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Executive Summary
목차
제1장 서론 14
1. 연구의 배경 14
2. 연구의 필요성 15
3. 연구개발 목표 및 내용 16
4. 연구 추진 일정 19
5. 연구추진체계 및 전략 20
제2장 국내·외 현황 및 연구동향 22
1. 폐플라스틱의 발생 및 처리현황 22
2. 폐플라스틱 재활용 현황 24
3. 국내·외 연구개발 현황 26
3.1. 국내현황 26
3.2. 국외현황 29
제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 33
1. 1차년도 연구 수행 내용 및 결과 33
1.1. 플라스틱의 정의와 특성분석 33
1.2. 플라스틱도로 기반연구 및 프로토타입 설계 48
1.3. 폐자재를 활용한 인공골재 개발 53
2. 2차년도 연구 수행 내용 및 결과 60
2.1. 산업부산물과 폐플라스틱을 활용한 도로포장재 기술 개발 60
2.2. 폐플라스틱을 활용한 보도용 투수블록 시제품 제작 및 성능평가 77
2.3. 폐플라스틱 활용에 따른 경제성 분석 95
제4장 연구결과 활용 및 사업화 105
참고문헌 109
서지자료 114
Bibliographic Data 115
판권기 117
표 1.1. 연구목표 및 내용 17
표 1.2. 연차별 연구목표 및 내용 18
표 2.1. 국내 폐플라스틱 발생 및 처리현황 23
표 2.2. 폐플라스틱 재활용 제품의 종류 25
표 3.1. 플라스틱의 구분 35
표 3.2. 산업분류표상 플라스틱의 구분 37
표 3.3. 주요 열가소성 플라스틱의 특징 45
표 3.4. 주요 열경화성 플라스틱의 특징 46
표 3.5. 시멘트 콘크리트와 플라스틱의 재료 물성 비교 47
표 3.6. 인공골재 프로토타입 표층용 혼합물 대안별 배합 54
표 3.7. 인공골재 프로토타입 표층용 혼합물 품질시험 결과 56
표 3.8. 인공골재 프로토타입 기층용 혼합물 대안별 배합 57
표 3.9. 인공골재 프로토타입 기층용 혼합물 마샬안정도 시험결과 58
표 3.10. 폐콘크리트 골재의 아스팔트 혼합물용 굵은 골재 품질시험 결과 59
표 3.11. 폐플라스틱 인공골재 프로토타입 압축강도 시험결과 64
표 3.12. 폐플라스틱 인공골재 및 보강재 성능검증 시험 혼합물 배합 67
표 3.13. 폐플라스틱 인공골재 및 섬유보강재 마샬안정도 시험결과 68
표 3.14. 폐플라스틱 인공골재 및 섬유보강재 간접인장강도 시험결과 70
표 3.15. 폐플라스틱 인공골재 및 섬유보강재 인장강도비(TSR) 시험결과 71
표 3.16. 폐플라스틱 인공골재 및 섬유보강재 동적안정도 시험결과 73
표 3.17. 폐플라스틱 인공골재 및 섬유보강재 함부르크 휠 트래킹 시험결과 75
표 3.18. 일반 보도블록 및 플라스틱 보도블록 부식가공 유·무에 따른 미끄럼 저항성 시험 결과 80
표 3.19. 플라스틱 보도블록 소재별 압축강도 시험 결과 81
표 3.20. 유한요소해석에 사용된 재료물성 86
표 3.21. CASE 01의 하중 위치에 따른 해석 결과 87
표 3.22. 단위포장 CASE별 유한요소 해석 결과 88
표 3.23. 가상 플라스틱 재료의 탄성계수 및 인장강도 92
표 3.24. 가상 플라스틱 재료의 탄성계수가 3GPa일 때의 피로해석 93
표 3.25. 가상 플라스틱 재료의 탄성계수가 1GPa일 때의 피로해석 93
표 3.26. 가상 플라스틱 재료의 탄성계수가 0.5GPa일 때의 피로해석 94
표 3.27. 일반포장공법의 유지보수 단가 96
표 3.28. 폐플라스틱 재료 D/B 96
표 3.29. 폐플라스틱 포장공법의 유지보수 단가 97
표 3.30. 도로투자사업에 따른 편익분석 항목 97
표 3.31. 폐플라스틱 폐기 비용 98
표 3.32. 온실가스산정을 위한 매개변수 99
표 3.33. 온실가스 원단위 99
표 3.34. 온실가스 비용 99
표 3.35. 이용자 편익 발생구조 100
표 3.36. 일반국도 네트워크 대상 분석결과 101
표 3.37. 파손속도차이를 고려한 분석 결과 102
표 3.38. 아스콘 전체물량기반 분석결과 103
표 3.39. 폐플라스틱 총 발생량 103
표 3.40. 폐플라스틱 사용량 분석결과 104
표 4.1. 연구성과 사업화 계획 106
그림 1.1. 플라스틱 도로 개념도 15
그림 1.2. 폐자원을 활용한 차세대 도로기술 AS IS- TO BE 16
그림 1.3. 환경선순환을 위한 폐자원의 도로포장재료 전환 기술의 거시적 TRM 19
그림 1.4. 환경선순환을 위한 폐자원의 도로포장재료 전환 기술의 미시적 TRM(2차년도) 19
그림 1.5. 연구추진체계 20
그림 1.6. 연구추진전략 21
그림 2.1. 국내 폐플라스틱 종류별 연구현황 27
그림 2.2. 플라스틱 도로 개념도 30
그림 2.3. 플라스틱을 활용한 자전거 도로 31
그림 2.4. 폐플라스틱을 이용한 포장시공현장 31
그림 3.1. 폐자원을 이용한 플라스틱 도로 기초 설계(안) 49
그림 3.2. 플라스틱 도로의 구조해석 결과 49
그림 3.3. 폐플라스틱 기반 지오셀 1차 시험시공 단면 50
그림 3.4. 폐플라스틱 기반 지오셀 1차 시험시공 과정 51
그림 3.5. FWD 현장 측정 및 분석 결과 51
그림 3.6. 폐플라스틱 기반 지오셀 2차 시험시공 단면 52
그림 3.7. 폐플라스틱 기반 지오셀 2차 시험시공 과정 52
그림 3.8. 폐플라스틱 및 산업부산물을 활용한 인공골재 프로토타입 제조과정 53
그림 3.9. 인공골재 프로토타입 표층용 혼합물 실내실험 합성입도 54
그림 3.10. 인공골재 프로토타입 표층용 혼합물 마샬안정도 시험결과 55
그림 3.11. 인공골재 프로토타입 표층용 혼합물 간접인장강도 시험결과 55
그림 3.12. 인공골재 프로토타입 표층용 혼합물 동적안정도 시험결과 56
그림 3.13. 인공골재 프로토타입 기층용 혼합물 마샬안정도 시험과정 57
그림 3.14. 인공골재 프로토타입 기층용 혼합물 마샬안정도 시험결과 58
그림 3.15. 인공골재 프로토타입 기층용 혼합물 흐름값 시험결과 58
그림 3.16. 폐콘크리트 골재 가공 전/후 59
그림 3.17. 폐플라스틱 인공골재 생산 개념 60
그림 3.18. 단일형 개선 유리섬유 보강재 개념도 61
그림 3.19. 폐플라스틱과 산업부산물을 이용하여 개발한 인공골재 62
그림 3.20. 폐 폴리프로핀렌을 이용한 인공골재 프로토타입 제작 과정 63
그림 3.21. 폐플라스틱 인공골재 프로토타입 압축강도시험 64
그림 3.22. 폐플라스틱 인공골재 프로토타입 압축강도 시험결과 64
그림 3.23. 부피치환 개념(잔골재 3% 대체 시) 65
그림 3.24. 잔골재 치환 방식 및 대체량에 따른 공극률 변화 66
그림 3.25. 폐플라스틱 인공골재 및 보강재 성능검증 시험 혼합물 합성입도 66
그림 3.26. 마샬안정도 시험 67
그림 3.27. 마샬안정도 시험 후 시편 68
그림 3.28. 폐플라스틱 인공골재 및 섬유보강재 마샬안정도 시험결과 68
그림 3.29. 간접인장강도 시험 69
그림 3.30. 간접인장강도 시험 후 시편 69
그림 3.31. 폐플라스틱 인공골재 및 섬유보강재 간접인장강도 시험결과 70
그림 3.32. 인장강도비 시험 포화 후 수침 71
그림 3.33. 인장강도비 시험 후 시편 71
그림 3.34. 폐플라스틱 인공골재 및 섬유보강재 인장강도비(TSR) 시험결과 72
그림 3.35. 동적안정도 시험 결과 72
그림 3.36. 동적안정도 시험 후 시편 73
그림 3.37. 폐플라스틱 인공골재 및 섬유보강재 동적안정도 시험결과 73
그림 3.38. 함부르크 휠 트래킹 시험 후 시편 74
그림 3.39. 폐플라스틱 인공골재 및 섬유보강재 함부르크 휠 트래킹 시험결과 75
그림 3.40. 동탄성 계수 시험 시편 LVDT 부착 및 거치 76
그림 3.41. 폐플라스틱 인공골재 및 섬유보강재 동탄성계수 시험 결과 76
그림 3.42. 기존 콘크리트 투수블록 현장 침투능 및 투수시험 결과 77
그림 3.43. 기존 콘크리트 투수블록 문제점 및 플라스틱 투수블록 특성 78
그림 3.44. 폐플라스틱 보도블록 재료 제작 과정 78
그림 3.45. 플라스틱 블록 표면 부식가공 처리 79
그림 3.46. 부식가공 플라스틱 및 폐플라스틱 블록 시제품 79
그림 3.47. 일반 보도블록 및 플라스틱 보도블록 부식가공 유·무에 따른 미끄럼 저항성 시험 80
그림 3.48. 플라스틱 보도블록 소재별 압축강도 시험 81
그림 3.49. 플라스틱 보도블록 소재별 압축강도 시험 결과 81
그림 3.50. 플라스틱 도로포장 3D 모델 82
그림 3.51. 단위포장 모형 제원 82
그림 3.52. 모듈의 제원에 따른 CASE 별 모형 83
그림 3.53. 플라스틱 도로포장의 유한요소 격자 84
그림 3.54. 3차원 유한요소 모형의 지반 경계조건 84
그림 3.55. 유한요소 모형에 적용한 차량 하중의 윤거 85
그림 3.56. 0.2m x 0.15m의 접지면적 하중 85
그림 3.57. CASE 01에 적용한 하중 위치 85
그림 3.58. LOAD_1에 대한 CASE 01의 수치해석 결과 87
그림 3.59. LOAD_4에 대한 CASE 01의 수치해석 결과 87
그림 3.60. LOAD_5에 대한 CASE 01의 수치해석 결과 87
그림 3.61. LOAD_1에 대한 CASE 02의 수치해석 결과 89
그림 3.62. LOAD_5에 대한 CASE 03의 수치해석 결과 89
그림 3.63. LOAD_5에 대한 CASE 04의 수치해석 결과 89
그림 3.64. LOAD_5에 대한 CASE 05의 수치해석 결과 89
그림 3.65. LOAD_1, LOAD_4, LOAD_5에 대한 CASE 별 최대 주응력 90
그림 3.66. ABS 수지의 응력-수명 곡선 예 91
그림 4.1. 서울기술연구원 공동연구 관련 과제 요약서 105