인천국제공항 3단계 제2 여객계류장 포장설계

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(1)2015.6-학회지1 2015.6.24 6:31 PM 페이지5. 프린텍1. 특집 : 국내 공항포장 설계와 평가기술 현황. 특 집. 인천국제공항 3단계 제2 여객계류장 포장설계. 이 상 규 ｜인천국제공항공사 건설본부장 최 동 엽 ｜인천국제공항공사 토목처 차장. 지난 2009년 6월 기본계획 고시를 시작으로 2010. 1. 서론. 년 및 2012년, 기본 및 실시설계를 거쳐 2015년 5 인천공항은 항공산업 변화에 능동적으로 대응하는 한편, 경제적이고 효율적인 공항건설을 위해 단계별 로 건설을 추진해 오고 있다. 특히, 지난 1~2단계 사업(1992~2008)을 통해 활주로(3개)와 여객터미널(496천㎡), 탑승동(166. 월 현재 28.3% 공정을 추진중에 있다. 3단계 건설사업의 일환인 제2 여객계류장 포장공사 는 제2여객터미널 전면에 항공기 56대(접현 37개, 원 격 19개, 면적 891천㎡)를 주기할 수 있는 계류장을 만드는 공사로 2014년 8월 착수하여 2017년 10월에. 천㎡), 그리고 화물터미널 및 여객계류장(108면) 등 을 건설하여 연간 여객 4,400만명, 화물 450만톤을 수용할 수 있는 능력을 확보하였으며, 이를 토대로 2014년에는 4,551만명의 여객과 화물 256만톤을 처리함으로써 개항(2001년 3월)대비 여객은 3.1배, 화물은 2.2배의 실적을 이룩하고 있으며, 지속적으 로 증가하는 항공수요에 대비하고, 동북아 허브 공 항 경쟁에서 우위를 지키기 위해 3단계 건설사업을 <인천공항 개항이후 변화추이> 2001년. 구 분. 2014년. 1,454만명. 여 객 수. 4,551만명. 119만톤. 화물처리량. 256만톤. 12만회. 항공기운항횟수. 29만회. 47개사. 취항항공사 (2015. 4월 기준). 88개사. 109개. 취항도시 (2015. 4월 기준). 187개. <3단계 건설사업 현황> 1, 2단계. 3단계. 사업기간. 구. 분. 1992~2008. 2009~2017. 비 고. 사업비. 8조6천억원. 4조9천억원. 여객터미널. 4,400만명 (T1↔탑승동A). 1,800만명 (T2 일부). 6,200만명. 화물터미널. 450만톤. 130만톤. 580만톤. 교통센터. 250천㎡. 135천㎡. IAT. 0.9km. 1.5km. 복선셔틀. 여객계류장. 108개소. 56개소. 164개소. <3단계 건설사업 계류장지역 현황도>. 제17권제2호(2015. 6). 5.

(2) 2015.6-학회지1 2015.6.24 6:31 PM 페이지6. 프린텍1. 인천국제공항 3단계 제2 여객계류장 포장설계. 공사를 완료할 계획으로 추진중에 있으며, 계류장 포 장설계 있어 1, 2단계 건설시 적용한 미연방 항공청 (FAA:Federal Aviation Adminstration) 포장설계 기준 변화에 따른 검토 및 연구결과 적용 현황에 대 하여 소개하고자 한다.. 2. 공항포장 설계기준 2.1 국내 공항포장 설계기준 국내공항 포장설계는 ICAO Aerodrome Design Manual Part 3 Pavements(Doc 9157-AN/901) 에 제시된 4가지 Practice(캐나다, 프랑스, 영국, 미 국) 중 국내 환경에 공용성이 검증된 미연방 항공청 (FAA)의 포장설계법(AC 150/5320-6)을 적용하 고 있으며, 인천공항도 1,2단계 포장설계시 상기 FAA 기준을 적용하고 7~15년 동안 운영한 결과 포장상태(PCI, Pavement Condition Index) 88~100으로 양호한 상태를 보이고 있어, 3단계 포 장설계도 FAA 기준을 적용하였다. <포장설계법의 종류> 구분. 포장설계 기준. <공항/도로 포장 차이 비교표> 구 분. 공. 항. 도. 로. 설계기준 FAA AC 150/5320-6E AASHTO 2002/KPRP 하중기준. 등가단차륜하중. 등가단축하중[8.2톤]. (Equivalent Single Wheel Load) (Equivalent Single Axle Load). 하중크기. 100,000lbs. 9,000lbs 윤하중(Dual tire). 타이어압력. 약 300~400psi. 약 60~90psi. 정사각형. 직사각형. (7.6×7.6 또는 6.0×6.0m). (3.8×6.0m). 포장구조. 교통 구역별 두께가 상이함. 일정 구간 내에서는 동일한 두께 적용. 하중분포. 포장체 중심부. 포장체 끝단에서 3~4ft. 슬래브 형상. <공항/도로 포장설계 프로그램 비교표> 항 목 교통하중. FAARFIELD. AASHTO 2002 MEPDG. 기어(륜)단위로 구성(복잡) 축단위로 구성(비교적 단순). 구조해석 모형 AP:다층탄성, CP:3D FEM AP:다층탄성, CP:2D FEM 재료의물성. 고정. 변화 가능. 시간에따른 물성변화. 고려하지 않음. 고려. 환경하중의 영향. 고려하지 않음. 고려. 설계기준. 파괴이론을 기반으로 매우 보수적임. 공용성을 기준으로 유연함. 검증자료. 현장시험 및 검증 자료가 상대적으로 적음. 다양한 자료 및 LTPP 공용성 자료를 통한 검증. ※ FAARFIELD(FAA Rigid and Flexible Iterative Elastic Layer Design). 국내기준 비행장 포장 설계매뉴얼(국토교통부 예규 제32호, 2013.4) FAA. Airport Pavement Design and Evaluation(2009.9). ICAO. Aerodrome Design Manual Part 3“PAVEMENTS”(1983). UFC. Pavement Design for Airfields(2001.6). PCA. Design of Concrete Airport Pavement(1995). ※ 국토부에서 제정한 국내기준은 FAA AC 150/5320-6D를 근간으 로 작성됨. 2.2 공항/도로 포장 비교 공항포장에 작용하는 항공기 하중은 크고 하중 작 용 횟수는 적지만, 반면 도로포장은 하중 크기가 적 은 대신 하중이 가해지는 횟수는 매우 많은 특징을 같고 있으며, 비교현황을 보면 다음과 같은 차이를 확인할 수 있다.. 6. 한국도로학회. 2.3 공항포장 설계기준 변화 FAA에서는 항공기의 다변화 즉, 항공기 대형화에 따른 하중의 증가와 착륙기어 축 및 바퀴의 배치 변화 에 따라 설계기준이 변화[AC150/5320-6C (1978 년)⇒6D(1995년)⇒6E(2009년)]되었으며, 특히 항공기별 차트를 이용한 포장두께 산출에서 설계 프 로그램(FAARFIELD)을 이용하여 포장두께를 산출 토록 변경되었으며, FAARFIELD프로그램은 설계 항공기로 등가 환산하는 과정이 없이 운영이 예상되 는 모든 기종의 운항횟수를 입력하여 포장두께를 산 정하는 것으로 아스팔트 포장에서는 다층탄성 이론 을 이용하여 아스팔트 표층 하부의 수평 변형률, 노.

(3) 2015.6-학회지1 2015.6.24 6:31 PM 페이지7. 프린텍1. 특집 : 국내 공항포장 설계와 평가기술 현황. 상층 상부의 수직변형률 및 Miner의 누적 피로 이론 을 기반으로 한 누적손상계수(CDF, Cu mulative Damage Factor)를 산출하여 각 층별 포장두께를 산출하는 방식이며, 강성포장에서는 연성포장과 달 리 불연속면인 줄눈이 있기 때문에 슬래브 단부에서 가장 큰 응력이 발생하며 이를 3차원 유한요소 해석 기법을 사용하여 콘크리트 단부 응력과 포장두께를 산출하는 방식을 적용하였다. <설계기준별 포장설계 특징> 설계기준. AC 150/ 5320 -6D (1995년). AC 150/ 5320 -6E (2009년). <AC 150/5320-6C, D 도표에 의한 포장두께 산출>. 포장설계 특징 연성포장은 CBR설계법을 기초로 하고 강성포장은 Westergarrd의 단부응력 모형 기반임. 주어진 설계차트로 간단히 포장두께를 결정할 수 있 으나, 새로운 항공기가 도입되었을 경우 포장두께에 대한 설계대안을 도출하기 어렵고, 등가단륜하중 사 용으로 다양한 형태의 항공기 기어가 포장구조에 미 치는 특성을 반영하기 어렵고, 환경조건을 고려 할 수 없어 환경조건과 무관하게 대부분 유사한 포장두 께 산출 LEDFAA (5320-6D CHAPTER로 추가) 연성포장은 다층탄성해석을 하며 강성포장은 Westergarrd의 단부응력 모형 기반임 포장재료 및 항공기와 관련된 입력변수를 정량화하지 못하였으며, 시험에 의한 검증이 수반되지 않아 FAA 공항포장설계지침에 바로 적용되지 못함 FULL-SCALE 포장가속시험을 통하여 프로그램 해석결과가 검증되어 설계차트를 배제하고 프로그 램 포장설계법 제시 연성포장은 LEDFAA와 같은 다층탄성해석을 하여 층별 두께를 산출 강성포장은 3차원 유한요소 해석기법을 사용하여 콘크리트포장 단부응력과 두께 산출 모든 항공기의 운항횟수를 입력하기 때문에 설계항 공기 개념이 없어짐. 최신 항공기(A380, B787, B777 등) DATA 포함 되어 정확한 포장구조설계 가능. <AC 150/5320-6E FAARFIELD 포장두께 산출개념도>. <FAA : National Airport Pavement Test Facility>. <FAA 설계기준 변화> 구분. 포장설계 기준. 설계 방식. 1단계. FAA AC 150/5320-6C(1978). 도표. 2단계. FAA AC 150/5320-6D(1995). 도표, 전산프로그램 (LEDFAA 등). 3단계. FAA AC 150/5320-6E(2009). 전산프로그램 (FAARFIELD 등). <다양한 항공기 하중특성을 고려한 포장설계>. 제17권제2호(2015. 6). 7.

(4) 2015.6-학회지1 2015.6.24 6:31 PM 페이지8. 프린텍1. 인천국제공항 3단계 제2 여객계류장 포장설계. <공항포장 설계기준 비교표 - 연성포장> 구 분. 포장 설계 입력 변수. FAA AC 150/5320-6D. FAA AC 150/5320-6E. 기종별 이륙 운항횟수 산출. 항공수요, 항공기종 및 혼합율을 고려하여 기종별 연평균 이륙 횟수 산출 (공용기간 20년). 좌동. 설계 CBR 결정. 현장 및 실내시험의 수침CBR로 설계CBR 산출. 좌동. 설계 항공기 결정. 연간이륙횟수, 기어배치, 하중 등을 고려하여 가장 큰 포장 설계항공기는 없으며 모든 운항 항공기가 두께를 요구하는 항공기 포장구조계산에 개별 적용. 등가 연간 이륙횟수 산출 총 포장두께 산출. 설계항공기에 대한 기어배치를 고려하여 등가연간 이륙 횟수 산출 설계차트에 노상 CBR로 산출 후 연간이륙 횟수 보정. 표층+기층 두께 산출 CBR 20 대입하여 산출 후 연간이륙 횟수로 보정 보조기층 두께 산출 총 포장두께에서 표층+기층을 뺀 나머지 두께 포장 구조 계산. 표층두께 산출. Critical, Noncritical 기준두께 이용 연간이륙 횟수 보정. 기층두께 산출 (안정처리). 등가환산계수 사용하여 보정. 보조기층두께 산출 등가환산계수 사용하여 보정 (안정처리). 해당 없음 - FAARFIELD 프로그램 사용하여 산출 - 설계항공기 및 연간 이륙횟수 입력 - 노상 CBR 입력 - 표층, 기층 및 보조기층 재료선정 (안정처리 고려) - 표층은 최소두께 기준만 있어 현장 여건, 경제성 및 시공성을 고려하여 설계자가 가정 - 입력된 표층두께를 고려하여 프로그램이 적정기층 및 보조기층 두께로 보정됨. 동결심도 검토. 노상동결관입허용법 사용하여 동결깊이 검토. 좌동. 최종 단면 결정. 검토된 동결심도를 반영하여 최종 두께 결정. 좌동. <공항포장 설계기준 비교표 - 강성포장> 구 분 기종별 이륙 운항횟수 산출 포장 설계 입력 변수. 8. FAA AC 150/5320-6E 좌동. 노상 지지력 K산출 현장 및 실내시험의 수침CBR로 설계CBR 산출 설계 항공기 결정 등가 연간 이륙횟수 산출. 포장 구조 계산. FAA AC 150/5320-6D 항공수요, 항공기종 및 혼합율을 고려하여 기종별 연평균 이륙 횟수 산출(공용기간 20년). 좌동. 연간이륙횟수, 기어배치, 하중 등을 고려하여 가장 큰 포장 설계 항공기는 없으며 모든 운항 항공기가 두께를 요구하는 항공기 포장구조계산에 개별 적용 설계항공기에 대한 기어배치를 고려하여 등가연간 이륙 횟수 산출. 해당 없음. 콘크리트 휨강도 결정. 적용될 콘크리트 슬래브 휨강도 결정. 보조기층 상부지지력. 두께 변화에 따른 안정처리 보조기층의 상부지지력 도출 (그래프). - 설계항공기 및 연간이륙횟수 입력. 슬래브 두께 결정. 각 보조기층별 콘크리트 휨강도, 지반반력계수 및 항공기 하중, 연간등가 출발횟수를 이용하여 도출. - 보조기층(필요 시 안정처리) 두께 가정. 슬래브 두께 보정. 연간이륙횟수에 따른 슬래브 두께 보정. - FAARFIELD 프로그램 사용하여 산출 - 노상 지지력(K) 입력 - 가정된 보조기층 고려하여 프로그램이 적정 콘크리트 슬래브 두께 산출. 동결심도 검토. 노상동결관입허용법 사용하여 동결깊이 검토 부족 시 동상방지층 추가. 좌동. 최종 단면 결정. 검토된 동결심도를 반영하여 최종 두께 결정. 좌동. 한국도로학회.

(5) 2015.6-학회지1 2015.6.24 6:31 PM 페이지9. 프린텍1. 특집 : 국내 공항포장 설계와 평가기술 현황. 3. 인천공항 1, 2단계 포장설계 현황. <1단계 강성(콘크리트)포장설계 현황>. 3.1 1단계 포장설계 현황 FAA AC150/5320-6C기준에 의해 포장설계를 하였으며, 설계대상 항공기는 장래 초대형 항공기 출 현에 대비해 기존 B747-400(397ton) 항공기에 하 중을 추가하는 방식으로 B747-400S(492ton)를 적 용하고, 다음과 같은 흐름으로 포장설계를 하였다. <1단계 연성(아스팔트)포장설계 현황>. <1단계 활주로 강성포장 단면 현황>. <1단계 활주로 연성포장 단면 현황>. <1단계 여객계류장 강성포장 단면 현황>. 제17권제2호(2015. 6). 9.

(6) 2015.6-학회지1 2015.6.24 6:31 PM 페이지10. 프린텍1. 인천국제공항 3단계 제2 여객계류장 포장설계. 포장설계 이후 연성포장 7개, 강성포장 6개 단면 에 대하여 포장시험시공 및 항공기 하중 시험주행을 ’ 96년 11월 부터 ’ 98년 5월까지 약 18개월간 시행 하고 시험결과를 기준으로 최종 포장단면을 결정 후 본 포장 시공을 하였다. <1단계 포장시공 현황> 구 분. 아스콘 표층 (연성 연 포장) 성 포 장 쇄석. Superpave입도가 FAA입도보다 소성변형 저 항이 큼 Superpave입도는 표층 적용시 골재의 마모 및 깨짐 현상으로 FOD 발생 따라서 상부 6cm는 19mm FAA 입도를 적용 하고 전단응력이 크게 발생하는 하부 9cm를 Superpave입도 적용. 3.2 2단계 포장설계 현황 FAA AC150/5320-6D기준에 의해 포장설계를 하였으며, 설계대상 항공기는 초대형 항공기인 A380과 현재(2005년) 운항하는 항공기 중 포장에. 였으며, 포장설계 현황은 다음과 같다.. 콘크 리트 슬래브. 설계시 초기균열 억제효과를 고려하여 섬유보 강콘크리트 선 적용 후 시험포장으로 검증하 여 최종 결정하게 함 무근콘크리트 시험포장에서 초기균열이 발생 하지 않았으며 내구성 및 공용성 모두 만족함 으로 무근콘크리트 적용. 보조 기층 (안정 처리). 전체를 시멘트안정처리 하는 것과 대비하여 분리층으로 아스콘 기층을 반영하는 것이 처 짐량 및 잔존수명이 우수함 분리층 목적 외에 항공등화시설 설치와 관련 한 수밀성 우수. ※ FOD : Foreign Object Debris. <1단계 포장시공 장비>. 10. <1단계 포장시험시공 트렉 현황>. 시멘트 안정 처리된 쇄석 및 보조기층이 탄성 계수 감소율 및 인장 변형률이 월등히 적어 포 장체내구성 및 공용성 우수하고 포장 잔존수 명이 훨씬 길게 나타나므로 쇄석 및 보조기층 모두 시멘트 안정 처리 적용. 기층 및 보조 기층. 강 성 포 장. 시험포장 결과. 한국도로학회. 미치는 영향이 가장 큰 항공기를 비교 후 B777300ER(341ton)로 적용하였고, LEDFAA 프로그 램으로 차트에 의해 산출한 포장단면을 검증토록 하. <2단계 연성(아스팔트)포장설계 현황>.

(7) 2015.6-학회지1 2015.6.24 6:31 PM 페이지11. 프린텍1. 특집 : 국내 공항포장 설계와 평가기술 현황. <2단계 포장설계 대상항공기 비교 현황> 구분 총하중. A380-800F (F급). B777-300ER (E급). 592톤 352톤 (1,305,125lb) (775,000lb). B747-400 (E급) 398톤 (877,000lb). 기어배치. 4각 20륜. 2각 12륜. 4각 16륜. <2단계 활주로 연성포장 단면 현황>. 축하중. 112.5톤. 162.0톤. 94.5톤. <2단계 강성(콘크리트)포장설계 현황>. 바퀴당 하중. 28.1톤 (61,993lb). 27.0톤 (59,533lb). 23.6톤 (52,072lb). 타이어압. 197psi. 218psi. 200psi. 접지면적. 0.20㎡. 0.18㎡. 0.17㎡. 단위하중. 14.1kg/㎠. 15.0kg/㎠. 13.9kg/㎠. 연간이륙횟수. 2,592회. 31,711회. 79,167회. 연성. 73. 69. 64. 강성. 72. 82. 62. ACN. ※ ACN : Aircraft Classification Number. 1단계 활주로 건설이후 공항운영 시 연성포장의 종방향 시공이음부(cold joint)에서 항공기의 반복 적인 하중 및 마찰력 작용으로 아스팔트의 골재가 탈락하는 현상이 지속적으로 발생하여 반복적인 보 수 및 포장성능이 떨어졌다. 특히 탈락된 골재는 항 공기 엔진에 흡입될 우려가 있어 항공기 안전운항을 저해하는 문제가 발생하여, 2단계 활주로 및 유도로 연성포장 시공 시에는 이를 개선하기 위해 종방향 시공이음이 없도록 편대 포장시공을 시행하였다.. <1단계 활주로 강성포장 단면 현황>. <1단계 여객계류장 강성포장 단면 현황>. <2단계 활주로 및 유도로 지역 편대 포장 전경>. 제17권제2호(2015. 6). 11.

(8) 2015.6-학회지1 2015.6.24 6:31 PM 페이지12. 프린텍1. 인천국제공항 3단계 제2 여객계류장 포장설계. <1, 2단계 포장 시공현황>. <1, 2단계 포장 PCI 현황 (2013년)>. 12. 한국도로학회.

(9) 2015.6-학회지1 2015.6.24 6:31 PM 페이지13. 프린텍1. 특집 : 국내 공항포장 설계와 평가기술 현황. 4.2 3단계 제2 여객계류장 포장설계. 4. 인천공항 3단계 포장설계 적용현황. 제2 여객계류장 포장은 제트누유에 대한 저항성,. 4.1 3단계 제2 여객계류장 계획 현황. 정지 및 저속하중에 의한 저항성, 교통의 반복 및 집 3단계 여객계류장 내 주기장 확보계획은 접현 37. 중화, 최대하중 재하에 대한 저항성 등을 고려하여. 개, 원격 19개를 확보하는 것으로 계류장 면적은. 1, 2단계와 동일하게 강성포장(무근콘크리트)을 적. 891천㎡이며, 현황은 다음과 같다.. 용하도록 계획하였으며, 포장설계는 다음과 같이 하 였다.. < 단계별 주기장 확보계획 > 구 분. 1+2단계. 3단계. 계. 여객계류장. 접현 74개, 원격 35개. 접현 37개, 원격 19개. 접현 111개, 원격 54개. < 단계별 주기장 확보계획 > 구 분. P급. E급. D급. C급. 계. 제1여객터미널. 2. 30. 7. 5. 44. 탑승동 A. 5. 12. 13. -. 30. 제2여객터미널. 5. 17. 2. 13. 37. 합계. 12. 59. 22. 18. 111. <3단계 포장설계 흐름>. 4.2.1 연간운항횟수 및 기종별 이륙횟수 산정. 제17권제2호(2015. 6). 13.

(10) 2015.6-학회지1 2015.6.24 6:31 PM 페이지14. 프린텍1. 인천국제공항 3단계 제2 여객계류장 포장설계. 4.2.2 설계 입력변수 결정 및 FAARFIELD 프로 그램 입력 포장재료는 대상지역에서 일반적으로 많이 사용하는 재료로 적용 재료 구입의 용이성, 시험포장 결과, 경제성, 안정성 등을 기준으로 선정 콘크리트 슬래브 : 설계 휨강도 710psi(5.0Mpa) 아스팔트 안정처리층 : P-403 (HMA base course) 시멘트 안정처리층 : P-304(7일 압축강도 5.2Mpa) 노상지지력(K) : 210pci(설계CBR 12%) ※ 아스팔트 기층(5cm)는 상대강도계수(Equivalency Factor)로 환산하여 P-304 층으로 계상함.. <포장두께 산출결과>. 4.2.4 LCC를 고려한 포장단면 검토 장기적 공용수명 확보로 공항운영의 안정화를 위 해 LCC측면에서 포장두께를 비교 분석한 결과 50cm를 적용하는 것이 46cm 대비 성능과 가치는 각각 17%와 30.6% 증가했고, 비용은 10.4% 감소. <기종별 이륙횟수 입력>. 한 것으로 검토되었으며, 검토 결과는 다음과 같다.. 4.2.3 FAARFIELD 프로그램 포장두께 산출 콘크리트 포장두께 설계는 하부층을 여러 단면으로 가정하고 각각의 하부층 조건에 따라 FAA 포장설계 프로그램으로 포장두께를 3개 대안으로 산출하였으 며, 대안 2안이 비교적 경제적이나 추가적인 교통량 수용과 포장 공용기간을 고려한 LCC 분석 및 계류장 운영특성, 1, 2단계 포장시설의 안정적 운영결과 등 을 고려하고, 운영적인 측면에서도 1, 2단계와 동일 한 단면을 적용함으로써 단계별 포장 보수계획 수립. <장수명(40년) 포장단면 산출결과>. 시 일관적인 유지관리가 가능토록하여 보수시기 중복 발생으로 인한 공항운영 차질(계류장 규모 축소로 인 한 용량 감소)을 최소화하는 대안 1을 적용하였다. 구 분. 1안(선정). 2안. 3안. 콘크리트 슬래브. 50cm. 45cm. 45cm. 아스팔트기층(분리층). 5cm. 5cm. 5cm. 린콘크리트층. 15cm. 20cm. 25cm. 계. 70cm. 70cm. 75cm. 14. 한국도로학회. <설계입력변수에 따른 포장두께 변화>.

(11) 2015.6-학회지1 2015.6.24 6:31 PM 페이지15. 프린텍1. 특집 : 국내 공항포장 설계와 평가기술 현황. <대안별 평가 현황> 평가항목. 비교 1안 (PCC Slab 46cm). 5. 1, 2단계 포장줄눈 현황조사 및 3단계 개선 적용 5.1 포장줄눈 기준 변경현황 FAA AC 150/5320-6E에서 콘크리트 포장 줄눈의. 성능점수(P). 용어와 형식이 변경되었으며, 줄눈의 분류기준이 기존 의 팽창, 시공, 수축줄눈에서 팽창줄눈(Expansion Joints)의 명칭이 분리줄눈(Isolation Joints)으로 LCC. 1,796억원(기존공사비 1,490억). 비용지수(C). 1.000. 평가항목. 비교 2안 (PCC Slab 50cm). 명칭이 바뀌었다. 그리고 주요 변경내용은 기존 Type A(Doweled)가 삭 제 되 고 Type A-1 (Reinforced) 형식이 새로 추가되었고, 시공줄눈 (Construction Joints)은 기존 Type C-Keyed와 Type E-Hinged는 제외되고 Type E Doweled 형 식 하나로 통합되었다. <강성포장 줄눈상세(AC150/5320-6E)>. 성능점수(P) 구분. LCC. 1,610억원. 비용지수(C). 0.896. 줄눈상세. 분리 줄눈. <대안별 비교 현황> 구분. 비교1안(46cm). 비교2안(50cm). 성능점수(P). 100. 117. 비용지수(C). 1.0. 0.896. 가치점수(V). 100. 130.6. 선정안. ◎. 시공 줄눈. 수축 줄눈. 제17권제2호(2015. 6). 15.

(12) 2015.6-학회지1 2015.6.24 6:31 PM 페이지16. 프린텍1. 인천국제공항 3단계 제2 여객계류장 포장설계. 5.2 포장줄눈 하중전달효율 조사결과 5.2.1 조사개요 - 기간 : 2012. 10 ~ 2013. 10(12개월) - 연구 : 포스코ENG, 한국건설기술연구원 - 콘크리트 포장구간 하중전달율 측정 및 분석 (Key 및 Doweled Type 하중전달율 비교). <2차 조사결과(2013. 2월, 계류장)>. 5.2.2 조사결과. <3차 조사결과(2013. 8월, 계류장)>. <평균온도와 하중전달효율 상관관계(1차 조사)> <하중전달효율조사 대상현황>. <평균온도와 하중전달효율 상관관계(2, 3차 조사)> <1차 조사결과(2012. 11월, 제2활주로)>. 16. 한국도로학회.

(13) 2015.6-학회지1 2015.6.24 6:31 PM 페이지17. 프린텍1. 특집 : 국내 공항포장 설계와 평가기술 현황. 온도 변화에 따라 key joint의 하중전달율이 Dowel Joint의 하중전달율 보다 변화폭이 크며 1차 (11월) 제2활주로 조사결과 하중전달효율 불량비율 이 Key joint는 12%, Dowel joint는 1%로 조사되 었다. 2차 조사(2월)에서 Dowel joint의 하중전달 효율은 fair 등급 이상으로 조사되었고, Key joint의 경우 일부 시간대와 39번 계류장은 poor 등급으로 조사되었다. 3차 조사(8월)에서는 key joint 하중전 달효율은 fair 등급 이상, Dowel joint는 모두 acceptable로 나타난 것으로 볼 때 Dowel type이. ※ 포장평가결과 지지력에는 문제 없음. 온도변화에 큰 영향없이 하중전달효율이 양호하게. <표면균열 조사결과>. 나타나는 것으로 조사₩분석되었다. 조사대상 370개 Span중 155개(41.9%) Span에 5.3 포장줄눈부 표면균열 조사결과. 서 종방향 균열발생이 발생하였으며 이중 편측균열 27.6%, 양측균열 14.3%가 발생하였다. 활주로 마 킹으로 인해 확인이 어려운 25~30개 Span을 고려 할 경우 약 50%의 Span에서 균열이 발생한 것으로 예상 할 수 있다. 종방향 균열 폭은 활주로 중심선에 인접할수록 크 고, 외측으로 갈수록 작으며, 측정위치별 포장면 종 방향 균열 발생 비율은 시공순서 및 Key Type 줄눈 의 형상(암 또는 수)에 따라 반복됨을 알 수 있었고, 이를 기준으로 고려해 보면 Dowel Type이 Key Type보다 항공기 하중에 따른 균열 저항성이 높은 것으로 판단된다. 5.4 Key Type 줄눈부 균열단면 조사결과. <표면균열조사 대상현황>. <균열단면조사 대상현황(10개소)>. 제17권제2호(2015. 6). 17.

(14) 2015.6-학회지1 2015.6.24 6:31 PM 페이지18. 프린텍1. 인천국제공항 3단계 제2 여객계류장 포장설계. Key Type 줄눈 교차부 및 교차부 1m 이내에서 대부분 균열이 발생하고 있으며, 이는 Key Type 콘 크리트 슬래브의 curling 및 warping 현상으로 인 해 변위 폭이 큰 모서리(줄눈 교차부)에서 균열이 우 선적으로 발생하며, 슬래브 중앙부로 점차 균열이 진행되는 것으로 조사되었다. 하지만 포장면 표면은 전반적으로 양호한 상태로 육안으로 Key Type 줄눈 내부의 균열여부를 판단하기는 어려웠다. 5.5 국외연구사례 및 기준 검토. <균열단면 조사결과> 구분 No.1 위치 방향 A. 2. 교차 교차 (팽창) (팽창). ×. ×. 3. 4. 5. 6. 교차 교차 중앙 중앙. 7 편측 (1.5m). 8 교차. 9. 10. 편측 편측 (0.5m). (1m). △. ×. ○. ○. ○. ×. ×. ×. 방향 ○ B (TCJD) (TCJD). ×. ○. ○. ○. ×. ×. ○. ※ 위치`:`교차(줄눈이 교차하는 지점) 중앙(교차지점 간 중심 3m 지점) 편측(교차와 중앙 사이) 방향`:À는 서측 또는 북측방향 B는 동측 또는 남측방향 상태`:`×(파손이 심해 절단된 수준) △(균열 확인), ○(양호한 상태). 구분. 크랙 발생비율 크랙 발생비율 크랙 발생비율 (전체) (교차부) (교차부1m 이내). 크랙발생수 /조사개소. 10/18. 7/8. 10/12. 크랙 발생 비율. 55.6%. 87.5%. 83.3%. <Key Type 균열 현황>. 18. 한국도로학회. 5.5.1 FAA 관계자 서면 질의 결과 FTA 관계자와의 서면 질의 결과, Key Type의 경 우 조기 파손이 흔히 생기며 공용성능을 발휘하지 못하는 것이 입증됨에 따라 AC150 5320-6E에서 제외하였다.. <FAA 회신내용>. 5.5.2 Operational life of Airport Pavement (FAA, 2004) 5개 공항의 900,000feet(약 274km) 줄눈을 조 사한 결과 Dummy 및 Key Type의 줄눈이 Dowel 과 Hinge Type에 비해 줄눈과 관련한 파손(스폴링, 균열)이 많았다. 5.5.3 Design guide supplement portland cement concrete airport pavements (FAA, 2003) Key Type은 하중전달효율이 상대적으로 낮기 때 문에 시공줄눈에는 거의 사용하지 않고, 얇은 두께 포장(9인치)에 권장하지 않으며, 큰 하중이 재하되 는 부분에서도 상대적으로 공용성능을 발휘하기 어 렵다. 반면 Dowel Type 줄눈은 하중전달이 잘되어 시공줄눈에 대부분 적용하고 있다..

(15) 2015.6-학회지1 2015.6.24 6:31 PM 페이지19. 프린텍1. 특집 : 국내 공항포장 설계와 평가기술 현황. 5.5.4 ACPA(미국콘크리트학회)“Airport Pavement Jointing”발표자료. 음을 확인할 수 있었으며, 기존 Key Type에서 Dowel Type으로 종방향 줄눈형식을 변경하여 시공 중에 있었다.. Dowel Type 종방향 시공줄눈에 사용. 대형항공기가 공항을 이용할 경우 Key Type은 권장하지 않음. <Dowel Type 줄눈시공 현황>. 5.6 3단계 줄눈형식 적용방안 1,2단계 강성포장 하중전달 시험결과 Dowel 5.5.5 사천공항 재포장 공사 현장조사(2012). Type이 Key Type에 비해 계절적 영향(온도변화)이. 사천공항의 포장 공용기간은 약 38년으로 전면 재. 적고, 하중전달 효율이 높으며, 활주로 및 계류장 지. 포장 공사를 진행중에 있었고, 현장 조사결과 Key. 역에 대한 강성포장 균열조사 결과 Key Type이. Type 줄눈 파손 이후 장기간 이토 등이 충적되어 있. Dowel Type보다 균열이 많이 발생하고, Key Type 줄눈부에 대한 균열단면 조사결과 Key Type 부분이 시간변화에 따라 파손이 점차 증가되는 현상을 확인 할 수 있었다. 또한, 국내외 사례 조사결과도 상기와 같은 문제점으로 Dowel Type을 적용₩사용하고 있 음을 고려하여 인천공항 3단계 제2여객계류장 지역 에 대한 종방향 시공줄눈은 Dowel Type을 적용하 였다.. 6. 맺음말 우리나라 공항포장의 역사는 짧지 않지만 현재까 지도 민간공항의 경우 미국의 연방항공청(FAA) 기준인 AC150/5320-6E를 사용하고 있고, 군 공 항 역시 미 공군 UFC 3-260-02 기준을 사용하고 <Key Type 줄눈파손 및 이물질 충적 현황>. 있다.. 제17권제2호(2015. 6). 19.

(16) 2015.6-학회지1 2015.6.24 6:31 PM 페이지20. 프린텍1. 인천국제공항 3단계 제2 여객계류장 포장설계. 그나마 국내에서 인천공항 1단계 본 포장 시공에. 장기 계획을 통해 영남권 신공항에 대한 검토와 제. 앞서 연약지반상의 준설 매립된 지반위에 포장이 되. 주 신공항 개발, 울릉 및 흑산 공항에 대한 건설 추. 고 초대형 항공기의 이₩착륙 시 영향에 대한 포장설계. 진이 본격화되고 있다. 기존 인천 및 김포 등 민간공. 결과의 적용 불확실성에 대한 검증을 위해 포장시험. 항과 군공항의 포장시설에 대한 지속적인 유지보수. 시공 및 시험주행[설계항공기 747-400S(492ton),. 가 발생하고 있으며, 특히 통일 시대에 대비한 공항. 축하중 84ton 재하]을 시행하였다. 그리고 강성 및. 개발 여건과 해외공항 건설사업 참여 시 국내 기술. 연성포장에 대한 계측과 포장 단면의 거동분석, 포장. 의 보유여건 등을 종합 고려할 때 국내공항 포장설. 체 구조해석, 공용성을 확인하는 등의 연구를 진행하. 계법의 마련은 필수적이다.. 고, 최적의 포장단면을 제시하여 이를 기준으로 본 포장공사를 시행한 것은 다행이라 생각된다.. 인천공항 3단계 제2 여객계류장 포장공사에서는 “공항포장(강성) 장기거동 특성 분석을 통한 설계. 그러나 동 시험시공 이후 지속적인 연구가 진행되. 개선방안 연구” 를 위한 기반을 마련하여 연구진과. 지 못해 국내 환경 및 포장 재료에 적합한 포장설계. 함께 국내공항 포장설계법을 마련하는데 기초를 구. 법을 아직까지 제시하지 못하고 있는 것도 국내의. 축하고자 노력하였으며, 장기적으로 국가 정책연구. 현실이다.. 로 이끌어 국내 고유의 공항포장 기술을 확보하는데. 3단계 역시 1, 2단계와 마찬가지로 미 연방 항공. 기여하고자 하였다.. 청의 기준과 설계프로그램(FAARFIELD)에 의존하 여 포장설계를 진행하였고, 항공기의 대형화 및 Landing Gear의 다변화, 공항 포장 운영결과를 기 준으로 한 미국의 포장설계기준[AC150/15306E(2009)]변화에 따라 갈 수 밖에 없는 여건이다. 그러나 인천공항 1, 2단계 포장설계를 기준으로 한 시공 및 운영결과를 고려해 볼 때 큰 문제점이 없어 과연 3단계 포장설계에 변화된 기준을 반영해야 하 는지에 대하여 반대의 의견도 있었다. 특히 줄눈형 식 변경(종방향 시공줄눈 Key Type ⇒ Dowel Type)의 경우 경제성 및 시공성이 떨어지는 방법을 적용하는 것에 대하여 문제 제기가 많아 1, 2단계 포장체를 대상으로 현장 확인시험 및 연구를 진행하. <공항포장(강성) 장기거동 특성 분석대상지역>. 였다. 결과를 심도있게 분석한 결과 줄눈 기준 변경 의 타당성을 객관적으로 입증하게 되어 3단계 포장. 본 지면을 빌어 인천공항 3단계 건설사업이 지금. 의 종방향 시공줄눈은 Dowel Type을 적용할 수 있. 까지 정상적 순항을 할 수 있도록 아낌없는 지원을. 었으며, 이로써 계류장 강성포장의 장기 공용성을. 해주신 국토교통부 및 서울지방항공청 여러분께 감. 확보하는데 기여한 것으로 판단하고 있다.. 사드리며, 설계, 시공에 참여한 모든 건설 관계자의. 이제는 국내 공항포장 기술의 한계를 극복하고 국. 헌신적인 노력에 고마움을 전합니다. 인천공항 건설. 내 환경 및 재료에 부합하는 공항 포장설계 기준의. 본부 직원은 모든 열정을 기울여 세계 최고의 공항. 기초를 마련해야 하는 시기가 아닌가 싶다. 현재 국. 을 건설하는데 최선의 노력을 다 할 것을 약속드립. 토교통부에서는 항공정책 기본계획 및 공항개발 중. 니다.. 20. 한국도로학회.

(17) 2015.6-학회지1 2015.6.24 6:31 PM 페이지21. 프린텍1. 특집 : 국내 공항포장 설계와 평가기술 현황. 참고문헌 1. 인천국제공항`(1998)`포장시험시공용역 종합보고서. 2. 인천국제공항`(2005)`2단계건설 제3활주로 남₩북 지 역 시설공사 실시설계 보고서. 3. 인천국제공항`(2012)`3단계 공항시설 기본설계 보고서. 4. 인천국제공항`(2014)`3단계 Airside시설 실시설계 용역 제2여객터미널 계류장지역 시설공사(3-2공구). 실시설계 보고서. 5. 한국건설기술연구원`(2013)`콘크리트포장 하중전달율 평가연구. 6. FAA`(2009)ÀC150/1530-6E. 7. FAA`(2004)Òperational life of Airport Pavement. 8. FAA`(2003)`Design guide supplement portland cement concrete airport pavements.. 회원가입안내 본 학회는 건설교통부장관의 설립허가(1999. 5. 29)를 받은 사단법인 한국도로학회 입니다. 본 학회는 다음 사업내용으로 건실한 학회운영을 하고 있습니다. 여러분의 기술적 자질향상을 위해서 널리 회원을 모집하오니, 본 사업취지에 찬동하시는 개인이나 단체는 입회하시어 본 학회의 발전에 협조하여 주시기 바랍니다.. 사업내용 도로공학에 관한 국내외 기술교류와 공동연구 도로공학에 관한 조사연구와 성과의 보급 도로공학에 관한 자문, 평가 및 교육 도로공학에 관한 시방과 기준의 연구. 학회지·논문집 및 도서의 간행 학술발표회, 세미나의 개최 현장견학, 시찰 등의 실시 기타 학회의 목적에 필요한 사업. 회원의 구분 정` 회` 원`:`도로 및 포장공학과 관련된 학문의 학식 또는 경험이 있는 자 학생회원`:`도로 및 포장공학과 관련이 있는 학과의 대학, 전문대학에 재학중인 학생 특별회원`:`본 학회의 목적사업에 찬동하는 단체 참여회원`:`학회 회장을 역임한 자 명예회원`:`대의원회에서 추대한 자. 회 비. 입 회 비`:`20,000원(정회원에 한함) 연 회 비`:`① 정``회``원`:`30,000원 / (종신회비 400,000원) ② 학생회원`:`15,000원(대학 및 전문대학생에 한함) ③ 특별회원`:`특급`:`100만원 이상, 1급`:`50만원 이상 `2급`:`30만원 이상, 도서관회원`:`10만원. 입회신청 회원이 되고자 하는 개인이나 단체는 소정의 입회원서와 입회비 및 연회비를 납부하시기 바라며, 자세한 사항은 학회사무국에 문의하시기 바랍니다.. 회비납부(가입회원명으로 입금). 한국씨티은행`:`102-53510-243 (사)한국도로학회. 사무국`:`우)121-706 서울시 마포구 만리재로 14(공덕동) 르네상스타워 1410호 전화`:`02-3727-1992~3 전송`:`02-3272-1994 E-mail`:`[email protected] http://www.ksre.or.kr 사단법인 한국도로학회. 제17권제2호(2015. 6). 21.

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