捤獥 汤捯 湰灧 <별표 제2호> 桤灧
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과 업 지 시 서
“ePCM 아스팔트 혼합물의 포장구조 기반 열거동 분석 및 열전달 모델 고도화 용역”
2026. 04.
한국건설기술연구원
도로교통연구본부
1. 과업명 湯湷
◦ ePCM 아스팔트 혼합물의 포장구조 기반 열거동 분석 및 열전달 모델 고도화 용역
2. 과업의 목적
◦ 본 과업은 2026년 “교통사고 유발 도로노면 위험요소 저감기술 개발 (4/5)” 과제와 관련하여 하여, 온도 반응형 발열 아스팔트 포장 기술 개발의 기초자료를 확보하고 ePCM 아스팔트 혼합물의 열거동을 정량적으로 해석하기 위한 시뮬레이션 모델을 구축하는 것을 목적으로 함. 특히 ePCM 아스팔트 혼합물의 반복 열사이클 실험 데이터를 기반으로 ∆Time 중심의 발열 지속 특성을 정량화하고, 상변화 거동을 반영한 유효 비열 기반 열전달 모델을 구축하며, 이를 포장 구조체에 적용하여 깊이별 온도 분포, 열전달 방향, 노면 온도 유지 효과를 분석함으로써 실제 도로포장 적용 가능성을 검토하는 것이 목적임.
3. 과업의 범위
◦ 본 과업은 ePCM의 상변화 특성과 아스팔트 혼합물 구성요소(아스팔트 바인더, 굵은골재, 잔골재, 채움재 등)의 열물성 데이터와 반복 열사이클 실험을 통해 확보한 time–temperature 데이터를 기반으로, ePCM 아스팔트 혼합물의 발열 및 열전달 특성을 정량적으로 분석하는 것을 범위로 함.
◦ 또한 ∆Time 기반 열거동 평가체계의 적용 가능성을 검토하고, Effective Heat Capacity Method(EHCM)를 적용한 유효 비열 기반 열전달 모델을 구축하며, 유한요소해석을 통해 상변화 거동을 반영한 열전달 특성을 해석하는 것을 포함함.
◦ 최종적으로 일반적인 아스팔트 포장의 다층 구조 기반 해석을 적용하여 깊이별 온도 변화, 깊이별 ∆Time, 열유속 분포 및 열전달 방향을 분석하고, ePCM이 실제 노면 온도 유지에 미치는 영향을 검토하는 등 관련 제반사항을 총괄적으로 포함하는 것을 원칙으로 하며, 구체적인 사항은 본 과업지시서 “5. 과업의 세부내용”에 따라 수행함.
4. 과업수행기간
◦ 계약일로부터 과업이 시작됨을 원칙으로 함
◦ 본 과업의 수행기간은 계약일로부터 2026년 11월 13일 이내로 함
5. 과업의 세부 내용
◦ 본 과업은 ① ePCM 열거동 분석체계 및 열전달 모델 고도화, ② 포장 구조 기반 ePCM 아스팔트 열거동 해석의 확장, ③ 외기 조건을 고려한 ePCM 아스팔트 열전달 방향 분석 및 해석 고도화로 구성함.
1) ePCM 열거동 분석 체계 및 열전달 모델 고도화
① 정의
- ePCM 아스팔트 혼합물의 반복 열사이클 실험 결과와 ∆Time 기반 열거동 평가체계를 바탕으로, 추가 실험 데이터 및 보강된 분석 조건을 반영하여 열응답 해석의 신뢰성을 향상시키고, ePCM의 상변화 거동을 정밀하게 반영할 수 있는 Cp_eff(T) 기반 열전달 모델로 고도화함.
② 세부 사항
- ePCM 혼입률 조건별 시편 데이터, 기초 열물성 자료 및 반복 열사이클 실험 데이터의 재정리와 추가 데이터의 통합 분석
- Time–temperature 데이터의 통계 분석을 통한 대표 열응답 특성 정리
- ∆Time 평가 체계의 적용성 재검토 및 상변화 온도 범위, 온도 변화율 조건에 따른 민감도 분석
- ePCM 혼입률 변화에 따른 열응답 지속 특성 비교 및 해석 기준 고도화
- 실험 기반 time–temperature 데이터로부터 유효 비열 입력자료를 정교화하고, 상변화 거동을 반영할 수 있는 열전달 모델 입력 체계 개선
2) 포장 구조 기반 ePCM 아스팔트 열거동 해석의 확장
① 정의
- ePCM 아스팔트 혼합물의 열거동 해석 결과를 바탕으로, 실제 도로포장 적용성을 평가할 수 있도록 포장 내부온도 예측모델을 활용한 다층 구조 기반 열전달 해석 모델로 확장하고, 포장 깊이에 따른 온도 변화 및 열거동 특성을 분석함.
② 세부 사항
- 포장 내부온도 예측모델을 활용한 표층, 기층 및 보조기층 기반의 층상 구조 해석모델 구성
- ePCM 아스팔트 적용 위치 및 포장 단면 조건에 따른 해석 시나리오 설정
- 포장 깊이에 따른 time–temperature 데이터 추출 및 온도 분포 특성 분석
- 깊이별 ∆Time 비교를 통한 열응답 지속 특성 평가
- 포장 구조 내 열전달 분포 및 열저장 거동 분석을 통한 도로 적용성 검토
3) 외기 조건을 고려한 ePCM 아스팔트 열전달 방향 분석 및 해석 고도화
① 정의
- 포장 구조 기반 열전달 해석 결과를 바탕으로 외기 온도 및 대류 경계조건을 반영한 실제적인 해석을 수행하고, ePCM의 상변화 과정에서 저장·방출되는 열이 표면 방향 또는 하부층 방향으로 전달되는 거동을 규명하여 노면 온도 유지 효과를 평가함.
② 세부 사항
- 대류 경계조건을 적용한 외기 연계 열전달 해석 수행
- 외기 온도 이력 변화에 따른 포장 구조 내 온도 응답 특성 분석
- 열유속 및 온도 구배 분석을 통한 열전달 방향성 평가
- ePCM 방출 열의 표면 방향 및 하부층 방향 전달 거동 비교 분석
- 외기 온도 조건을 고려한 노면 온도 유지 효과 및 열완충 성능 검토
- 다양한 외기 온도 조건하에서 도로 표면 온도가 일정시간동안 0℃ 이상을 유지할 수 있는 ePCM 포장층의 단면 두께 결정 모델 제시
6. 과업수행 예정공정표
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추진일정
과업내용
시 행 기 간 (약 6개월)
계
(%)
1
2
3
4
5
6
ePCM 열거동 분석 체계 및 열전달 모델 고도화
5
10
15
포장 구조 기반 ePCM 아스팔트
열거동 해석의 확장
10
10
10
10
40
외기 조건을 고려한 ePCM 아스팔트 열전달 방향 분석 및 해석 고도화
10
10
10
10
40
최종보고서 및 결과 제출
5
5
과업진도율 (%)
월별 (%)
5
35
55
75
95
100
100
7. 보고서 작성
○ 보고서는 발주처에서 요구하는 양식에 의거하여 과업이 완료되기 10일 전에 초안을 제출하여 감독관의 검토를 받은 후 과업 준공일 전에 최종본을 제출한다.
○ 용어는 국어사용을 원칙으로 하되 전문용어 또는 뜻이 혼동되어 불명확한 경우에는 영문, 한문 등으로 표기하며, 교육부 제정 한글 맞춤법 및 외래어 표기법에 따른다.
○ 숫자는 아라비아 숫자를 사용하고 기호는 로마자로 한다.
○ 최종보고서 제출시, 그 내용을 워드프로세스(한글 2005 이상, Microsoft Word 2007 이상)에 저장하여 같이 제출한다.
8. 최종 성과품 제출
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종 류
제 출 시 기
수량
ePCM 아스팔트 혼합물의 포장구조 기반 열거동 분석 및 열전달 모델 고도화 용역 보고서
준공 시
1식
ePCM 아스팔트 포장구조 유한요소해석 모델
준공 시
1식
9. 기타사항(보안대책, 정산조건 등)
1) 과업변경조건
(1) 천재지변 등 불가피한 사항이 발생하여 정상적인 과업의 수행이 불가능한 경우
(2) 연구원의 방침에 따라 과업이 중단되었을 경우
(3) 발주처 계획의 변경으로 과업 내용 및 물량이 증감되었을 경우
(4) 기타 연구원의 사정으로 변경이 불가피한 경우
2) 보안대책
(1) 용역수행자는 과업 착수와 동시에 본 용역에 종사하는 인원으로부터 보안관리 서약서를 징수하여 착수계와 함께 연구원에 제출하여야 하며, 과업수행에 참여한 인원이 교체될 시는 인수인계를 철저히 하여 자료의 외부유출을 방지
(2) 관련문서는 사전 보안성을 면밀히 검토하여 내용의 중요도에 따라 적정등급의 비밀 또는 대외비로 분류하고, 연구원에서 정한 보안관계 제규정을 준수
(3) 용역수행에 관련된 모든 자료는 별도 보관하여 보안관리 책임자를 지정하여 관리하며, 지정된 장소에서만 보관
(4) 과업 전반에 걸쳐 보안상 이상이 없도록 하며, 과업수행으로 취득한 사실에 대하여는 철저한 보안을 유지
(5) 용역수행과정에서 각종 회의시 본 과업내용이 포함된 경우에는 배포할 부수를 감안하여 필요한 부수만 생산하되 회의종료 후 회수하여 파기
(6) 용역계약자는 용역수행과정에서 발생한 각종자료와 용역성과품은 용역완료시에 전부 납품토록 하고, 성과품은 추가로 인쇄하여 보관하지 말아야 함
(7) 모든 용역 성과품은 사전 연구원의 서면 승인 없이는 타목적을 위해 사용할 수 없음
3) 기타
(1) 용역추진 과정에서 과업지시서에 명기되지 않았거나 중요한 결정 또는 판단이 요구되는 사항이 있을 경우에는 당 연구원과 사전 협의하여 방침을 받은 후 시행하여야 함
(2) 용역추진 중 용역수행자 과실로 인한 일체의 책임은 도급자 부담으로 함
(3) 본 과업지시서 내용에 대한 해석상의 이견 및 경미한 사항에 대하여는 연구원의 해석 또는 지시에 따름
(4) 본 용역의 일부 실험내용은 수행 과정 중 일부 수정될 수 있으며, 수급인은 제안서 제출 전 이를 충분히 숙지하여야 함. 또한 계약 후 당 연구원의 실험수정 요청에 대해 적극적으로 협조하여 용역을 수행하여야 함
(5) 과업수행 중 안전사고가 발생하지 않도록 도급자는 용역수행자에게 안전교육을 실시하고, 용역수행자는 안전수칙을 철저히 준수해야 함