 에어로겔은 초저열전도율(0.02 W/m・K 이하), 경량성, 내열성, 화학적 안정성이 우수하여 아스팔트 운반 환경에 적합하다(Aspen Aerogels, 2020).

이러한 구조는 아스팔트 혼합물 생산 이후 현장 포설까지 일정한 온도를 유지하여 적절한 시공 온도를 확보하며, 여름철 고온 및 장거리 운반 조건에서도 포장 품질을 유지할 수 있도록 고안되었다.

2.2 구조 구성

본 연구에서 제안한 아스팔트 혼합물 보온 적재함은, 운반 중 열손실을 최소화하고 혼합물의 시공 적정 온도를 확보하기 위해 고성능 단열재를 적용한 중공형 이중철판 구조(double-walled steel body)로 설계되었다. 기존의 일반 덤프트럭 적재함은 단일 철판 구조로 외기와의 열교환이 활발하게 이루어지며, 장거리 운반 시 혼합물의 급격한 온도 저하를 유발해 포장 품질 저하 및 포트홀 발생의 주요 원인 중 하나로 작용한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 제안된 보온 적재함은 단순한 외피-내피 조립 형태가 아니라, 각 구성 요소가 고유의 기능을 수행하도록 정밀하게 설계된 복합 단열 시스템이다. 복사・전도・대류에 의한 열손실을 종합적으로 억제할 수 있도록 구조적 정합성을 확보하였으며, 시공 적정 온도를 장시간 유지함으로써 아스팔트 혼합물의 품질 안정성과 온도 균일성을 향상시키는 것이 특징이다.

실제 현장 실측 결과에서도 보온 적재함은 일반 적재함에 비해 외벽 표면 온도가 약 76°C 낮았으며, 혼합물 표면 온도는 약 63.6°C 더 높게 유지되는 등 단열 시스템의 효과가 정량적으로 입증되었다. 이는 열전달 시뮬레이션을 대체할 수 있는 실측 기반 해석 결과로, 구조의 단열 효과를 실질적으로 설명해준다. 또한 Fig. 1은 보온 적재함의 실제 제작 과정을 촬영한 사진으로, 외피와 내피 사이의 단열층이 충진되는 모습을 통해 보온 구조의 핵심 설계를 시각적으로 확인할 수 있다. 이 단열층은 열에너지 손실을 억제하고, 혼합물 내부의 온도 편차를 줄이는 데 결정적인 역할을 한다.

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Fig. 1.

Manufacturing process of the insulated dump body

보온 적재함의 주요 구조 요소와 그 기능은 Table 1과 같다.

Table 1.

Structural components and functional roles of the insulated dump body

Component Function
Outer steel plate Fabricated with durable steel material commonly used in dump truck bodies; it protects the structure from impact, abrasion, and weather conditions.
Inner liner plate In direct contact with the asphalt mix; made of heat-resistant steel with anti-adhesion coating to prevent sticking and facilitate cleaning.
Aerogel insulation layer Filled between the inner and outer steel plates with a 10–15 mm thick aerogel composite, it effectively blocks radiant, conductive, and convective heat transfer.
Top cover A conventional retractable tarpaulin cover as used in typical dump trucks; offers basic weather protection but limited thermal insulation.
Tailgate & discharge system Uses a standard hydraulic opening system as in general dump trucks; aerogel insulation mat is applied inside the tailgate to maintain thermal continuity and reduce heat loss at the rear.

덧붙여, 본 연구에서는 수치 기반의 열해석(FEM 등)은 수행하지 않았으나, 실측 계측을 통해 단열 성능을 정량적으로 확인하였다. 향후 연구에서는 외기 조건, 운반 시간, 혼합물 종류 등을 변수로 설정한 열손실 예측 및 열전달 시뮬레이션의 체계화를 통해 구조적 열효율 최적화에 대한 이론적 기반을 확보할 필요가 있다.

2.3 성능 목표

본 연구에서 제안하는 아스팔트 혼합물 보온 적재함은 운반 중 혼합물의 시공 품질을 유지하고, 포트홀 발생을 예방할 수 있는 내구성과 기능을 확보하기 위해 다음과 같은 성능 목표를 설정하였다. 이 성능 목표는 적재함의 설계요건과 함께 현장 적용 가능성을 판단하는 기술적 기준으로 활용된다. 주요 성능 항목은 Table 2에 정리하였다.

Table 2.

Performance targets of the insulated dump body

Performance item Target specification
Temperature retention Maintain mixture temperature within ±10°C of initial loading temperature during 60 minutes of transportation.
Internal temperature 
uniformity
Limit the temperature difference between the center and edge of the mixture to less than 5°C.
Heat loss suppression Incorporate insulation to minimize radiative and convective heat transfer through outer walls and top opening.
Mechanical durability and mounting compatibility Ensure resistance to thermal cycling, vibration, impact, and moisture exposure under field conditions.

2.4 현장 적용

제안된 보온 적재함의 열보존 성능과 시공 품질에 대한 영향을 검증하기 위해, 고속도로 현장에서 일반 적재함과 보온 적재함을 비교 적용한 시험 시공을 수행하였다. 본 시험은 동일 조건에서의 온도 유지 성능, 포설 온도 균일성, 시공 안정성 등을 실증적으로 비교하는 데 목적이 있다.

2.4.1 시험 시공 조건

현장 시험은 호남고속도로 순천 방향 2차로의 83.86 km~84.00 km구간에서 진행되었으며, 총 연장 140 m를 각 70 m씩 이분하여 Fig. 2와 같이 구성하였다.

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Fig. 2.

Diagram of the experimental paving sections

∙ 구간 1(70 m) : 일반 철판 적재함을 이용한 아스팔트 혼합물 운반 및 포설

∙ 구간 2(70 m) : 보온 적재함(이중 철판 구조 + 에어로겔 충전)을 이용한 동일 혼합물 운반 및 포설

시험은 4월 중순, 외기 온도 12~18°C, 바람이 거의 없는 조건에서 수행되었다. 아스팔트 혼합물은 동일한 배치 플랜트에서 생산되었으며, 적재 시 온도는 165°C로 동일하게 유지되었다.

운반 직후 즉시 하역 및 포설이 이루어졌다.

2.4.2 상차・운반 조건 및 시공 절차

본 연구에 사용된 아스팔트 혼합물은 2톤급 배치식(batch type) 플랜트를 통해 생산되었으며, 1대당 약 24톤을 적재하는 대형 덤프트럭 기준으로 총 12회 배치가 순차적으로 수행되어 혼합물이 적재되었다. 일반적으로 2톤 배치 기준 1회 배치 시간은 약 1~1.5분이 소요되며, 전체 상차 시간은 약 15~20분 정도였다. 상차는 순차적으로 이루어지므로, 혼합물의 적재 순서에 따라 상부와 하부 간의 온도 차이가 발생할 수 있으며, 이는 운반 중 열손실 특성 및 시공 품질에 영향을 줄 수 있는 주요 변수로 작용한다.

이에 따라 본 시험에서는 두 대의 덤프트럭에 대해 상차 간 시간 차이를 최소화하여 순차적으로 적재한 후, 동일한 조건 하에서 약 25 km 거리의 시공 현장으로 운반하였다. 두 차량은 동일한 경로를 주행하였고, 운반 및 대기 시간은 유사하게 유지되었으며, 현장 도착 직후 혼합물 하역 및 포설이 즉시 이루어졌다. 이를 통해 상차와 운반 과정에서의 시간 차이가 계측 결과에 미치는 영향을 최소화하고, 보온 적재함의 성능을 보다 명확히 비교할 수 있도록 시험 조건을 구성하였다.

본 연구에서 수행된 주요 계측 항목과 방법은 다음과 같다:

∙ 혼합물 표면 온도 측정: 열화상 카메라를 이용하여 운반 직후와 포설 시점에서의 온도를 촬영

∙ 적재함 외부 표면 온도 측정: 열화상 카메라로 적재함 외벽의 온도 분포를 비교 분석

∙ 포설 중 혼합물 열 분포 분석: 열화상 이미지를 기반으로 포설 단면의 온도 균일성을 시각적으로 확인

포설 및 다짐은 동일한 장비(진동 롤러)를 활용하였으며, 기상 조건, 포설 속도, 장비 운용 등 현장 작업 조건도 일치하도록 유지하였다.

한편, 본 실험에서는 혼합물의 온도 유지 특성과 시공 시점의 온도 균일성에 초점을 두고 단열 성능을 평가하였으며, 운반 중 발생 가능한 열분리(thermal segregation) 및 골재분리(aggregate segregation) 현상에 대한 정량적 분석은 포함되어 있지 않다. 향후 연구에서는 혼합물 내부의 온도 분포와 골재 분리 특성을 실시간 계측하고, 시뮬레이션 기법을 병행하여 품질 저하 메커니즘을 보다 정밀하게 규명할 계획이다.

2.4.3 계측 결과 비교

보온 적재함의 현장 적용 성능을 실증적으로 검증하기 위하여, 일반 적재함과의 비교를 통해 아스팔트 혼합물 운반 시 온도 보존 특성을 분석하였다. 비교 항목은 적재함 외부 표면온도, 운반 후 혼합물 표면온도, 현장 포설 온도로 설정하였으며, 동일한 혼합물을 동일 거리 운반한 후 계측하였다.

먼저, 혼합물 생산 직후의 적재함 외부 표면온도는 일반 적재함에서 105°C로 측정된 반면, 보온 적재함은 29.2°C로 나타나 약 76°C의 온도 차이를 보였다. 이는 보온 적재함 외벽에서의 열손실이 거의 억제됨을 의미한다.

또한, 운반 후 혼합물 표면온도는 일반 적재함이 약 96.4°C로 급격히 저하된 반면, 보온 적재함에서는 약 160°C로 유지되어 약 65°C의 온도 차이가 확인되었다. 이는 열보존 성능이 현장 조건에서도 뚜렷하게 유지됨을 보여준다. 더불어, 포설 시점의 혼합물 온도는 일반 적재함의 경우 129°C~150°C로 측정된 데 반해, 보온 적재함은 150°C~165°C로 일정한 고온 상태를 유지하였으며, 포설 온도 편차도 보온 적재함이 더 작았다.

이러한 정량적 결과는 Table 3에 정리된 바와 같이, 운반 직후부터 포설 직전까지의 전 과정에서 보온 적재함이 모든 측정 항목에서 열보존 성능의 우수성을 나타냄을 명확히 보여준다. 외부 열손실이 억제되고, 혼합물 내부 온도 분포도 균일하게 유지되어 시공 품질의 균일성과 다짐성 확보에 유리한 조건을 제공한다.

Table 3.

Temperature comparison between conventional and insulated dump bodies

Category Conventional
dump body
(①)
Insulated
dump body
(②)
Temperature
difference
(③ = ② - ① )
Surface temperature of mixture
(Post Production)
165°C 165°C 0
External surface temperature of dump body
(Post Production)
105°C 29°C https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/jkai/2025-015-01/N0850150105/images/jkai_2025_151_038_T1.jpg 76°C
Surface temperature of mixture
(Post Transport)
96.4°C 160°C https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/jkai/2025-015-01/N0850150105/images/jkai_2025_151_038_T2.jpg 63.6°C
Asphalt concrete placement
temperature at site
129°C~150°C 150°C~165°C https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/jkai/2025-015-01/N0850150105/images/jkai_2025_151_038_T2.jpg 36°C

또한, 계측 결과는 Fig. 3, 4, 5, 6의 시각 자료를 통해 시공 현장의 실제 차이를 더욱 직관적으로 확인할 수 있도록 정리하였다. 동일 시간대에 같은 생산 플랜트에서 혼합물을 적재하고, 동일 경로를 주행한 두 차량의 결과는 보온 적재함의 열차단 기능이 실질적인 포설온도 확보에 유효함을 입증한다. 특히, 적재함 외벽의 열복사 차단과 덮개를 통한 대류 억제 효과가 함께 작용하여 혼합물 내・외부 간의 온도 편차도 현저히 줄어드는 것을 확인할 수 있었다.

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Fig. 3.

Surface temperature of asphalt mixture immediately after production

https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/jkai/2025-015-01/N0850150105/images/jkai_2025_151_038_F4.jpg
Fig. 4.

External temperature of dump body immediately after production

https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/jkai/2025-015-01/N0850150105/images/jkai_2025_151_038_F5.jpg
Fig. 5.

Surface temperature of asphalt mixture after transportation

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Fig. 6.

Paving temperature at construction site

2.4.4 분석 및 시사점

보온 적재함은 약 1시간의 운반과 대기 시간 동안 혼합물의 높은 온도를 유지하였으며, 운반 종료 시에도 160°C 이상의 내부 온도를 확보하였다. 반면, 일반 적재함의 경우 96.4°C까지 급격히 온도가 하락하였다.

외부 표면 온도에서도 큰 차이가 나타났다. 일반 적재함은 생산 직후 외벽 온도가 105°C에 달한 반면, 보온 적재함은 29.2°C에 불과하여 복사열 손실이 효과적으로 차단됨을 확인할 수 있었다. 포설 시점에서도 보온 적재함의 온도는 150~165°C로 균일하게 유지된 반면, 일반 적재함은 129~150°C로 열 구배가 크고 불균일하였다.

이러한 온도 차이는 다짐 밀도 확보, 층간 접착 품질, 시공 균일성 등 아스팔트 포장의 전반적인 내구성 확보에 핵심적인 요소로 작용한다. 따라서 보온 적재함은 단순한 운반 설비 개선을 넘어, 재난 예방적 차원의 도로 유지관리 효율 향상에도 기여할 수 있는 실효성 높은 기술로 평가된다.

3. 실내 물성 시험 결과 분석

본 시험은 고속도로 현장에서 일반 적재함과 보온 적재함을 활용하여 동일 조건 하에 포설된 구간에서 시공 품질의 차이를 정량적으로 비교하기 위한 실내 시험으로, Fig. 7과 같이 각 구간에서 채취된 코어 시료를 대상으로 다짐도, 간접인장강도 및 터프니스 항목에 대한 실험을 실시하였다.

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Fig. 7.

Field cores from test sections (conventional vs. insulated dump body)

3.1 시험 개요 및 방법

시험은 호남고속도로 순천 방향 83.86~84.00 km 구간에 포설된 총 140 m 시험 구간에서 각 70 m씩 일반 적재함 구간과 보온 적재함 구간의 시공구간에서 채취된 현장 코어 시료를 대상으로 진행하였다. 각 구간당 10개씩의 코어(Φ100 mm)를 채취하고, Table 4와 같은 방법으로 시험을 수행하였다.

Table 4.

Summary of test items and methods

Test item Method and conditions Standard reference
Compaction density Calculated using the mass of specimens in saturated surface-dry, submerged, and oven-dried conditions. KS F 2376:2022
(KATS, 2022a)
Indirect tensile strength Cylindrical specimens (Φ100 mm, h = 63 mm) were tested at 25°C with a loading rate of 50 mm/min. KS F 2382:2022
(KATS, 2022b)
Toughness Calculated as the area under the load-displacement curve obtained during the ITS test. ASTM D6931-12
(ASTM, 2012)

3.2 시험 결과

3.2.1 다짐도(Density)

보온 적재함을 적용한 구간의 평균 밀도는 2.362 g/cm3로, 일반 적재함 구간의 평균 2.321 g/cm3 대비 0.041 g/cm3 증가하였다. 다짐도는 1.7% 향상되었으며, 이는 온도 유지로 인해 다짐 효율이 높아졌기 때문으로 해석된다(Table 5).

Table 5.

Comparison of compaction density

Section Average density (g/cm3) Compaction rate (%) Difference (%)
Conventional dump body 2.321 96.7 -
Insulated dump body 2.362 98.4 https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/jkai/2025-015-01/N0850150105/images/jkai_2025_151_038_T2.jpg 1.7

3.2.2 간접인장강도(Indirect tensile strength)

보온 적재함 적용 구간에서의 간접인장강도는 평균 0.872 MPa로, 일반 적재함 구간(0.646 MPa) 대비 약 35% 향상되었다. 이는 혼합물의 열손실이 억제되어 접착력 및 균열 저항성이 증가한 결과로 해석된다(Table 6).

Table 6.

Comparison of indirect tensile strength between sections

Section Average strength (MPa) Strength increase (MPa) Improvement rate (%)
Conventional dump body 0.646 - -
Insulated dump body 0.872 https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/jkai/2025-015-01/N0850150105/images/jkai_2025_151_038_T2.jpg 0.226 https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/jkai/2025-015-01/N0850150105/images/jkai_2025_151_038_T2.jpg 35

3.2.3 터프니스(Toughness)

터프니스는 피로저항성을 나타내는 지표로, 보온 적재함 적용 시 평균 12,984 N・mm로, 일반 적재함의 9,466 N・mm 대비 3,518 N・mm 향상되었다. 이는 장기 피로 균열 저항성의 개선을 시사한다(Table 7).

Table 7.

Comparison of toughness between sections

Section Average toughness (N・mm) Toughness increase (N・mm) Improvement rate (%)
Conventional dump body 9,466 - -
Insulated dump body 12,984 https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/jkai/2025-015-01/N0850150105/images/jkai_2025_151_038_T2.jpg 3,518 https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/jkai/2025-015-01/N0850150105/images/jkai_2025_151_038_T2.jpg 37

3.3 통계 분석 및 해석

보온 적재함의 시공 효과를 정량적으로 분석하기 위해, 일반 적재함과 보온 적재함 구간에서 채취한 코어를 대상으로 실내 물성 시험을 수행하였으며, 그 결과를 바탕으로 통계적 유의성을 검토하였다. 비교 항목은 간접인장강도와 터프니스이며, 각 항목에 대해 독립표본 t-검정(Independent Sample t-test)을 적용하였다.

검정의 목적은 두 집단 간 평균값 차이가 통계적으로 유의미한지를 확인하는 것이며, 다음과 같이 가설을 설정하였다.

귀무가설(H0): 두 집단의 평균값에는 통계적으로 유의미한 차이가 없다 (µ1 = µ2)

대립가설(H1): 두 집단의 평균값에는 통계적으로 유의미한 차이가 있다 (µ1 ≠ µ2)

검정 통계량은 다음의 수식을 통해 계산되며, 유의수준(α)은 0.05(5%)로 설정하였다.

(1)
S'=nA-1SA2+nB-1SB2nA+nB-22
(2)
t- score =μA-μBS1nA+1nB2

여기서, µ1, µ2: 각 집단의 평균

SA, SB: 표준편차

nA, nB: 표본 수

S: 통합표준편차(Pooled standard deviation)

계산된 p-value가 0.05 이하일 경우, 귀무가설은 기각되며 두 집단 간 평균은 통계적으로 유의한 차이를 가진다. 그 결과는 Table 8에 정리하였다.

Table 8.

Statistical results of t-test analysis

Test item Group (mean value) t-value p-value Statistical significance
Indirect tensile strength
(MPa)
General: 0.646
Insulated: 0.872
-4.095 0.006 Significant
(p < 0.05)
Toughness
(N・mm)
General: 9,466
Insulated: 12,984
-2.22 0.041 Significant
(p < 0.05)

p-value가 0.05 이하인 경우, 귀무가설은 기각되고 대립가설이 채택된다.

이상의 분석을 통해, 보온 적재함을 적용한 구간은 상부 코어 기준으로 간접인장강도와 피로저항성이 통계적으로 유의하게 향상되었으며, 이는 운반 중 혼합물의 온도 유지가 시공 품질 확보에 실질적인 영향을 미침을 나타낸다.

4. 결 론

본 연구에서는 아스팔트 혼합물의 시공 품질 저하 원인 중 하나인 운반 중 열손실 문제를 해결하기 위해, 고성능 단열재(에어로겔)를 적용한 이중강판 구조의 보온 적재함을 제안하고, 실제 현장 실증을 통해 그 성능을 정량적으로 분석하였다. 주요 결론은 다음과 같다.

첫째, 보온 적재함은 열 보존 성능 측면에서 일반 적재함 대비 외부 표면 온도를 약 76°C 낮추고, 혼합물 표면 온도는 운반 후에도 약 160°C 수준을 유지함으로써 약 63.6°C 이상의 열보존 효과를 보였다. 또한 포설 시점에서의 혼합물 온도 편차가 현저히 감소하여, 시공 온도의 균일성이 확보되었다.

둘째, 시공 품질 및 구조 성능 측면에서 보온 적재함 적용 구간은 일반 구간에 비해 다짐도 1.7%, 간접인장강도 35%, 터프니스 37%가 향상되어 구조적 내구성이 개선되었으며, 이는 포장 내 공극률 감소, 피로 저항성 증대, 장기적인 포장 파손 예방 효과로 이어질 수 있다.

셋째, 이 기술은 고속도로, 장거리 운반, 동절기 시공, 응급복구 등 다양한 시공 조건에 적용 가능하며, 기존 덤프트럭과의 호환성이 확보되어 확산 가능성이 높다. 특히, 보온 적재함은 포장 품질관리에서 상대적으로 간과되어 온 ‘운반’ 단계를 기술적으로 고도화함으로써, 포트홀 예방 및 유지관리 효율성 향상에 실질적으로 기여할 수 있는 대안으로 평가된다.

기술적 유효성이 현장 실증을 통해 확인된 보온 적재함은, 아스팔트 포장 품질 향상과 유지관리 효율성 제고를 위해 공공현장에서의 활용 확대가 필요하다. 이를 위해 「아스팔트 콘크리트 포장 시공지침」 내 보온 운반 장치의 적용 기준을 명문화하고, 장비 도입을 위한 보조금 지원 및 재난안전제품 인증제도와의 연계를 통해 공공공사 우선 적용을 유도할 필요가 있다. 또한, 포설 온도 이력 관리 등 유지관리 성능지표 도입을 통해 품질의 추적성과 지속성을 강화할 수 있다.

향후에는 혼합물 내부의 온도 분포를 실시간으로 계측할 수 있는 프로브 기반 열계측 기술과, 외기 조건 및 운반 환경에 따른 열손실을 예측할 수 있는 수치해석 모델(FEM 기반 등)을 개발할 필요가 있다. 특히, 복합 단열구조의 열전도・복사・대류 특성을 반영한 시뮬레이션을 통해 단열재의 구성, 두께, 재질에 따른 최적 설계를 정립함으로써 구조 고도화와 설계 표준화의 기반을 마련할 수 있을 것이다.

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