다시 뛰는 공정도시 서울!

문서번호 도로포장연구센터-1955 결재일자 2016.9.19. 공개여부 대시민공개 방침번호 시 민 주무관 도로포장연구센터장 품질시험소장 이진욱 백종은 09/19 한민희 협조 주무관 윤한성 『공무원직접수행 학술용역』 완료보고 【도심지 열섬저감 포장(주차장) 시험시공 및 효과분석】 2016. 09 서울특별시품질시험소 (도로포장연구센터) 공무원직접수행 학술용역 완료보고 【도심지 열섬저감 포장(주차장) 시험시공 및 효과분석】 도심지 열섬현상을 저감하기 위한 친환경 포장공법(차열성/투수성)의 방안 제시를 위해 수행중인 공무원직접수행 학술용역 「도심지 열섬저감 포장(주차장) 시험시공 및 효과분석」완료에 따른 보고임 1. 연구용역 개요 ○ 용 역 명 : 도심지 열섬저감 포장(주차장) 시험시공 및 효과분석 ○ 용역기간 : 2016.03.29. ~ 09.13(5개월) ○ 참 여 자 : 도로포장연구센터 박대근, 이진욱, 윤한성 주무관 토질재료시험과 최향숙 주무관 도로관리과 이옥휘 주무관 ○ 연구목적 : 도심지 열섬현상을 저감하기 위한 사전 적용가능성을 검토하기 위해 친환경 포장공법(차열성/투수성)을 시험적용하고 지속적인 추적조사를 통해 성능과 효과를 파악하고자 함 ○ 과업범위 : 가. 국내외 차열성/투수성 포장 시공 사례 조사 나. 차열성/투수성 포장 시험시공 시행 - 서울시 품질시험소 주차장 25면 - 다양한 색상의 차열성 도료, 황토포장, 투수블록 포장, 유색 시멘트 콘크리트 포장 등(비교대상 : 기존 아스팔트 포장) - 시험시공 재료 및 공법 선정 다. 시험시공 후 추적조사 및 효과 분석 - 조사항목 : 온도, 투수, 내구성 등 ○ 수행방법 가. 국내외 차열성/투수성 포장 시공 사례 조사 - 서울시 시공 사례 조사 - 한국도로공사 연구사례 - 미국의 열섬저감 포장 사례(주차장을 중심으로) 나. 차열성/투수성 포장 시험시공 시행 - 서울시 품질시험소 주차장 25면 및 주행도로 2면 - 2차에 걸쳐 시험시공에는 총 12개 업체 16개의 제품이 시공됨 다. 시험시공 후 추적조사 및 효과 분석 - 비교군 : 공용년수 20년으로 추정되는 품질시험소 내 기존 아스팔트 포장(AC-Old)과 2016년 5월에 시공한 대한결핵협회의 신규 아스팔트 포장(AC-New)을 선정 - 건조 상태에서 시간대별 표면온도 측정을 통해 각 재료별 온도저감 효과를 평가 - 살수 후 온도변화 추이를 통해 투수블록 포장의 투수성능 지속성 효과에 따른 온도저감 효과를 평가 2.서울시 도로포장 확대 현황 ○ 도시가 발전하면서 이동의 편의성을 확보하기 위해 일반적으로 도로포장이 확대됨 ○ 서울시는 1980년대 중ㆍ후반을 지나며 아시안게임과 올림픽 등 국제적인 행사를 유치하기 위해 도로 확장이 급격히 가속화 되면서 더욱 가중되었고, ○ 2000년대 초반에 들어서는 건축물과 각종 시설물, 불투수성 도로포장 등으로 서울시 전체면적의 50% 수준이 불투수성 면적이 되었음 ○ 2015년 말 기준으로 서울시의 도로 면적이 84k㎡이고, 도로율(도로면적/시가화면적)이 22.43%에 도달함 3. 서울시 도심열섬 현상 발생 현황 ○ 서울시 도로중 아스팔트 포장은 여름철 많은 복사열로 도시열섬의 주요원인으로 파악됨 [서울시 도시온도 변화 인공위성 사진] 참고) 경일대 조명희 교수 ○ 도시열섬 현상을 가속화하는 주요원인은 녹지면적 감소, 자동차 배기가스 및 건물의 온ㆍ냉각 설비 등에서 배출되는 인공배열 증가 등이 복합적으로 발생하기 때문에 도시열섬 저감을 위한 다각적인 시도가 진행되고 있음 ○ 도시열섬 문제는 서울시에서 빈번히 발생하는 문제로 다양한 대책을 수립·시행하고 있으며 이러한 대책 중의 하나로 새로운 기능성 포장에 대한 대안이 모색되고 있는 실정임 ○ 본 연구가 진행되고 있는 2016년 여름철의 경우, 서울시의 최고기온, 열대야(지속)일수, 폭염(지속)일수에 대한 각종 통계기록을 갈아치웠고, 특히 일 최고기온이 33도 이상일 경우 기록되는 폭염일수는 1994년(29일) 이후 가장 많은 24일로 나타났으며, 이는 역대 6번째로 기록됨 ○ 이러한 열섬현상은 전력량 증가는 물론 탈진, 열사병 같은 온열질환 환자 수도 증가시키게 되어 국민 건강에도 악영향을 끼쳐 올해 5.23.부터 8.6.까지 총 1,081명의 온열질환자가 신고 되었는데, 이는 전년 동기(849명) 대비 27% 증가한 수치임 4. 서울시 열섬저감 포장 시공 사례 조사 ○ 서울시의 경우 주차장에 열섬저감 포장을 시험시공 한 사례가 없었으며, 차도용 아스팔트 포장에 2009년 이후 2회의 시험시공 하였음 [서울시 열섬저감 포장 시험시공 사례 요약] 시험시공 1차 2차 일시 2009년 11월 19일 야간 2010년 11월 19일 주간 장소 서울시 동대문구 장안동 한천로 (배봉초교 앞 사거리 3개차로 60m) 서울시 강서구 공항동 687-8 (남부순환로 공항방향 1차로 100m) 모체포장 저소음․배수성 포장(신설) 저소음․배수성 포장 (6개월 공용 후) 차열성 포장재 아크릴 수지 대비 차열안료 15% 아크릴 수지 대비 경화제 5% 핸드믹스로 현장혼합 아크릴 수지 대비 차열안료 15% 아크릴 수지 대비 경화제 3% 대형믹스로 실내 혼합 현장 도포 0.4kg/㎡ 씩 상도/하도 2회 도포 하도 코팅 후 치핑골재 살포 0.4kg/㎡ 씩 상도/하도 2회 도포 하도 코팅 후 치핑골재 살포 현장시험 소음도 소음도/미끄럼 저항도/ 투수계수 추적조사 결과 (2개월 후) 도료 벗겨짐 (5개월 후) 도료 벗겨짐 파손 원인 아스팔트 유제로 인하여 접착력 저하 수지의 내마모성 불량 ○ 2009년 11월 동대문구 한천로에 MMA계열의 차열성 포장 시험시공을 하였으나, 2개월 후 도료의 벗겨짐 현상 발생 (a) 시공완료 후 전경 (b) 2개월 후 전경(벗겨짐 발생) [한천로 시험시공 결과] ○ 2010년에는 서울시 발주한 용역(녹색성장을 위한 친환경 저탄소 도로포장공법 도입방안 연구)에서 차열성 포장에 대한 연구가 수행되었음 ○ 실내조사 시험결과 표면으로부터 깊이 1cm 지점에서 일반 아스팔트 포장이 60℃에서 차열성 포장은 약 47.5℃로 온도차는 약 12.5℃로 나타남 ○ 이 연구에서는 2011년 11월 강서구 남부순환로에 시험시공을 실시하였으나, 접착력 저하 및 내마모성 불량으로 차열도료가 모체(배수성) 포장에서 분리되어 차열성능이 급격히 저하되었음 (a) 시공완료 후 전경 (b) 5개월 후 전경(벗겨짐 발생) [남부순환로 시험시공 결과] 5. 열섬저감 효과 추적조사 및 분석 ○ 본 과업은 서울시의 도시열섬 저감을 위한 주차장 차열성 포장공법과 투수성 블록 포장에 대하여 각종 실내시험, 시험시공 및 추적조사를 실시하며, 궁극적으로 현장 적용성 확보를 목표로 세부 내용을 진행하였음 차열 D사 차열 N사 AC-O [차열포장의 열화상 카메라 촬영 결과] [블록 VS 노화 아스팔트의 열화상 카메라 촬영 결과] ○ 기존 노화 아스팔트 포장은 표면의 노화 및 마모로 인하여 명도가 높아져 신규 아스팔트 포장 대비 온도저감 효과(2.5 ~ 5.5 ℃)를 나타냄 ○ 일반 박층 포장과 차열 박층 포장은 2cm 미만의 얇은 포장두께로 인해 온도저감 효과는 미비함 ○ 블록포장은 명도가 높을수록 온도저감 효과가 큰 것으로 나타남 ○ 아스팔트 포장을 비교군으로 설정하였을 경우, 포장재별 최대 온도저감 효과는 점토바닥벽돌은 22℃, 황토포장은 19.1℃, 투수/차열성 블록은 11.8℃, 차열성 도료는 8.8℃로 나타남 ○ 포장 표면의 온도저감 효과는 점토바닥벽돌과 황토포장이 가장 좋은 것으로 나타났고, 이는 색상과 명도에 따른 알베도 효과보다는 포장의 원료가 되는 소재(점토 등)의 열전도율(0.53Kcal/m․h․℃)이 콘크리트(1.41)보다 매우 작기 때문인 것으로 판단됨 ○ 시간별 포장체의 온도 변화를 계측한 결과, 표면온도는 14시에 최고값을 기록한 반면, 일 최고 온도 시간은 15시 32분으로 기록됨. 다른 추적조사에서도 일 최고온도를 기록하기 전에 포장의 표면 온도가 최고로 나타남 [건조상태 3차 추적조사 결과 비교(AC-N 기준)] ○ 살수 후 온도 변화를 측정한 결과 아스팔트 포장, 차열성 포장, 고명도 콘크리트 포장등 포설형 포장은 시간경과에 따라 온도가 상승한 반면, 투수 및 차열투수 블록포장은 침투된 물의 효과로 일정시간 온도가 저감된 후 상승하는 모습으로 나타남 약 400ℓ(투수블록) [살수 전/후 2차 추적조사 결과 비교(AC-N 기준)] 6. 향후계획 ○ 위와 같은 연구 결과에 따라, 주차장 신설 및 유지관리 시 아래와 같은 정책 및 기준의 적용을 제안하고자 한다. - 현재 서울시 대부분의 주차장은 아스팔트 포장되어 있다. 폭염 및 열대야에 대한 피해 저감을 위하여 표면 온도저감 효과가 탁월한 점토바닥벽돌을 사용할 것을 제안함. 점토바닥벽돌보다 온도저감 효과는 떨어지지만, 물순환효과 기능이 추가적으로 있는 투수성 블록도 좋은 대안이 될 것으로 판단됨 - 아스팔트 포장보다는 블록 포장(콘크리트 블록, 점토바닥벽돌)이 열섬현상 저감에 적합한 포장재인 것으로 평가되었으므로 블록으로 주차장을 포장할 경우에는 공사비 절감을 위하여 포장공사 후 도료를 이용한 라인마킹 보다는 유색블록(흰색 등)을 이용하여 라인마킹을 동시에 시공하는 것을 제안함 - 차열 도료의 경우, 표면 온도저감 효과가 있지만 도료가 고가이며, 기존 아스팔트 위에 시공을 해야 하므로 비용부담이 크다. 다만, 블록 포장보다 평탄성이 좋으므로 간선도로 등 60Km/h 이상의 고속주행 도로에 적용하는 것이 좋을 것으로 판단됨 󰏅 행정사항 ○ ‘16.09.13. : 보고서 제출(조직담당관) 및 학술용역시스템 등록 붙임 : 1) 최종연구보고서(별첨) 2) 연구결과 심의평가서 3) 연구결과 활용계획서 4) 연구비 정산내역 5) 예산절감 산출내역. 끝.

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도로포장연구센터-1955

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