• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.26 no.6A
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• pp.1023-1032
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• 2006

In this paper, a new method for the bridge maintenance is proposed to overcome the limit of the existing methods and to implement the preventive bridge maintenance system. The proposed method can establish the lifetime optimum maintenance strategy of the deteriorating bridges considering the life-cycle performance as well as the life-cycle cost. The lifetime performance of the deteriorating bridges is evaluated by the safety index based on the structural reliability and the condition index detailing the condition state. The life-cycle cost is estimated by considering not only the direct maintenance cost but also the user and failure cost. The genetic algorithm is applied to generate a set of maintenance scenarios which is the multi-objective combinatorial optimization problem related to the life-cycle cost and performance. The study examined the proposed method by establishing a maintenance strategy for the existing bridge and its advantages. The result shows that the proposed method can be effectively applied to deciding the bridge maintenance strategy.

• Proceedings of the Korean Institute Of Construction Engineering and Management
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• 2007.11a
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• pp.167-174
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• 2007

This study proposes a practical and realistic method to establish an optimal lifetime maintenance strategy for deteriorating bridges by considering the life-cycle performance as well as the life-cycle cost. The proposed method offers a set of optimal tradeoff maintenance scenarios among other conflicting objectives, such as minimizing cost and maximizing performance. A genetic algorithm is used to generate a set of maintenance scenarios that is a multi-objective combinatorial optimization problem related to the and the life-cycle cost and performance as separate objective functions. A computer program, which generates optimal maintenance scenarios, was developed based on the proposed method. The subordinate relation between bridge members has been considered to decide optimal maintenance sequence. The developed program has been used to present a procedure for finding an optimal maintenance scenario for steel-girder bridges on the Korean National Road. Through this bridge maintenance scenario analysis, it is expected that the developed method and program can be effectively used to allow bridge managers an optimal maintenance strategy satisfying various constraints and requirements.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.376-376
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• 2022

전 세계적으로 홍수의 발생빈도가 증가함에 따라, 하천 내 홍수피해를 경감하기 위해 설치하는 하천시설에 대한 중요성이 강조되고 있다. 하천시설은 홍수조절, 이수를 위한 흐름의 제어와 유도, 자연환경의 유지 및 개선 등 중요한 역할을 하고 있으나, 구조적으로 물과의 접촉이 많아 물리적 손상이나 노후화가 매우 빠르게 진행되는 특성이 있다. 시설물의 노후화가 지속될수록 안정성을 보장하기 어려워 자연재난의 규모를 증가시킬 위험성이 있다. 하천시설의 선제적 유지관리를 위해, 본 연구에서는 시설물통합정보관리시스템(Facilty Management System; FMS)의 정밀안전진단 결과를 활용하여 시설물의 사용연수에 따른 성능지표의 변화를 기반으로 회귀식 형태의 성능평가모델을 개발하였다. 기존연구와의 비교를 통해 성능평가모델의 적합성을 확인하였으며, 개발한 성능평가모델은 하천시설의 생애주기를 통합적으로 고려함으로써 정량적인 상태를 예측할 수 있다는 장점이 있다. 본 연구에서 제안된 성능평가모델 결과는 하천시설의 생애주기 관리를 위한 기초자료로 활용 가능할 것으로 기대된다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.26 no.6A
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• pp.965-976
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• 2006

A realistic lifetime seismic-reliability based approach is unavoidable to perform Life-Cycle Cost (LCC)-effective optimum design, maintenance, and retrofitting of structures against seismic risk. So far, though a number of researchers have proposed the LCC-based seismic design and retrofitting methodologies, most researchers have only focused on the methodological point. Accordingly, in most works, they have not been quantitatively considered critical factors such as the effects of seismic retrofit, maintenance, and environmental stressors on lifetime seismic reliability assessment of deteriorating structures. Thus, in this study, a systemic lifetime seismic reliability analysis methodology is proposed and a program HPYER-DRAIN2DX-DS is developed to perform the desired lifetime seismic reliability analysis. To demonstrate the applicability of the program, it is applied to an example bridge with or without seismic retrofit and maintenance strategies. From the numerical investigation, it may be positively stated that HYPER-DRAIN2DX-DS can be utilized as a useful numerical tool for LCC-effective optimum seismic design, maintenance, and retrofitting of bridges.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.26 no.6
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• pp.415-421
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• 2013

In order to extend the service life of a nuclear power plant(NPP) ensuring the structural safety, effective and efficient management of NPP considering structural deteriorations and various natural hazard risks has been treated as a significant tool(IAEA 1998). The systemic efforts is required to prevent the potential loss of NPPs resulting from the natural hazard including earthquakes, hurricane and flooding since the Fukushima accident. Earthquake risk of building structures can be mitigated through appropriate seismic isolation system installation. It has been known that a seismic isolation system can lead to reduction of the deleterious effect on ground motion induced by earthquakes, and structural safety can be improved. In this paper, the NPP life-cycle management is reviewed. Furthermore, effect of seismic isolation on the NPP life-cycle cost analysis with earthquake, and cost-benefit analysis in terms of life-cycle cost when applying the seismic isolation systems to NPP are introduced.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.33 no.5
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• pp.2081-2091
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• 2013

Recently, the demand on the practical application of life-cycle cost effectiveness for design and rehabilitation of civil infrastructure is rapidly growing unprecedently in civil engineering practice. Accordingly, in the 21st century, it is almost obvious that life-cycle cost together with value engineering will become a new paradigm for all engineering decision problems in practice. However, in spite of impressive progress in the researches on the LCC, the most researches have only focused on the Deterministic or Probabilistic LCC analysis approach and general bridge at design stage. Thus, the goal of this study is to develop a practical and realistic methodology for the Life-Cycle Cost LCC-effective optimum decision-making based on reliability analysis of bridges at design stage. The proposed updated methodology is based on the concept of Life Cycle Performance(LCP) which is expressed as the sum of present value of expected direct/indirect maintenance costs with expected optimal maintenance scenario. The updated LCC methodology proposed in this study is applied to the optimum design problem of an actual highway bridge with Cable Stayed Bridges. In conclusion, based on the application of the proposed methods to an actual example bridge, it is demonstrated that a updated methodology for performance-based LCC analysis proposed in this thesis, shown applicably in practice as a efficient, practical, process LCC analysis method at design stage.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.199-199
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• 2011

ATES(Aquifer Thermal Energy Storage) 열펌프 시스템은 기존의 다양한 열원 적용 시스템 대비 효율이 우수한 것으로 알려져 유럽과 미국에서 건물 냉난방 시스템으로 적용되고 있다. 특히, ATES 시스템은 기존의 냉난방 시스템 대비 경제성이 우수한 것으로 알려져 있으나 국내에서는 이에 대한 연구 결과는 전무한 실정이다. 본 연구에서는 ATES 열펌프 시스템의 실증 성능 결과를 분석하였으며, LNG 보일러와 에어컨을 사용하는 기존의 냉난방 시스템을 비교시스템으로 ATES 열펌프 시스템의 경제성 평가를 수행하였다. ATES 시스템의 연간 실증 성능 실험결과 ATES 시스템은 외기온도와 무관하게 연중 안정적인 성능을 나타내었다. 경제성 평가시에 생애주기법(Life Cycle Cost)을 적용하여 ATES 열펌프 시스템의 설치 및 운전에 필요한 총 소요비용을 산정하고, 이 결과를 바탕으로 투자회수기간법을 통해 ATES 시스템의 투자회수 기간을 산정하였다. 생애주기법 적용 시에 현재가치법을 사용하였으며, 현재가치법은 수명주기에 발생하는 모든 투자비용과 절감액을 일정한 시점을 기준으로 등가환산하는 방법을 의미한다. 현재가치법에 사용되는 현재가치는 초기비용과 현재가치계수의 곱으로 나타나는데, 여기에서 현재가치계수는 임의의 이자율로 일정기간 동안 정기적인 할부금액이 적립될 때의 현재금액을 구하기 위해 사용하는 계수를 의미한다. 전기와 LNG는 각각 2009년 7월의 (주)한국전력공사와 (주)한국가스공사의 고시요금을 적용하였다. 본 시스템은 실증 설비용량인 20RT를 대상 건물로 가정하였고, 초기투자비는 크게 공사비와 냉난방 설비 구입비로 구성되어 있으며, 기본적인 물가지표는 (사)한국물가정보(KPI)의 고시 데이터를 참조하였다. 각 시스템의 초기투자비는 ATES 시스템이 비교대상 기존 냉난방 시스템 대비 5.7배 높게 나타났다. 일일 8시간 사용기준으로 계절별 전력요금을 고려한 연간운전 비용은 ATES 시스템이 기존 시스템 대비 냉난방 시에 각각 77%와 16%를 나타내어 운전비용이 연간 절감되었고, 난방 운전 시 절감 비율이 냉방시보다 크게 나타났다. 두 시스템에 대한 생애주기비용을 산정하기 위하여 에어컨과 보일러의 기존시스템과 ATES 시스템의 가용연수를 모두 20년으로 설정하였고, 유지보수 비용은 초기투자비용의 2%로 설정하고, 할인율은 은행 예금이자를 기준으로 5%로 설정하였다. 전기와 LNG의 요금 상승률은 (사)한국물가정보를 바탕으로 각각 2%와 8%로 가정하였다. 이러한 조건에서 생애주기법을 이용한 경제성평가는 ATES 시스템의 경우 생애운전비용이 초기투자비용보다 작게 나타났으며, 기존 냉난방 시스템은 생애운전비용이 초기투자비용에 비하여 높게 나타났다. 본 연구 대상 ATES 열펌프 시스템의 실증 성능 데이터와 기존 문헌으로부터 얻은 냉난방 시스템의 성능 결과를 이용하여 생애주기 비용을 적용한 결과 ATES 시스템의 기존 시스템 대비 투자회수 기간은 6.62년으로 나타났다. 특히, 본 연구에서는 ATES 시스템이 국내 최초로 적용됨에 따라 스크린 등의 부품을 다소 고가의 제품으로 시스템에 적용하였으므로 ATES 시스템의 신뢰성과 안정성이 확보되면 초기 투자비 감소가 가능할 것으로 예상되며, 기존 시스템 대비 투자회수 기간은 더욱 감소될 수 있을 것으로 예상된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.420-420
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• 2018

하천법에서 정의하고 있는 하천시설은 시설은 제방과 수문을 포함하여 20여종에 달한다. 이 중 하천유지 보수 매뉴얼(국토교통부, 2016)에서 정한 유지관리 대상은 총 14종이며, 국가 및 지방하천 정비와 유지관리에 4대강살리기사업 완료 시점인 2012년 이후 연간 약 1.3조원의 예산을 투입하고 있다. 연간 막대한 예산이 투입되어 관리되고 있는 하천관리의 효율성을 제고하기 위해 하천시설에 대한 생애주기관리기법적용 연구가 진행 중이며 이를 위해서는 하천시설의 성능에 대한 정확한 평가가 선행되어야 한다. 본 연구에서는 배수통문에 대한 성능평가모델을 산정하는 방법을 제시하였다. 우선적으로 배수통문의 설치년도와 시설물안전등급을 조사하고 등급별 평균사용연수를 산정하고 시설물 성능예측 기본식의 계수를 산정하여 성능평가모델 산정식을 도출하였다. 배수통문 성능평가모델 산정식과 등급별 평균 사용연수를 비교하여 산정식의 적용성을 검증하였다. 본 연구를 통해 하천시설의 사용연수에 따른 성능을 개략적으로 예측하여 유지관리예산 투입의 우선 순위를 결정하는데 기초자료로 활용이 가능하다고 판단된다.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.18 no.6
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• pp.677-686
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• 2006

In this paper, a more practical and realistic method is proposed to establish the lifetime optimum maintenance strategies of the deteriorating bridges considering the life-cycle performance as well as life-cycle cost. The genetic algorithm is applied to generate the set of maintenance scenarios that is the multi-objective combinatorial optimization problem related to lifetime performance and cost as separate objective functions, and the technique to select optimum tradeoff maintenance scenario is presented. Optimum maintenance scenarios could be generated not only at the individual member level but also at the system level of the bridge. Through the analytical results of applying the proposed methodology to the existing bridge, it is expected that the methodology will be effectively used to determine the optimum maintenance strategy for introducing a real preventive maintenance system and overcoming the limits of existing maintenance methods.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.17 no.4
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• pp.19-25
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• 2016

Engineering structures including civil infrastructures require a life-cycle cost and benefit during their service lives. The service life of a structure can be extended through appropriate inspection and maintenance actions. In general, this service life extension requires more life-cycle cost and cumulative benefit. For this reason, structure managers need to make a rational decision regarding the service life management considering both the cost and benefit simultaneously. In this paper, the probabilistic decision tool to determine the optimal service life based on cost-benefit analysis is presented. This decision tool requires an estimation of the time-dependent effective cost-benefit under uncertainty to formulate the optimization problem. The effective cost-benefit is expressed by the difference between the cumulative benefit and life-cycle cost of a deteriorating structure over time. The objective of the optimization problem is maximizing the effective cost-benefit, and the associated solutions are the optimal service life and maintenance interventions. The decision tool presented in this paper can be applied to any deteriorating engineering structure.