1. 들어가기
우리나라는 「건설폐기물의 재활용촉진에 관한 법률」에 따라 2010년부터 국가 및 지방자치단체, 공공기 관 등이 일정규모 이상의 건설공사를 발주하는 경우 순환아스콘을 의무적으로 사용하는 제도가 마련되었 고, 순환아스콘이라 함은 아스팔트콘크리트(이하 아스콘이라 한다) 제조용 순환골재(폐아스콘을 가공하여 만들어진 골재)를 25 % 이상 사용한 제품으로 한정하였다.
순환아스콘 원료로 사용하는 폐아스콘(순환골재)에는 노화된 아스팔트가 함유되어 있고 노화된 아스팔 트 물성을 신아스팔트의 수준까지 향상시키기 위하여 재생첨가제를 사용하는 것이다.
하지만 아스콘 생산업체들은 제조원가 상승부담과 품질검증 미흡을 우려하여 재생첨가제 사용을 외면하 여 왔었다.
최근 국토교통부에서는 ‘아스팔트 콘크리트 포장 시공지침’(이하 지침이라 한다)을 개정(2017. 4월)하 여 순환골재 25 % 이상 사용할 경우 순환아스콘 품질확보를 위해 재생첨가제를 반드시 사용하도록 규정하 였다.
더불어 국가기술표준원에서도 GR
1품질인증기준(순환 가열 아스팔트 혼합물)을 개정하여 재생첨가제 량의 결정방법을 종전까지 사용하여 왔던 침입도에서 절대점도로 전환하고 국토교통부 통합지침과 부합화 하였다.
이에 각 기관마다 소개된 재생첨가제량 결정방법을 살펴보고 개선사례를 소개하고자 한다.
1) GR : Good Recycle 약칭으로 우수 재활용 제품을 말한다.
순환아스콘에 사용되는
재생첨가제량 결정방법 소개
Introduction of Method to Decide Quantity of Rejuvenator for Reclaimed Asphalt Pavement
노성환 Soung-Hwan Noh 한국순환아스콘협회 이사 E-mail : [email protected]
김판수 Pan-Soo Kim 제이에스개발(주) 품질관리 실장 E-mail : [email protected]
기술기사 _
Technical Articles순환아스콘 수요는 의무사용제도에 힘입어 [표 1]과 같이 크게 증가되고 있으며 제도적 뒷받침과 기술발전으로 앞으로 의 전망도 매우 밝다.
2. 재생첨가제량(절대점도) 및 신규 아스팔트 결정 도표 작도법
2.1 기관별 도표작성 예시 사례
아스팔트에는 고유의 성질인 점성이 있고 이를 측정하여 나타낸 값이 절대점도(Poise)이며, 아스팔트 노화상태에 따 라 즉, 점성이 딱딱할수록 절대점도값은 높게 나타난다.
재생첨가제량은 구아스팔트 절대점도값과 목표 절대점도 값으로 로그-로그 지수눈금 도표를 이용하여 찾을 수가 있다.
도표를 이용하여 구해진 신아스팔트 절대점도값을 기관별 로 비교하기 위하여 구아스팔트 절대점도값과 순환골재 사용 비율을 40 %로 고정하였다
① 국토교통부 통합지침(현행) - 2017. 4
설계 절대점도는 아스팔트의 절대점도가 지수눈금으로 표 시되어 있는 세로축과 신규아스팔트(순환골재) 비율이 표시 되어 있는 도표를 이용하여 구하며, 조정방법은 다음과 같다.
<그림 1> 도표의 가로축에서 결정된 순환골재 함량 (100 %-신규 아스팔트 비율)에 해당하는 점에서 설계 절대 점도 2000 Poise에 해당하는 점(㉠)까지 수직으로 그어 올려 직선으로 연결한다.
이어 도표의 좌측 세로축에서 구재 아스팔트의 절대점도 에 해당하는 점(㉡)과 ㉠을 직선으로 그어서 우측 세로축에 서 신규 아스팔트(또는 재생첨가제)의 절대점도에 해당하는 점(㉢)까지 직선으로 연결한다.
이때 결정된 절대점도값(752)에 해당하는 신규아스팔트 를 사용하여 배합설계를 수행한다.
② 국토교통부 지침(종전) - 2015. 8
도표작성법 설명은 ①항과 동일하지만 <그림 2> 도표 우 측에 표시된 ‘신아스팔트(또는 재생첨가제, 중온화 첨가제, 중온화 재생첨가제 혼합 후) 절대점도(Poise)’ ㉢값(450)은
<그림 1> 신아스팔트 절대점도값과 차이를 보여주고 있다.
③ 자원순환산업인증원 교육자료(2017. 4. 20. ~ 4. 21) 자원순환산업인증원에서 GR품질인증기준 개정예고 (2017. 3. 31.)에 따른 재생첨가제 필요성과 사용방법 안내를 위해 실무자 대상으로 교육과정에서 설명한 자료이다.
[표 1] 신재아스콘 및 순환아스콘 생산량 (단위 : 천톤, %)
년도 2009 2012 2013 2014 2015 2016
신재아스콘(A) 35,060 23,179 26,200 23,470 21,032 23,411
순환아스콘(B) 840 2,069 2,396 2,547 2,534 3,472
순환아스콘비율 2.3 8.2 8.4 9.8 12.1 14.8
* 순환아스콘 비율 = (B/A)×100
그림 1. 순환골재 사용비율을 고정할 경우 신규아스팔트(재생첨가제)의 소요 절대점도 결정
신아스팔트(또는 재생첨가제, 중온화 첨가제, 중온화 재생 첨가제 혼합 후) 절대점도(poise)
구아스팔트(또는 설계아스팔트) 절대점도(poise)
신아스팔트(또는 재생첨가제) 비율(%)
그림 2. 순환골재 사용비율을 고정할 경우 신규아스팔트(재생첨가제)의 소요 절대점도 결정
재생첨가제, 중온화 첨가제, 중온화 재생 첨가제 혼합 후) 절대점도(poise)
구아스팔트(또는 설계아스팔트) 절대점도(poise)
신아스팔트(또는 재생첨가제) 비율(%)
그림 3. 순환골재 사용비율을 고정할 경우 신규아스팔트(재생첨가제)의 소요 절대점도 결정
신아스팔트(또는 재생첨가제 혼합 후) 절대점도(poise)
구아스팔트(또는 설계아스팔트) 절대점도(poise)
신아스팔트(또는 재생첨가제) 비율(%)
그림 4. 순환골재 사용비율을 고정할 경우 신규아스팔트(재생첨가제)의 소요 절대점도 결정
신아스팔트(또는 재생첨가제, 중온화 첨가제, 중온화 재생 첨가제 혼합 후) 절대점도(poise)
구아스팔트(또는 설계아스팔트) 절대점도(poise)
신아스팔트(또는 재생첨가제) 비율(%)
그림 5. 순환골재 사용비율을 고정할 경우 신규아스팔트(재생첨가제)의 소요 절대점도 결정
신아스팔트(또는 재생첨가제 혼합 후) 절대점도(poise)
구아스팔트(또는 설계아스팔트) 절대점도(poise)
신아스팔트(또는 재생첨가제) 비율(%)
기술기사 _
Technical Articles⑤ 공인시험기관(연구원) 프로그램
적정성평가를 의뢰한 업체에 한하여 재생첨가제량을 손쉽 게 구할 수 있도록 공인시험기관에서 배포한 파일이며, 세미 로그 방식으로 찾을 수 있도록 하였다. 그러나 <그림 5> 도표 우측에 표시된 ‘신아스팔트(또는 재생첨가제 혼합 후) 절대 점도(Poise)' ㉢값(625)은 <그림 1> 신아스팔트 절대점도값 과 차이를 나타내고 있다.
2.2 도표작성 방법에서의 문제점
ⓐ 구아스팔트 절대점도값과 ⓑ 순환골재 사용량으로 구 해지는 ⓒ 신아스팔트 절대점도값은 ⓐ 구아스팔트 절대점도 값과 ⓑ 순환골재 사용량이 같을 경우 ⓒ 신아스팔트 절대점 도값은 동일한값으로 결정되어야 하지만 아래 [표 2]와 같이 각 기관마다 제각각 ⓒ값에서 차이가 있음을 확인하고 작도 법 예시에 오류가 있다고 판단하였다. 다만, 그림에서의 지수 도표에 표시된 위치는 정확도가 떨어질 수 있다.
오류 원인을 찾기 위하여 일본의 세미로그표를 구하여 작 성한 결과 ⑤항 공인시험기관(연구원)의 작성방법과 일치하 였고, 순환아스콘 생산업체 220여 곳(2017년 6월 기준)가운 데 지역별로 선별하여 국내 공인시험기관(연구원)에 의뢰하 여 받은 적성성 평가 자료를 확인한 바 국토교통부 통합지침
①항과 차이가 있음을 발견하였다.
2.3 외국의 도표 작성 사례
① 미국의 방법
미연방 도로국(FHWA) 홈페이지(https://www.fhwa.dot.
gov)에서 도표를 확인한 결과 국토교통부 통합지침 ①항의
도표(로그-로그 지수 눈금)와 동일하였다.
② 일본의 방법
일본에서는 신재아스콘과 순환아스콘 구분없이 아스팔트 침입도 한 종류로만 규정하여 사용하며(우리나라는 아스팔 트종류 구분을 침입도, 공용성등급, 절대점도로 분류), 순환 아스콘 배합설계는 설계침입도 조정으로 하는 방법과 혼합물 의 압렬계수 목표값으로 설정하여 조정하는 방법이 있으며,
그림 6. 미국 FHWA 홈페이지에서 소개하고 있는 도표 예시
[표 2] 예시별 신아스팔트 절대점도 결과 비교
예시 사례 ⓐ 구아스팔트 절대점도 ⓑ 순환골재 사용량(%) ⓒ 신아스팔트 절대점도
① 국토교통부통합지침(현행)-2017.4 11,449 40 752
② 국토교통부지침(종전)-2015.8
④ GR제품표준(F 4005) 11,449 40 450
③ 자원순환산업인증원 교육자료 11,449 40 600
⑤ 공인시험기관(연구원) 11,449 40 625
설계침입도 조정을 재생첨가제로 하는 경우와 신아스팔트로 하는 경우로 나뉜다. <그림 7>은 설계침입도 조정을 이용하여 재생첨가제량을 구하는 예시이다.
현재 지수를 이용한 로그 도표를 사용하지만 재생첨가제 산출 방법은 우리나라와 다른 방법으로 구현하고 있다.
통계적으로 순환골재 혼입율이 세계에서 가장 높은 일본 은 오래전부터 재생첨가제를 사용하여 구아스팔트의 복원상 태를 확인하기 위하여 아스팔트 추출후 침입도 시험기준(35 이상)을 규정하였다가 2010년부터 재활용을 촉진하기 위하 여 동기준은 삭제하였고, 최근 폐아스콘의 반복사용과 개질 폐아스콘 발생이 증가하자 침입도 기준(20 이상) 또는 압렬 계수 기준(1.70 이하) 중에 어느 쪽을 만족하든지 어느 한 곳 이라도 만족할 경우 아스콘용 순환골재를 사용할 수 있도록 선택폭을 크게 확대시키고 있다.
우리나라는 재생첨가제를 사용한 재생아스팔트의 복원상 태를 확인하기 위하여 추출한 아스팔트 절대점도 5000 Poise 이하의 기준으로 국토교통부 통합지침 개정(2017. 4)에서 신 설하였다.
2.4 작도법 오류의 원인
다양한 종류의 로그 도표가 있다는 것을 간과하였고, 국내 에서 보편적으로 사용하고 있는 엑셀 프로그램은 상용로그 방식으로 작도됨에 따라 미국방식 로그-로그 지수 눈금 도 표를 미처 세심하게 확인하지 못한 결과로 분석 된다.
2.5 재생첨가제 사용조건(주의사항)
① 국토교통부 아스팔트 콘크리트 포장시공지침 부속서 및 부록 - 2017. 4
재생첨가제는 아스팔트 콘크리트 순환골재 내의 노화된 아스팔트 점도를 회복시키기 위하여 혼합물 제조시 첨가하는 것으로 인체에 무해한 것이어야 한다. 또한 적은 양의 변화로 도 혼합물의 물성이 급격하게 변할 수 있으므로 생산과정에 서의 오차 등을 감안하여 사용비율을 과다하지 않게 결정하 여야 하며 사용량을 아스팔트량에 합산하여 계산하고, 과다 하게 사용하지 않도록 주의해야 한다.
그림 7. 일본의 재생첨가제 산출량 예시
첨가량 (%)
그림 8. 로그-로그 지수를 이용하여 도표를 작성한 예시
구아스팔트(또는
순환골재 비율 및 신아스팔트(또는 재생첨가제) 비율(%)
그림 9. <그림 8>의 신아스팔트 절대점도를 이용하여 재생첨가량 산출
아스팔트 절대점도(poise)
재생첨가제 비율(%)
기술기사 _
Technical Articles② 일본도로협회 포장재생편람-2010년판
재생용첨가제가 과도하게 첨가되는 경우에는 재생아스팔 트 성상이 현저하게 손상될 수가 있고 특히 반복 사용하는 재 생의 경우에는 그 경향이 뚜렷하게 나타나게 된다. 재생첨가 제는 반복 재생이용도 고려하여 과도하게 첨가하는 것은 유 의해야 한다. 또한 재생후의 침입도 편차를 고려하여 설계침 입도에서 선정한 재생아스팔트의 침입도 범위 하한값으로 선 정하는 것이 좋다.
③ 미국 NAPA- HOT MIX ASPHALT MATERIALS, MIXTURE DESING, AND CONSTRUCTION
재생첨가제는 정확한 계량장치가 필요하고, 사용량에 있어 약간의 변동에도 아스팔트 혼합물의 특성이나 공용성에 큰 변 동을 일으킬 수 있으므로 주의 깊은 사용량관리가 필요하다.
3. 맺음말
상용로그 지수도표를 이용하여 재생첨가제량을 산출한 경 우와 로그-로그 지수도표를 이용하여 재생첨가제량을 산출 한 경우를 비교한 결과 순환골재 상태에 따라 차이가 있으나 대부분 톤당 약 0.4 ~ 0.9 kg까지 감소하였다.
재생첨가제 산출량이 높은 만큼 순환아스콘 원가상승으로 이어지기도 하지만 무엇보다 적정량을 초과하여 과다하게 사 용할 경우 화학적 성분으로 이루어진 재생첨가제는 순환아스 콘 품질에 상당한 영향을 미칠 수 있어 품질검증과 엄격한 주 의가 필요하다.
초창기 몇 업체가 재생첨가제 과다사용으로 도로포장 다 짐공정에서 양생이 원활하지 않아 다짐이 되지 않고 밀리거 나, <그림 10>과 같이 블리딩 현상이 발생하는 사례가 있었고 폐아스콘을 반복 사용할 경우 품질성능에 역기능이 있음을 외국문헌에서 소개하고 있다.
또한, 아스콘업체의 품질시험에서 흐름값이 증가하고 안정 도가 크게 감소하는 결과를 확인한 사례도 있었다.
우리 협회에서는 국토교통부 통합지침(로그-로그 지수눈 금)으로 계산되는 방법을 엑셀 파일로 제작하여 실무자들이 손쉽게 사용할 수 있도록 홈페이지에서 보급하고 있다.
한편으로 다행인 것은 금년부터 재생첨가제 사용이 의무 화 되었고, 시행 초기에 오류를 일찍 발견하여 재생첨가제 적 정량을 찾는데 일조하였다고 사료된다.
그림 10. 재생첨가제 과다투입으로 블리딩 발생
담당 편집위원 : 전중규(건설기술교육원) 1. 국토교통부 아스팔트콘크리트 포장시공지침 2017.4
2. 국토교통부 부속서 및 부록 2017.4
3. 국토교통부 아스팔트 혼합물 생산 및 시공지침 2015.8 4. 자원순환산업인증원 2017년 순환아스콘 품질신뢰성 향상을 위한
「GR교실」
5. 사단법인 일본도로협회 포장재생편람(平成 22년판)
6. 재생첨가제의 성질이 반복 재생된 재생 혼합물과 재생아스팔트의 성상에 미치는 영향, 가노우 요우스케, 포장, 2017
7. 미연방 도로국 홈페이지(https://www.fhwa.dot.gov) Hot Mix Asphalt Recycling (Materials And Mix Design)
8. HOT MIX ASPHALT MATERIALS, MIXTURE DESING, AND CONSTRUCTION -NAPA
9. 미연방 도로국(FHWA), 국립아스팔트기술센터(NCAT) 기술강좌 Prithvi.S.Kandhal
