최근 기후위기 시대를 맞아 폭우와 폭설 또는 결빙으로 인한 교통사고 위험이 높아지고 있는 가운데 도로 주행 시 위험 요소 저감을 목표로 도로노면의 진단부터 관리, 저감, 실증에 이르기까지 전주기적 기술 개발이 이뤄지고 있어 이목을 집중시키고 있다.
이 기술들은 향후 도로노면 위험요소 최소화로 인한 교통사고 감소와 자율주행 레벨4+ 상용화 기반 마련은 물론, 능동적 도로 결빙방지 포장시스템 구축을 통해 제설제 사용량 10% 감소 및 공용수명 확보로 국가 예산을 절감할 것으로 기대를 모으고 있다.
특히, 개발 기술들은 국가 도로관리 체계와 연계할 예정으로 교통사고 취약구간의 사고 위험 최소화를 통해 국민이 보다 안전하게 도로를 이용할 수 있는 환경 조성이 마련될 전망이다.
결빙 구간 조사·검지 기술 등 첨단 센서 복합조사장비 시제품 선봬
온도반응형 ‘발열 콘크리트 포장 공법’ 개발 성능 최적화 연구 진행
최근 기후변화로 인해 폭설, 한파, 블랙아이스(Black Ice) 등 도로 노면 위험요소가 증가하고 있는 가운데 이에 따른 교통사고와 사회적 비용도 지속적으로 증가하고 있다.
특히, 겨울철 도로 결빙은 운전자가 사전에 인지하기 어려워 대형 사고로 이어질 가능성이 높은 상황이다. 실제로 서리 또는 결빙으로 인한 교통사고는 치사율이 적설로 인한 교통사고보다 2.84배 높은 것으로 보고되고 있다.
하지만, 현재의 대응 체계는 주로 인력순찰 및 제설제 살포 중심으로 운영되고 있어 보다 능동적이고 과학적인 관리 기술이 요구되고 있다.
이에 국토교통부와 국토교통과학기술진흥원의 지원 아래 한국건설기술연구원을 중심으로 ‘교통사고 유발 도로노면 위험요소 저감기술 개발 연구’가 진행되고 있다.
이번 연구단 과제는 ‘도로노면 위험요소 저감을 위한 진단-관리-저감-실증 등 전주기 기술 개발’을 목표로 하고 있다.
이를 위해 ‘도로노면 위험요소 진단 및 관리 기술 개발’ 연구를 비롯해 ‘건설신소재 기반 도로위험 요소 저감 기술 개발’, ‘도로노면 위험요소 저감 실증 기반의 테스트베드 구축 및 실·검증’ 연구에 박차를 가하고 있다.
연구내용
‘도로노면 위험요소 진단 및 관리 기술 개발’ 분야에서는 교통사고를 유발하는 도로노면의 위험요소 저감을 통해 안전한 도로 환경 구현을 목표로, 도로 노면표시 조사부터 분석, 운용 등 전주기에 걸친 유지관리 기술들을 개발하고 있다.
현재 첨단센서 기반의 도로 노면표시의 물리적 결함 및 재귀반사도 복합 조사기술과 함께 빅데이터, AI 기술을 활용한 건전도 분석 및 평가기술 개발 연구를 진행하고 있다.
세부적으로 살펴보면, 도로 노면표시 재귀반사도 및 물리적 결함 측정 기술과 함께 도로 결빙구간 조사·검지 기술, 첨단센서 기반 복합조사장비 시제품 개발 연구가 이뤄지고 있다.
또한, AI 기반 도로 노면표시 재귀반사도 및 물리적 결함 분석 알고리즘을 비롯해 정확도 95% 이상의 재귀반사도 및 물리적 결함 자동분석 프로그램을 개발하고, 테스트 베드를 통한 개발 기술 검증을 추진하고 있다.
도로 노면표시 건전도 등급 분석 기술 개발 및 D/B 설계, 노선, 위치정보, 건전도 등급화 등 D/B 구축 및 프로그램과 노면표시 유지관리 대상구간 자동분석 기술 개발도 병행하고 있다. 도로 노면표시 유지관리 지침(안)도 마련해 나가고 있다.
‘건설신소재 기반 도로위험 요소 저감 기술 개발’ 분야에서는 과학적 근거를 기반으로 상시·능동적 대응이 가능한 안전한 도로 환경 구현을 목표로, 교통사고를 유발하는 도로 살얼음 등 도로 결빙 지연·저감이 가능한 저가형 첨단소재 개발과 이를 활용한 다양한 도로포장 기술 개발 연구를 수행하고 있다.
현재 도로포장 적용이 가능한 신소재 국산화 기술 개발 연구와 함께 온도반응형 발열 아스팔트 포장 공법 개발 및 성능 최적화, 온도반응형 발열 표면처리 기술 개발 및 성능 최적화, 온도반응형 발열 콘크리트 포장 공법 개발 및 성능 최적화 연구를 진행하고 있다.
특히, 탄소나노 소재 복합 면상 발열 모듈 시제품 개발 및 시공 공법 최적화와 노면결빙 예측 기반 전기 제어 및 관제시스템 구축 연구가 이뤄지고 있다.
이외에도 결빙 지연 비(저) 염화물 소재 개발, 결빙 지연 비 염화물 소재 적용 포장 기술 개발 및 최적화 연구에도 나서고 있다.
‘도로노면 위험요소 저감 실증 기반의 테스트베드 구축 및 실·검증’ 연구 분야에서는 취득된 실측 기반의 빅데이터 기반으로 도로 위험요소 발생 매카니즘을 도로 환경에서 구현하기 위한 실증 기반의 테스트베드 구축을 추진하고 있다.
또한, 위험구간 대상 시범사업을 통한 현장 적용성 및 안전성 평가를 추진하며 최종적으로 국가 정보시스템과의 연계를 통한 시스템 고도화에 나서고 있다.
구체적으로 살펴보면, 도로 결빙 위험도 영향인자 후보 선정 및 결빙 위험도 등급을 비롯해 도로 결빙 취약지점별 도로 위험등급 및 포장형식 결정 로직, 도로 결빙방지 최적 시스템 프로그램들을 개발하고 있다.
이와 함께 제설제 살포에 따른 도로 잔존염분량 변화 측정·분석, 도로 잔존염분량을 고려한 제설제 살포 알고리즘 개발 연구를 비롯해 도로노면 결빙 환경모사 중대형 시험시설 구축 및 시험방법론과 함께 실대형 테스트베드 구축을 통한 실증 기술 개발 연구를 수행하고 있다.
특히, 도로 위험구간별 실증 기반의 시범사업도 추진하고 있다. 현재 연구진은 기상청 연계 정보 및 도로안전도 등급 기반 도로 위험구간을 선정하고, 결빙 취약구간 선정 및 등급화를 통한 최적 포장형식 설계(3곳 이상), 개발 기술 현장 적용 및 추적조사를 통한 성능 검증에 나서고 있다.
인 / 터 / 뷰
‘진단-관리-저감-실증’ 통합
도로안전 플랫폼 구축 ‘의미’
한국건설기술연구원 양성린 수석연구원은 “SAFERoad 연구단은 도로노면의 위험 요소를 진단· 관리하는 기술부터 겨울철 결빙을 예방하는 신소재 기반 도로포장 기술, 실제 도로 환경에서 성능을 검증할 수 있는 실증 기술에 이르까지 전주기 기술을 개발하는 연구단”이라고 소개했다.
이어 “특히, 단순히 하나의 공법 개발에서 한발 더 나가 ‘진단-관리-저감-실증’이 통합된 ‘도로안전 플랫폼’을 구축한다는 점에서 큰 의미를 갖는다”며, “이를 통해 국민의 생명과 안전을 보호하고 미래형 도로관리 체계를 마련해 나가고 있다”고 강조했다.
연구단은 향후 도로 위험요소 조사·진단 차량을 비롯해 AI 기반 자동분석 프로그램, 도로노면 위험요소 빅데이터 관리시스템, 온도반응형 발열 도로포장 기술, 친환경 결빙지연 도로포장 기술 등 다양한 기술 성과물을 선보일 예정이다.
양 박사는 “또한, 결빙 위험구간 등급화 및 포장형식 선정 시스템과 함께 겨울철 도로운영 최적화 기술, 결빙 저감 성능평가 가이드라인 등 정책·제도 활용이 가능한 성과도 함께 마련할 계획”이라고 설명했다.
이어 “특히, 연구 종료 시에는 도로 결빙 위험도를 분석하고 이에 적합한 결빙 저감 기술을 선택, 적용할 수 있는 통합 관리체계를 구축할 예정”이라며, “특히, 기상의 악영향으로 발생하는 국민 안전과 직결되는 도로 위험요소 해결을 위한 도로 관련 국가정보시스템을 고도화해 과학적이고 근본적인 해결 방안을 마련해 나가겠다”고 강조했다.
미래형 도로 안전관리 체계 마련 ‘자긍’
이 같은 성과들은 향후 한국도로공사, 국토관리사무소, 지방자치단체 등 도로관리기관의 유지관리 업무에 직접 활용될 것으로 전망된다.
양 박사는 “조사 차량과 AI 분석 프로그램은 도로 상태를 보다 효율적으로 조사·평가하는 데 활용할 수 있으며, 빅데이터 관리시스템은 도로 위험요소를 체계적으로 관리하는 기반이 될 것”이라고 말했다.
이어 “또한, 발열 도로포장 및 결빙지연 도로포장 기술의 경우 시범사업과 현장 적용 실적을 바탕으로 건설신기술 및 교통신기술 인증, 우수조달제품 등록 등을 추진해 기술 실용화와 사업화 확대에 적극 나설 예정”이라고 밝혔다.
이처럼 개발 기술의 실용화와 사업화가 이뤄질 경우 도로 결빙으로 인한 교통사고 감소에 크게 기여할 것으로 기대를 모으고 있다.
양 박사는 기대효과에 대해 “결빙 위험구간을 사전에 진단하고 적절한 저감기술을 적용함으로써 겨울철 교통안전을 크게 향상시킬 수 있을 것”이라며, “또한, 도로노면 상태를 자동으로 조사·분석함으로써 유지관리 효율성 향상과 조사비용 절감 효과를 거둘 수 있고, 결빙 방지 기술을 통해 제설제 사용량과 유지관리 비용을 줄일 수 있다”고 강조했다.
도로포장 수명 연장을 통한 장기적인 예산 절감 효과도 기대를 모으는 포인트 중 하나다.
이어 “기술적으로는 AI 자동분석, 빅데이터 관리시스템, 신소재 적용 기술이 융합된 미래형 도로관리 기술 확보는 물론 관련 기술의 국산화를 통해 국내 도로산업의 경쟁력도 강화될 것”이라고 전망했다.
