[과학을읽다]콘크리트 도로에는 홈을 판다?

요즘은 홈을 판 도로가 많습니다. 멀쩡한 도로에 홈을 파는 이유는 뭘까요? [사진=유튜브 화면캡처]

[아시아경제 김종화 기자]단풍철입니다. 단풍구경 가실 때 도로를 달리다보면 일부 도로 구간에 파인 홈을 많이 보실 겁니다. 어떤 도로는 노래가 나오기도 하지요. 또 예전에는 모두 아스콘으로 만든 도로였는데 요즘은 콘크리트 도로도 많습니다.

도로에 홈을 파고, 아스콘이 아닌 콘크리트로 도로를 만드는 이유는 뭘까요? 도로 포장에 가장 많이 사용되는 재료는 흔히 '아스콘’이라고도 부르는 '아스팔트 콘크리트(Asphalt concrete)'입니다. 아스팔트 콘크리트는 모래와 자갈 등의 골재를 녹인 아스팔트로 결합시켜 굳힌 것입니다.

아스팔트는 석유를 정제하는 과정에서 발생하는 부산물인데 어두운 색을 띠는 탄화수소 화합물입니다. 고온에서 액체 상태였다가 기온이 떨어지면 단단한 고체가 됩니다. 액체 상태인 아스팔트에 골재와 석분 등을 섞어 강도를 높인 것이 아스콘입니다.

또 아스팔트 콘크리트(아스콘)는 150~160도 사이의 고열로 포장하는데 그 과정에서 유해 배출가스인 일산화탄소(CO)와 질소산화물(Nox), 이산화탄소(CO2) 등이 발생하게 됩니다. 폭염 등으로 녹을 때도 이런 오염 가스들이 발생해 친환경적이지 못하다는 비판도 받습니다.

'시멘트(Cement)'는 접합제로 서로 다른 물질을 접착시킨다는 뜻을 가지고 있습니다. 물과 섞이면 여러 재료를 단단하게 결합시키는 물질이 시멘트입니다. 시멘트는 원료에 따라 여러 종류로 나뉘는데 현재 주로 쓰이는 '포틀랜드 시멘트'는 1824년에 영국에서 개발된 제조법을 기반으로 합니다. 굳은 모양이 영국 포틀랜드섬에서 생산되는 돌과 비슷하다는 이유로 '포틀랜드 시멘트'라고 부릅니다.

아스콘 도로 포장 모습. [사진=유튜브 화면캡처]

우리가 흔히 콘크리트라고 부르는 물질의 정확한 명칭은 '시멘트 콘크리트(Cement concrete)'가 맞습니다. 다른 재료들과 섞이기 전에는 시멘트라고 부르고, 섞이고 난 이후는 편의상 콘크리트라고 부르는 것입니다.

그렇다면, 콘크리트 도로와 아스콘 도로의 차이점은 뭘까요? 아스콘 도로는 콘크리트 도로에 비해 내구성이 약하며 수명도 짧습니다. 그래서 극단적인 기상조건(너무 춥거나 더울 때)에서는 도로의 손상도 많아 집니다. 폭염에 도로가 쩍쩍 갈라지기도 하고, 통행량이 많으면 차량의 무게에 눌려 도로가 변형되기도 하지요.

그러나 유지 및 보수가 간단하며 비용이 상대적으로 저렴합니다. 외관이 곱고 티끌이나 먼지가 나지 않으며, 소음과 저항이 적고 입자들 사이에 틈인 '공극'이 있어 방수성이 좋고, 청소도 간편하며, 포장을 쉽게 걷어낼 수 있어 보수작업도 유리합니다. 공극은 소음을 흡수하는 흡음 역할도 하지요. 한 마디로 아스팔트 도로를 지날 때는 주행감이 좋다고 할 수 있습니다.

콘크리트 도로는 아스팔트에 비해 내구성이 우수해 수명이 30~40년 정도로 아스팔트 도로보다 길고, 시공도 간편합니다. 그러나 도로 시공 비용이 많이들고 유지보수가 어렵습니다. 마찰계수(저항)가 높기 때문에 아스팔트에 비해 주행감이 떨어집니다. 그 만큼 주행소음도 높아집니다.

또 눈이 많이 내리면 아스팔트에 비해 눈 녹는 속도가 느려 도로가 원상태 돌아가는데 시간이 걸립니다. 특히 아스콘 도로의 경우 공극으로 눈이나 비가 녹으면 도로로 스며들지만 큰크리트 도로는 공극이 없어 여름철에는 수막현상이 발생하고, 겨울에는 운전자의 눈에 잘 띄지 않는 블랙아이스와 같은 빙판길이 생길 확률이 높습니다. 실제로 겨울철 콘크리트 도로에서는 블랙아이스로 인한 사고가 적지 않습니다.

도로에 파인 홈의 역할은 수막현상을 막아 미끄럼방지 효과를 얻기 위한 것입니다. [사진=유튜브 화면캡처]

이런 이유 등으로 요즘은 일부 구간에 '미끄럼방지홈(Grooving)'을 설치합니다. 도로 표면에 일부러 홈을 파는 것입니다. 종(진행)방향으로 새긴 홈은 타이어와 노면 사이의 수막현상을 막아 미끄럼을 방지하는 효과가 있습니다. 물이 잘 빠지면서 결빙도 억제하고 소음까지 줄여준다고 합니다. 특히 콘크리트 도로에 이런 미끄럼방지홈이 많은 이유도 이 때문입니다.

횡방향의 홈은 과속과 졸음을 방지하기 위한 것입니다. 홈 간격에 따른 타이어 마찰음의 주파수 차이를 이용해 멜로디가 나오기도 합니다. 주파수 차이가 음의 높낮이를 조절하는 역할을 하는 것입니다. 갑자기 멜로디가 나와 주의력을 향상시키는 것이지요.

그러나 미끄럼방지홈은 그런 장점만큼 단점도 부각됩니다. 100㎞/h 이상의 속도로 달리면 종방향으로 설치된 그루빙이 타이어홈과 맞물리면서 차량의 흔들림 현상이 나타난다고 합니다. 이 때문에 핸들을 꽉잡고 긴장한 채 운전을 해야 하는 경우도 적지 않습니다. 다만, 이런 흔들림은 그루빙의 간격이 부정확하거나 선이 삐뚤어지는 등 부실시공이 원인일 가능성이 높습니다.

멜로디가 나오는 도로의 경우도 차가 지날 때마다 들리는 맬로디가 소음이 될 수 있습니다. 마을과 가깝거나 민가와 붙은 도로에 사는 주민들의 민원이 끊이지 않으면서 국내에서는 맬로디도로가 없어지는 추세입니다.

김종화 기자 justin@asiae.co.kr