중온아스팔트

왜 배우는가: 중온아스팔트는 혼합물 생산·포설 온도를 낮춰 에너지와 온실가스·유해가스를 줄이는 저탄소 포장 기술이라서 최근 도로 공사의 친환경 기준과 직결된다. 기술사 시험에서는 1교시 용어, 2교시 시공법, 4교시 저탄소 기술 논술로 여러 번 반복해 출제된다.

출제 이력: 제111회 1교시 4번, 제102회 2교시 4번, 제91회 4교시 3번, 제90회 1교시 4번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

중온아스팔트(WMA)는 아스팔트 바인더의 점도를 낮추는 첨가제나 발포 기술로 혼합물을 일반 가열 아스팔트보다 낮은 온도에서 생산·포설하는 저탄소 포장 공법이다.

핵심 키워드

• 중온아스팔트(WMA, Warm Mix Asphalt)
• 혼합 온도 저하
• 점도 저하
• 폼드 아스팔트(Foamed Asphalt)
• 화학첨가제
• 유화아스팔트 첨가제
• 온실가스·유해가스 저감
• 저탄소 포장

2. 개념 풀이

쉬운 말로 풀면, 아스팔트를 덜 뜨겁게 데워도 골재를 잘 감싸도록 만든 포장 재료다. 일반 가열 아스팔트 혼합물은 높은 온도에서 생산하지만, 중온아스팔트는 그보다 낮은 중온 범위에서 생산한다. 온도를 낮추면 연료 사용량과 배출가스가 줄어든다.

정식 정의는 아스팔트 바인더의 점도를 낮추어 중온에서 골재를 코팅하는 아스팔트 혼합물 생산 방법이다. 기술의 핵심 원리는 점도 저하다. 바인더 점도가 떨어지면 낮은 온도에서도 골재 표면을 충분히 피복하고 다짐이 가능하다. 이때 다짐밀도가 상대적으로 높게 나타나는 것도 점도 저하의 효과로 설명된다.

폼드 아스팔트(Foamed Asphalt) 방식은 뜨거운 바인더에 물을 주입해 발포시키는 방법이다. 발포된 바인더가 일시적으로 부피가 커져 골재 표면에 쉽게 퍼진다. 이 방식은 별도의 대형 설비 개조 없이 적용할 수 있다는 장점이 있다.

화학첨가제(Chemical Additive) 방식은 계면활성제 계열 첨가제를 넣어 바인더와 골재의 부착과 유동성을 높인다. 같은 온도에서도 작업성을 확보할 수 있다.

유화아스팔트 첨가제 방식은 유화 아스팔트를 이용해 낮은 온도에서 혼합하는 방법이다. 유화 과정에서 수분이 증발하면서 바인더가 골재에 부착된다.

현재 널리 알려진 구분은 제올라이트(zeolite) 같은 결정수 방출형 첨가제를 포함해 발포형, 왁스·화학 첨가형, 유화형으로 나누는 방식이다. 답안에서는 발포형과 첨가제형으로 나누어 쓰면 된다.

3. 등장 배경과 필요성

아스팔트 포장의 생산과 포설에는 고온 가열이 필요하다. 이때 연료가 많이 쓰이고 이산화탄소, 에어로졸, 증기 같은 배출물이 나온다. 작업자는 유해 가스에 노출된다. 1990년대 중반 유럽에서는 온실가스 감소와 작업환경 개선을 위해 중온 기술이 개발되었다.

1996년 독일에서는 아스팔트 포장 시 발생하는 유독가스 노출 문제가 제기되었다. 같은 시기 폼드 아스팔트를 이용한 중온 기술이 개발되었고, 1999년 노르웨이에서 폼드 방식 시공이 처음 시도되었다. 제올라이트를 이용한 중온 포장은 독일에서 처음 시공되었다. 2002년에는 미국에 기술이 도입되었다.

필요성은 세 가지로 정리된다. 첫째, 에너지 절감과 탄소 배출 저감이다. 둘째, 작업환경 개선이다. 셋째, 온도 저하로 인한 시공 가능 기간의 확대다. 중온아스팔트는 기온이 낮은 추운 지역이나 겨울철에도 포장을 가능하게 하고, 장거리 운반 중 온도 저하 시간이 길어지는 문제도 완화한다.