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포장도로

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목차

1. 개요

포장도로는 차량의 원활한 운행을 위해 노반 위에 다양한 재료를 사용하여 건설되는 구조물이다. 고대 우르에서 최초의 포장도로가 건설된 이후, 로마 제국은 광대한 도로망을 구축하며 포장 기술을 발전시켰다. 산업 혁명 시기에는 존 메트커프, 피에르-마리-제롬 트레사게, 토마스 텔포드, 존 라우던 맥아담 등의 기술자들이 도로 건설에 기여했다. 현대에는 에드가 퍼넬 후울리가 타맥을 특허냈으며, 아스팔트 및 콘크리트 포장이 주류를 이루게 되었다. 포장 방법은 아스팔트, 콘크리트, 블록 포장 등으로 나뉘며, 기능에 따라 투수성, 배수성, 차열성, 보수성 포장으로 구분된다. 포장도로는 환경 문제와 소음 문제에 영향을 미치며, 재활용 기술과 친환경 포장 기술이 개발되고 있다.

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포장도로
개요
정의도로 표면을 내구성이 있는 재료로 덮은 것
관련 연구장기 포장 성능 연구
종류
주요 포장 재료아스팔트 콘크리트
시멘트 콘크리트
기타 포장 재료벽돌
돌
목재
플라스틱
고무
역사
기원고대 로마의 포장도로(pavimentum)
현대적 포장존 루던 맥애덤의 맥애덤 포장
에드워드 드 스미트의 아스팔트 포장
기능
역할차량 하중 지지
쾌적하고 안전한 주행 환경 제공
먼지 발생 방지
배수 용이
설계 및 시공
고려 사항교통량
기후 조건
토양 조건
사용 가능한 재료
시공 방법재료 다짐
표면 처리
양생
유지 보수
필요성포장 수명 연장 및 안전 확보
방법균열 보수
패칭
표면 재포장
환경 영향
고려 사항자원 소비
에너지 사용
온실 가스 배출
재활용 가능성
기타
관련 연구장기 포장 성능 연구
참고 자료고속도로 자산의 기대 수명 추정
데이터 분석을 이용한 도로 상태의 비용 효율적 예측

2. 역사

도로 포장의 역사는 인류 문명의 발전과 함께한다. 고대에는 돌이나 나무 등을 이용해 길을 닦았고, 로마 제국 시대에는 체계적인 도로망 구축과 함께 석재 포장이 발달하였다. 근대에는 산업 혁명과 더불어 쇄석 포장 기술이 개발되었고, 자동차 등장 이후 아스팔트 및 콘크리트 포장이 주된 방식이 되었다.

2. 1. 세계

고대 로마 시대의 도로, 예루살렘에서 베이트 구브린으로 이어지며, 이스라엘의 지역 고속도로 375번과 인접해 있다


바퀴 달린 운송 수단은 더 나은 도로의 필요성을 만들었다. 일반적으로 자연 재료는 잘 정돈된 표면을 형성하기에 충분히 부드럽지 않았고, 바퀴 달린 차량을 견딜 만큼 충분히 강하지도 않았으며, 특히 습할 때 손상되지 않고 유지될 수도 없었다. 도시 지역에서는 석재 포장 거리를 건설하는 것이 가치가 있었고, 실제로 최초의 포장 거리는 기원전 4000년 우르에서 건설된 것으로 보인다. 통나무길은 기원전 3300년 영국 글래스턴베리에서 건설되었으며,[8] 벽돌 포장 도로는 거의 같은 시기에 인도 아대륙의 인더스 문명에서 건설되었다. 야금술의 발전으로 기원전 2000년경에는 중동과 그리스에서 석재 절단 도구를 일반적으로 사용할 수 있게 되었고, 이를 통해 지역 거리를 포장할 수 있게 되었다.[9] 특히, 기원전 2000년경 미노스 문명은 크레타 북부의 크노소스에서 산을 넘어 고르틴과 섬 남부 해안의 항구인 레베나까지 50km의 포장된 도로를 건설했는데, 이 도로에는 측면 배수 시설, 점토-석고 모르타르로 묶인 200mm 두께의 사암 블록 포장재가 있으며, 현무암 판석 층으로 덮여 있고 별도의 갓길이 있었다. 이 도로는 어떤 로마 도로보다 우수하다고 여겨질 수 있다.[10] 로마 도로는 단순한 통나무길에서부터 물이 돌과 잔해 조각 사이로 흘러 점토질 토양에서 진흙이 되는 대신 건조 상태를 유지하도록 탬핑된 잡석의 깊은 노반을 사용하는 포장 도로에 이르기까지 다양했다.

로마의 방법을 재발견하려는 시도가 있었지만, 18세기 이전에는 도로 건설에 유용한 혁신이 거의 없었다. 산업 혁명 시대에 등장한 최초의 전문 도로 건설자는 존 메트커프였으며, 1765년부터 주로 잉글랜드 북부에서 약 약 289.68km의 유료 도로를 건설했다. 영국 의회는 유료 도로 신탁을 만들어 유료 자금으로 크나레스보로 지역에 도로를 건설하도록 승인하는 법안을 통과시켰다.

피에르-마리-제롬 트레사게는 메트커프와 동시에 프랑스에서 도로 건설에 대한 최초의 과학적 방법을 확립한 것으로 널리 알려져 있다. 그는 1775년에 자신의 방법에 대한 각서를 작성했으며, 이는 프랑스에서 일반적인 관행이 되었다. 여기에는 큰 돌 층과 작은 자갈 층이 포함되었다.

18세기 말과 19세기 초에는 두 명의 영국 엔지니어인 토마스 텔포드와 존 라우던 맥아담의 연구를 통해 고속도로 건설에 대한 새로운 방법이 개척되었다. 텔포드의 도로 건설 방법은 무거운 돌을 기초로 놓는 큰 참호를 파는 것을 포함했다. 그는 트레사게의 작업에 비해 주요 개선 사항인 배수가 이루어지도록 도로를 중앙에서 아래로 경사지게 설계했다. 그의 도로 표면은 부순 돌로 구성되었다. 맥아담은 흙과 석재 골재로 된 저렴한 포장 재료(이른바 맥아담이라고 함)를 개발했다. 그의 도로 건설 방법은 텔포드의 방법보다 간단했지만 도로를 보호하는 데 더 효과적이었다. 그는 돌 위에 있는 거대한 돌의 기초가 불필요하다는 것을 발견했으며, 흙 아래를 물과 마모로부터 보호하는 도로 표피로 덮여 있는 한, 토양 자체만으로도 도로와 그 위의 교통을 지탱할 수 있다고 주장했다.[11] 돌의 크기는 맥아담의 도로 건설 이론의 핵심이었다. 도로 두께는 75mm 이하의 돌로 제한되었다.

현대 타맥은 도로에 쏟아진 타르가 먼지를 가라앉히고 부드러운 표면을 만든다는 것을 알아차린 영국 토목 기사 에드가 퍼넬 후울리에 의해 특허를 받았다.[12] 그는 1901년에 타맥에 대한 특허를 받았다.[13] 후울리가 1901년에 타맥에 대해 특허를 받은 것은 타르와 골재를 시공 전에 기계적으로 혼합한 다음 증기 롤러로 혼합물을 다지는 것이었다. 타르는 소량의 포틀랜드 시멘트, 수지, 피치를 첨가하여 수정되었다.[14]

차도의 아스팔트 근접 촬영


아스팔트(구체적으로는 아스팔트 콘크리트)는 점성이 하중을 분산시키면서 미세한 변형을 일으키기 때문에 때때로 유연 포장이라고도 불리며, 1920년대부터 널리 사용되어 왔다. 역청 결합제의 점성 성질은 아스팔트 콘크리트가 상당한 소성 변형을 견딜 수 있게 하지만, 시간이 지남에 따라 반복되는 하중으로 인한 피로가 가장 흔한 파손 메커니즘이다. 대부분의 아스팔트 표면은 자갈 기반 위에 시공되며, 이는 일반적으로 아스팔트 층과 최소한 같은 두께를 갖지만, 일부 '전체 깊이' 아스팔트 표면은 원생 노반 위에 직접 시공된다. 점토 또는 이탄과 같은 매우 연약하거나 팽창성 노반이 있는 지역에서는 두꺼운 자갈 기반이나 포틀랜드 시멘트 또는 석회로 노반을 안정화해야 할 수 있다. 지오합성 폴리프로필렌과 폴리에스터도 이 목적으로 사용되며,[15] 일부 북부 국가에서는 폴리스티렌 보드 층을 사용하여 노반으로의 동결 침투를 지연시키고 최소화한다.[16]

아스팔트는 적용 온도에 따라 핫 믹스, 웜 믹스, 하프 웜 믹스 또는 콜드 믹스로 분류된다. 핫 믹스 아스팔트는 플로팅 스크리드를 사용하여 150°C 이상의 온도에서 적용된다. 웜 믹스 아스팔트는 95°C~120°C의 온도에서 적용되어 에너지 사용량과 휘발성 유기 화합물의 배출량을 줄인다.[17] 콜드 믹스 아스팔트는 핫 믹스 아스팔트가 아스팔트 공장에서 건설 현장까지의 먼 거리를 이동하는 동안 너무 많이 식을 수 있는, 통행량이 적은 지방 도로에 자주 사용된다.[18]

아스팔트 콘크리트 표면은 일반적으로 하루 평균 1,200대 이상의 차량 통행량을 가진 대규모 주요 고속도로에 건설된다.[42] 아스팔트 도로의 장점으로는 비교적 낮은 소음, 다른 포장 방법에 비해 비교적 낮은 비용, 수리의 용이성이 있다. 단점으로는 다른 포장 방법에 비해 내구성이 떨어지고, 콘크리트보다 인장 강도가 낮으며, 더운 날씨에 미끄럽고 부드러워지는 경향이 있으며, 토양과 지하수 또는 수로에 특정량의 탄화수소 오염을 유발한다는 점이 있다.

아스팔트 포설


1960년대 중반, 고무 아스팔트가 처음 사용되었는데, 이는 폐타이어의 고무 가루를 아스팔트와 혼합한 것이다.[19] 그렇지 않으면 매립지를 채우고 화재 위험을 초래할 수 있는 타이어의 잠재적 사용처이지만, 고무 아스팔트는 비고무 성분과의 비균질적인 팽창 및 수축으로 인해 온대 지역의 동결-융해 사이클에서 더 많은 마모가 발생하는 것으로 나타났다. 고무 아스팔트의 적용은 온도에 더 민감하며 많은 지역에서는 연중 특정 시기에만 적용할 수 있다.[20] 고무 아스팔트의 장기적인 음향적 이점에 대한 연구 결과는 결정적이지 않다. 고무 아스팔트의 초기 적용은 타이어-포장-소음원 배출량에서 3~5데시벨(dB) 감소를 제공할 수 있지만, 이는 교통 소음의 다른 요소와 결합할 때 총 교통 소음 감소에서 1~3dB로만 나타난다. 전통적인 수동 감쇠 방법(예: 방음벽 및 토제방)과 비교하여 고무 아스팔트는 일반적으로 훨씬 더 많은 비용으로 더 짧고 덜한 음향적 이점을 제공한다.

캘리포니아주 샌호세의 콘크리트 도로


뉴저지주 유잉 타운십의 콘크리트 도로


콘크리트 표면(특히, 포틀랜드 시멘트 콘크리트)은 포틀랜드 시멘트, 골재, 모래, 물을 혼합하여 만들어진다. 사실상 모든 현대식 혼합물에는 작업성을 높이고, 필요한 물의 양을 줄이며, 유해한 화학 반응을 완화하고, 기타 유익한 목적으로 다양한 혼화제가 첨가된다. 많은 경우, 플라이 애시와 같은 포틀랜드 시멘트 대체재도 추가된다. 이는 콘크리트의 비용을 절감하고 물리적 특성을 개선할 수 있다. 이 재료는 갓 혼합된 슬러리 형태로 도포되며, 내부를 압축하고 시멘트 슬러리의 일부를 표면으로 밀어내어 벌집 모양이 없는 더 부드럽고 밀도가 높은 표면을 생성하기 위해 기계적으로 작업된다. 물은 혼합물이 수화라고 하는 화학 반응에서 분자적으로 결합하도록 한다.

콘크리트 표면은 일반 조인트(JPCP), 보강 조인트(JRCP), 연속 보강(CRCP)의 세 가지 일반적인 유형으로 분류된다. 각 유형을 구별하는 한 가지는 균열 발생을 제어하는 데 사용되는 조인트 시스템이다.

콘크리트 포장의 주요 장점 중 하나는 아스팔트 도로보다 일반적으로 더 강하고 내구성이 높다는 것이다. 표면은 미끄럼 방지 기능을 제공하기 위해 홈을 파낼 수 있다. 콘크리트 도로는 연비 측면에서 운전하기에 더 경제적이며, 빛을 더 잘 반사하고, 다른 포장 표면보다 수명이 훨씬 길다. 그러나 다른 포장 솔루션보다 시장 점유율이 훨씬 적다.[21] 현대적인 포장 방법과 설계 방법은 콘크리트 포장의 경제성을 변화시켜, 잘 설계되고 시공된 콘크리트 포장이 초기 비용이 저렴하고 수명 주기 동안 훨씬 저렴하게 되었다.[22] 또 다른 중요한 장점은 방수 콘크리트를 사용할 수 있다는 것으로, 도로 옆에 우수 배수구를 설치할 필요가 없고, 빗물을 배수하기 위한 약간 경사진 진입로의 필요성을 줄여준다. 빗물 배출을 피하기 위해 유출수를 사용하면 전력 소비도 줄어들고(그렇지 않으면 수도 시스템에 더 많은 펌프가 필요할 것이다) 빗물이 오염된 물과 더 이상 섞이지 않기 때문에 빗물이 오염되지 않는다. 오히려 즉시 땅에 흡수된다.[23] 이전의 단점은 초기 비용이 더 높고 건설하는 데 시간이 더 많이 걸릴 수 있다는 것이었다. 이 비용은 일반적으로 포장의 긴 수명 주기와 역청의 더 높은 비용으로 상쇄될 수 있다. 콘크리트 포장은 콘크리트 포장 복구로 알려진 일련의 방법(예: 포장 다이아몬드 연삭, 다웰 바 개조, 조인트 및 균열 밀봉, 크로스 스티칭 등)을 활용하여 시간이 지남에 따라 유지 관리할 수 있다. 다이아몬드 연삭은 또한 소음을 줄이고 오래된 콘크리트 포장의 미끄럼 저항성을 복원하는 데 유용하다.[24][25]

미국에서 콘크리트로 포장된 최초의 거리는 1893년 오하이오주 벨폰테인의 코트 애비뉴였다.[26][27] 미국에서 최초의 콘크리트 포장 1마일은 1909년 미시간주 디트로이트의 우드워드 애비뉴였다.[28] 이러한 선구적인 사용에 이어, 1913년 10월에 설립된 미국 최초의 동서 횡단 고속도로 건설을 감독하기 위한 링컨 고속도로 협회는 1914년 일리노이주 말타 서쪽에서 시작하여 중서부 미국의 여러 지역에 특별히 콘크리트로 포장된 도로 "씨앗 마일"을 건설하기 시작했고, 1922년과 1923년에는 인디애나주 레이크 카운티의 링컨 고속도로에 지정된 콘크리트 "이상적인 구간"을 사용했다.[29]

콘크리트 도로는 균열과 신축 이음매에서 타이어 소음으로 인해 아스팔트보다 더 많은 소음을 발생시킬 수 있다. 균일한 크기의 여러 슬래브로 구성된 콘크리트 포장은 타이어가 각 신축 이음매를 지날 때 각 차량에 주기적인 소리와 진동을 발생시킨다. 이러한 단조로운 반복적인 소리와 진동은 장거리 여행 중에 운전자에게 피로감이나 최면 효과를 유발할 수 있다.

포장의 역사는 오래되었으며, 도로의 역사와 함께 사람들의 문화와 산업이 발전함에 따라 변천을 거듭해왔다.

기원전 3000년경 고대 이집트의 피라미드 건설용 석재 도로는 거대한 돌을 운반하기 위해 튼튼한 포장이 이루어졌다. 기자의 대피라미드 건설에서는 평균 수 톤의 돌이 200만 개 이상 운반되었기 때문에 특히 튼튼한 포장이 행해졌다. 기원전 5세기경 고대 메소포타미아의 중심 도시 바빌론의 "왕의 길"에서는 아스팔트가 사용되었다. 기원전 1600년경으로 추정되는 크레타 섬의 도로에서는 기초 부분에 모르타르 (석고와 화산재를 혼합한 것)나 시멘트를 깔고 그 위에 현무암 판석이나 쇄석을 깔았다. (도로 양 옆에는 배수로도 갖추어져 있었다.)

로마 제국에 의해 기원전 350년경부터 유럽을 중심으로 800년에 걸쳐 건설된 로마 가도에서는 주요 가도는 모두 돌로 포장되었다[65] ( "판석 포장"[65], "돌길" ). 놀랍게도 로마 가도의 포장 전체 두께는 1m~1.5m 정도나 되었으며, 현대 선진국의 간선 도로 등의 포장과 비슷한 두께로 만들어졌다[65]. 최상층은 접합면이 딱 맞도록 자른 한 변 70cm 정도의 큰 돌을 틈 없이 깔았다[65]. 노면은 둥글게 만들어 빗물 등을 도로 양쪽의 배수구로 흘러가게 하는 구조였다. 로마 제국의 토목 기술은 당시 압도적으로 뛰어나 돌의 가공 기술에도 뛰어났다. 특히 유명한 아피아 가도는 현재도 차량 통행에 견디고 있다. 로마 제국에서는 군사적, 정치적인 목적으로 물자 수송을 신속하게 하기 위해 이러한 포장 정비가 발전했다.

중세 유럽 각국에서는 돌길과 벽돌 포장이 보급되었다. 프랑스 국왕 필리프 2세 (1165–1223년)는 파리의 도로를 전면 돌로 포장하도록 지시했지만 사암의 얇은 판 포장을 선택했기 때문에 쉽게 부서졌고, 또한 비용도 시민에게 부담시켰기 때문에 공사도 거의 진행되지 않았다. 파리에서 본격적으로 돌길이 넓어진 것은 15세기경으로, 단단한 포석을 깔아 놓은 것이었다.

영국을 중심으로 산업 혁명이 진행되면서 육상 교통은 승마에 의한 이동에서 마차에 의한 이동으로 변화하고, 그 교통량도 증가하게 되자 교통 상황의 변화에 맞춰 저렴하고 내구성이 뛰어난 포장이 잇따라 개발되었다. 대표적인 것으로 트레사게 공법, 텔포드 공법, 매캐덤 공법과 같은 쇄석 포장 도로가 정비되었고, 19세기까지 보급이 계속되었다.

1764년에 피에르-마리-제롬 트레사게(1716–1796년)가 노상면과 노면이 같은 곡률을 가지도록 위로 볼록하게 휘어진 쇄석 포장을 제안했다("트레사게 공법"). 이 포장은 위로 솟아오른 모양으로 형성된 노상에 두께 20cm의 밤돌 기판층을 시설하고, 그 상층부에 두께 5cm의 쇄석, 표층부에 자갈 2.5cm를 깔아 전압한 것이다. 노상에 물이 침투하면 지지력이 저하되므로, 이를 방지하기 위해 배수를 갓길로 흘려보내는 데 배려했다.

1805년에는 스코틀랜드 출신 토머스 텔포드 (1757–1834년)에 의해 트레사게 공법의 결점을 해소하는 방법이 고안되었다. 노상은 평탄한 채로 하고, 튼튼한 기초로 하중을 견디게 한다는 생각으로 새로운 단면이 고안되었다("텔포드 공법"). 평탄하게 형성된 노상 위에 밤돌 기판층을 두께 약 18cm로 설치하여 기초로 하고, 그 위에 두께 18cm의 쇄석, 표층 부분에 자갈 2.5cm를 깔아 전압한 것이다. 그는 칼레도니아 운하, 다수의 다리, 도로, 항만 등의 건설에 종사하는 가운데 고안한 것으로 알려졌다. 텔포드에 의한 도로 포장의 개발·개량은 4륜 마차에 의한 도로 교통의 수송량 증가에 크게 기여했다.

더욱이 1815년에는 스코틀랜드의 존 라우던 매캐덤[66](1756–1835년)가 포장의 보급을 위해, 보다 저렴하고 내구성이 있는 구조·공법을 제안했다("매캐덤 공법"). 단면 형상은 트레사게 공법과 같은 것이었지만 밤돌은 사용하지 않고, 평탄한 노상 위에 직접 쇄석을 두께 20cm로 설치하고, 그 상층부에 세립 쇄석 2.5cm를 시설하여 전압한 것이다. 매캐덤식 포장은 기술적으로도 용이하고 시행 기간이 짧았기 때문에 널리 보급되었으며, 근대 매캐덤식 도로의 원형이 되었고, 일본에서도 메이지 시대에 표준 구조로 채택되었다.

그러나 쇄석 포장은 시대와 함께 도로의 교통량이 증가함에 따라 유지 관리비가 많이 들게 되었고, 노면을 평탄하게 유지하기가 어렵다는 것이 밝혀지기 시작했으며, 더 나아가 20세기에 자동차가 보급되면서 자동차 주행에 적합하지 않다는 것이 현저해져 차세대 포장인 아스팔트나 콘크리트 계열의 포장으로 이행하게 되었다.

일본에서 가장 오래된 포장은 약 3500년 전의 조몬 시대 후기, 니가타현무라카미시의 모토야시키 유적에서 포장도로의 유구가 발견되었다. 이 유구에서는 길 양쪽에 평평한 돌을 놓고 그 사이에 자갈을 채워 넣은 것으로, 규모는 폭 약 2m, 길이는 약 40m이며, 주로 일상생활을 위해 만들어진 것으로 추정된다.

에도 시대에는 초기 무렵에 히라도와 나가사키에서 돌 포장이 만들어졌고, 1680년에 하코네의 산길에 1400냥 정도를 들여 돌 포장을 만들었으며, 1805년의 교토에서는 도카이도(산조 가도・오쓰 가도)의 산조 대교 - 오쓰 8초 사이에 소와 말길과 인마도를 나눈 돌 포장 도로(오쓰 가도 궤도 포장)가 만들어졌다.

일본 최초의 아스팔트 포장이라고 하는 것은 1878년에 도쿄도지요다구칸다의 쇼헤이 다리에서 시공된 것이나, 나가사키의 글로버 저택 통로의 역청 재료를 사용한 아스팔트 포장이라고 한다. 단, 일본에 자동차가 등장하는 1899년까지는 거의 모든 도로가 비포장이라고 해도 좋을 상황이었다. 또한, 자동차의 통행이 보이게 된 후에도, 도쿄 도심조차 간선도로에서 벗어난 도로가 되면 모두 비포장이라는 상태였다. 메이지 후기에 이르러서야 비로소 전국에 앞서 도쿄 도심부의 도로가 포장되기 시작했지만, 현재의 간이 포장에도 못 미치는 질 낮은 것으로, 자동차가 달리면 순식간에 포장이 손상될 정도로 조악한 것이었다고 한다.

다이쇼 시대에 이르러서야 근대 포장이 시작되었지만, 이 당시 대부분의 국도는 자갈길 그대로였다. 이때, 자동차의 보급으로 포장의 내구성 향상에 대한 요구가 높아졌다[67]。자동차를 대상으로 한 일본 최초의 포장이 시공된 것은 1911년에 도쿄시에서 만들어진 목재 블록 포장, 시트 아스팔트 포장(아스팔트 모르타르 포장), 콘크리트 포장이다. 1923년의 간토 대지진은 도쿄를 중심으로 궤멸적인 타격을 입혔지만, 이를 계기로 지진 부흥 사업은 국가의 예산으로 실시되게 되어, 국가 기관으로 설치된 제도 부흥원(나중에 부흥국)이 간선도로의 포장을 담당함으로써, 도쿄 시내의 노면 포장이 급속도로 보급되어, 1919년에 제정된 도시 계획법에 따른 가로 사업과 맞물려 대폭 진전되었다. 본격적인 포장 도로는 1926년에 도쿄・시나가와 - 요코하마시 가나가와구 구간, 아마가사키시 - 고베시 나다구 구간에서 시공된 것이다.

쇼와 시대가 되자, 아스팔트가 국산화됨으로써, 기층을 갖지 않는 두께 3cm~4cm 정도의 간이 포장이 보급되기 시작했다. 전전의 일본에서는 1931년에 도쿄시가 포장률 55% 초과를 기념하여 도로제를 개최하는 등, 서서히 포장이 진행되었다[68][69]。그러나 1960년경까지는 국내 도로의 대부분이 비포장으로, 간선 국도조차 포장되지 않은 도로가 많았다. 포장 정비가 구미 제국에서 크게 뒤쳐진 가장 큰 원인은, 이동 수단의 대부분이 도보였고, 마차 교통의 시대가 없었기 때문이라고 한다.

전후 얼마 되지 않은 일본의 도로는, 전쟁으로 황폐해진 비포장의 서로 비켜가기 어려운 협애 도로뿐이었고, 도로 시책에 대해 건설성에서는 총 비용의 관점에서, 당초에는 확폭 등의 개량을 끝낸 후 포장을 실시해야 한다는 생각이 지배적이었지만, 확폭하기 위해서는 용지 취득에 시간이 걸려 현실적이지 않았기 때문에, 1950년대가 되면서 포장 우선주의로 바뀌었다. 석유 산업의 발달로, 아스팔트의 공급이 드럼통에 채우는 방법에서 탱크로리로 공급하는 방법으로 바뀌었을 뿐 아니라[67], 다량으로 저렴하게 아스팔트를 입수할 수 있게 되었다. 석유 아스팔트 포장이 1954년 (쇼와 29년)부터 시작하는 제1차 도로 정비 5개년 계획부터 본격화되었다. 과거에는 콘크리트 포장이 일정 비율로 포설되었지만, 고도 경제 성장기에 초기 비용이 낮고, 조속한 도로 정비가 요구되게 되면서, 아스팔트 포장의 시공이 대폭 증가하고, 콘크리트 포장의 비율은 감소해 갔다. 1956년에는, 도쿄 - 고베 간의 고속도로 조사를 위해 미국에서 일본을 방문한 와트킨스 조사단의 조사 보고서 (와트킨스 보고서)에는, 당시 일본의 도로 사정의 열악함을 나타내는 문장이 기재되어 있다. 이러한 상황에도 불구하고, 자동차의 등록 대수는 증가 일로에, 도로 정비의 급무가 과제가 되었다. 모터리제이션이 시작된 1960년대 후반부터, 비로소 일본 전국에서 도로의 포장화가 급속히 진행되어, 일반 도로의 포장률은, 1970년 (쇼와 45년)의 통계에서 약 15 %에 불과했지만, 2000년 (헤이세이 12년)에는 약 76.4 %에 달했다. 2001년 (헤이세이 13년)에는 투수성 포장이 본격적으로 도입되었고, 도로 구조령에서의 포장 규정이 "시멘트・콘크리트 포장 또는 아스팔트・콘크리트 포장"이라는 사양 규정에서 4종의 지표(피로 파괴에 대한 내구성・바퀴 자국에 대한 저항력・노면의 평탄성・빗물 등의 침투 능력)에 근거한 성능 규정으로 변경되었다.

포장은 옛날에는 마차나 자동차를 목적으로 한 것이었지만, 1958년 (쇼와 33년)의 도로 구조령 개정에 따라 보도에 대해 포장을 실시하는 것이 처음으로 정해졌다. 또한, "아스팔트 포장 요강"에는 1967년 (쇼와 42년)에 보행자계 도로 포장에 대해 처음으로 기술되었고, 1993년 (헤이세이 5년)의 도로 기술 5개년 계획에서는 "보행자에게 친절한 포장 재료"로서 보행자의 부담을 경감하는 포장 재료의 개발을 할 것이라고 했다.

포장 폐재의 재생 이용에 관한 연구는 쇼와 20년대부터 시작되었지만, 실제로 재생 이용이 시작된 것은 쇼와 50년대에 들어서면서, 기술 진보 외에, 1971년 (쇼와 46년)에 폐기물 처리 및 청소에 관한 법률 (폐소법)의 제정이나 포장 폐재의 발생량 증가에 따른 처분지 확보의 문제가 배경에 있다.

2. 2. 대한민국

대한민국의 포장도로는 오랜 역사를 가지고 있으며, 도로의 역사와 함께 발전해왔다.

일본에서 가장 오래된 포장은 약 3500년 전 조몬 시대 후기, 니가타현 무라카미시의 모토야시키 유적에서 발견된 포장도로 유구이다.[65] 이 유구는 길 양쪽에 평평한 돌을 놓고 그 사이에 자갈을 채운 형태로, 폭 약 2m, 길이 약 40m 규모이며, 주로 일상생활을 위해 만들어진 것으로 추정된다.[65]

에도 시대 초기에는 히라도와 나가사키에서 돌 포장이 만들어졌고, 1680년에는 하코네 산길에 1400냥을 들여 돌 포장을 건설했다.[65][66] 1805년 교토에서는 도카이도(산조 가도・오쓰 가도)의 산조 대교 - 오쓰 8초 사이에 소와 말길, 인마도를 나눈 돌 포장 도로(오쓰 가도 궤도 포장)가 만들어졌다.[65][66]

일본 최초의 아스팔트 포장은 1878년 도쿄도 지요다구 칸다의 쇼헤이 다리에서 시공되었지만,[67] 나가사키 글로버 저택 통로의 역청 재료를 사용한 아스팔트 포장이라고도 한다.[66] 1899년 일본에 자동차가 등장하기 전까지는 대부분의 도로가 비포장 상태였다.[68] 메이지 후기에 도쿄 도심부 도로가 포장되기 시작했지만, 질이 낮아 자동차 주행 시 쉽게 손상되었다.[68]

다이쇼 시대에 근대적인 포장이 시작되었지만, 대부분의 국도는 여전히 자갈길이었다.[66] 1911년 도쿄시에서 목재 블록 포장, 시트 아스팔트 포장(아스팔트 모르타르 포장), 콘크리트 포장이 시공되었다.[66] 1923년 간토 대지진 이후 도로 복구 사업이 진행되면서, 1919년 제정된 도시 계획법에 따른 가로 사업과 맞물려 도쿄 시내를 중심으로 포장이 급속히 보급되었다.[69] 1926년 도쿄-요코하마, 아마가사키-고베 구간에 본격적인 포장 도로가 시공되었다.[68]

쇼와 시대에는 아스팔트 국산화와 함께 간이 포장이 보급되기 시작했다.[66] 1931년 도쿄시는 포장률 55% 초과를 기념하여 도로제를 개최했다.[70][71] 그러나 1960년대까지 대부분의 도로는 비포장이었고, 간선 국도조차 포장되지 않은 곳이 많았다.[72] 이는 이동 수단의 대부분이 도보였고, 마차 교통 시대가 없었기 때문이다.[68]

광복 이후 1950년대부터 포장 우선주의 정책이 추진되었다.[73] 석유 산업 발달로 아스팔트 공급 방식이 개선되고, 저렴하게 대량으로 아스팔트를 입수할 수 있게 되었다.[67][74] 1954년부터 시작된 제1차 도로 정비 5개년 계획을 통해 석유 아스팔트 포장이 본격화되었다.[75] 고도 경제 성장기에는 초기 비용이 저렴한 아스팔트 포장이 대폭 증가하고 콘크리트 포장 비율은 감소했다.[66] 1956년 와트킨스 조사단은 보고서를 통해 당시 일본 도로 사정의 열악함을 지적했다.[66] 모터리제이션이 시작된 1960년대 후반부터 일본 전국에서 도로 포장화가 급속히 진행되어,[68] 1970년 약 15%였던 일반 도로 포장률은 2000년 약 76.4%에 달했다.[67] 2001년에는 투수성 포장이 본격적으로 도입되었고, 도로 구조령의 포장 규정이 성능 규정으로 변경되었다.[77]

1958년 도로 구조령 개정으로 보도 포장이 처음으로 정해졌다.[75] 1967년 "아스팔트 포장 요강"에 보행자계 도로 포장이 처음 기술되었고, 1993년 도로 기술 5개년 계획에서는 보행자 부담을 경감하는 포장 재료 개발을 언급했다.[75]

포장 폐재 재생 이용 연구는 쇼와 20년대부터 시작되었으며, 1971년 폐기물 처리 및 청소에 관한 법률 제정 등으로 쇼와 50년대부터 재생 이용이 본격화되었다.[78]

일본에서는 내구 연수 20년 전후의 본포장과 표층 두께 3cm~4cm인 간이 포장으로 구분되며, 본포장은 주로 국도나 도시 간선도로에, 간이 포장은 말단 생활도로에 건설된다.[79]

일본 도로 포장률은 국도, 도도부현도를 포함하여 간이 포장을 포함하면 약 97%지만, 전체 도로 비율로는 약 80%이다. 도도부현도나 시정촌도에서는 간이 포장 비율이 높다. 작업용 도로는 비용 문제로 미포장인 곳이 많다.

일본 국내 포장률에는 지역차가 있으며, 동일본보다 서일본의 포장률이 높다. 도로통계연보 2012년에 따르면, 간이 포장 포함 포장률 90% 이상인 도도부현은 동일본이 가나가와현뿐인 반면, 서일본은 시가현, 오사카부, 돗토리현, 히로시마현, 야마구치현, 가가와현, 사가현, 나가사키현, 구마모토현, 오이타현 등 10개 부현이며, 사가현은 96.5%로 일본 최고 포장률을 기록했다. 반대로 80% 미만 도도부현은 동일본 11개 도현, 서일본은 없다.

; 일본에서의 법규

공공공사의 경우, 사용하는 재료 기준 시험, 품질 관리 및 시공 관리 기준이 정해져 있으며, 시공업자는 이에 따라 공사를 진행해야 한다.

3. 포장 방법

도로 포장은 크게 아스팔트를 이용한 포장과 시멘트 콘크리트를 이용한 포장으로 구분된다.[77] 일반적으로 아스팔트 포장이 콘크리트 포장보다 많다. 1999년 당시 대한민국의 도로 총연장 65,450 km 중 콘크리트 포장은 총 11,061 km(전체의 16.9%)였으며, 이 중 대한민국의 고속도로가 1,226 km, 특별·광역시도가 7,136 km, 군도가 1,542 km였다.[78] 콘크리트 포장은 노상 위에 보조기층, 중간층, 콘크리트판(표층)으로 구성되며, 아스팔트와 달리 하중에 의한 응력을 콘크리트판이 대부분 담당한다.

3. 1. 아스팔트 포장

아스팔트 혼합물(아스팔트 합재, 아스팔트 콘크리트)을 사용한 포장으로, 차도와 보도 모두에 사용된다. 표층, 기층, 노반, 노상이 일체화되어 포장 위를 달리는 차량을 지탱하는 처짐 특성을 가지므로, '처짐성 포장'이라고도 한다. 교통 하중에 대한 전단 응력에는 저항할 수 있지만, 굽힘에는 거의 저항할 수 없다.

아스팔트 혼합물은 중량비로 약 90%가 자갈 등의 골재(굵은 골재, 잔 골재), 약 5%가 골재 사이를 메우는 충전재인 석회 가루 등의 필러(석분), 나머지 약 5%가 아스팔트로 구성되며, 이것들을 결합시키기 위해 아스팔트가 사용된다. 아스팔트는 온도에 따라 상태가 변화하는 재료로, 온도가 높은 액체 상태에서 골재와 섞여 아스팔트 혼합물이 된다. 아스팔트 합재는 일반적으로 플랜트 설비에서 제조되어, 도로 건설 현장까지 덤프트럭으로 운반된다.

아스팔트 포장의 장점은 다음과 같다.

  • 건설 기계가 소형이어서 시공 속도가 빠르고, 아스팔트가 굳으면 시공 후에 교통 개방이 가능하므로, 건설 초기 비용이 비교적 저렴하다.
  • 가열된 아스팔트 합재는 식으면 바로 굳는 성질이 있으므로, 단기간에 포장이 가능하고, 보수 및 수선 등의 도로 포장 공사에 적합하다.
  • 성형이 간단하고 평탄성도 양호하기 때문에, 주행 차량의 승차감이 좋고 소음과 진동도 작다.[70]


아스팔트 포장의 단점은 다음과 같다.

  • 내마모성이 떨어지고, 바퀴 자국이 생기기 쉬우므로, 사용 상황에 따라 다르지만 대략 5~10년마다 포장 보수가 필요하다.[71]
  • 아스팔트는 고온에서 변형되기 쉽고, 바퀴 자국이 발생하여 평탄성이 저하되는 속도가 빠르다.
  • 비행기 등의 무거운 하중이 장시간 정지하는 공항의 에이프런이나 화물 야드에는 적합하지 않다.
  • 가연물이며 약 300℃ 이상에서 휘발성을 가지기 때문에, 자동차 화재 등에서 인화될 수 있다.


아스팔트 포장은 교통 차량으로부터 받는 하중을 분산시켜 하층에 전달함과 동시에, 장기간에 걸쳐 차량에 의한 반복 하중 등의 가혹한 교통 작용과 기상 작용을 직접 받는다. 따라서 바퀴 자국 등의 소성 변형에 대한 저항성(내유동성), 균열 등 피로에 대한 저항성, 아스팔트 열화 및 물에 대한 저항성, 타이어와의 미끄럼 저항 확보, 물의 침입을 막는 불투수성 등의 성능이 요구된다.

표층 부분은 주로 가열 아스팔트 혼합물이 사용되지만, 일부 도로에서는 투수성 포장으로 특수한 아스팔트 합재를 사용한다. 기본적으로 아스팔트 합재의 색인 검은색 포장이 되지만, 최근 다양한 색상의 아스팔트 포장이 가능해지고 있다.

아스팔트 포장은 일반적으로 위에서부터 표층, 기층, 상층 노반, 하층 노반의 4층으로 구성되며, 그 아래를 노상이라고 부른다. 표층부터 하층 노반까지가 포장에 해당한다. 대형 차량의 교통량이 적은 노선에서는 표층과 노반만으로 구성된 도로가 많다.

시공 후 얼마 지나지 않은 아스팔트 포장의 표층

  • 표층: 도로의 표면(최상층)으로, 한 층이 5cm 정도의 아스팔트 혼합물 층이다. 교통 하중을 분산하여 하층에 전달하는 동시에, 교통 하중에 의한 유동, 마모, 균열에 저항하고, 평탄하고 미끄럽지 않으며, 쾌적한 주행이 가능한 노면을 확보하고, 우수가 하부에 침투하는 것을 막는 역할을 한다.
  • 기층: 표층 바로 아래에 설치되는 5cm 정도의 아스팔트 혼합물 층이다. 표층에 가해지는 교통 하중을 노반에 균일하게 전달한다. 중차량 교통량이 적은 경우에는 생략된다.
  • 노반 (상층 노반, 하층 노반): 상층에서 전달된 교통 하중을 더 분산시켜 노상에 전달한다.
  • 노상: 포장 바로 아래에 해당하는 약 1m 부분. 포장과 일체가 되어 교통 하중을 지지하고, 노상 하부에 있는 노체에 대해 교통 하중을 거의 일정하게 분산시킨다. 성토 구간에서는 양질토로 충분히 다져진 층이 구축되고, 절토 구간의 대부분에서는 현지반이 그대로 사용된다. 연약 지반에서는 일정 두께의 지반을 양질토로 바꾸거나, 시멘트나 석회 등에 의한 안정 처리 공법이 시행된다.


아스팔트 포장 작업 모습


아스팔트 포장은 아래에서 위로, 노상(노상공), 노반(노반공), 아스팔트 혼합물 포설 순서로 시공한다. 노상은 불도저 등의 중장비를 사용하여 울퉁불퉁함이 없는 균일한 면으로 성형하고, 로드 롤러 등으로 다짐한다. 노상이 균일하게 다져지지 않으면 나중에 치명적인 손상을 일으킬 수 있다. 노반은 하층 노반과 상층 노반 각각 강도가 다른 재료를 사용하며, 하층 노반 재료를 노상면에 펴서 로드 롤러나 타이어 롤러로 가장자리까지 꼼꼼하게 평탄하게 다짐한 후, 상층 노반도 동일한 절차로 시공한다.

최종 단계의 표층 시공을 하기 전에 노반 표면 강화, 빗물 침투 방지, 아스팔트 혼합물과의 접착성 향상을 위해 상층 노반 표면에 아스팔트 유제를 살포한다. 그 후, 아스팔트 피니셔라는 중장비를 사용하여 아스팔트 혼합물을 펴서 로드 롤러나 타이어 롤러 등으로 다짐하여 포장을 완성한다.

아스팔트 포장 시공에는 피니셔맨(피니셔 운전), 어저스터맨 (피니셔의 어저스터 조정), 레이키맨 2명 (피니셔가 시공한 가장자리 처리 및 최종 혼합물 조정), 삽맨 2명 (레이키맨이 처리한 혼합물 처리 및 대략적인 혼합물 조정), 롤러맨 2명 (플레이트, 진동 롤러, 콤바인드 롤러, 타이어 롤러로 다짐)이 필요하며, 8명에서 10명의 팀으로 구성된다.

표층 시공에 사용하는 아스팔트 혼합물의 온도는 150℃ 근처에 이른다. 이 온도가 낮으면 혼합물이 굳어져 펴는 작업이 불충분해지므로, 현장까지 아스팔트 혼합물 운반에 사용되는 덤프 트럭의 도착 시간을 파악하는 것이 중요하다. 여름철 포장 작업 시에는 열사병 대책을 충분히 취해야 한다. 또한, 아스팔트 피니셔로 아스팔트 혼합물을 포설할 때, 맨홀이나 핸드홀(지수전 등)에 혼합물이 덮여 이를 알아차리지 못하고 다짐하여 도로 개방 시 맨홀 등이 완전히 덮이는 경우가 있으므로, 아스팔트 혼합물 포설 전 맨홀 등의 위치 확인은 필수적이다.

3. 2. 콘크리트 포장

콘크리트 포장은 노상 위에 보조기층, 중간층, 콘크리트판(표층)으로 구성되며, 아스팔트 포장과 달리 하중에 의한 응력을 콘크리트판이 대부분 담당한다.[77] 콘크리트 포장은 줄눈 유무에 따라 다음과 같이 구분된다.[77][77]

  • 무근 콘크리트 포장(JCP : Jointed Concrete Pavement): 슬래브의 불규칙한 균열을 방지하기 위해 가로 수축 줄눈을 4m~6m 간격으로 설치한다. 대한민국에서는 광주대구고속도로, 중부고속도로, 호남고속도로, 남해고속도로 등 다수의 고속도로와 국도에 포장되어 있다.
  • 철근 콘크리트 포장(JRCP : Jointed Reinforced Concrete Pavement): 줄눈의 개수를 감소시키고 줄눈 이외의 부분에서 발생하는 균열을 방지하기 위해 일정량의 종방향 철근을 사용한다. 시공 시 철근 설치가 번거로워 한국에서는 영업소 등 특별히 보강이 필요한 곳 외에는 별로 사용하지 않는다.
  • 연속 철근콘크리트 포장(CRCP : Continously Reinforced Concrete Pavement): 슬래브에 발생하는 균열을 철근으로 억제하며 팽창줄눈은 있으나 수축줄눈은 불필요하다. 중부고속도로 일부 구간(설계속도 120km)과 경부고속도로 일부 덧씌우기 구간에 포장되어 있다.


양생은 물을 축여 콘크리트가 완전히 굳게 하는 과정이다. 양생제는 태양열을 반사시키고 살포 상태 확인이 용이한 흰색을 사용한다. 양생 기간은 보통 시멘트 7일, 중용열 시멘트 14일이다.[77]

한국 도로의 콘크리트 포장은 1970년대 유류 파동으로 아스팔트 가격이 인상되자 남해고속도로 부산~마산 구간 설계를 변경하여 한국 최초로 콘크리트 포장을 사용하면서 시작되었다. 1984년 준공한 88올림픽고속도로는 전 구간 175km를 모두 콘크리트 포장으로 시공하였다. 호남고속도로는 처음에 왕복 2차로에 아스팔트로 건설되었으나 1983~1986년 왕복 4차로에 콘크리트 포장으로 확장하였다.[77]

1997년 당시 고속도로 콘크리트 포장 상태
노선구간포장상태
경부고속도로회덕~부산CRCP, JCP
영동고속도로신갈~원주JCP
호남고속도로광양-대전JCP, CRCP
남해고속도로마산-광양JCP
남해고속도로제2지선냉정~사상JCP
울산고속도로언양-울산JCP
중부고속도로하남-남이CRCP, JCP
88올림픽고속도로옥포~담양JCP
구마고속도로내서~이현JCP
수도권제1순환고속도로판교~퇴계원JCP
서해안고속도로시흥~안산JCP
제2경인고속도로서창~광명JCP



아스팔트 포장과 비교했을 때 콘크리트 포장의 장단점은 다음과 같다.[77]

구분콘크리트 포장아스팔트 포장
수명30~40년10~20년
특성노상강도가 강하면 유리연약 지반에 사용 가능
장점아스팔트보다 수명이 길다.
유지 관리비가 저렴하다.
미끄럼 저항성이 높다. (초기)		포장 후 즉시 통행할 수 있다.
주향성이 양호하다.
단계적 시공이 가능하다.
교량, 터널 등 구조물이 많은 도로에서 시공성이 좋다.
단점고도의 숙련도와 시공 수준이 필요하다.
포장 후 양생 기간이 필요하다. (보통 14일 이상)
국부 파손 시 보수가 어렵다.
소음이 있어 승차감이 떨어진다.
적설 시 결빙 기간이 빠르고 다소 늦게 녹는다.
연속 철근콘크리트 포장의 경우, 확장 구간에 부적합하고 제설용 염화물에 의한 철근 부식 가능성이 있다.		유지 관리비가 높다.
도로 보수가 빈번하다.
개통 후 무거운 중(重)차량에 의한 바퀴 자국(요철)이 발생한다.
강우 시 불리하다.
적용 도로중차량의 구성비가 많은 도로
지형이 평탄하고 선형이 좋은 본선 도로		연약지반에 축조된 도로
조기 교통 개방이 필요한 도로
교량, 터널 등 구조물이 많은 도로
승용차의 구성비가 높은 도로(예시 : 관광지 부근)
확장공사를 시행하는 도로



포틀랜드 시멘트 콘크리트는 포틀랜드 시멘트, 골재, 모래, 물을 혼합하여 만들어진다. 현대식 혼합물에는 작업성을 높이고, 필요한 물의 양을 줄이며, 유해한 화학 반응을 완화하고, 기타 유익한 목적으로 다양한 혼화제가 첨가된다. 플라이 애시와 같은 포틀랜드 시멘트 대체재도 추가되어 콘크리트의 비용을 절감하고 물리적 특성을 개선한다. 이 재료는 갓 혼합된 슬러리 형태로 도포되며, 내부를 압축하고 시멘트 슬러리의 일부를 표면으로 밀어내어 벌집 모양이 없는 더 부드럽고 밀도가 높은 표면을 생성하기 위해 기계적으로 작업된다. 물은 혼합물이 수화라고 하는 화학 반응에서 분자적으로 결합한다.

콘크리트 표면은 일반 조인트(JPCP), 보강 조인트(JRCP), 연속 보강(CRCP)의 세 가지 일반적인 유형으로 분류되며, 각 유형을 구별하는 한 가지는 균열 발생을 제어하는 데 사용되는 조인트 시스템이다.

콘크리트 포장의 주요 장점 중 하나는 아스팔트 도로보다 일반적으로 더 강하고 내구성이 높다는 것이다. 표면은 미끄럼 방지 기능을 제공하기 위해 홈을 파낼 수 있다. 콘크리트 도로는 연비 측면에서 운전하기에 더 경제적이며, 빛을 더 잘 반사하고, 다른 포장 표면보다 수명이 훨씬 길지만, 다른 포장 솔루션보다 시장 점유율이 훨씬 적다.[21] 현대적인 포장 방법과 설계 방법은 콘크리트 포장의 경제성을 변화시켜, 잘 설계되고 시공된 콘크리트 포장이 초기 비용이 저렴하고 수명 주기 동안 훨씬 저렴하게 되었다.[22] 또 다른 중요한 장점은 방수 콘크리트를 사용할 수 있다는 것으로, 도로 옆에 우수 배수구를 설치할 필요가 없고, 빗물을 배수하기 위한 약간 경사진 진입로의 필요성을 줄여준다. 빗물 배출을 피하기 위해 유출수를 사용하면 전력 소비도 줄어들고 빗물이 오염된 물과 더 이상 섞이지 않기 때문에 빗물이 오염되지 않고, 오히려 즉시 땅에 흡수된다.[23] 이전의 단점은 초기 비용이 더 높고 건설하는 데 시간이 더 많이 걸릴 수 있다는 것이었지만, 이 비용은 일반적으로 포장의 긴 수명 주기와 역청의 더 높은 비용으로 상쇄될 수 있다. 콘크리트 포장은 콘크리트 포장 복구로 알려진 일련의 방법(예: 포장 다이아몬드 연삭, 다웰 바 개조, 조인트 및 균열 밀봉, 크로스 스티칭 등)을 활용하여 시간이 지남에 따라 유지 관리할 수 있다. 다이아몬드 연삭은 또한 소음을 줄이고 오래된 콘크리트 포장의 미끄럼 저항성을 복원하는 데 유용하다.[24][25]

미국에서 콘크리트로 포장된 최초의 거리는 1893년 오하이오주 벨폰테인의 코트 애비뉴였다.[26][27] 미국에서 최초의 콘크리트 포장 1마일은 1909년 미시간주 디트로이트의 우드워드 애비뉴였다.[28] 이러한 선구적인 사용에 이어, 1913년 10월에 설립된 미국 최초의 동서 횡단 고속도로 건설을 감독하기 위한 링컨 고속도로 협회는 1914년 일리노이주 말타 서쪽에서 시작하여 중서부 미국의 여러 지역에 특별히 콘크리트로 포장된 도로 "씨앗 마일"을 건설하기 시작했고, 1922년과 1923년에는 인디애나주 레이크 카운티의 링컨 고속도로에 지정된 콘크리트 "이상적인 구간"을 사용했다.[29]

콘크리트 도로는 균열과 신축 이음매에서 타이어 소음으로 인해 아스팔트보다 더 많은 소음을 발생시킬 수 있다. 균일한 크기의 여러 슬래브로 구성된 콘크리트 포장은 타이어가 각 신축 이음매를 지날 때 각 차량에 주기적인 소리와 진동을 발생시킨다. 이러한 단조로운 반복적인 소리와 진동은 장거리 여행 중에 운전자에게 피로감이나 최면 효과를 유발할 수 있다.

3. 3. 블록 포장

인터로킹 블록 포장


콘크리트 블록 포장은 표층재로 무근 콘크리트 블록을 깔아 포장하는 것이다.[60] 인터로킹 블록을 사용하기 때문에 '''인터로킹 블록 포장'''이라고도 한다. 표층 아래의 구조는 아스팔트 포장과 거의 같다.[60] 보도에서 차도까지 폭넓게 적용되며, 통행 시 쾌적성과 안전성을 확보하기 위해 자동차의 교통 하중과 강우·적설 등의 기상 조건에 견딜 수 있는 구조를 가진 블록을 사용하여 시공한다.[60] 유럽과 미국에서는 오래전부터 사용된 포장 방법이기도 하다.[60]

주로 사용되는 콘크리트 블록에는 벽돌처럼 직선적인 단면 형태의 스트레이트형 블록과, 인접 블록끼리 맞물리는 파상 형상 블록이 있다.[60] 두 형태 모두 측면에 돌출물이 있어 블록 간 줄눈 틈새에 모래를 채워 맞물림 효과를 낸다.[60] 단차 발생을 방지하는 유니버설 디자인 대응 제품도 있으며, 블록 형상은 육각형이나 팔각형 등 다양하다.[60]

투수성이 매우 높고, 블록 표면을 가공한 노면 온도 상승 억제형 블록은 지구 온난화 대책으로 유효하여 재조명되고 있다.[60] 블록 형상, 크기, 색조를 바꿔 다양한 포설 패턴을 만들 수 있어 도로 경관 미화에도 활용된다.[60]

3. 4. 기타 포장

반 강성 포장은 공극이 많은 개립도 아스팔트 혼합물로 포장한 후, 그 공극에 특수한 시멘트 밀크를 침투시킨 것이다. 아스팔트 포장과 콘크리트 포장의 장점을 모두 활용한 포장이다. 주로 콘크리트 포장과 동일하게 버스 정류장, 교차로 유입부, 터널의 포장 보수 등에 사용된다.

쇄석 포장은 스코틀랜드의 기술자 John Loudon McAdam|존 라우던 매카덤영어이 고안한 Macadam영어 포장이라고도 불리며, 쇄석을 깔고 롤러로 다져서 시공한다. 쇄석은 표면이 거칠어 다지기만 해도 꽉 물리기 때문에 내구성이 좋다. 마무리가 아름답고 말의 발걸음이 좋았기 때문에 자동차가 보급되기 전에는 자주 사용되었다. 그 외에 롤러에 물을 뿌리면서 다지는 물 조임 매캐덤, 먼지 대책으로 타르를 사용한 타르 매캐덤, 아스팔트를 사용한 아스팔트 유제 매캐덤 등이 있다.

그 외 포장 종류는 다음과 같다.

  • 타일 포장: 보도, 아파트 통로, 계단 등에 사용된다. 타일 자체에 두께가 없어 차도에는 적합하지 않다.
  • 전석 포장: 천연석을 가공하여 판상으로 만든 것을 노면에 배열한다. 보차도를 가리지 않지만, 주행성이 좋지 않아 현재 차도에는 잘 사용되지 않는다.
  • 토계 포장: 천연 흙이나 모래와 결합제의 혼합물로 구성된 포장이다.
  • 목질 포장: 목재나 우드칩 등으로 만든 포장으로, 산책로 등의 보도에 사용된다.
  • 산호 포장: 산호 조각으로 만든 포장이다. 전시 중 오가사와라 제도에서 행해진 간이 포장으로, 산호가 분쇄되어 자연스럽게 다져지기 때문에 뿌리는 것만으로 시공이 완료된다.


이 외에도, 유연한 소재로 충격에 강하고, 세라믹스를 섞어 미끄럼 방지 처리를 한 태양광 패널을 사용해 도로 위에서 태양광 발전을 하는 특수한 포장이 개발 중이다.[73] 이 포장으로 가로등, 신호등, 전기 자동차에 전력을 공급할 수 있을 것으로 기대된다.[73]

4. 기능에 따른 분류

기능에 따른 포장 분류
포장 명칭주요 특징
투수성 포장포장 표면에 내린 빗물이 남지 않도록 표층에 공극이 큰 아스팔트 혼합물을 사용하여 포장 내부의 노상까지 침투시킨다. 빗물이 고이지 않아 걷기 편하지만, 자동차가 지나가면 노상이 흙탕물화될 위험이 있어 간선도로에는 사용되지 않고, 주로 보도나 공원에서 많이 사용된다.[1]
배수성 포장투수성 포장과 마찬가지로, 포장 표면에 빗물 등이 남지 않도록 하는 것으로, 표층에 공극이 큰 아스팔트 혼합물을 사용하여 침투시키고, 그 아래의 불투수층을 따라 배수구까지 물을 유도한다. 내구성이 높기 때문에, 주로 고속도로나 간선도로의 차도에 사용된다.[1]
차열성 포장포장 표면에 차열재를 도포하여 적외선을 반사시켜, 노면 온도의 상승을 억제하고, 포장에의 축열을 방지한다. 아스팔트 포장이나 블록 포장에 이용 가능하다.[2]
보수성 포장흡수성이 있는 보수재를 주입한 아스팔트 표층으로, 포장 표면에 수분을 유지하는 기능을 부여하여, 수분이 증발할 때 발생하는 기화열로 포장 표면의 온도를 낮춘다. 블록 포장에 사용되는 블록에도 사용된다.[2]


5. 포장 재료에 따른 분류

포장은 사용되는 재료에 따라 여러 종류로 나뉜다. 가장 일반적인 분류는 포장 표면에 사용되는 재료에 따른 것으로, 크게 아스팔트 포장과 콘크리트 포장으로 나뉜다.[69]

포장의 종류 (사용 재료에 따른 분류)
포장 명칭주요 특징
아스팔트 포장포장 표면에 아스팔트 혼합재를 사용한다. 차도에 주로 사용된다.
콘크리트 포장포장 표면에 시멘트 콘크리트를 사용한다. 차도나 공항 활주로에 주로 사용된다.
콘크리트 블록 포장포장 표면에 시멘트 블록 등을 사용한다. 보도에 주로 사용된다.
토사도흙길
쇄석도깬돌길
자갈도자갈길
블록 포장도블록 포장



도로는 보통 표층, 기층, 노반, 노상으로 구성되며, 이 중 표층, 기층, 노반을 합쳐 포장이라고 한다. 표층에는 주로 아스팔트 혼합물(아스팔트 콘크리트)이 사용되지만, 보도에는 인터로킹 블록(ILB)이 사용되기도 한다.[67]

6. 도로개설공사

도로개설공사의 마무리 단계인 도로포장(road pavement)은 주요한 몇몇 작업으로 완성되는 전 단계인 노반의 보조기층 위에 조성되는 작업 공정이다. 도로개설공사는 주요한 토목공사의 한 예이다. 한편 도로의 개설(신설)에는 도로 지반 및 주변의 성상(토양의 성질, 경사 완만도, 지물 및 지장물 등)뿐만 아니라 도로의 목적에 맞는 차량의 하중과 속도, 회전반경 등 다양한 설계 조건이 토목공학적으로 다루어진다.

작업 공정은 일반적으로 노반의 보조기층면 위에 보조기층 및 지장물과 도로 높이(G.L.)를 실측한 후 설계된 치수를 확인하고 이어서 지반과 포장면 사이의 접착력 및 안착 등을 위해 유제를 살포한다. 이후 포장층(도로포장 겉층)을 이루는 아스콘(도로포장재)을 살포기로 포설 후 각종 롤러(도로다짐기계) 등을 사용하여 수 회 다짐하게 된다. 도로포장기계(道路鋪裝機械)들인 이들 장비들은 도로를 포장하는 데 쓰는 기계를 통틀어 이르는 말로 아스팔트 도로포장 기계, 콘크리트 포장 기계, 도로 다짐 기계 따위가 있다.[79]

7. 포장 상태 유지 보수

포장 시스템은 시간이 지남에 따라 주로 피로로 인해 손상된다. AASHO 도로 시험에 따르면, 과도하게 적재된 트럭은 일반 승용차보다 10,000배 이상 큰 손상을 줄 수 있다.[60] 다른 파손 형태에는 노후화 및 표면 마모가 있다. 시간이 지나면서 결합재가 단단해지고 덜 유연해지며, 충분히 "노후"되면 표면은 골재를 잃기 시작한다. 추운 기후에서 동결-융해 주기는 포장도로의 열화를 가속화시킨다.

도로의 구조적 건전성이 유지된다면, 칩실 또는 표면 처리와 같은 역청질 표면 처리는 저렴한 비용으로 도로의 수명을 연장할 수 있다. 포장도로 구간의 물리적 특성은 낙하 중량 변위계를 사용하여 테스트할 수 있다.

도로 표면의 상태는 도로 사용자에게 경제적 영향을 미친다. 구름 저항은 울퉁불퉁한 포장도로에서 증가하며, 차량 부품의 마모도 증가한다. 열악한 도로 표면으로 인해 미국 운전자는 연간 평균 324USD의 차량 수리 비용을 지출하며, 총 670억달러에 달하는 것으로 추산된다.[64] 또한, 도로 표면 상태가 약간 개선되면 연료 소비량이 1.8%에서 4.7% 사이로 감소할 수 있다는 추정도 있다.[64]

아스팔트 포장은 다양한 요인에 의해 손상될 수 있다. 주요 손상 형태는 다음과 같다:


  • 바퀴 자국: 주행 차량의 타이어 통과 위치가 오목하게 침하하는 현상이다.[70] 아스팔트는 온도 상승에 따라 연화되기 때문에 특히 여름철에 발생하기 쉽다.[71]
  • 균열: 포장 표면이 갈라지는 현상이다.[71] 선형 균열은 정도가 경미하지만, 거북 등껍질 모양 균열은 심각하다.[71]
  • 포장 표면의 평탄성 저하: 도로 종단 방향으로 요철이 생기는 것이다.
  • 포트홀: 균열부나 배수 불량으로 인해 열화가 진행된 포장 표면에 생기는 구멍.
  • 단차: 구조물 주변 등의 지반 침하나 지진 등으로 일어나는 포장 표면에 생기는 수직 방향의 어긋남.


포장도로의 수선은 기능을 회복시키기 위해 보수를 하는 것으로, 유지 공법과 수선 공법으로 나뉜다.

  • 유지 공법:
  • 패칭 공법: 손상된 포장도로를 부분적으로 보수한다.[70] 포트홀, 단차, 국부적인 균열 등을 포장 재료로 메워 보수한다.
  • 씰재 주입 공법: 포장도로에 폭이 넓은 균열이 발생했을 경우, 균열 부분에 씰재를 주입한다.
  • 박층 오버레이 공법: 포장도로 표면에 아스팔트 혼합물을 3cm 이상의 두께로 포설한다.
  • 표층 처리 공법: 포장도로 표면의 국부적인 균열, 변형, 마모, 붕괴 등의 손상이 있을 경우, 기존의 포장도로에 두께가 3cm 미만의 얇은 밀봉층을 시공한다.

  • 수선 공법:
  • 오버레이 공법: 광범위한 파괴나 교통량 증가로 포장 두께가 부족할 경우, 기존 포장도로 위에 3cm 이상의 아스팔트 혼합물을 포설한다.
  • 절삭・오버레이 공법: 포장도로의 높이를 변경할 수 없을 경우, 해당 부분을 깎아내고 아스팔트 혼합물을 포설한다.
  • 덧씌우기 공법: 포장도로 전체, 표층, 노반까지 새롭게 한다.
  • 노상 노반 재생 공법: 기존의 아스팔트 혼합물을 현장에서 파쇄하고, 시멘트와 노반 재료를 동시에 혼합하여 단단한 노반을 구축한다.
  • 노상 표층 재생 공법: 기존의 아스팔트 혼합물을 현장에서 파쇄하고, 필요에 따라 새로운 아스팔트 혼합물을 섞어 표층을 재구축한다.

8. 환경 문제 및 지속가능한 포장

아스팔트 포장은 생산 과정에서 많은 에너지를 소비하고, 휘발성 유기 화합물 배출로 인해 환경 문제를 야기한다.[17] 특히 핫 믹스 아스팔트는 150°C 이상의 고온에서 시공되어 더 많은 에너지를 소모한다. 웜 믹스 아스팔트는 95°C에서 120°C 사이의 온도에서 시공되어 에너지 소비와 유해 물질 배출을 줄일 수 있지만,[17] 여전히 환경 문제는 존재한다.

이러한 문제를 해결하기 위해 폐타이어를 활용한 고무 아스팔트가 개발되기도 했다.[19] 그러나 고무 아스팔트는 온도 변화에 민감하고, 비균질적인 팽창 및 수축으로 인해 온대 지역의 동결-융해 사이클에서 마모가 더 많이 발생할 수 있다.[20] 또한, 고무 아스팔트의 소음 감소 효과는 제한적이며, 비용 대비 효과가 크지 않다는 연구 결과도 있다.

최근에는 재활용 포장, 저탄소 포장 등 친환경적인 포장 기술 개발 및 적용이 증가하고 있다. 대한민국에서도 폐아스콘 재활용, 순환 골재 사용 등을 통해 자원 순환 및 환경 보호를 위한 노력을 기울이고 있다.

9. 음향학적 영향

포장도로 표면 선택은 타이어와 노면의 상호작용에서 발생하는 소리의 강도와 특징(스펙트럼)에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.[59] 소음 연구는 1970년대 초반에 처음 시작되었으며, 차량 속도에 따라 소음 현상이 크게 달라진다.

포장도로 표면 유형에 따라 소음의 크기는 최대 4 dB까지 차이가 날 수 있다. 칩 씰 타입과 홈이 있는 도로는 가장 시끄러운 반면, 스페이서(spacer)가 없는 콘크리트 표면은 가장 조용하다. 아스팔트 표면은 콘크리트 및 칩 씰에 비해 중간 정도의 소음 발생 수준을 보인다. 고무 아스팔트는 일반 아스팔트와 비교했을 때 타이어와 포장도로 사이에서 발생하는 소음을 3–5dB 줄여주며, 전체 도로 소음은 1–3dB 정도 감소시키는 미미한 효과를 보인다.

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