경사제의 평균 잔류수명 추정을 위한 간편법

이철응(Cheol-Eung Lee) 한국해안해양공학회 2022 한국해안해양공학회 논문집 Vol.34 No.2

경사제의 평균 잔류수명을 간편하게 추정할 수 있는 방법을 제시하였다. 누적피해의 시간 이력 자료를 기반으로 하는 추계학적 확률모형과 다르게 내구수명의 분포함수를 이용하여 평균 잔류수명을 추정하는 방법이다. 설계 내구수명과 과거 하중이력에 따라 전문가들이 판단한 내구수명의 상한치와 하한치 그리고 그 발생 가능성을 활용하여 분포함수의 모수도 쉽게 추정할 수 있다. 본 연구에서 제시된 간편법을 전면이 TTP로 피복된 경사제에 적용하였다. TTP 피복재의 시간에 따른 누적피해에 대한 모형실험 자료가 있는 동일 조건에 대하여 WP(Wiener Process) 기반의 추계학적 확률모형도 MCS(Monte-Carlo Simulation) 기법과 함께 적용하였다. 각각의 해석 방법으로부터 얻어진 결과들을 MTTF(Mean Time To Failure)와 함께 비교하여, 실제 발생 가능한 시간에 따른 모든 형태의 피해경로에 대하여 경사제의 내구수명 분포함수는 대수정규분포를 따른다는 것을 알 수 있었다. 마지막으로 본 연구에서 제시된 간편법으로 추정된 경사제의 재령에 따른 평균 잔류수명을 WP 기반 추계학적 확률모형의 결과와 비교하였다. 일정한 재령까지는 누적피해의 증가 형태와 관계없이 비교적 잘 일치하였으나, MTTF 근방의 재령에서는 선형적인 증가와 대수적인 증가 형태에서 어느 정도 차이를 보이고 있다. 따라서 불확실성을 올바로 고려하기 위해서는 추계학적 확률모형을 사용하는 것이 바람직하지만, 본 연구에서 제시한 간편법은 누적피해에 대한 시간 이력 자료를 필요로 하지 않기 때문에 항만 구조물에 대하여 평균 잔류수명 기반의 예방적 유지관리를 신속하게 계획할 필요성이 있는 경우에 유용하게 활용될 수 있다. A simplified model using the lifetime distribution has been presented to estimate the Mean Residual Life (MRL) of rubble-mound breakwaters, which is not like a stochastic process model based on time-dependent history data to the cumulative damage progress of rubble-mound breakwaters. The parameters involved in the lifetime distribution can be easily estimated by using the upper and lower limits of lifetime and their likelihood that made a judgement by several experts taking account of the initial design lifetime, the past sequences of loads, and others. The simplified model presented in this paper has been applied to the rubble-mound breakwater with TTP armor layer. Wiener Process (WP)-based stochastic model also has been applied together with Monte-Carlo Simulation (MCS) technique to the breakwater of the same condition having time-dependent cumulative damage to TTP armor layer. From the comparison of lifetime distribution obtained from each models including Mean Time To Failure (MTTF), it has found that the lifetime distributions of rubble-mound breakwater can be very satisfactorily fitted by log-normal distribution for all types of cumulative damage progresses, such as exponential, linear, and logarithmic deterioration which are feasible in the real situations. Finally, the MRL of rubble-mound breakwaters estimated by the simplified model presented in this paper have been compared with those by WP stochastic process. It can be shown that results of the presented simplified model have been identical with those of WP stochastic process until any ages in the range of MTT F regardless of the deterioration types. However, a little of differences have been seen at the ages in the neighborhood of MTTF, specially, for the linear and logarithmic deterioration of cumulative damages. For the accurate estimation of MRL of harbor structures, it may be desirable that the stochastic processes should be used to consider properly time-dependent uncertainties of damage deterioration. Nevertheless, the simplified model presented in this paper can be useful in the building of the MRL-based preventive maintenance planning for several kinds of harbor structures, because of which is not needed time-dependent history data about the damage deterioration of structures as mentioned above.

추계학적 감마 확률과정을 이용한 경사제의 기대 잔류유효수명 예측

이철응 한국해안,해양공학회 2019 한국해안해양공학회 논문집 Vol.31 No.3

A probabilistic model that can predict the residual useful lifetime of structure is formulated by using the gamma process which is one of the stochastic processes. The formulated stochastic model can take into account both the sampling uncertainty associated with damages measured up to now and the temporal uncertainty of cumulative damage over time. A method estimating several parameters of stochastic model is additionally proposed by introducing of the least square method and the method of moments, so that the age of a structure, the operational environment, and the evolution of damage with time can be considered. Some features related to the residual useful lifetime are firstly investigated into through the sensitivity analysis on parameters under a simple setting of single damage data measured at the current age. The stochastic model are then applied to the rubblemound breakwater straightforwardly. The parameters of gamma process can be estimated for several experimental data on the damage processes of armor rocks of rubble-mound breakwater. The expected damage levels over time, which are numerically simulated with the estimated parameters, are in very good agreement with those from the flume testing. It has been found from various numerical calculations that the probabilities exceeding the failure limit are converged to the constraint that the model must be satisfied after lasting for a long time from now. Meanwhile, the expected residual useful lifetimes evaluated from the failure probabilities are seen to be different with respect to the behavior of damage history. As the coefficient of variation of cumulative damage is becoming large, in particular, it has been shown that the expected residual useful lifetimes have significant discrepancies from those of the deterministic regression model. This is mainly due to the effect of sampling and temporal uncertainties associated with damage, by which the first time to failure tends to be widely distributed. Therefore, the stochastic model presented in this paper for predicting the residual useful lifetime of structure can properly implement the probabilistic assessment on current damage state of structure as well as take account of the temporal uncertainty of future cumulative damage. 추계학적 확률과정의 하나인 감마 확률과정을 이용하여 구조물의 잔류유효수명을 확률론적으로 예측할 수 있는 수학적 모형을 수립하였다. 수립된 모형은 과거부터 현재 시점까지 관측된 피해자료와 관련된 표본의 불확실성 과 장래 시간 진행에 따른 누적피해의 불확실성을 올바로 고려할 수 있다. 또한 최소자승법과 모멘트법을 함께 사용 하여 경사제의 재령, 운용환경 그리고 피해이력을 고려할 수 있는 모수 추정법을 제시하였다. 먼저 현재 재령의 단일 피해 자료를 갖는 임의의 조건에서 모수에 대한 민감도 분석을 수행하여, 잔류유효수명과 관련된 여러가지 거동 특성 들을 분석하였다. 또한 잔류유효수명 예측모형을 경사제에 적용하였다. 경사제 피복재의 피해 이력에 대한 실험자료 를 이용하여 감마 확률과정의 모수를 추정하였는데 실험자료와 매우 잘 일치하였다. 해석 결과에 의하면 현재 시점으 로부터 상당히 오랜 시간이 경과하면 파괴한계를 초과할 확률이 일정한 값으로 수렴해야 하는 제약 조건을 잘 만족 하였다. 한편 기대 잔류유효수명은 피해 이력의 거동 특성에 따라 각기 다르게 산정되었다. 특히 피해의 변동계수가 크면 추계학적으로 산정된 기대 잔류유효수명은 결정론적 회기모형의 해석 결과와 큰 차이를 보인다. 이는 해석과정 에 포함된 불확실성의 영향으로 판단된다. 변동계수가 크면 파괴한계에 도달하는 시간의 분포가 넓게 퍼지기 때문이 다. 따라서 본 연구에서 수립된 추계학적 잔류유효수명 예측모형은 현재 재령에서 경사제의 피해에 대한 확률적 평가 를 수행할 수 있을 뿐만 아니라 장래 시간의 진행에 따른 누적피해의 불확실성을 올바로 고려할 수 있다.

경사제 피복재의 유지관리를 위한 추계학적 확률모형

이철응,김상욱,Lee, Cheol-Eung,Kim, Sang Ug 대한토목학회 2013 대한토목학회논문집 Vol.33 No.3

하중 발생과정에 따른 누적피해의 선형뿐만 아니라 비선형 거동을 해석할 수 있는 추계학적 확률모형이 수립되었다. 여러 종류의 피해강도함수를 도입하여 내용년수의 파괴확률과 비선형 누적피해의 거동이 자세히 해석되었다. 특히 본 연구에서는 저항한계를 임의의 분포함수를 갖는 확률변수로 취급하여 한계상태의 불확실성을 고려하였다. 또한 피복재에 대한 피해수준을 이용하여 처음으로 추계학적 확률모형을 경사제에 적용하였다. 실험 자료와의 비교를 통해 추정된 경사제 피복재에 대해 피해강도함수를 이용하여 내용년수에 따른 파괴확률과 비선형 누적피해의 거동을 해석하였다. 마지막으로 해석 결과를 이용하여 경사제 피복재의 보수 보강 시점과 최소한의 보수 보강규모를 정량적으로 산정할 수 있는 예방적 유지관리 방법을 제시하였다. A stochastic probability model based on the non-homogeneous Poisson process is represented that can correctly analyze the time-dependent linear and nonlinear behaviors of total damage over the occurrence process of loads. Introducing several types of damage intensity functions, the probability of failure and the total damage with respect to mean time to failure has been investigated in detail. Taking particularly the limit state to be the random variables followed with a distribution function, the uncertainty of that would be taken into consideration in this paper. In addition, the stochastic probability model has been straightforwardly applied to the rubble-mound breakwaters with the definition of damage level about the erosion of armor units. The probability of failure and the nonlinear total damage with respect to mean time to failure has been analyzed with the damage intensity functions for armor units estimated by fitting the expected total damage to the experimental datum. Based on the present results from the stochastic probability model, the preventive management for the armor units of the rubble-mound breakwaters would be suggested to make a decision on the repairing time and the minimum amounts repaired quantitatively.

방파제의 마루높이 산정을 위한 평균 월파량과 전달파고

이철응(Cheol-Eung Lee) 한국해안해양공학회 2021 한국해안해양공학회 논문집 Vol.33 No.2

전달파고와 허용 월파량을 함께 고려하여 방파제의 마루높이를 결정할 수 있는 방법을 제시하였다. 방파제를 형식별로 구분하여 현재 가장 일반적으로 사용되는 경험식들을 활용하여 입사파고와 평균 월파량 그리고 전달파의 관계를 정량적으로 해석하였다. 기존의 연구 결과와 비교하여 만족스럽게 검증되었으며, 임의의 입사파랑에 대하여도 적용할 수 있는 무차원 평균 월파량과 전달계수의 관계도 방파제 형식별로 제시, 비교하였다. 또한 주기 및 파고 변화에 따른 평균 월파량과 전달파고의 관계를 수립하여 허용 월파량을 산정할 수 있었다. 마지막으로 허용 월파량에 따른 상대 마루높이 결정방법을 경사제와 무공 케이슨식 혼성제에 적용하였다. 경사제와 혼성제 모두에서 허용 월파량이 커지면 상대 마루높이는 급격하게 작아지는 경향을 보였다. 특히 상대적으로 작은 범위에서는 허용 월파량이 동일해도 혼성제의 마루높이가 경사제의 마루높이보다 커야 하지만, 일정 수준 이상의 큰 허용 월파량에 대해서는 그 반대의 경향을 보였다. 혼성제의 경우는 월파량이 작아도 항내로 직접 낙하하여 상대적으로 큰 항내 전달파고를 유발하지만, 월파량이 일정 수준을 넘어서면 방파제의 형식에 따른 영향이 작아지면서 제체를 통한 투과파의 영향이 경사제에 고려되기 때문이다. A method that can take into account the transmitted wave heights and the allowable overtopping discharges together has been presented in order to determine the crest freeboards of breakwaters. Thus, the relationships of the incident waves, mean overtopping discharges and the transmitted wave heights have been quantitatively analyzed by various empirical equations which have separately been used according to the types of breakwaters up to recently. The present results have been satisfactorily calibrated through the comparison with the previous results of EurOtop (2018) for the same condition. The relationships of dimensionless mean overtopping discharges and wave transmission coefficients for any incident waves have also been presented and compared them with the types of breakwaters. In addition, the allowable overtopping discharges can be evaluated from the combinations of the transmitted wave heights and the mean overtopping discharges with respect to the various periods and heights of incident waves. Finally, the method for determining the relative crest freeboards of breakwaters with the allowable overtopping discharges has been applied to both the rubble-mound breakwaters and the composite breakwaters. It has been found that the relative crest freeboards of breakwaters tend to be decreased sharply as the allowable overtopping discharges are increasing. In particular, the relative crest freeboards of composite breakwaters should be larger than those of the rubble-mound breakwaters under the condition of the same overtopping discharges in the small ranges, whereas the opposite trends can be shown for the allowable overtopping discharges in the large range over some amounts of level. This may be due to the effects of that the relatively larger transmitted wave heights can be induced by the direct impacts of the overtopping discharges to the harbors inside the composite breakwaters, while, in the rubble-mound breakwaters, the overtopping discharges are mildly transferred along the inside slopes of breakwaters. However, these effects seem to be neglected when the overtopping discharges become very large, the penetration effects may even be considered in the rubble-mound breakwaters instead.

경사제 피복재의 안정성에 대한 신뢰성 해석

이철응 한국해안해양공학회 1999 한국해안해양공학회 논문집 Vol.11 No.3

경사제 피복재의 안정성에 대한 신뢰성 해석을 수행하였다. 특히, 본 연구에서 신뢰함수에 대한 확률 밀도함수가 수학적으로 유도되었다. 유도된 확률밀도함수의 적용성을 검증하기 위하여 Monte-Carlo 해석방법과 모멘트법인 FMA 방법과 AFDA 방법도 같이 수행하였으며, 그 결과들을 정성적, 정량적으로 비교하여 만족스러운 결과를 얻을 수 있었다. 또한 경사제의 피복재에 대한 파괴확률 산정시 신뢰함수에 포함된 각각의 변수들이 확률적으로 독립이다 라고 가정할 수 있다는 사실이 확인되었다. 이는 각각의 확률변수가 정규분포를 따르지 않는다는 조건에서도 본 연구에서 사용된 해석방법이 확장될 수 있다는 것을 의미한다. A probability density function of reliability function is derived in this paper, by which the stability of armor units on the rubble-mound breakwater can be studied on the probabilistic approach. To obtain the distribution, each random variable of the reliability function is assumed to follow Gaussian distribution. The distribution function of reliability function is in agreement with the histogram simulated by the Monte-Carlo method. In addition, the failure probability of armor units on the rubble-mound breakwater evaluated by the derived probability density function is shown to have the same order of magnitude as those calculated by FMA and AFDA of moment method. In particular, it is important to note that random variables of the reliability function may be considered to be statistically independent in the reliability analysis of armor units on the rubble-mound breakwater. Therefore, the present approach may be straightforwardly applicable to all of the cases that any random variables in the reliability function are controlled by other distribution functions as well as normal distribution.

다중하중에 따른 경사제 피복재의 추계학적 신뢰성 해석

이철응(Lee, Cheol-Eung) 한국해안해양공학회 2012 한국해안해양공학회 논문집 Vol.24 No.2

경사제에 불규칙하게 작용하는 임의 크기의 다중하중으로 인해 피복재의 안정성에 대한 성능이 시간에 따라 어떻게 달라지는지를 해석할 수 있는 추계학적 신뢰성 해석 모형이 개발되었다. Hudson의 공식과 Melby 공식을 이용하여 재현기간에 따른 파고의 함수로 경사제 피복재의 초기 저항력 크기와 피해율을 확률적으로 산정할 수 있는 새로운 방법이 제시되었다. 생애기간에 대한 신뢰성 분석을 실시하여 시간에 따른 다중하중의 작용과 사용한계나 극한한계 등 한계상태에 따른 구조물의 성능을 올바로 해석할 수 있었다. 마지막으로 보수보강 목표확률을 시간에 따른 누적파괴확률의 결과와 조합하여 구조물 유지관리에서 가장 중요한 변수인 보수보강 시점을 정량적으로 산정할 수 있는 방법이 제시되었다. A stochastic reliability analysis model has been developed for evaluating the time-dependent stability performance of armor units of rubble-mound breakwaters subjected to the multiple loads of arbitrary magnitudes which could be occurred randomly. The initial structural capacities and the damage rates of armor units of rubble-mound breakwaters could be estimated as a function of the incident wave height with a given return period by using the modified Hudson's formula and Melby's formula. The structural stability performances of armor units of rubble-mound breakwaters could be analyzed in detail through the lifetime reliability investigations according to the limit states such as the serviceability or ultimate limit state and the conditions of multiple loads. Finally, repair intervals for the structural management of armor units of rubble-mound breakwaters could quantitatively be evaluated by a new approach suggested in this paper that has been based on the target probability for repair and the accumulated probabilities of failure obtained from the present stochastic reliability analysis model.

추계학적 위너 확률과정을 이용한 경사제의 실시간 피해경로 추적과 잔류수명 추정

이철응 한국해안,해양공학회 2020 한국해안해양공학회 논문집 Vol.32 No.3

A stochastic probabilistic model for harbor structures such as rubble-mound breakwater has been formulated by using the generalized Wiener process considering the nonlinearity of damage drift and its nonlinear uncertainty, by which the damage path with real-time can be tracked, the residual useful lifetime at some age can also be analyzed properly. The formulated stochastic model can easily calculate the probability of failure with the passage of time through the probability density function of cumulative damage. In particular, the probability density functions of residual useful lifetime of the existing harbor structures can be derived, which can take into account the current age, its present damage state and the future damage process to be occurred. By using the maximum likelihood method and the least square method together, the involved parameters in the stochastic model can be estimated. In the calibration of the stochastic model presented in this paper, the present results are very well similar with the results of MCS about tracking of the damage paths as well as evaluating of the density functions of the cumulative damage and the residual useful lifetime. MTTF and MRL are also evaluated exactly. Meanwhile, the stochastic probabilistic model has been applied to the rubble-mound breakwater. The related parameters can be estimated by using the experimental data of the cumulative damages of armor units measured as a function of time. The theoretical results about the probability density function of cumulative damage and the probability of failure are very well agreed with MCS results such that the density functions of the cumulative damage tend to move to rightward and the amounts of its uncertainty are increased as the elapsed time goes on. Thus, the probabilities of failure with the elapsed time are also increased sharply. Finally, the behaviors of residual useful lifetime have been investigated with the elapsed age. It is concluded for rubble-mound breakwaters that the probability density functions of residual useful lifetime tends to have a longer tail in the right side rather than the left side because of the gradual increases of cumulative damage of armor units. Therefore, its MRLs are sharply decreased after some age. In this paper, the special attentions are paid to the relationship of MTTF and MRL and the elapsed age of the existing structure. In spite of that the sum of the elapsed age and MRL must be equal to MTTF deterministically, the large difference has been shown as the elapsed age is increased which is due to the uncertainty of cumulative damage to be occurred in the future. 추계학적 WP을 이용하여 불확실성을 고려하면서 항만 구조물의 실시간에 따른 피해와 파괴확률 그리고잔류수명을 해석할 수 있는 모형을 수립하였다. 과거부터 현재까지의 피해상태와 미래에 발생될 피해 진행 과정에포함되는 불확실성을 고려할 수 있는 추계학적 확률모형이다. 피해경로를 추적할 수 있으며 누적피해의 밀도함수도산정하여 파괴확률을 추정할 수 있다. 또한 구조물의 잔류수명에 대한 밀도함수도 구할 수 있다. 최소자승법과 최우도법을 이용하여 모형의 파라미터를 추정할 수 있는 방법도 제시하였다. 검증을 위해 시간의 진행에 따른 누적피해와 잔류수명에 대한 밀도함수를 산정하고 해석하였는데 이론적인 결과가 MCS 기법의 수치적인 결과와 매우 잘 일치하였다. 또한 내구수명이나 잔류수명에 대한 밀도함수의 거동과 MTTF와 MRL이 정량적으로 잘 일치하였다. 한편본 연구에 수립된 모형을 경사제에 적용하기 위하여 피복재 피해에 대한 수리모형 실험자료를 활용하여 모형의 파라미터들을 추정하였다. 시간의 진행에 따른 피복재 누적피해의 밀도함수와 파괴확률을 산정하였는데 MCS의 결과와 이론적인 결과가 매우 잘 일치하였다. 경과시간이 클수록 밀도함수가 우측으로 이동하면서 불확실성이 커지면서파괴확률이 급격하게 증가하였다. 또한 재령에 따른 잔류수명의 거동특성을 해석하였는데, 잔류수명의 분포함수에서좌측보다는 우측 꼬리 부분이 길게 형성되어 MRL이 급격하게 감소하는 경향을 보였다. 이는 경사제 피복재의 피해가 완만하게 증가하는 현상을 반영한 것으로 판단된다. 특히 재령과 내구수명 그리고 잔류수명의 관계를 해석하였는데, 재령이 오래될수록 재령과 MRL의 합이 MTTF와 큰 차이를 보이고 있다. 이는 재령이 증가하면 잔류수명의 평균인 MRL이 불확실성에 의하여 급격히 감소하기 때문이다.

무역항·연안항 경사제의 월파에 대한 신뢰성 해석

이철응(Lee, Cheol Eung),박동헌(Park, Dong Heon),강희원(Kang, Hee Won),길도영(Kil, Do Yeong),최영태(Choi, Young Tae) 대한토목학회 2018 대한토목학회 학술대회 Vol.2018 No.10

추계학적 확률과정을 이용한 경사제 피복재의 시간에 따른 피해 경로 추정

이철응(Cheol-Eung Lee) 한국해안해양공학회 2015 한국해안해양공학회 논문집 Vol.27 No.4

피해 자료의 부족에 따른 불확실성 뿐만 아니라 시간의 진행에 따른 불확실성을 고려하기 위하여 추계학적 확률과정을 이용하여 시간에 따른 구조물의 피해 경로를 정량적으로 추적하였다. 누적피해도와 내구년수의 분포함수를 시간의 함수로 산정하여 추계학적 확률과정을 적용할 때 주의해야 하는 중요한 특성들을 제시하였다. 특히, 본 연구에서는 추계학적 확률과정을 경사제 피복재에 적용하여 시간에 따른 누적 피해도를 추적할 수 있는 방법을 제안하였다. 확률과정의 매개변수들을 추정하기 위하여 개발된 표본경로기법을 이용하여 경사제 피복재의 시간에 따른 누적 피해도가 포화거동을 따른다는 사실이 확인되었다. 또한 누적 피해도 산정시 중요한 역할을 하는 멱함수의 지수를 정량적으로 산정하여 경사제 피복재의 누적 피해도를 시간에 따라 추적하는 것이 가능했다. 마지막으로 한계수준을 다양하게 변화시키면서 파괴확률의 거동특성을 해석하였다. The progressive degradation paths of structures have quantitatively been tracked by using stochastic processes, such as Wiener process, gamma process and compound Poisson process, in order to consider both the sampling uncertainty due to the usual lack of damage data and the temporal uncertainty associated with the deterioration evolution. Several important features of stochastic processes which should carefully be considered in application of the stochastic processes to practical problems have been figured out through assessing cumulative damage and lifetime distribution as a function of time. Especially, the Wiener process and the gamma process have straightforwardly been applied to armors of rubble-mound breakwaters by the aid of a sample path method based on Melby"s formula which can estimate cumulative damage levels of armors over time. The sample path method have been developed to calibrate the related-parameters required in the stochastic modelling of armors of rubble-mound breakwaters. From the analyses, it is found that cumulative damage levels of armors have surely been saturated with time. Also, the exponent of power law in time, that plays a significant role in predicting the cumulative damage levels over time, can easily be determined, which makes the stochastic models possible to track the cumulative damage levels of armors of rubble-mound breakwaters over time. Finally, failure probabilities with respect to various critical limits have been analyzed throughout its anticipated service life.

경사제 피복재의 유지관리를 위한 추계학적 Markov 확률모형의 개발

이철응(Lee, Cheol-Eung) 한국해안해양공학회 2013 한국해안해양공학회 논문집 Vol.25 No.2

경사제 피복재의 시간에 따른 파괴확률을 산정할 수 있는 추계학적 Markov 확률모형을 개발하였다. 하중발생에 대한 CP/RP 해석과 누적피해사건에 대한 DP 해석을 결합하여 수학적 모형을 수립하고 경사제 피복재에 적용하였다. 피복재의 피해수준에 대한 정의와 MCS 기법을 이용하여 이행확률을 산정하고 분석하였다. 산정된 이행확률들은 확률적으로나 물리적으로 만족해야하는 제약조건들을 잘 충족한다. 또한 경사제 피복재의 설계와 관련하여 중요한 변수로 생각되는 재현기간 및 안전율의 변화에 따른 시간 의존 파괴확률을 산정하여 그 거동 특성을 자세히 비교 분석하였다. 특히 시간 의존 파괴확률이 이전단계의 피해수준에 의해 어떻게 달라지는지를 정량적으로 해석할 수 있었다. 마지막으로 유지관리에서 가장 중요한 보수보강 시점을 결정할 수 있는 두 가지 접근방법을 제시하고 경제성 분석을 포함한 다양한 해석이 수행되었다. A stochastic Markov process (MP) model has been developed for evaluating the probability of failure of the armor unit of rubble-mound breakwaters as a function of time. The mathematical MP model could have been formulated by combining the counting process or renewal process (CP/RP) on the load occurrences with the damage process (DP) on the cumulative damage events, and applied to the armor units of rubble-mound breakwaters. Transition probabilities have been estimated by Monte-Carlo simulation (MCS) technique with the definition of damage level of armor units, and very well satisfies some conditions constrained in the probabilistic and physical views. The probabilities of failure have been also compared and investigated in process of time which have been calculated according to the variations of return period and safety factor being the important variables related to design of armor units of rubble-mound breakwater. In particular, it can be quantitatively found how the prior damage levels can effect on the sequent probabilities of failure. Finally, two types of methodology have been in this study proposed to evaluate straightforwardly the repair times which are indispensable to the maintenance of armor units of rubble-mound breakwaters and shown several simulation results including the cost analyses.