표제지

목차

요약문 24

ABSTRACT 25

제1장 서론 26

1.1. 연구배경 및 목적 26

1.2. 연구내용 28

1.2.1. 전체 연구내용 28

1.2.2. 자체부문 연구내용 28

1.2.3. 용역부문 연구내용 29

1.3. 연구범위 및 수행방법 30

제2장 고속도로 노면 프로파일과 주행차량의 특성 분석 32

2.1. 노면 프로파일과 평탄성 지수 33

2.1.1. 노면 프로파일에 의한 도로포장 표면(Texture) 분류 33

2.1.2. 노면 프로파일 취득 방법 35

2.1.3. 노면 평탄성지수 종류 및 특징 39

2.1.4. 국내 고속도로 평탄성 관리기준 44

2.1.5. 요약 및 문제점 고찰 45

2.2. 포장형식 별 노면 3차원 프로파일 특성 48

2.2.1. 콘크리트 포장 49

2.2.2. 아스팔트 포장 51

2.3. 무인 과적단속시스템 데이터를 활용한 고속도로 주행위치 특성 분석 54

2.3.1. 무인 과적단속시스템 개요 55

2.3.2. 고속축중기 원더링 자료 필터링 57

2.3.3. 고속도로 통행차량의 주행위치 특성 분석 59

2.3.4. 주행위치 특성 자료의 활용방안 62

제3장 주행차량의 거동특성과 승차감의 상관관계 분석 65

3.1. 주행차량의 거동특성 시뮬레이션 66

3.1.1. CarSIM 프로그램 개요 66

3.1.2. 차량 모델링 67

3.1.3. 노면 프로파일에 따른 차량 거동 시뮬레이션 70

3.1.4. Full-car 모델과의 비교 72

3.2. 평탄성 지수화 거동요소 선정을 위한 사전 현장평가 75

3.3. 차량 거동 및 승차감 패널 평가(1차) 78

3.3.1. 평가구간 선정 78

3.3.2. 대표차량 선정 80

3.3.3. 차량 거동 현장평가 81

3.3.4. 인체진동 측정 및 분석 84

3.3.5. 패널 승차감 평가 97

3.3.6. 차량 거동과 승차감의 상관관계 분석 104

제4장 3차원 프로파일을 활용한 승차감 지수 개발 110

4.1. 프로파일 기반 차량 거동모형 개발 110

4.1.1. 차량 거동모델 선정 110

4.1.2. 차량거동과의 비교검증 114

4.2. 신규 승차감 지수 모형 개발 116

4.2.1. 차량 거동요소 별 승차감 평가 116

4.2.2. 거동 요소 별 승차감 가중치 결정 124

4.3. KERI 지수의 적합성 검토 126

4.3.1. KERI와 승차감의 상관관계 분석 126

4.3.2. KERI의 승차감 반영 검증 128

4.3.3. KERI 지수의 변별력 검토 131

4.4. 차량 주행위치 특성 반영 방안 134

4.4.1. 정규분포 특성을 활용한 주행위치 가중치 산정 134

4.4.2. 타이어 접지폭을 고려한 횡방향 평균 프로파일 활용 136

4.5. 평탄성 관리 구간의 분할과 관리 기준 139

4.5.1. 기하구조에 따른 분류 140

4.5.2. 제한속도에 따른 분류 141

4.5.3. 구간 특성에 따른 분류 143

4.5.4. 구간 별 평탄성 차등관리 사례 144

4.5.5. 신규 평탄성지수를 활용한 구간 별 관리기준 147

제5장 평탄성 보수 전ㆍ후 노면 프로파일 시뮬레이션 프로그램 개발 149

5.1. 노면절삭 공법의 원리와 적용 기준 150

5.1.1. 노면 절삭장비의 원리 150

5.1.2. 국내외 시방기준 분석 153

5.2. 절삭장비 모델링과 노면절삭 알고리즘 개발 155

5.2.1. 2차원 장비 모델의 절삭 알고리즘 155

5.2.2. 3차원 장비 모델의 절삭 알고리즘 156

5.3. 시험시공을 통한 노면절삭 알고리즘 평가 158

5.3.1. 시험시공 개요 158

5.3.2. 절삭 전ㆍ후 프로파일 변화특성 분석 159

5.3.3. 노면절삭 알고리즘의 검증 161

5.4. 평탄성 보수방안 최적화 프로그램 개발 163

5.4.1. 프로그램 요약 163

5.4.2. 프로그램의 세부 기능 164

5.5. 3차 노면절삭 현장 시험시공 168

5.5.1. 3차 시험시공 개요 168

5.5.2. 절삭 방법 별 평탄성 분석 174

5.5.3. PPSP를 활용한 평탄성 예측 검증 178

제6장 3차원 프로파일을 활용한 매크로 텍스쳐 분석 179

6.1. 노면 마찰력 선행연구 분석 179

6.1.1. 텍스쳐에 관한 고찰 179

6.1.2. 미끄럼 저항에 관한 고찰 181

6.1.3. 미끄럼 마찰 관리기준에 관한 고찰 186

6.2. MTD, SN, RPI 측정 190

6.2.1. MTD(Mean Texture Depth) 측정 190

6.2.2. SN(Skid Number) 측정 191

6.2.3. RPI(Road Porosity Index) 측정 191

6.2.4. 포장의 종류와 표면처리에 따른 RPI변화량 분석 및 타당성 평가 192

6.3. SN과 MTD, RPI의 상관성 분석 194

6.3.1. MTD 면적에 따른 RPI 비교 분석 194

6.3.2. 표면처리에 따른 MTD와 RPI의 상관성 분석 195

6.3.3. 표면처리에 따른 SN과 RPI의 상관성 분석 202

6.3.4. 분석 면적 별 SN과 RPI의 상관성 분석 209

6.4. 소결 215

제7장 신규 마찰력지수 개발 및 고속도로 위험구간 평가 216

7.1. 공용구간의 사고율과 노면 마찰력 분석 216

7.1.1. 노면상태에 따른 고속도로 고용구간의 노면 마찰력 평가 216

7.1.2. 시간대에 따른 고속도로 공용구간의 노면 마찰력 평가 217

7.1.3. 고속도로 공용구간의 구간 별 노면 마찰력 평가 217

7.2. 고속도로 공용구간의 SN과 EXTI의 상관성 분석-콘크리트 219

7.2.1. SN과 노면 전체의 EXTI 및 MTD와의 상관성 분석 219

7.2.2. SN 측정 범위 기준 EXTI 및 MTD 상관성 분석 220

7.2.3. 시험도로 측정값을 추가한 SN과 EXTI간의 상관성 분석 222

7.3. 고속도로 공용구간의 SN과 EXTI의 상관성 분석-아스팔트 224

7.3.1. SN과 노면 전체의 EXTI 및 MTD와의 상관성 분석 224

7.3.2. SN 측정 범위 기준 EXTI 및 MTD 상관성 분석 226

7.3.3. 시험도로 측정값을 추가한 SN과 EXTI간의 상관성 분석 227

7.4. EXTI 유지관리 기준 제시 227

7.4.1. 콘크리트 포장 마찰력 평가지수 유지관리 기준 232

7.4.2. 아스팔트 포장 마찰력 평가지수 유지관리 기준 235

7.4.3. 도로 유지보수 판단 기준 적용(안) 236

7.4.4. SN과 EXTI의 상관성 237

7.4.5. EXTI 유지관리 기준 238

7.5. 고속도로 위험구간의 위험요소 평가 240

7.5.1. 고속도로 위험구간 선정 240

7.5.2. 콘크리트 포장 고속도로 위험구간 분석 244

7.5.3. 아스팔트 포장 고속도로 위험구간 분석 246

7.6 소결 248

제8장 결론 249

참고문헌 252

[APPENDIX 1] 공용노선 평탄성지수 현황 254

[APPENDIX 2] 프로그램 소스코드 330

[APPENDIX 3] 실시간 노면관리 시스템 개발 365

판권기 422

표 2.1. RCI 측정값 별 평탄성 등급 39

표 2.2. 고속도로 신설구간 평탄성 관리기준(고속도로공사 전문시방서, 2012) 44

표 2.3. 고속도로 공용구간의 IRI에 의한 등급기준 45

표 2.4. 콘크리트포장 표면특성에 따른 차로전체 IRI 분석결과 49

표 2.5. 아스팔트 구간 표면특성에 따른 차로전체 IRI 분석결과 51

표 2.6. 원더링 분석자료 개요 59

표 2.7. 고속도로 차로수 별 주행위치 특성 분석 결과 61

표 2.8. 주요 1종 승용차량의 제원 62

표 2.9. 고속도로 차로수 별 주행위치 특성 분석 결과 64

표 3.1. 노면프로파일에 따른 거동인자 분석결과 71

표 3.2. IRI Golden Car Model을 기반으로 한 Full-Car Parameter 73

표 3.3. 주행차량 거동 및 승차감 평가시험 76

표 3.4. 차량거동요소 정량화 방법 77

표 3.5. 차량거동요소와 승차감 상관성 분석결과 77

표 3.6. 1차 평가 구간 현황 79

표 3.7. 연도별 고속도로 차종 별 교통량 분포(교통량정보제공시스템, 2014년 기준) 80

표 3.8. 조사차량 제원 80

표 3.9. 진동측정에 사용된 센서의 사양 86

표 3.10. 시트 표면 가속도 분석 결과 93

표 3.11. 구간 평균 가속도값과 주파수 가중에 따른 감소율 95

표 3.12. 패널평가 결과 102

표 3.13. 각 거동요소 변수들의 단위와 설명 105

표 3.14. MPR과 차량거동요소의 상관관계 분석 105

표 3.15. 종속변수와 독립변수 106

표 3.16. 회귀분석 상수값 결정 107

표 4.1. 그룹 별 단일 거동 승차감 평가 117

표 4.2. 보통 등급의 경계 진폭 125

표 4.3. 2차 조사 구간 현황 및 MPR 결과 129

표 4.4. KERI 지수 변별력 검토 결과(노면 프로파일 가상 조합) 132

표 4.5. 휠패스 보수 구간의 KERI 변별력 검토 결과 134

표 4.6. 지수 반영을 위한 주행위치 특성 적용값 135

표 4.7. 신규 평탄성지수 계산을 위한 대표 프로파일의 가중치 산정 결과 137

표 4.8. 도로의 기능별 구분에 따른 설계속도(국토교통부, 2012) 141

표 4.9. 고속도로 제한속도(법제처, 2016) 142

표 4.10. 구간 특성 별 우선순위 143

표 4.11. 제한속도 및 주행성에 따른 IRI한계값 제안(Chou 등, 2006) 143

표 4.12. 미네소타 교통국 평탄성 측정방법(MnDOT, 2010) 145

표 4.13. 특수구간 평탄성 평가항목(미네소타) 146

표 4.14. 연결로 및 광장부 포장 평탄성 관리 방안 148

표 5.1. PC-6000EC 절삭 장비의 단순화 모델 151

표 5.2. 노면 파장 별 절삭 후의 IRI 변화 152

표 5.3. 미주 노면절삭 공법의 시방규정(정종덕, 2006) 153

표 5.4. 표면처리공법의 적용기준(한국도로공사, 2012) 154

표 5.5. 노면절삭 공법의 적용기준(한국도로공사, 2011) 154

표 5.6. 시험도로 노면절삭 현장 시험시공 요약 159

표 5.7. 각 프로파일의 교차상관성 비교 결과 162

표 5.8. 3차 시험시공 구간별 투입장비 및 절삭장비 운영방법 169

표 5.9. 절삭방법에 따른 장비 운용 분류 169

표 5.10. 절삭 시공장비 비교 171

표 5.11. 3차 시험시공에 활용된 평탄성 조사장비 171

표 5.12. 3차 시험시공 단계 별 IRI 측정결과 175

표 5.13. 3차 시험시공 단계 별 평탄성 향상율 176

표 6.1. Factors affecting pavement micro-texture and macro-texture 181

표 6.2. 국내 노면 종류 별 마찰계수 186

표 6.3. 미끄럼 마찰값 유지관리기준 187

표 6.4. NCHRP의 최소 미끄럼지수 기준값 187

표 6.5. 미국 DOT의 도로조건에 따른 등급 188

표 6.6. 미국 DOT별 최소 미끄럼지수 기준값 188

표 6.7. Suggested Actions to Be Taken for Each Pavement Group 189

표 6.8. Recommended Threshold Values 189

표 6.9. 도로포장 표면처리 별 Sand Patch Test 수 190

표 6.10. RPI 분석 면적의 높이와 너비 설정 192

표 6.11. 표면처리 면적 별 분석 평균 194

표 6.12. MTD와 RPI의 면적 별 비교 분석 값 195

표 6.13. 18mm 횡방향 타이닝 상관성분석 결과 196

표 6.14. 18mm 종방향 타이닝 상관성분석 결과 197

표 6.15. 26mm 종방향 타이닝 상관성분석 결과 198

표 6.16. 임의간격 횡방향 타이닝 상관성분석 결과 199

표 6.17. 밀입도 아스팔트 MTD와 RPI 상관성분석 결과 200

표 6.18. SMA 상관성분석 결과 201

표 6.19. 콘크리트 표면 처리 별 깊이 분석 203

표 6.20. 밀입도 아스팔트 별 깊이 분석 203

표 6.21. 그루빙이 있는 아스팔트 별 깊이 분석 204

표 6.22. 분석 깊이 별 횡방향 타이닝 콘크리트의 SN과 RPI의 상관계수 205

표 6.23. 분석 깊이 별 종방향 타이닝 콘크리트의 SN과 RPI의 상관계수 206

표 6.24. 분석 깊이 별 SMA의 SN과 RPI의 상관계수 207

표 6.25. 분석 깊이 별 횡방향 그루빙의 SN과 RPI의 상관계수 208

표 6.26. 측정구간 별 횡방향 타이닝의 SN과 RPI의 상관계수 210

표 6.27. 측정구간 별 종방향 타이닝의 SN과 RPI의 상관계수 211

표 6.28. 측정구간 별 밀입도 아스팔트의 SN과 RPI의 상관계수 212

표 6.29. 측정구간 별 SMA의 SN과 RPI의 상관계수 213

표 6.30. 측정구간 별 횡방향 그루빙 아스팔트의 SN과 RPI의 상관계수 214

표 6.31. 횡방향 그루빙 Air 공극 분석 결과 214

표 7.1. 고속도로 마찰력 분석 데이터 수 219

표 7.2. SN과 EXTI의 상관관계 분석결과 223

표 7.3. EXTI를 적용한 기존 고속도로 미끄럼 마찰값 유지관리 기준 224

표 7.4. 고속도로 마찰력 분석구간 수 224

표 7.5. 건조 노면 상태에서 발생한 사고 분석결과표-콘크리트 229

표 7.6. 젖은 노면 상태에서 발생한 사고 분석결과표-콘크리트 229

표 7.7. 건조 노면 상태에서 발생한 사고 분석결과표-아스팔트 231

표 7.8. 젖은 노면 상태에서 발생한 사고 분석결과표-아스팔트 231

표 7.9. SN 유지관리 임계값 233

표 7.10. 유지관리 단계 별 SN 관리 수준 233

표 7.11. EXTI 임계값(콘크리트) 234

표 7.12. EXTI를 활용한 유지관리 단계(콘크리트) 234

표 7.13. EXTI 임계값(아스팔트) 236

표 7.14. EXTI를 활용한 유지관리 단계(아스팔트) 236

표 7.15. 도로 유지보수 판단 기준 적용(안) 237

표 7.16. EXTI와 SN의 상관관계 분석결과 237

표 7.17. 콘크리트 포장 마찰력 평가지수 별 유지관리 단계 238

표 7.18. 아스팔트 포장 마찰력 평가지수 별 유지관리 단계 239

표 7.19. 고속도로 위험구간 선정 기준 240

표 7.20. 고속도로 위험구간 위험도 선정 기준 241

표 7.21. 경부고속도로 서울방향 위험구간 선정결과 241

표 7.22. 경부고속도로 부산방향 위험구간 선정결과 242

표 7.23. 영동고속도로 인천방향 위험구간 선정결과 242

표 7.24. 영동고속도로 강릉방향 위험구간 선정결과 243

표 7.25. 남해고속도로 순천방향 위험구간 선정결과 243

표 7.26. 남해고속도로 부산방향 위험구간 선정결과 243

표 7.27. 고속도로 위험구간 선정 결과 244

그림 1.1. 노면 프로파일 조직의 분류와 포장 기능성에 미치는 영역 분류 27

그림 2.1. 도로포장 방향별 프로파일 구분(ASTM 1656) 33

그림 2.2. 도로포장 표면(Texture) 분류(ISO 13473-2) 34

그림 2.3. CTM(Circular Track Meter)의한 종ㆍ횡방향 텍스처 취득(ASTM E 2157) 35

그림 2.4. 3차원 텍스처 조사장비(ROBOTEX) 36

그림 2.5. 평탄성 조사장비의 분류 37

그림 2.6. 도로포장상태 조사장비 37

그림 2.7. 도로포장상태 조사장비의 센서 별 장착 위치(좌: 3차원 모듈, 우: 2차원 모듈) 38

그림 2.8. 3차원 프로파일 데이터의 형상화 예 38

그림 2.9. Rolling Straight edge 39

그림 2.10. RCI 측정 원리 39

그림 2.11. 7.6m California Profilometer 40

그림 2.12. PrI 산출 방법 40

그림 2.13. IRI 계산을 위한 Quater-car 구성(Sayer and Karamihas, 1998) 41

그림 2.14. 이동평균 필터효과(Sayer and Karamihas, 1998) 42

그림 2.15. Quarter-car 필터링과 Golden-car 상수값 42

그림 2.16. Half Car 모델 43

그림 2.17. Full Car 모델 43

그림 2.18. 포장형식 별 평탄성 측정 위치 44

그림 2.19. 미주 평탄성지수 활용 통계(아스팔트) 47

그림 2.20. 미주 평탄성지수 활용 통계(콘크리트) 47

그림 2.21. 좌, 우 동일 프로파일 예 47

그림 2.22. 좌, 우가 상이한 프로파일 예 47

그림 2.23. 차로전체 IRI 예(시험도로 콘크리트포장, 횡방향 5cm, 종방향 10m간격) 48

그림 2.24. 콘크리트 포장 18mm 횡방향 타이닝 구간의 3차원 노면 프로파일 50

그림 2.25. 콘크리트 포장 임의간격 횡방향 타이닝 구간의 3차원 노면 프로파일 50

그림 2.26. 콘크리트 포장 18mm 종방향 타이닝 구간의 3차원 노면 프로파일 50

그림 2.27. 타이닝 홈에 의한 노면 형상의 개요(한국도로공사, 2011) 51

그림 2.28. 밀입도 아스팔트 포장 구간의 3차원 노면 프로파일 52

그림 2.29. SMA 아스팔트 포장 구간의 3차원 노면 프로파일 52

그림 2.30. 아스팔트 포장 40mm 종방향 그루빙 구간의 3차원 노면 프로파일 52

그림 2.31. SMA 아스팔트 포장 구간의 3차원 노면 프로파일 53

그림 2.32. 표면처리 종류 별 평균 IRI 분포 53

그림 2.33. 표면처리 종류 별 IRI 표준편차 분포 54

그림 2.34. 과적단속시스템 전경(김천) 55

그림 2.35. 과적단속시스템의 원더링 센서(권순민 등, 2009) 56

그림 2.36. 원더링 위치 산출방법 56

그림 2.37. 중부내륙선 선산지역 주행위치 분포 59

그림 2.38. 경부선 김천지역 주행위치 분포 60

그림 2.39. 경부선 왜관지역 주행위치 분포 60

그림 2.40. 고속도로 콘크리트 노면의 평탄성 분포와 주행위치 특성 63

그림 2.41. 고속도로 아스팔트 노면의 평탄성 분포와 주행위치 특성 64

그림 3.1. CarSIM 시뮬레이션 결과(좌: 애니메이션, 우: 데이터) 66

그림 3.2. CarSIM 시뮬레이션에 사용된 차량모델 67

그림 3.3. 현가상질량 특성 설정 68

그림 3.4. 현가장치 설정 69

그림 3.5. 타이어 특성 설정 69

그림 3.6. CarSIM 시뮬레이션에 사용된 도로의 노면 프로파일 70

그림 3.7. 차량거동 방향 정의 70

그림 3.8. 노면 프로파일 변화에 따른 차량의 역학적 거동 결과 71

그림 3.9. 노면 프로파일 변화에 따른 차량의 역학적 거동 결과 72

그림 3.10. Full-car 모델 개요도 73

그림 3.11. Full-car 시뮬레이션 모습 74

그림 3.12. CarSIM 결과(위) 및 Full-Car 모델 결과(아래) 75

그림 3.13. 차량거동 측정을 위한 센서설치 76

그림 3.14. IRI 대역 별 1차 조사 구간의 분포 78

그림 3.15. 조사차량에 설치된 관성항법장치 81

그림 3.16. 프로파일 비교(BWHP 30m/cycle 필터링 후) 81

그림 3.17. 프로파일 비교(Quarter-car 필터링 후) 82

그림 3.18. INS 측정데이터(z방향 속도) 83

그림 3.19. INS 측정데이터(pitch방향 속도) 83

그림 3.20. INS 측정데이터(Roll방향 속도) 83

그림 3.21. 운전자의 진동인지과정 85

그림 3.22. 시트 가속도센서(B&K 4515B) 86

그림 3.23. 시트프레임 가속도센서(B&K 4520B) 86

그림 3.24. 앉은 사람의 가속도 방향 정의(ISO, 1997) 87

그림 3.25. 1/3 옥타브 밴드 중심주파수 별 가중치(redrawn from ISO 2631) 88

그림 3.26. 총가속도에 의한 쾌적성 반응(redrawn from ISO 2631) 89

그림 3.27. 시트 표면 가속도 측정결과 90

그림 3.28. 시트 프레임 가속도 측정결과 90

그림 3.29. 시트 표면 가속도 주파수 분석 결과(주파수 가중 전) 91

그림 3.30. 시트 프레임 가속도 주파수 분석 결과(주파수 가중 전) 91

그림 3.31. 시트 표면 가속도 주파수 분석 결과(주파수 가중 후) 92

그림 3.32. 시트 프레임 가속도 주파수 분석 결과(주파수 가중 후) 92

그림 3.33. 시트 표면 총가속도와 MRI 94

그림 3.34. 시트 프레임 총가속도와 MRI 94

그림 3.35. 시트 표면 총가속도와 IRI(좌) 95

그림 3.36. 시트 표면 총가속도와 IRI(우) 95

그림 3.37. 시트 표면 x 가속도와 MRI 96

그림 3.38. 시트 표면 y 가속도와 MRI 96

그림 3.39. 시트 표면 z 가속도와 MRI 97

그림 3.40. 본 조사 패널 구성(본 조사) 98

그림 3.41. 패널 평가 위치 98

그림 3.42. 승차감 평가지 99

그림 3.43. 정규화된 MPR값의 분포 101

그림 3.44. 전문가 평가 분포 103

그림 3.45. 일반인 평가 분포 103

그림 3.46. 택시 운전기사 평가 분포 103

그림 3.47. 남성패널 평가 분포 104

그림 3.48. 여성패널 평가 분포 104

그림 3.49. 차량거동과 MPR 비교 108

그림 3.50. 인체진동(시트표면)과 MPR 비교 109

그림 3.51. 인체진동(시트프레임)과 MPR 비교 109

그림 4.1. 기존 HRI 지수의 특성(UMTRI, 1998) 111

그림 4.2. IRI 산출모델 개요 112

그림 4.3. 신규 차량 거동모델 개요 112

그림 4.4. 변화량 반영 위치 112

그림 4.5. Roll Center가 차량 외부에 있는 경우 113

그림 4.6. Roll Center가 차량 내부에 있는 경우 113

그림 4.7. QCF_L과 QCF_R 비교 115

그림 4.8. 실측 z방향 거동값과 계산된 z값 비교 115

그림 4.9. 실측 y방향 거동값과 계산된 y값 비교 116

그림 4.10. 주행 시뮬레이터 116

그림 4.11. 시뮬레이터 평가 모습 116

그림 4.12. Sin파형 단일 거동 118

그림 4.13. 시뮬레이터 패널 평가지 118

그림 4.14. Roll 단일 거동 시 승차감 평가 결과 119

그림 4.15. Pitch 단일 거동 시 승차감 평가 결과 119

그림 4.16. z 단일 거동 시 승차감 평가 결과 120

그림 4.17. 거동 방향 별 승차감 보통 등급 경계 진폭 120

그림 3.18. Roll+z 복합 거동 시 승차감 평가 결과 121

그림 4.19. 거동 방향 별 승차감 보통 등급 경계 진폭 122

그림 4.20. Roll거동 추가에 따른 승차감 평가(1Hz) 122

그림 4.21. Roll거동 추가에 따른 승차감 평가(4Hz) 123

그림 4.22. Roll거동 추가에 따른 승차감 평가(16Hz) 123

그림 4.23. z거동량 변화에 따른 지수 변화 126

그림 4.24. y거동량 변화에 따른 지수 변화 126

그림 4.25. KERI와 MPR 비교 127

그림 4.26. MRI와 MPR 비교 127

그림 4.27. 좌측 IRI와 MPR 비교 127

그림 4.28. 우측 IRI와 MPR 비교 127

그림 4.29. IRI 대역 별 2차 조사 구간의 분포 128

그림 4.30. 예측값과 평가값의 비교검증(2차 구간 전체) 130

그림 4.31. 예측값과 평가값의 비교검증(2차 구간 중 고속도로 구간) 130

그림 4.32. KERI와 MPR 비교(2차 구간 전체) 130

그림 4.33. KERI와 MPR 비교(2차 구간 중 고속도로 구간) 130

그림 4.34. KERI와 MRI 상관성(1차 평가 구간) 131

그림 4.35. KERI와 MRI 상관성(2차 평가 구간) 131

그림 4.36. 정상구간 및 비정상구간 노면 프로파일(CASE 1) 132

그림 4.37. 정상구간 및 비정상구간 노면 프로파일(CASE 2) 132

그림 4.38. 휠패스 보수 구간 노면 상태 133

그림 4.39. 주행위치 반영 전 IRI 분포 135

그림 4.40. 주행위치 특성이 반영된 IRI 분포 136

그림 4.41. 정규분포 특성을 고려한 주행위치 반영 136

그림 4.42. 타이어 접지폭을 고려한 대표 프로파일 산정 137

그림 4.43. KERI 계산 프로그램 화면 138

그림 4.44. IRI 수준 별 일반적인 주행속도(Sayer 등, 1998) 140

그림 4.45. IRI 와 자유교통류 속도(Chandra, 2004) 140

그림 4.46. IC진출을 위한 연결로의 제한속도 규정 예 142

그림 4.47. PSI가 차량단독사고율에 미치는 영향(Bester, 2003) 144

그림 4.48. 미네소타 교통국의 일반구간 속도 별 평탄성 평가항목(미네소타) 145

그림 4.49. smoothness평가결과에 따른 지불규정(미네소타) 146

그림 4.50. ALR 평가결과에 따른 보수 및 차감지불 규정(미네소타) 147

그림 5.1. 노면절삭 장비의 원리(로드코리아, 2010) 150

그림 5.2. 절삭 헤드(로드코리아, 2010) 150

그림 5.3. 절삭 후 표면(로드코리아, 2010) 150

그림 5.4. 다이아몬드 절삭 절삭형태 예(로드코리아, 2010) 151

그림 5.5. 평탄성 보수장비 2차원 모델링(The Transtec Group, 2016) 155

그림 5.6. 평탄성 보수장비(3차원 모델링) 157

그림 5.7. 현장 시험시공에 사용된 노면 절삭장비 159

그림 5.8. 3차원 광대역 스캐너(Trimble TX5) 159

그림 5.9. 광대역 3차원 스캐너 조사(좌: 시공 전, 우: 시공 후) 159

그림 5.10. 광대역 3차원 스캐너 조사결과(좌: 시공 전, 우: 시공 후) 160

그림 5.11. 다이아몬드 그라인딩 시공 전ㆍ후 프로파일 변화(Red: 시공 전, Blue: 시공 후) 160

그림 5.12. 다이아몬드 그라인딩 시공 전ㆍ후 PSD 분석결과 161

그림 5.13. 다이아몬드 그라인딩 시공 전ㆍ후 IRI 결과 161

그림 5.14. 다이아몬드 시공 후 프로파일 및 시뮬레이션 적용결과 비교 162

그림 5.15. 현장 시험시공에 사용된 노면 절삭장비 163

그림 5.16. 평탄성 보수 전ㆍ후 노면 프로파일 시뮬레이션 프로그램 주 화면 164

그림 5.17. 3차원 노면 형상 시각화(좌: 3차원 점좌표 데이터, 우: 변위 색상화) 165

그림 5.18. 절삭시공 후 노면 프로파일 예측(IRI 및 프로파일로 표출) 165

그림 5.19. 절삭 장비 종류에 따른 IRI 시뮬레이션 결과(좌: PC 150, 우: PC 6000-EC) 166

그림 5.20. 분석결과의 외부 출력 예(대상 구역의 IRI 및 Profile 저장 기능) 166

그림 5.21. 절삭 깊이에 따른 IRI 변화(좌: 1mm 절삭, 우: 3mm절삭) 167

그림 5.22. 우선 보수대상구간의 표출 167

그림 5.23. PPSP 최종버전의 구동모습 168

그림 5.24. 3차 노면절삭 시험시공 구간 개요 169

그림 5.25. 시험시공 모습(좌: PC 6000_2차로, 우: PC 1500_1차로) 170

그림 5.26. 평탄성 측정 장비 별 프로파일 비교(A구간, 필터링 없음) 172

그림 5.27. 평탄성 측정 장비 별 프로파일 비교(A구간, BWHP 30m 필터링) 172

그림 5.28. 도보형 프로파일 측정결과(A구간, BWHP 30m) 173

그림 5.29. 도보형 프로파일 측정결과(B구간, BWHP 30m) 173

그림 5.30. 도보형 프로파일 측정결과(C구간, BWHP 30m) 173

그림 5.31. A구간 휠패스 별 부분절삭 위치 174

그림 5.32. A구간 부분절삭 모습 174

그림 5.33. 1차로 MRI 측정결과 175

그림 5.34. 2차로 MRI 측정결과 175

그림 5.35. 1차로 평탄성 변화율 176

그림 5.36. 2차로 평탄성 변화율 176

그림 5.37. PPSP를 활용한 일괄절삭 시뮬레이션 결과와 실측값 비교 178

그림 6.1. Effect of micro-texture and macro-texture on pavement-tire friction at different sliding speeds 180

그림 6.2. Early life skid resistance changes on PCC pavement surface 182

그림 6.3. Changes in skid resistance of PCC surface with time after an initial increase 182

그림 6.4. Early life skid resistance changes on AC pavement surface 182

그림 6.5. Changes in skid resistance of AC surface with time after an initial increase 183

그림 6.6. Changes in PCC skid resistance with traffic uses after an early life increase 183

그림 6.7. Changes in AC skid resistance with traffic uses after an early life increase 183

그림 6.8. British Pendulum Tester 184

그림 6.9. 고속연마기 184

그림 6.10. Time history of BPN and MTD 184

그림 6.11. BPN versus air void at different polishing stages 185

그림 6.12. Correlation between SN40R and MPD(Evaluation of pavement skid resistance using high speed texture measurement, Jay N. Meegoda et al., 2015) 185

그림 6.13. Hysteresis효과 및 Sealed water pool효과 186

그림 6.14. CRR for Skid Number 189

그림 6.15. Locked-wheel Trailer 191

그림 6.16. RPI(Road Porosity Index) 계산방법 192

그림 6.17. 횡방향 타이닝 면적 별 분석 193

그림 6.18. 종방향 타이닝 면적 별 분석 193

그림 6.19. 밀입도 아스팔트 면적 별 분석 193

그림 6.20. 샌드패치 측정 194

그림 6.21. 250mm x 250mm와 100mm x 100mm의 RPI 분석창 195

그림 6.22. 18mm 횡방향 타이닝 MTD와 RPI 비교 196

그림 6.23. 18mm 종방향 타이닝 MTD와 RPI 비교 197

그림 6.24. 26mm 종방향 타이닝 MTD와 RPI 비교 198

그림 6.25. 임의간격 횡방향 타이닝 MTD와 RPI 비교 199

그림 6.26. 밀입도 아스팔트 MTD와 RPI 비교 200

그림 6.27. SMA MTD와 RPI 비교 201

그림 6.28. 3D 프로파일 분석프로그램에서의 임의간격 횡방향 타이닝 분석자료 202

그림 6.29. 타이어와 도로 표면의 접촉(Rolling Ball Filter) 202

그림 6.30. 분석 깊이 별 횡방향 타이닝 콘크리트의 SN과 RPI의 분포 205

그림 6.31. 분석 깊이 별 종방향 타이닝 콘크리트의 SN과 RPI의 분포 206

그림 6.32. 분석 깊이 별 SMA의 SN과 RPI의 분포 207

그림 6.33. 분석 깊이 별 횡방향 그루빙의 SN과 RPI의 분포 208

그림 6.34. 미끄럼지수를 측정한 도로의 사진과 분석화면 209

그림 6.35. 측정구간 별 횡방향 타이닝의 SN과 RPI의 분포 210

그림 6.36. 측정구간 별 종방향 타이닝의 SN과 RPI의 분포 211

그림 6.37. 측정구간 별 밀입도 아스팔트의 SN과 RPI의 분포 212

그림 6.38. 측정구간 별 SMA의 SN과 RPI의 분포 213

그림 6.39. 측정구간 별 횡방향 그루빙 아스팔트의 SN과 RPI의 분포 214

그림 7.1. 노면 상태별 경부고속도로 사고 분석 216

그림 7.2. 영동고속도로 시간대 별 교통량 100000대 당 사고율 217

그림 7.3. 영동고속도로 구간 별 SN 35 기준의 구간 사고비 218

그림 7.4. 영동고속도로 구간 별 SN 50 기준의 구간 사고비 219

그림 7.5. SN과 노면 전체의 EXTI 분석결과-콘크리트 220

그림 7.6. SN과 노면 전체의 MTD 분석결과-콘크리트 220

그림 7.7. 원더링 분포(Kasahara, 1982) 221

그림 7.8. 3차원 프로파일 분석프로그램 분석창 221

그림 7.9. SN과 우측 휠패스의 EXTI분석결과-콘크리트 222

그림 7.10. SN과 우측 휠패스의 MTD 분석결과-콘크리트 222

그림 7.11. 시험도로 측정값을 추가한 SN과 EXTI 분석결과-콘크리트 223

그림 7.12. 시험도로 측정값을 추가한 SN과 EXTI 분석 BoxPlot-콘크리트 223

그림 7.13. SN과 노면 전체의 EXTI 분석결과-아스팔트 225

그림 7.14. SN과 노면 전체의 MTD 분석결과-아스팔트 225

그림 7.15. SN과 우측 휠패스의 MTD 분석결과-아스팔트 226

그림 7.16. SN과 우측 휠패스의 MTD 분석결과-아스팔트 226

그림 7.17. 시험도로 측정값을 추가한 SN과 EXTI 분석결과-아스팔트 227

그림 7.18. 경부고속도로 전체 구간의 누적사고건수비율/누적연장비율 228

그림 7.19. 영동고속도로 전체 구간의 누적사고건수비율/누적연장비율 228

그림 7.20. 남해고속도로 전체 구간의 누적사고건수비율/누적연장비율 228

그림 7.21. 경부, 영동, 남해 고속도로 콘크리트 건조 노면 230

그림 7.22. 경부, 영동, 남해 고속도로 콘크리트 젖은 노면 230

그림 7.23. 경부, 영동, 남해 고속도로 아스팔트 건조 노면 232

그림 7.24. 경부, 영동, 남해 고속도로 아스팔트 젖은 노면 232

그림 7.25. 콘크리트 포장 SN 별 누적사고건수비율/누적연장비율 233

그림 7.26. 콘크리트 포장의 EXTI 별 누적사고건수비율/누적연장비율 234

그림 7.27. 아스팔트 포장의 SN 별 누적사고건수비율/누적연장비율 235

그림 7.28. 아스팔트 포장의 EXTI 별 누적사고건수비율/누적연장비율 236

그림 7.29. SN을 활용한 콘크리트 포장 누적사고건수비율/누적연장비율 239

그림 7.30. EXTI을 활용한 콘크리트 포장 누적사고건수비율/누적연장비율 239

그림 7.31. SN을 활용한 SMA 누적사고건수비율/누적연장비율 239

그림 7.32. EXTI을 활용한 콘크리트 포장 누적사고건수비율/누적연장비율 239

그림 7.33. 고속도로 위험구간 위험도와 콘크리트 포장 SN의 분석결과 245

그림 7.34. 고속도로 위험구간 위험도와 콘크리트 포장 내리막 종단경사의 분석결과 245

그림 7.35. 고속도로 위험구간 위험도와 아스팔트 포장 SN의 분석결과 246

그림 7.36. 고속도로 위험구간 위험도와 아스팔트 포장 내리막 종단경사의 분석결과 247

그림 7.37. 고속도로 위험구간 위험도와 아스팔트 포장 오르막 종단경사의 분석결과 247

표 A3.1. 6종의 모바일 디바이스와 내장된 가속도센서 종류 368

표 A3.2. 모바일 디바이스에 적용할 어플리케이션 종류 369

표 A3.3. 가속도 센서의 신호검출방식에 따른 특성 비교 372

표 A3.4. 실시간 노면관리 시스템에 적용할 3축 가속도 센서 사양 372

표 A3.5. 데이터 수집 장치 사양 373

표 A3.6. 영상 입력 장치 사양 374

표 A3.7. 위치정보 수집 장치(GPS) 사양 374

표 A3.8. 측정 기반(Android/iOS)별 배터리 상태에서의 데이터 분석 결과 376

표 A3.9. 센서 접착용 재료 특성 386

표 A3.10. 추가로 선정된 어플리케이션 392

표 A3.11. 데이터 분석 과정 405

표 A3.12. 콘크리트 포장 구간에서의 RMS 최대값 405

표 A3.13. 아스팔트 포장 구간에서의 RMS 최대값 406

표 A3.14. 차종별 자체 진동 FFT 분석 그래프 및 소거 노이즈 범위 412

표 A3.15. 차종별 자체 진동 FFT 분석 그래프 및 소거 노이즈 범위(계속) 413

표 A3.16. 포장 구간별 RMS 최대값(100㎞/h) 413

부그림목차

그림 A3.1. 글로벌 빅데이터 시장규모 추이(Wikibon, 2014) 365

그림 A3.2. 스마트폰 가입자 수 변동추이(미래창조과학부 통신정책국, 2015. 9) 366

그림 A3.3. 스마트폰 내부에 탑재되어 있는 센서 종류 366

그림 A3.4. 국내 모바일 디바이스 점유율 현황(정보통신정책연구원, 2016) 367

그림 A3.5. 본 연구에 적용할 어플리케이션 기본 디스플레이 370

그림 A3.6. 각 모바일 디바이스별 가속도 측정용 프로그램 구동 370

그림 A3.7. 전용 측정 장치의 규격 및 구성 371

그림 A3.8. 배터리 상태에 따른 가속도 데이터 변화 측정 375

그림 A3.9. 배터리 상태에 따른 가속도 데이터 변화 측정 결과(Android) 377

그림 A3.10. 배터리 상태에 따른 가속도 데이터 변화 측정 결과(iOS) 377

그림 A3.11. 차량 내부의 전방 및 상단에 설치한 거치대 및 미끄럼 방지 패드 설치 378

그림 A3.12. 측정 오차를 줄이기 위한 거치대 및 미끄럼 방지 패드 설치 379

그림 A3.13. 거치대 및 미끄럼 방지 패드에 설치된 모바일 디바이스 379

그림 A3.14. 패드를 이용한 기기별 측정 데이터(Z축) 380

그림 A3.15. 거치 방법 결정을 위한 정속주행(80㎞/h) 시험 및 거치방법 381

그림 A3.16. 거치 방법별 가속도 시험 결과 그래프(Z축) 382

그림 A3.17. 차량 내 장착 위치별 주행 테스트 383

그림 A3.18. 차량 내 장착 위치별 주파수 데이터 결과 그래프 384

그림 A3.19. 시스템 구성도 385

그림 A3.20. 전용 측정 장치 실물과 분석 프로그램 구동 화면 386

그림 A3.21. 차량 내 센서 부착 방법 및 데이터 비교 387

그림 A3.22. 주문진~속초 5공구 현장시험 구간 현황 388

그림 A3.23. 주문진~속초 5공구 현장시험 전경 389

그림 A3.24. 조사구간 연장 실측 및 경계부 표시 389

그림 A3.25. 모바일 디바이스 데이터의 FFT 분석 결과 391

그림 A3.26. 주파수 필터 적용 비교 391

그림 A3.27. 추가로 선정된 어플리케이션 적용 화면 393

그림 A3.28. 추가로 선정된 어플리케이션 측정결과 비교 393

그림 A3.29. 데이터 수집 빈도에 따른 FFT 분석 결과 394

그림 A3.30. 데이터 수집 빈도에 따른 주파수 필터 적용 결과 394

그림 A3.31. 100hz에서 전용 측정 장치 데이터의 FFT 분석 결과 395

그림 A3.32. 100hz에서 전용 측정 장치 데이터의 주파수 필터 적용 결과 395

그림 A3.33. 주문진-속초 5공구 현장시험 구간 구성 396

그림 A3.34. A구간에서 표면처리 전, 후의 데이터 형상 396

그림 A3.35. B구간에서 표면처리 전, 후의 데이터 형상 397

그림 A3.36. C구간에서 표면처리 전, 후의 데이터 형상 397

그림 A3.37. 동일 구간에서의 모바일 디바이스 데이터와 블랙박스 데이터 비교 398

그림 A3.38. 시험도로 모식도 399

그림 A3.39. 시험도로 주행시험 차종 400

그림 A3.40. 시험도로 주행시험 시점(좌) 및 종점(우) 이정 401

그림 A3.41. 주행시험 시종점부 플랜카드 설치 401

그림 A3.42. 내수용 승용차 업체별 점유율 비교 402

그림 A3.43. 대표차종(소나타)을 이용한 예비시험 진행 403

그림 A3.44. 소나타 자체진동 FFT 분석 403

그림 A3.45. 대표차종(소나타)을 이용한 센서 설치 및 데이터 수집 404

그림 A3.46. 대표차종(소나타)을 이용한 포장구간별 가속도 RMS 최대값 비교 406

그림 A3.47. 주행시험용 차종별 측정사진 408

그림 A3.48. 소형(스파크)차를 이용한 센서 설치 및 데이터 수집 409

그림 A3.49. 대형(제네시스)차를 이용한 센서 설치 및 데이터 수집 409

그림 A3.50. SUV(산타페)차를 이용한 센서 설치 및 데이터 수집 410

그림 A3.51. 승합(카니발)차를 이용한 센서 설치 및 데이터 수집 410

그림 A3.52. 화물(1톤 만차)차를 이용한 센서 설치 데이터 수집 및 계량 410

그림 A3.53. 화물(1톤 공차)차를 이용한 센서 설치 및 데이터 수집 411

그림 A3.54. 측정 빈도(㎐)에 따른 차종별 RMS 데이터 비교 414

그림 A3.55. 속도(㎞/h)에 따른 차종별 RMS 데이터 415

그림 A3.56. 차선이탈 방지시설을 이용한 포트홀 검지 효과 검증 416

그림 A3.57. 차선이탈 방지시설을 이용한 포트홀 검지 영상 417

그림 A3.58. 실시간 노면관리 시스템을 이용한 포트홀 검지 417

그림 A3.59. 실시간 노면관리 시스템을 이용한 경부고속도로 주행시험 418

그림 A3.60. KERI와 3축 가속도 RMS 데이터 비교 419