2020-02-25 Tue
 
상온 아스팔트 포장 ①
2020-01-06 12:21 24

1. 상온아스팔트 개요

전 세계적으로 환경 보호에 대한 관심이 깊어지면서 대기오염의 주범인 이산화탄소의 발생을 억제 시키고자하는 노력이 가속되고 있다. 현재 우리가 사용하고 있는 가열 아스팔트 혼합물의 경우 자동차의 매연 또는 다른 산업 활동에서 발생하는 이산화탄소량에 비하여 미약하지만 이산화탄소의 발생원의 하나로 지목되어 있기 때문에 선진 각국에서는 이산화탄소의 발생이 없는 상온아스팔트에 대한 연구와 실용화가 경주되어 왔다. 특히, OECD에 가입된  국가에서는 대기오염을 줄이기 위한 하나의 협약인 교토협정을 준수하여야 하기 때문에 우리나라에서도 이산화탄소의 발생량 감소에 노력해야 한다. 상온아스팔트는 역사적으로 볼 때 두 번의 큰 발전기를 맞이하게 된다. 첫 번째 발전 시기는 1970년도 초 에너지 위기가 전세계를 휩쓸고 있을 때 원유의 폭발적인 인상으로 인하여 아스팔트의 가격이 상대적으로 인상됨에 따라 가열 아스팔트 보다 생산비, 시공비 및 재료비가 저렴한 상온 아스팔트의 적용을 위하여 연구 노력하였다. 이러한 계기로 인하여 상온 아스팔트는 한 차례 발전을 맞게 된다. 그러나, 그 이후 에너지 위기가 해소되고 교통량의 증가, 기온이 높아지면서 상온 아스팔트 보다 안정성과 내구성이 우수한 가열 아스팔트 혼합물을 주로 사용하게 되었다. 그런데, 2000년 초반을 맞이하면서 다시 상온 아스팔트의 내구성 향상과 고급도로에 적용하기 위한 연구노력이 다시 착수되었으며 일부 연구 결과는 실용화되어 실제 현장에서 각광을 받고 있다. 이렇게 상온 아스팔트가 2000년 초반에 다시 관심을 끌게 된 이유는 본문의 서두에서 언급한 것처럼 환경에 대한 위기 의식이 고조되면서 이산화탄소의 발생량을 줄이고자 하는 각국의 노력으로 인한 것이다. 1970년 초반 주로 저급도로 포장에 사용했던 상온 아스팔트가 고급도로에 사용하기 위해서 또 한번의 발전기를 맞이하고 있다.
상온 아스팔트는 영어로는 cold mix로 불리우고 있는데 여기서 cold라는 뜻은 차갑다는 뜻이 아니라 가열아스팔트(hot mix asphalt)와 대비하기 위해서 쓰인 용어로 국내에서는 일본에서와 마찬가지로 “상온”으로 번역되어 쓰이고 있다.  상온아스팔트는 그 명칭에 담겨진 것처럼 상온, 즉 대기 온도에서 생산되고 대기온도에서 포설 시공되는 아스팔트이다. 상온 아스팔트에는 유화아스팔트(emulsified asphalt)와 폼드아스팔트 (foamed asphalt) 두 종류가 있다. 이 두 아스팔트에 사용되는 아스팔트는 가열 아스팔트와 마찬가지로 원유를 증류시켜 만든 것이다. 아스팔트는 단단한 고체 상태 또는 무른 반고체의 상태에서 물처럼 묽은 액체의 형태까지 여러 유형과 등급으로 생산된다. 아스팔트 시멘트는 상온 아스팔트 제조에 재료가 된다.
나프타나 등유와 같은 석유 솔벤트를 기본 아스팔트에 첨가하여 액체로 만들면, 이것을 컷백 아스팔트(cutback asphalt)라고 한다. 반면, 유화아스팔트는 아스팔트가 미세한 입자로 부서져 유화제가 첨가된 물과 섞이면 상온 유화 아스팔트(cold asphalt)가 된다.
폼드아스팔트는 특수하게 제작된 진공 탱크 내에서 물의 량과 압력을 조절하면서 탱크 내에서 가열된 아스팔트를 특수한 노즐로부터 분사와 동시에 물을 분사하게 되면 아스팔트 입자와 물 입자가 순간적으로 섞이면서 거품이 만들어진다. 거품 발생과 동시에 골재를 혼합하면 워커빌리티가 향상되어 혼합을 하기 좋은 상태가 된다. 아스팔트를 거품 상태로 만들어 골재와 쉽게 섞이게 하는 것이 폼드 아스팔트의 기본 원리이다. 거품을 사용하는 원리는 일상 생활에서도 쉽게 찾아 볼 수 있다. 가장 흔한 예로 밀가루 반죽을 하기 위해서 계란을 휘저어 거품을 발생시키면 밀가루와 혼합이 쉬워지고 제품(반죽, 빵, 케이등) 자체도 매우 부드럽고 맛이 좋은 제품이 탄생되게 된다. 또한, 아침마다 사용하는 면도용 거품의 경우도 얼굴에 잘 풀어지고 면도 후 쉽게 닦여지기 때문에 거품을 사용하고 있다.
국내에서는 아직 상온아스팔트에 대한 기술, 정보 및 포장 공학적 특성에 대하여 생소한 실정이다. 본고는 상온 아스팔트에 대한 이해를 돕기 위해서 1996년부터 서울산업대학교 건설기술연구소에서 상온아스팔트에 대한 연구를 수행하여 오면서 수집된 연구 결과의 일부를 정리한 것이다. 국내 포장 기술자들에게 상온 아스팔트를 이해하는데 필요한 기본 사항으로 상온아스팔트의 종류, 재료, 혼합물의 특성, 국외내의 현황을 소개하고자 한다.


2. 상온 아스팔트의 국내·외 동향

도로 공사를 하거나 유지 보수할 때 상온 아스팔트를 사용하는 것은 새로운 기술이 아니다. 상온 유화 아스팔트는 1900년대에 처음 개발되었다. 그러나 지금 우리가 알고 있는 상온 아스팔트는 1920년대가 되면서 나타났으며, 폼드 아스팔트는 1957년에 개발되었다. 상온 유화 아스팔트는 처음에는 대개 살포용으로 한정되어 사용되거나 방진재(防塵材)로서 사용되었다. 상온 아스팔트의 사용이 늘어나게 된 시기는 상대적으로 늦어졌다. 상온 아스팔트는 사용될 수 있는 유형과 사용방법에 대한 지식이 없었기 때문에 사용이 제한되었다. 공사 장비 및 기술이 향상되면서, 새로운 유형과 등급의 상온 아스팔트가 지속적으로 개발된 결과, 지금은 선택의 범위가 넓어져 어떠한 도로의 조건도 충족시킬 수 있게 되었다. 도로 조건에 알맞는 선택을 하여 사용하면 많은 경제적 이득을 가져올 수 있게 되었다.
상온 아스팔트의 사용 기록을 보면, 1930년과 1950년대 사이에는 느리지만 꾸준히 증가하고 있는 것을 알 수 있다. 제 2차 세계 대전 이후, 교통 하중과 교통량이 너무나 증가하여 도로 설계자들은 상온 아스팔트의 사용을 줄이기 시작하였다. 대신에 그들은 아스팔트 시멘트의 사용을 필요로 하는 고도의 가열 플랜트 혼합 방식(high-type hot plant mixes)을 사용하기 시작하였다. 사용된 아스팔트 시멘트의 양은 1953년부터 급속히 증가했지만 다른 아스팔트 제품과 결합된 사용은 거의 변함이 없었다. 그러나, 상온 아스팔트의 양이 꾸준히 증가한 것이다.


2.1 상온 아스팔트 국내동향
국내의 상온 아스팔트 혼합물 사용 실적은 아직은 초보단계이다. 몇 몇 업체에서 외국의 공법 및 방법을 도입하여 국내에 적용하기 위한 시도를 하고 있으나, 외국의 실정과 국내의 시공, 기후, 재료연간이 다르기 때문에 크게 활성화가 되지 못하고 있는 실정이다. 또한, 전문가의 검증이 없이 외국의 자료와 보고사의 결과 만을 믿고 국내에 들어와 실패한 사례가 많이 보고되고 있다.
최근 국내의 한 업체는 외국의 기술을 도입하여 국내 실적에 적합한 상온 유화 아스팔트 혼합물을 폐아스팔트 재생에 성공하여 여러 현장에 적용하여 성공을 거두고 있다.
폼드 아스팔트 혼합물의 경우 국내의 한 업체에 의해서 도입되어 산학 연구를 실시하여 실용화되었으며, 국내 실정에 적합한 내구성이 우수한 혼합물 제조를 위한 보강 방법에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.

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