한국의 농촌 도로 재건, 특히 손상된 농어촌 도로 기층 복구는 한국에서 가장 시급한 사회기반시설 유지보수 과제 중 하나입니다. 농촌진흥청은 다음과 같은 요인들로 인해 한국 농촌 도로망의 상당 부분이 향후 5년 이내에 기층 복구가 필요하다고 추산합니다. 도로 건설 당시 기층 두께가 설계 기준에 미달했던 점, 배수 시설 미비로 인한 골재 기층의 포화 현상, 그리고 현대 농기계의 사용으로 인한 교통량 증가로 기존 도로 설계 하중 기준이 초과된 점 등입니다.

기존의 도로 기층 복구 방식(파손된 기층을 굴착하고, 운반해 낸 후, 새로운 골재를 투입하고, 새로운 기층을 다지는 방식)은 비용이 많이 들고, 공사를 방해하며, 시간이 오래 걸립니다. 특히 좁은 도로 폭, 제한된 작업 공간, 그리고 농업용 차량 통행량이 많아 대형 장비 접근이 어려운 한국 농촌 지역에서는 더욱 그렇습니다. 전면 심층 복구(Full-Depth Reclamation, FDR) 방식은 이러한 문제를 해결합니다. THOR ST 토양 안정제 그리고 DCW 2.2 바인더 스프레더 이 솔루션은 굴착이나 골재 운반 없이, 기존 기반을 현장에서 복구하는 대안을 제시하여 프로젝트 비용과 기간을 크게 절감합니다.

두 기종 - THOR ST 및 DCW 2.2의 확정된 사양

모든 사양은 와타나베 공식 제품 브로셔에 나와 있습니다.

FDR이란 무엇인가, 그리고 FDR이 아닌 것은 무엇인가?

FDR(Full-Depth Reclamation / 전층 복구 공법)은 기존 도로 기층을 현장에서 밀링하고 화학 결합제와 혼합한 후 다져서 새로운 안정화된 기층을 형성하는 도로 복구 기술입니다. 이 기술은 기존 재료를 제거하거나 새로운 골재를 반입하지 ​​않고 구현됩니다. THOR ST는 밀링 및 혼합 작업을 수행하고, DCW 2.2는 밀링 작업 직전 또는 도중에 결합제를 분배합니다.

FDR은 표면 보수나 얇은 덧씌우기, 균열 메우기와는 다릅니다. 이러한 것들은 경미한 손상을 처리하는 표면 보수 방식입니다. FDR은 도로 기층의 구조적 결함을 해결합니다. 기층은 표면 아래에 위치하여 하중을 지탱하는 역할을 합니다. 기층이 손상되면(바퀴 자국, 침하, 기층 포화, 기층 이동을 반영하는 종방향 균열 등으로 나타남) 표면 보수만으로는 아무런 효과를 볼 수 없습니다. FDR은 도로 표면 아래에서부터 구조적 안정성을 복원합니다. 바로 이 때문에 기층 손상 도로에서 FDR이 표면 보수보다 우수한 성능을 발휘하는 것입니다.

FDR 프로젝트 진행 순서 - 사전 처리부터 최종 표면까지

0단계 — 사전 처리: 자갈길 표면 정리

THOR ST가 FDR 작업을 시작하기 전에 도로 표면에서 10~15cm 이상의 암석을 제거해야 합니다. THOR ST에 장착된 Kennametal RK4 비트는 다져진 기층을 대량으로 밀링하도록 설계되었으며, 농업용 THOR 2.4가 일상적으로 처리하는 대형 화강암 암석의 충격 하중을 견디도록 설계된 것이 아닙니다. 도로 표면에 10cm 이상의 암석이 있으면 THOR ST의 작업 속도에서 RK4 비트가 손상되고 제어된 밀링 깊이가 방해받을 수 있습니다.

한국의 울퉁불퉁한 시골길 사전 처리: 한 번의 통과로 THOR 2.4 석재 분쇄기 THOR ST 장비는 도로 노선을 따라 지표면의 모든 암석을 10cm 이하로 줄이는 사전 처리 작업을 수행합니다. 이 사전 처리 작업은 지표면의 암석 밀도에 따라 도로 1km당 30~60분이 소요됩니다. THOR 2.4 사전 처리는 한국 고지대의 암반이 많은 농어촌도로 FDR(고압교체) 프로젝트에서 표준적으로 사용되는 공정으로, THOR ST에 사용되는 고가의 RK4 비트 세트가 손상되어 프로젝트 도중 비트를 교체해야 하는 상황을 방지합니다.

1단계 — 바인더 사전 펼치기 (DCW 2.2)

THOR ST 트랙터에 장착된 DCW 2.2 전방 바인더 살포기는 THOR ST 밀링 작업 전 도로 표면에 바인더(시멘트, 석회 또는 시멘트-석회 혼합물)를 균일하게 살포합니다. DCW 2.2의 전자식 운전실 제어 시스템을 통해 트랙터 운전자는 주행 중에도 바인더 살포량을 조절할 수 있으며, 도로를 따라 관찰되는 노반 상태 변화에 대응할 수 있습니다.

한국 농어촌도로 FDR(고정식 포장)의 결합재 선정: 대부분의 한국 농어촌도로 FDR 적용 분야에서는 건조 중량 기준 3~5%의 일반 포틀랜드 시멘트가 표준 결합재로 사용됩니다. 토양의 가소성이 높은 경우(점토 오염 토양)에는 2~3%의 수석회를 주 결합재 또는 보조 결합재로 사용하는데, 수석회는 시멘트 첨가 전에 토양의 가소성을 감소시킵니다. 점토 함량이 높은 토양의 경우, 수석회 전처리가 시멘트 단독 처리보다 단기적인 안정화 효과가 더 우수하므로 시멘트-수석회 복합 처리가 권장됩니다.

2단계 — 분쇄 및 혼합 (THOR ST)

THOR ST는 DCW 2.2 사전 살포 작업을 0.5~1.5km/h의 작업 속도로 수행합니다. 이 전진 속도에서 92개의 Kennametal RK4 비트는 기존 기층을 프로그램된 깊이(0~200mm, 도로 기층 두께에 따라 조정)까지 밀링하고 밀링된 재료를 미리 살포된 바인더와 혼합합니다. 250마력 PTO 출력으로 저속 전진하는 방식은 철저한 혼합을 가능하게 하며, 밀링된 재료와 바인더는 단 한 번의 전진 작업으로 밀링 깊이 전체에 걸쳐 균일하게 결합됩니다.

물 추가: THOR ST 작업 단계에서는 일반적으로 THOR ST와 평행하게 운행하는 물탱크 트럭을 이용하여 물을 공급함으로써 분쇄된 재료의 최적 함수율을 다짐에 적합하게 만듭니다. 한국 고지대 환경에서 시멘트 안정화 기층의 최적 함수율은 프로젝트 시작 전에 프록터 시험을 통해 결정되며, 이를 통해 프로젝트 현장의 기층 재료 조성에 맞는 특정 함수율 목표를 확인합니다.

3단계 - 지반 다짐 및 평탄화

THOR ST 밀링 작업 후, 모터 그레이더가 밀링된 재료를 설계된 도로 단면 형상 및 횡경사(일반적으로 배수를 위해 2~3%의 횡경사)에 맞게 성형합니다. 그런 다음 진동 롤러가 성형된 재료를 설계 밀도(일반적으로 시멘트로 안정화된 한국 시골 도로 기층의 프록터 최대 건조 밀도 95~98%)까지 다집니다. 다짐은 시멘트의 초기 경화 시간(일반적으로 물 첨가 후 2~4시간, 온도에 따라 다름) 내에 완료해야 합니다. 한국의 더운 여름날에는 서늘한 가을날보다 다짐 가능 시간이 더 짧습니다.

4단계 - 경화 및 표면 처리

시멘트로 안정화된 기층은 차량 통행 전 7~14일의 양생 기간이 필요합니다. 이 기간 동안 시멘트 수화 반응을 통해 안정화된 기층의 구조적 강도가 발달합니다. 시멘트 수화 반응을 저해할 수 있는 수분 손실을 방지하기 위해 다짐 직후 양생막(역청 유화액 스프레이)을 도포합니다. 양생 기간이 지나면 안정화된 기층 위에 마모층 처리(단일 칩 실, 슬러리 실 또는 교통량이 많은 도로의 경우 얇은 아스팔트 덧씌우기)를 적용하여 내후성과 표면 질감을 제공합니다.

CVT가 필수적인 이유 - 공학적 근거

THOR ST의 필수 사양인 CVT(무단변속기) 트랙터 장착은 한국 구매자들이 이 차량을 처음 접할 때 가장 놀라는 부분이며, 이는 상업적 선호도가 아닌 엔지니어링상의 이유에서 비롯된 것이므로 자세한 설명이 필요합니다.

FDR 도로 안정화 작업을 위해서는 THOR ST 트랙터가 무거운 제분 부하 상태에서 로터를 정격 RPM으로 유지하면서 0.5~1.5km/h의 전진 속도로 주행해야 합니다. 이 전진 속도(대략 보행 속도)에서는 트랙터의 주 구동 휠이 매우 느리게 회전하는 반면 엔진은 정격 출력에 가까운 출력을 냅니다. 일반적인(기어 변속) 변속기를 사용하는 트랙터에서 높은 엔진 RPM으로 이처럼 매우 느린 전진 속도를 달성하려면 다음 두 가지 방법 중 하나를 선택해야 합니다. 첫째, 가능한 가장 낮은 기어비로 출발하여 클러치 슬립이 심하게 발생하도록 해야 합니다(이는 클러치 과열 및 지속적인 사용 시 고장을 유발합니다). 둘째, 사용 가능한 가장 낮은 기어에서 최적의 제분 속도보다 빠른 전진 속도를 감수해야 합니다(이는 혼합 깊이와 품질이 불충분해집니다).

유압식, 기계식 또는 전자식 동력분할 방식의 CVT 변속기는 전진 속도와 엔진 회전수를 분리합니다. CVT를 사용하면 트랙터는 엔진 회전수 1,500~1,900RPM으로 회전하면서 정확히 0.5km/h의 전진 속도로 움직일 수 있으며, 이 과정에서 밀링 로터에 정격 PTO 동력을 최대한 공급할 수 있습니다. 이처럼 매우 느린 전진 속도와 최대 엔진 및 PTO 동력의 조합은 물리적으로 CVT를 통해서만 가능합니다. 이것이 바로 THOR ST와 THOR FLM 모델 모두 CVT를 선택 사양이 아닌 필수 사양으로 명시하는 근본적인 이유입니다.

한국의 일반적인 농촌 도로 FDR 프로젝트 비용 구조

한국 농어촌도로 FDR 프로젝트의 비용 구조는 기존 재건축 방식과 크게 다릅니다. 비용 구성 요소를 이해하면 도로 관리 당국과 시공업체가 THOR ST 시스템 FDR과 기존 방식 간의 정확한 프로젝트 예산을 수립하는 데 도움이 됩니다.

한국의 일반적인 농촌 도로 재건 사업에 대한 총비용 비교 결과, FDR은 기존 재건축 방식보다 킬로미터당 총비용이 35~551톤 낮은 것으로 일관되게 나타났습니다. 이러한 절감 효과는 기존 사업 예산의 상당 부분을 차지하는 골재 수입 비용과 굴착/운송 작업 비용을 없앤 데서 거의 전적으로 비롯됩니다. 골재 운송 거리가 20~50km에 달하는 외딴 고산지대 농촌 도로의 경우, FDR의 기존 재건축 방식 대비 절감액은 이 범위의 상단에 해당합니다.

한국 농촌 도로 재건 사업 - FDR 지원 자격

한국의 농촌도로 재건 사업은 국가 및 지방 차원의 여러 중복되는 프로그램을 통해 자금을 지원받습니다. THOR ST 시스템을 사용하는 FDR(Frequency Direct Revision) 방식은 이러한 프로그램에서 지원하는 비용 효율적인 재건 방법론에 부합합니다. 이는 FDR 방식이 기존 재건축 방식보다 킬로미터당 비용이 저렴하여 동일한 예산으로 더 긴 도로 구간을 재건할 수 있기 때문입니다.

THOR ST와 THOR 2.4 전처리제를 결합한 2중 장비 시스템 - 록키 로드 시스템

한국의 고산지대 농어촌도로는 평지 도로의 FDR(Fluid Displacement Residual)에는 없는 두 가지 복잡한 요인을 가지고 있습니다. 하나는 매년 발생하는 서리 융기로 인한 지표 암반 노출이고, 다른 하나는 동결-해빙 주기로 인해 도로변 제방의 암반이 도로 표면으로 떨어지는 것입니다. 이러한 지표 암반 조건을 가진 고산지대 농어촌도로의 경우, 코리아 와타나베는 THOR 2.4 석재 파쇄기를 이용한 전처리 작업과 THOR ST FDR 안정화 작업을 두 장비를 동시에 사용하는 통합 공법으로 진행할 것을 권장합니다.

암반이 많은 고지대 시골 도로의 FDR(고압교반포장) 시공을 위한 두 장비의 순차적 시공 과정은 다음과 같습니다. 1~2일차에 THOR 2.4 장비가 한 번 통과하여 도로면에서 10cm 이상의 표층 암반을 파쇄하고, 파쇄된 골재를 도로 표면에 포집하여 FDR 기층 재료의 일부로 만듭니다. 3~5일차에 THOR ST 장비와 DCW 2.2 장비를 함께 사용하여 기존 기층과 THOR 2.4에서 파쇄된 골재를 바인더와 함께 분쇄하여 새로 파쇄된 골재를 안정화된 기층에 혼합합니다. THOR 2.4 파쇄 골재는 기존의 입상 기층이 사용 수명 동안 미세해지고 약해진 도로에서 FDR 기층 재료의 입도 분포를 개선하는 데 효과적입니다.

이 두 장비를 결합한 방식은 암반이 많은 한국 고산 도로 환경에 특화된 것으로, 표면 암반 축적이 적은 저지대 한국 농촌 도로의 노면 보강 공사에는 필요하지 않습니다. 그러나 표면 암반과 노반 파손이 모두 발생하는 강원도 및 경북 고산 지역 농촌 도로 관리 당국의 경우, THOR 2.4 + THOR ST 결합 시스템은 저지대의 깨끗한 노면 도로에서 THOR ST 단독 사용 시와 비슷한 비용으로 더 나은 노반 보강 품질을 제공합니다.

 

자주 묻는 질문

편집자: Cxm