1.3 아스팔트의 성상 개선 이유

여러 고분자 개질 아스팔트 중에 SBS(styrene-butadiene -styrene) 고분자 개질아스팔트의 특징은 골재와 아스팔트의 부착력을 증대시키고, 동절기 아스팔트 혼합물의 연성을 증가시켜 피로균열의 발생을 억제시키는 것으로 알려져 있다. 또한 일반아스팔트에 비하여 고온에서 스티프니스(stiffness)가 향상되므로 여름철에 발생하는 소성변형에 대한 저항 개선이 가능하게 된다 (Airey and Brown, 1998). SBS 고분자 개질 아스팔트가 성능이 향상되는 이유는 다음과 같다. SBS는 고분자 내에 폴리브타젠 고무와 폴리스틸렌 플라스틱을 갖고 있다. 이 때문에 상온에서는 고무가 구속되어 가유고무와 같이 거동하여 아스팔트의 개질효과를 나타내기 때문이다. 고온에서는 플라스틱이 연화하여 가소성을 갖음으로써 고온에서 양호한 작업성을 얻을 수 있다. 
SBR 개질 아스팔트는 고무를 아스팔트 내에 투입하면 말텐(marten)을 흡수하여 팽창하게 된다. 고무의 일부는 말텐에 의해 용해되어 점도가 증가되지만 아스팔텐에서는 아무런 변화가 발생하지 않는다. 이러한 작용에 의해서 아스팔트 전체에 감온성이 낮아지고 탄성을 갖게 됨으로써 개질 효과를 발휘하게 된 것이다. SBS 및 SBR 이외에도 엘라스토머(고무)와 플라스토머(플라스틱)는 여러 조합방법을 사용하여 다른 여러 종류의 고분자 개질 아스팔트의 제조가 가능하기 하기 때문에 습지용, 한랭지용, 고온용 등으로 다양하게 제조가 가능하다.

1.4 국내외 사용현황

1.4.1 국내 현황

국내에서 고분자 개질 아스팔트는 초기에는 터널과 교면포장용으로 주로 사용되었다. SBR이 일본으로 도입되어 1981년 반포대교 교면 포장공사에 사용된 것이 공식적인 국내의 최초 기록이다(박태순 외 2인, 2003). 이후 SBR이 전국의 터널과 교량에 사용되었다. 1994년에 SK(주)로부터 SBS 고분자 개질 아스팔트 연구와 도입이 추진됨으로써 국내 고분자 개질 아스팔트의 새로운 전기를 맞이하게 되었다. 당시까지는 개질 아스팔트의 도입은 주로 중소업체에 의해서 수입 시공되었으며 일본의 재료를 그대로 수입하여 시공을 실시하는 매우 초보적인 수준이었다. 원유 사업자인 대기업 SK(주)의 고분자 개질 아스팔트 사업의 참여는 국내 아스팔트 재료 및 사업 변화에 커다란 영향을 미치게 되었다. 국내에서도 외국의 경우 경우처럼 아스팔트를 생산 공급하는 대기업이 아스팔트 사업에 진출을 하게 된 시점을 맞이하게 된 것이다. 외국의 대표적인 사례로는 다국적 기업인 Shell사의 경우가 유명하다. SK(주)는 SBS 고분자 개질 아스팔트의 보급을 위해 노력하였으며 많은 연구와 연구 시험을 확충하였다. 
국내에서는 1996년 10월에 최초로 SBS 고분자 개질 아스팔트가 경부고속도로 하행, 서울기점 58.9~59.4㎞ 구간에 덧씌우기 유지보수 공사를 실시하였다. 그 후 도로 및 교면포장에 시공 실적을 쌓았으며 매년 사용량이 증가하고 있는 실정이다. [사진 1-1]은 SBS 고분자 개질아스팔트 혼합물로 포장된 수영만 콘테이너 배후도로 고가교와 인천 영종도 여객터미널 전면 고가교를 보인 것이다.

[ 사진 1-1 ] 수영만 콘테이너 배후도로(좌)와 인천 영종도 여객터미널 전면(우)

개질아스팔트 수요가 미국, 일본 및 서유럽 등은 일반아스팔트 수요의 10~20% 정도를 차지하고 있는 반면 국내에서는 일반아스팔트가 많이 사용되고 있다. 한편, SBS 고분자 개질아스팔트의 경우 그 출하량이 꾸준히 증가하는 것을 볼 수 있다.

1.4.2 외국 현황

SBS 고분자 개질아스팔트가 제품으로 상용화되어 포장에 처음 적용된 것은 1980년대 이전 유럽에서 시작되었다. SBS고분자 개질 아스팔트는 교통하중이 큰 공항포장에서 먼저 사용되었으며 1980년 초중반에는 도로포장에 적용하였다. 미국에서는 1981년부터 적용하기 시작하였다. 당시 유럽과 미국은 소성변형의 발생을 억제하기 위하여 많은 연구를 수행하였는데 여러 고분자 개질 아스팔트 가운데 SBS가 소성변형과 균열발생 억제에 큰 효과가 있었으며 안정된 바인더의 품질을 제공하는 것으로 보고되었다. 특히 SBS 고분자 개질 아스팔트는 사전혼합 방식(아스팔트를 공장에서 사전 제조하는 방식)을 택하고 있어서 과거의 고분자 개질 아스팔트처럼 플랜트에서 투입하는 방식의 단점인 품질 저하를 감소시킨 것으로 평가되고 있다.  
현재 미국은 각 주 교통부에서 체계적인 고분자 개질아스팔트의 적용성을 연구하여 대부분의 주정부에서 본격적으로 사용하고 있으며, 특히 미시간 주립대학에서 1995년부터 1998년까지 30억원을 투입, 관련 연구를 수행하여 2000년 고분자 개질아스팔트의 시공에 관한 기준을 완료한 상태이다. 
일본은 1968년 고무 아스팔트연구회(개질아스팔트 협회의 전신)가 결성된 이래 1988년부터 표준 규격을 제정하여 널리 사용하고 있다. [그림 1-1]에서 볼 수 있는 것처럼 1990년대 이후 일본에서 일반아스팔트의 출하량은 감소하는 경향이지만 개질아스팔트는 증가하고 있다는 것을 알 수 있다. <표 1-1>은 1999년부터 2002년까지의 일본 개질아스팔트 출하량으로 2002년 전 출하량 43만 톤 가운데 고점도 개질아스팔트는 15만 톤으로 35%를 차지하고 있으며 개질아스팔트Ⅱ형(SBS 고분자 개질아스팔트)은 전체의 약 50%를 차지하고 있다. 이후 일본은 배수성 아스팔트 포장이 전국에서 사용되기 시작하면서 SBS 첨가량이 10%가 넘는 고점도 아스팔트바인더의 사용이 증가하면서 2000년 부터는 약 2000년초에 비하여 약 10배 이상이 증가하였다.(공식적인 통계가 자료를 찾아 볼수는 없으나 홋카이도까지 배수성 아스팔트포장을 실시하고 있어서 사용량을 추정할 때 10배 이상 될 것이라는 예상을 하고 있다)

[ 그림 1-1 ] 일반아스팔트와 개질아스팔트의 출하량 추이 (일본)