사용중인 교량의 안전성, 사용성, 내구성을 확보하기 위한 시발점은 교량에 대한 점검과 진단이다. 본 논문에서는 최근 개정된 시설물 안전진단에 관한 특별법에 제시된 점검주기와 독일의 점검주기를 비교하고, 외국의 손상 보고서에 나타난 손상발견시기를 분석하였으며, 분석 결과를 기초로 국내 진단 주기의 재조정을 제안하였다. 이를 위해 비교 대상인 양국의 교량 현황을 살펴보고, 유지관리 체계와 비용을 객관적 비교근거로 제시하였다.
리스크 관리에 기반한 교량관리를 위해서는 시간 및 환경에 따른 성능변화를 예측하기 위한 성능이력모델이 필수적이다. 일반적으로 성능이력모델의 산출은 어려운 작업이므로 전문가 의견 또는 교량의 겉보기 상태 진단평가 기록을 이용한 상태 성능 이력모델이 많이 사용되어 왔다. 하지만 상태성능 이력모델은 교량의 실제 안전도와는 일치하지 않은 경우가 많아 근본적인 문제를 내포하고 있다. 성능 평가 및 이에 따른 성능이력모델의 정확도는 교량 유지관리 시스템(Bridge Management System, BMS)의 정확도와 직접적인 관계가 있으며 유지관리 예산의 합리적인 분배를 위한 최적 대안 산출을 위해 매우 중요하다. 본 연구에서는 기존의 방법, 즉 정성적 전문가 의견 및 불충분한 정기점검 기록에 의해 작성되는 상태 성능 이력모델의 단점을 극복하기 위하여 열화를 고려한 수치해석결과를 바탕으로 산출되는 안전성능이력모델을 제안하였다. 제안한 성능이력모델 구축을 위해서 다양한 교량 형식이 검토 되었으며, 그 중 설계 변수 간 종속성이 높아 고려되어져야 할 설계 변수의 수가 비교적 적은 강박스 교량을 중심으로 다양한 환경 조건 및 시간에 따른 안전성능이력의 변화를 분석하였다. 교량 유지관리 시스템 내에서의 안전성능 이력모델의 역할은 특정 환경 하에서 시간에 따른 안전성능변화 예측에 있으며 안전성능이력모델의 산출 속도는 시설물 관리시스템의 효율성에 직접적인 영향을 미치기 때문에 일반적으로 실시간 해석을 수행하기 보다는 기 작성된 예측모델을 사용하는 방법이 주로 사용된다. 본 연구에서는 정량적 성능이력의 신속한 산출을 위하여 주요 설계 변수로 구성된 응답면 기법(Response Surface Method, RSM)을 사용하였다. 응답면 기법 적용을 위한 설계 변수 및 설계 값의 범위는 국내 강상자형교 설계 기준, 가이드라인 및 유지관리 자료를 근거로 산정하였다.
An efficient cost management is important for the domestic social overhead capital(SOC) based on a long lifecycle after 30 years since completion. Maintenance in South Korea have had the restrictions of consistency and suitability of decision-making by the establishment of a budget plan based on the company estimate and repair and reinforcement methods determined by the inspection and diagnosis engineers' subjective determination for each facility. To resolve this issue, the Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology is currently in development of a methodology to propose an optimum maintenance method according to the damage of components by artificial intelligence. This study has deduced the primary factors by analyzing information generated during bridge maintenance and management as a prior step for the development of technologies, and conducted a preliminary analysis to select the optimum artificial intelligence technology.
본 논문은 3종 및 법정 외 교량인 중소규모 교량에 대한 유지관리 체계를 수립하여 제안하는데 그 목적을 두고 있다. 국내 교량은 1, 2종 교량과 3종 및 법정 외 교량으로 구분된다. 3종 및 법정외 교량의 개소수는 많으나 1, 2종 교량에 비해 상대적으로 중요도가 낮은 것으로 판단된다. 따라서 본 논문에서는 이러한 중소규모 교량에 대한 유지관리 시나리오 체계를 수립하고자 한다. 하지만 중소규모 교량의 경우 그 개소수가 많아 1, 2종 교량과 같이 모든 교량에 대해 성능평가를 실시하는데 인력과 예산의 문제가 있다. 이에 따라 본 연구는 리스크 매트릭스 기법을 기반으로 교량의 기본적인 현황정보를 이용하여 현재 성능평가가 우선적으로 수행되어야할 교량을 선정하기 위한 기법을 개발하였으며, 개발된 기법에 대하여 실제 공용중인 교량을 대상으로 적용하였다.
Retaining wall is a constructed structure in order to construct road, rail, building for effective use and obtainments of the limited ground. Recently, many kinds of research have been actively developed for a standardization and information to the maintenance and management of bridge, tunnel, road. With the works of database construction of that, many kinds of data with respect to statistics is cumulated. Database work of retaining wall is wholly lacking and lagged behind in the works of database construction. This paper suggests classification system on inspection data. On the basis of that, code work with classification system was practised and DB program of inspection data of retaining wall was developed. And input work for a data of maintenance and management was practised. The purpose of this paper is to suggest a kind of statistics data and investigate a characteristics of inspection using statistic data on retaining wall.
증강현실 기술은 가상의 정보와 현실의 배경을 혼합하여 사용자에게 제공하는 기술로, 현재 많은 분야에서 이 기술을 접목하여 다양한 연구를 진행하고 있다. 그 중 하나인 건설 산업은 복잡한 설계와 시설물을 기반으로 모든 업무가 행해지는 특징으로 인해 증강현실 기술의 활용 가능성이 높은 분야로 주목받고 있다. 또한 증강현실 기술은 현재 많은 사람들이 사용하고 있는 스마트폰에 구현되어 쉽고 빠르게 이용할 수 있게 되었다. 이에 본 논문에서는 콘크리트 교량의 유지 및 관리를 위해 증강현실 기반의 모바일 어플리케이션을 제안한다. 내/외적인 정보들을 제공하는 증강현실 기반 교량 정보 시스템을 제안한다. 본 논문에서 구현한 교량 정보 어플리케이션은 스마트폰과 증강현실 기술을 이용하여 교량의 다양한 정보를 제공할 수 있다.
지자체에서 관리하는 교량에 대해서 과학적이고 체계적인 유지관리 표준안과 정량화된 데이터기반을 통한 예산확보 및 집행의 과학화를 위해 지자체관리용 교량 유지관리시스템이 필요한 실정이다. 본 연구는 지자체에서 유지관리하고 있는 소규모 교량의 효율적인 관리를 위한 시스템 개발을 목표로 하며 BIM/GIS기술 등의 ICT융합기술을 사용하였다. 시스템개발의 세부내용으로는 모바일 기기용 소규모 교량 유지관리 프로그램 개발, 소규모 교량 유지관리 데이터베이스 개발, 소규모 교량 통합유지관리 개발이며 지자체에서 관리하는 소규모 교량의 테스트베드 구축 및 운영내용을 확인하여 개발한 프로그램 시스템의 신뢰성을 얻었다. 개발된 프로그램 시스템을 무전원방식의 교량 스마트 명판제작 및 Reader모듈 개발로 연계하였다.
해상교량의 선박충돌 문제는 기본적으로 선박의 충격력에 의한 부가 하중의 빈도를 추정하는 것이므로 특정한 수용 기준을 만족하도록 설계하는 것도 중요하지만 공용기간동안 이러한 충돌 위험의 증가분을 어떻게 유지관리 해야 하는지도 매우 중요하다. 본 논문에서는 인천대교를 대상으로 선박충돌 문제에 대한 중간점검을 위하여 관련 계획, 주경간장, 형하고 및 충돌 위험도를 검토하였다. 특히, 충돌 위험의 증가분에 대하여 근시적인 해결방안으로 관련 연구결과 및 운항관련 지침 등을 검토하여 최적화된 운항 속도를 8노트로 제시하였으며, 근본적인 해결방안으로 설계 단계에서 대상선박 및 통행량의 합리적인 예측을 위한 기본 절차를 수립하고 예측의 불확실성을 수용할 수 있는 확률론적 예측 기법을 제안하였다. 향후 선박충돌 관련 유지관리에 대한 추가적인 연구와 공용중인 다른 해상교량의 즉각적인 중간점검이 필요할 것으로 판단된다.
국내 교량구조물의 대부분은 구조물, 자체에 의한 열화, 손상과 같은 물리적인 수명에 의하여 공용수명이 결정될 수 있어야 하지만, 이에 대한 연구가 미비하여 교량의 유지관리시 최적 유지관리 시나리오를 선정하는데 많은 어려움이 있다. 최적의 유지관리 시나리오를 선정하기 위해서는 부재별 열화에 의한 상태변화 및 유지관리를 위한 보수보강 효과를 고려한 상태/성능 분석이 반드시 요구되며, 본 연구에서 제안된 상태변화모델을 기반으로 기존에 구축된 DB 및 현재 운용중인 고속도로교량관리시스템(Highway Bridge Management System; HBMS)에 LCC 분석을 접목한 시스템개선의 효과 증대를 이를 수 있을 것으로 고려된다.
대부분의 선진국에서 교량의 유지보수 및 보강(Maintenance Repair & Rehabilitation-MR&R)으로 인한 비용은 해마다 증가하고 있다. 전산화된 교량유지관리 및 의사결정시스템(Bridge Management System-BMS)은 가능한 최저의 생애주기비용(Life Cycle Cost - LCC)에 최적의 안정성를 확보하기 위해 개발되었다. 본 논문에서는 제한된 현존하는 교량진단기록을 이용하여 현존하지 않는 과거의 교량상태등급 데이타를 생성하기 위해 Backward Prediction Model(BPM)이라 불리는 인공신경망(Artificial Neural Network-ANN)에 기초한 예측모델을 제시한다. 제안된 BPM은 한정된 교량 정기점검기록으로부터 현존하는 교량진단기록과 연관성을 확립하기 위해 교통량과 인구, 그리고 기후 등과 같은 비구조적 요소를 이용하며, 제한된 교량진단기록과 비구조적 요소 사이에 맺어진 연관성을 통해 현존하지 않는 과거의 교량상태등급 데이타를 생성할 수 있다. BPM의 신뢰도를 측정하기 위하여 Maryland DOT로 부터 얻어진 National Bridge Inventory(NBI)와 BMS 교량진단자료를 이용하였다. 이중 NBI자료를 이용한 Backward comparison 에 있어서 실제 NBI기록과 BPM으로 생성된 교량상태등급과의 차이(상판: 6.68%, 상부구조부: 6.61%, 하부구조부: 7.52%)는 BPM으로 생성된 결과의 높은 신뢰도를 보여준다. 이 연구의 결과는 제한된 정기점검 기록으로 야기되는 BMS의 장기 교량손상 예측에 관련된 사용상의 문제를 최소화하고 전반적인 BMS 결과의 신뢰도를 높이는데 기여 할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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