폴리머 바인더를 이용한 포장재료(투수폴리콘)의 열관련 특성에 관한 연구 (Study on the Thermal Characteristics of Pavement Materials Using Polymer Binder (Polymer-Binder-Used Mixture))

서지정보

· 발행기관 : 한국방재학회
· 수록지 정보 : 한국방재학회논문집 / 23권 / 1호 / 11 ~ 17페이지
· 저자명 : 이관호, 이재건, 김성겸

초록

국내 건설구조물 중 아스팔트 포장은 국토면적 대비 가장 넓은 범위를 차지하고 있다. 그러나 검은 표면과 광범위한 피복 면적으로 인해 주변 기온 상승률을 증가시켜 도심지 열섬효과에 원인이 된다. 이에 국내외로 공극률과 포장 표면 상태를 변화시킨 포장재료가 개발되고 있으나 이러한 포장재료의 열 관련 특성값의 연구가 미흡한 상태이다. 따라서, 본 연구에서는 도심지 열섬효과와 밀접한 관련이 있는 포장재료를 대상으로 열관련 특성에 관한 연구를 진행하였다. 연구에 적용한 포장 혼합물은 3종류로 밀입도인 WC-2와 배수성 입도인 PA-13, 폴리머 재질의 바인더를 적용한 투수폴리콘에 대해서 열전달 특성 인자(열전도도, 비열용량, 열확산율)와 열에너지 누적에 따른 열전도도 변화를 평가하였다. 결과적으로 투수폴리콘 혼합물은 기존 아스팔트 혼합물 대비 열 방사율이 약 4% 낮게 나타냈으며, 열 누적에 따른 열전도도 변화시험 결과 기존 아스팔트 혼합물 대비 약 20% 느린 열에너지 전달 효과를 확인할 수 있었다. 향후 이러한 열전달 특성 인자는 열에너지를 활용한 에너지 하베스팅과 도로 동결 관련 연구에 기초연구가 될 것으로 판단된다.

영어초록

Asphalt pavement accounts for ~87% of the overall pavement in Korea. However, owing to the black surface and extensive cover area, the ambient temperature rapidly increases, thereby contributing to the urban heat island effect. Therefore, pavement materials with modified porosity and pavement surface conditions have been developed; however, studies on the heat-related characteristic values of such pavement materials are insufficient. In this study, the thermal characteristics of pavement materials were evaluated with regard to the urban heat island effect. Test specimens such as WC-2 and PA-13, i.e., polymer-binder-used mixture, were compressed using a Gyratory Compactor. The thermal characteristics, i.e., thermal conductivity, specific heat capacity, thermal diffusivity, and thermal emissivity, were studied, and a heat accumulation test was performed. The water-permeable polyurethane concrete mixture (polymer-binder-used mixture) exhibited ~4% lower thermal emissivity than the conventional asphalt mixture, and according to the analysis of the change in thermal conductivity based on heat accumulation, it was confirmed that the rate of the heat energy transfer effect was ~20% slower than that of the asphalt mixture. The study results provide essential information for the analysis and design of energy harvesting and freeze-thaw pavement-related systems.

참고자료

· 없음