도로 포장용 동적하중재하 시험장비의 현장 적용성 평가

함상민,최지영,엄병식 한국도로학회 2013 한국도로학회 학술대회 발표논문 초록집 Vol.2013 No.09

현재 국내외에서 개발된 다양한 포장가속시험기는 도로포장의 장기공용성 평가를 위하여 폭넓게 적용 되고 있으나, 다양한 포장 파손을 모사하는데 장비의 역량이 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 포 장가속시험 장비를 동적하중으로 재하할 수 있도록 적용하였고 또한, 포장의 노화 현상 등 환경조건의 영향을 고려할 수 있도록 하였으며, 이에 따라 최대의 성능을 발휘할 수 있는 도로 포장용 동적 하중재하 시험 장비를 개발하여 복합 포장체 개발을 위한 현장 시험포장 구간에서 현장 적용성을 평가하였다. 동적 하중재하 시험 장비는 복륜 트럭 타이어 형태로써 유압으로 1~6톤까지 하중을 재하할 수 있으며, 0.5m의 왕복 주행 및 동적하중을 위한 진동이 가능하다. 장비의 현장 시험은 일반포장 및 복합포장체의 두 단면에 대해서 실시를 하였다. 초기 거동에 대한 포 장 내부의 거동을 검토하기 위하여, 각 포장체내의 아스팔트층 하부, 입상재료 또는 빈배합 콘크리트 층 하부에 매설된 계측기 상단의 위치에서 총 4회를 실시하였다. 각각의 단면에서 총 1,100회 반복적으로 주행하였으며, 장비의 다양한 모드(재하하중, 속도, 진동발생)을 적용하여 수행하였다. 하중 재하 시험 결과 일반포장구간에서는 타이어 중앙 부분에서 약 8mm의 소성변형이 발생하였고, 복합포장구간에서는 타이어 중앙부분에서 약 5mm의 소성변형이 발생하였다.

FWD를 이용한 아스팔트 보강재의 단면 감소 효과 연구

함상민,김부일,임재규,이상국 한국도로학회 2016 한국도로학회 학술발표회 논문집 Vol.2016 No.06

본 연구에서는 섬유 그리드 보강재로 인한 아스팔트 포장의 단면 감소 효과를 정량적으로 분석하기 위 해, 포장 두께를 축소하지 않은 일반 아스팔트 포장 구간(그림 1 왼쪽)과 기층 두께를 5cm 축소하고 섬유 그리드를 시공하지 않은 구간(그림 1 가운데) 및 기층 두께를 5cm 축소하고 표층 하부에 섬유 그리드를 보강하여 시공한 구간(그림 1, 오른쪽)의 거동을 FWD를 이용하여 비교・분석하였다. FWD(Falling Weight Deflectometer) 하중은 4.1톤 2회, 8.0톤 2회 및 10.0톤 2회를 재하하였다. 일 반 아스팔트 포장구간과, 기층 두께를 5cm 축소한 구간, 기층 두께를 5cm 축소하고 섬유 그리드를 보강 한 구간의 처침량 데이터를 수집하였고, 동시에 시험구간 포장체 내부에 설치되어있는 계측기를 이용하여 변형률을 수집하였다. FWD 실험 결과, 기층두께 5cm 축소 + 섬유 그리드 보강 구간이 기층두께 5cm 축소 구간에 비해 처짐량 이 약 14% 작게 나타나 섬유 그리드의 구조적 보강 효과를 확인할 수 있었다. 또한 섬유 그리드 보강구간이 일반 아스팔트 포장구간에 비해서 처짐값은 37% 크지만 표층 하단부에서의 변형률은 유사하게 나타났으며 이를 이용한 구조해석 결과, 약 3cm의 섬유 그리드로 인한 포장 층의 두께 감소 효과를 확인할 수 있었다.

섬유 그리드를 이용한 아스팔트 포장 단면 감소 효과 분석

함상민,김부일 한국도로학회 2017 한국도로학회논문집 Vol.19 No.5

PURPOSES : The purpose of this study is to verify the effects of fiber grid reinforcement on the thickness reduction of asphalt pavement. Test sections were constructed on the national highway to evaluate the structural capacity of asphalt pavement with the reinforced fiber grid and normal asphalt pavement. METHODS: Falling Weight Deflectometer (FWD) tests were performed to measure the structural capacity of test sections. The loads of the FWD test are 4.1 ton, 8.0 ton, 10.0 ton, and loaded twice, respectively. The test sections consist of a reference asphalt pavement section, an asphalt pavement section reduced with a 5-cm base layer thickness, and a fiber grid reinforced asphalt pavement section reduced with a 5-cm base layer thickness. In addition, strain data was collected using strain gauges installed in the test sections. RESULTS: The results of the FWD tests showed that the deflections of the pavement section reinforced with the fiber grid was reduced by about 14% compared with that of the reference asphalt pavement section. The strain at the bottom of the asphalt surface layer of the pavement section reduced to a 5-cm base thickness and reinforced with a fiber grid was similar to that at the bottom of the asphalt layer of the reference asphalt pavement. CONCLUSIONS : The results of the FWD and strain tests showed the possibility of the pavement thickness reduction by reinforcement with a fiber grid.

투수성 포장 하부골재 대안재료의 현장 적용성 평가

함상민,백종은,박지은,한신인 한국도로학회 2019 한국도로학회 학술대회 발표논문 초록집 Vol.2019 No.09

항공화물 운송서비스에 대한 포워더들의 기대가치 변화요인 평가에 관한 연구

함상민,백소라,박용화 한국항공경영학회 2013 한국항공경영학회 추계학술대회 Vol.2013 No.-

본 논문은 항공사 화물 운송서비스에 대한 포워더의 기대가치에 변화를 일으키는 요소를 분석하여 미래에 고객들의 서비스 욕구에 잘 대응할 수 있는 방안을 제시해주고자 연구되었다. 선행연구와 포워더 전문가들과의 인터뷰를 통해 요인을 추출하였으며 5개의 대표 속성과 15개의 하위 속성으로 그룹핑을 하였다. 대표 속성으로 선정된 5개의 요인은 고객(화주)의 요구 변화, 내부(자사)의 요구 변화, 경쟁사의 움직임, 항공사의 요구 변화, 외부 환경 변화이다. 본 연구에서는 연구 대상이 되는 포워더를 단순히 전체 포워더로 평가하기보다는 항공사별로 포워더의 기대 가치 변화에 선정된 평가 요인의 영향력을 알아보고자 하였다. 연구 방법으로는 요인을 보다 객관적이고 상호 관계적인 관점에서 정량화하기 위해 퍼지측도와 퍼지적분을 이용하였다. 연구 결과는 대한항공과 아시아나 항공의 경우 경쟁사, 항공사, 고객의 요구 변화 요인에 많은 영향을 받는 것으로 나타났으며 외항사의 경우 고객, 경쟁사 요인과 더불어 내부(자사)요인에 영향을 많이 받는 것으로 나타났다. 시사점은 항공사들은 단순히 항공사와 포워더 간의 상황만을 고려하는 것이 아니라 포워더의 고객인 화주 및 포워더들 간(경쟁업체)의 이해관계에 대해서도 고려하여 포워더의 기대가치 변화에 적절히 대응을 할 필요성이 있다는 것과 동시에 항공사의 잦은 시스템의 변동이나 가격변동을 적절히 조절하여 포워더와 장기적으로 협력적인 고나계를 유지하는 운송 서비스가 필요하다는 것이다.

FRA(Fiber Reinforced Asphalt)혼합물의 동탄성계수 평가

함상민,윤태영,유평준 한국도로학회 2013 한국도로학회 학술대회 발표논문 초록집 Vol.2013 No.09

본 연구는 다기능 복합 도로포장의 기층인 섬유보강 아스팔트 혼합물의 물성 정량화를 위한 동탄성계수 (Dynamic Modulus)평가이다. 아스팔트 혼합물의 동탄성계수는 포장체의 내구성 및 공용성을 평가하는데 매우 중요한 지표이다. 미국의 AASHTO 2002 설계법(Design Guide2002) 및 한국형 포장설계법(KPRP)에서도 아스팔트 포장체의 가장 중요한 물성중 하나를 동탄성계수로 정의하였고, 이를 아스팔트 포장의 설계 및 해석에 이용하고 있다. 동탄성계수는 다양한 온도 조건, 하중재하주기를 이용하여 다양한 교통조건을 구현할 수 있으며, 특히 아스팔트 혼합물의 점탄성적인 특성을 잘 묘사할 수 있는 물성치 평가 방법이다. 본 연구를 통해 얻어진 섬유보강 아스팔트 혼합물의 동탄성계수 값은 복합 도로포장 시스템 개발의 현장 적용을 위한 설계 프로그램의 입력 변수로 사용하는 것에 목적이 있다. 동탄성계수의 평가를 위해 기층용 Corse입도를 사용하였고, 실험장비는 EN Standards Tester를 이용하였다. 기층용 Coarse입도에 보강섬유 의 양을 0%~0.5%까지 0.1%씩 혼입하여 실험을 진행하였으며, 실험 온도는 –5℃, 5℃, 10℃, 20℃, 30℃, 40℃의 6개 온도에서 각각 진행하였으며, 공시체의 파손가능성을 줄이기 위하여 낮은 온도부터 높은 온도 순서로 실험을 수행하였다. 또한 각 온도별 25Hz, 10Hz, 5Hz, 1Hz, 0.5Hz, 0.1Hz의 하중재하 주기에서 동탄성계수를 측정하였으며, 실험을 통해 얻어진 동탄성계수의 값을 설계의 입력 변수로 사용하기 위해서는 마스터곡선(Master Curve)을 작성해야하는데, 실험으로 결정된 동탄성계수는 실험온도 및 주파수의 조합에 따라 각각 얻을 수 있었으며, 이것을 하중시간과 온도의 중첩(Time-Temperature Superposition Principle)원리를 적용하기 위해 각각의 실험에서 측정된 값을 이용하여 Sigmoidal Function 방정식을 만족하는 입력변수를 결정하였고, 전이함수(Shift factor)를 이용하여 마스터곡선을 작성하였다. FRA혼합물의 동탄성계수 평가 시험 결과, 각각의 온도와 재하하중별로 작성된 마스터곡선을 통해 기층용 Coarse입도에서 0%의 보강섬유 함유량과 0.1~0.5%까지의 보강섬유 함유량에 대한 고온영역과 저 온영역에서의 FRA혼합물의 특성을 확인할 수 있었다.

유리 섬유 보강 아스팔트 혼합물의 현장 적용 평가

함상민,유평준,엄병식,이동항 한국방재학회 2015 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.14 No.-

최근 도로포장에 수분이 많이 침투한 상태에서 중차량 교통량의 증가로 아스팔트 포장에 파손이 증대되어 그 중 하나인 포트홀이 많이 발생한다. 이에 따라 도로안전운전에 심각한 장애가 되며 교통사고가 빈번하게 발생하여 기준에 미달하는 자재 사용으로 도로의 조기 파손을 불러온다는 지적이 제기되고 있다. 다양한 포트홀 보수 방법이 사용되고 있지만, 보수 후 포트홀 발생 부위에 적절하지 않은 보수 방법으로 인하여 다시 포트홀이 발생되고 있으며, 그로 인한 잦은 재보수로 유지 보수 비용역시 증가되고 있는 실정이다. 이에 따라 본 연구에서는 아스팔트 혼합물의 내구성을 증진하여 도로포장에 발생하는 포트홀을 방지할 수 있는 포장 재료를 개발하는데 목적이 있다. 산업 부산물인 유리섬유 파분을 이용하여 골재형태로 제조한 석분대체용 유리 파분 골재와 유리섬유를 이용하여 실내 실험에서 검증된 유리 섬유 혼합물을 현장 적용성을 평가 하였다. 실내 배합설계를 통하여 최적 보강 섬유량을 결정하였으며, 유리 섬유 보강 아스팔트 혼합물의 적정 생산 온도 및 다짐 횟수를 결정해 현장 적용을 실시하였다. 수원 국토 관리 사무소 관내 국도 38호선에 2회에 걸쳐 시험 포장을 진행하였고, 총 500m 구간 중 100m에 적용하였으며, 현장 적용도를 비교 평가하기 위해 1차 시험 포장의 경우 전체 생산 혼합물량 대비 유리 보강 섬유량 1.3%(유리 장섬유 펠렛 0.66%+ 리사이클 펠렛 0.66%), 2차 시험 포장의 경우 유리 보강 섬유량 1.0%(유리 장섬유 펠렛 0.5%+ 리사이클 펠렛 0.5%)로 각각 다른 보강 섬유량을 결정하여 생산하였다.

도로 포장용 동적 하중 재하 시험 장비 개발

함상민(Ham, Sang Min),최지영(Choi, Ji Young),엄병식(Ohm, Byung Sik),윤태영(Yun, Tae Young),유평준(Yoo, Pyeong Jun) 대한토목학회 2012 대한토목학회 학술대회 Vol.2012 No.10

베일리 방법을 이용한 아령형 섬유보강 아스팔트 혼합물의 골재 배합설계법 연구

함상민(Ham, Sang-Min) 한국산학기술학회 2013 한국산학기술학회논문지 Vol.14 No.12

본 연구는 아스팔트 혼합물의 주요 파손 형태인 피로균열과 러팅 저항성을 증가시키기 위한 섬유보강아스팔 트 혼합물을 개발하기 위한 연구로서, 보강섬유를 고려한 골재 혼합물의 배합설계법에 대한 연구 결과를 나타내고 있 다. 실험을 통하여 다졌을 때와 다지지 않았을 때의 단위중량 및 단위중량 비를 산정하였으며, 굵은 골재와 중간골재 의 단위 중량비는 1.100, 1.119, 잔골재의 단위 중량비는 1.137로 굵은 골재나 중간 골재에 비하여 다소 큰 것으로 확 인되었다. 부피 개념을 이용하여 특정 골재(4.75mm, #4)를 아령형 보강 섬유로 치환하는 방법을 베일리 방법을 사용 하여 확인하였는데 1950g의 혼합물에 0.3%의 보강 섬유를 첨가하였을 때 섬유와 교체되어야 할 PCS골재의 무게는 11.88g으로 계산되었다. 따라서 본 연구에서는 골재와 보강섬유의 특성을 최대한 설계에 반영할 수 있는 골재의 배합 설계 방법 개발을 통하여 기존의 수퍼페이브 배합설계법이 가지는 단점을 극복하고 자원 활용을 극대화 하고자 한다. The aim of this study was to develop a fiber-reinforced asphalt mixture that was designed to do the following: 1) address fatigue cracks, which is a major source of damage; and 2) increase the rutting resistance. This study reports the effects of the aggregate mixture design that incorporates a dumbbell-shaped fiber. An experiment was carried out to measure the unit weights and unit weight ratios between the mixture that was compacted and the one that was not. A method to substitute a specific aggregate mixture with the dumbbell-shaped fiber was confirmed using the volume concept according to the Bailey method. The results showed that the weight of the PCS aggregate mixture that need to be replaced was 11.88g when a 0.3% reinforcing fiber was added to the 1950g mixture.

유리섬유 보강 아스팔트 혼합물의 현장 적용성 평가

엄병식,유평준,함상민,서영찬 한국도로학회 2016 한국도로학회논문집 Vol.18 No.3

PURPOSES: This study evaluated the field applicability and laboratory performance of glass fiber-reinforced asphalt (GFRA) mixtures. METHODS : The general hot-mix asphalt (HMA) and GFRA mixtures were paved in five sites, including three national highways, one express highway, and an arterial road, to evaluate field applicability and durability. The plant mixing and construction method for the GFRA were similar to those for the general HMA. The lab performances of the field samples were relatively compared through the mechanical measures from the Marshall stability, indirect tensile strength, and dynamic stability. The field performance was surveyed after a year. RESULTS : The lab tests verified the superior lab performances of the GFRA compared to the general HMA. The Marshall stability of the GFRA increased for about 128% of the general HMA. The indirect tensile strength of the GFRA was 115% greater than that of the general HMA. The dynamic stability of the GFRA resulted in 16,180 reps/mm, which indicated that high rut resistance may be expected. No noticeable defects, such as cracks or deformation, were observed for the GFRA sections after a year. CONCLUSIONS: The lab tests and field survey for the five GFRA sites resulted in superior performances compared to the general HMA. The relatively low-cost GFRA, which required no pre-processing procedures, such as polymer modification, may be a promising alternative to the polymer-modified asphalt mixtures. The long-term performance will be verified by the superior field durability of the GFRA in the near future.