교량 유지관리 프로그램과 보수보강 공법에 대한 국가 간 비교 연구: 미국, 영국, 일본, 한국을 중심으로

정유석 ( Yo-seok Jeong ),민근형 ( Geun-hyeong Min ),이일근 ( Il-keun Lee ),윤일로 ( Il-ro Youn ),김우석 ( Woo-seok Kim ) 한국구조물진단유지관리공학회 2021 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.25 No.5

본 논문은 국내·외 (미국, 영국, 일본, 한국)의 교량유지관리활동을 비교하였다. 교량은 물류 및 교통망에 있어 매우 중요한 역할을 하고 있다. 제한된 예산으로 시민에게 적절한 수준의 서비스를 제공하기 위해서는 효율적인 교량 유지관리 활동 (예, 점검 및 보수·보강)이 이루어져야만 한다. 1980년대 후반 급속한 경제 성장은 국내 사회기반 시설 증가로 이어졌고 교량의 개소수 또한 급속도로 증가 하게 하였다. 교량 증가와 함께 노후화 또한 최근 빠르게 진행되고 있으며 이러한 교량 노후화 속도는 교량 유지관리를 담당하고 있는 관리주체에게는 상당한 부담이 되고 있다. 다행이 이러한 과정을 이미 경험하고 있는 해외국가의 체계적이고 종합적인 교량 유지관리 체계는 국내 유지관리 체계에 상당한 시사점을 줄 수 있을 것이라 판단하다. 따라서, 본 연구의 목적은 교량유지관리 선진국 (예, 미국, 영국, 일본)에서 시행되고 있는 교량 유지관리활동을 비교 분석하여 국내 유지관리에 시사하는 점을 분석하였다. This paper compared bridge maintenance in United Stated, United Kingdom, Japan, and Korea. Bridges play an essential role in transportation network and in the economic production process. To provide a desirable level of service to the public within limited budgets, it is required to provide effective bridge maintenance activities (e.g. inspection and repair/rehabilitation) at acceptable level of bridge service. A number of bridges are expected to age rapidly in Korea, which will be the excess burden of government. Since several countries have experienced a number of deteriorated bridges because of aging, the countries aforementioned in this study have already developed comprehensive bridge maintenance programs such as inspection practice and repair/rehabilitation techniques. Therefore, the goal of this paper is to synthesize and to compare useful knowledge on bridge maintenance and bridge crack repair/restoration of deteriorated concrete bridge in the four countries. Finally, recommendations that will serve as guidance to transportation agencies for potential enhancements to bridge maintenance and bridge repairs are presented.

스마트 유지관리를 위한 BIM 기반 교량 유지관리 플랫폼 개발 및 적용

이병주 ( Lee Byeong-ju ),구본성 ( Ku Bon-sung ),최진웅 ( Choi Jin-woong ) 한국구조물진단유지관리공학회 2021 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표회 논문집 Vol.25 No.1

교량점검 및 조사방법은 4차산업 기술의 발전과 함께 점진적으로 고도화되고 있으며, 이에 따라 결과물로 발생하는 유지관리 정보 또한 가히 폭발적으로 증가하고 있다. 그러나 이러한 데이터를 수용할 수 있는 관리체계는 전무한 실정이며, 현재 운용되고 있는 교량유지관리시스템(BMS)은 2D 기반 및 Text 관리 위주로 되고 있어 데이터 관리에 한계를 노출한 상태이다. BIM은 3D를 기반으로 하는 관리체계로 교량 유지관리 상에 발생하는 다양한 정보와 빅데이터 등을 용이하게 수용할 수 있고 향후 도래할 스마트 유지관리를 대비할 수 있는 체계로 인식되고 있다. 본 연구에서는 BIM 기반 교량 유지관리 플랫폼을 개발하고 이를 활용한 내용을 소개하고자 한다.

계측시스템 설치상태를 고려한 유지관리 성능관리기준 설정에 관한 연구

남진원 ( Nam Jin-won ) 한국구조물진단유지관리공학회 2023 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표회 논문집 Vol.27 No.1

주요 사회기반 시설물들의 상시 유지관리를 위한 계측모니터링시스템에서 활용되고 있는 유지관리 관리기준은 설계값이나 통계 및 확률 등이 반영되어 결정되고 있다. 설계값은 이론적인 구조물의 극한 거동을 고려하고, 통계 및 확률론적인 방법은 축적된 장기 데이터를 바탕으로 평소와는 다른 이상거동을 탐지하게 된다. 하지만, 이러한 관리기준은 계측시스템의 설치 과정에서 발생하는 기계오차를 반영하고 있지는 않다. 본 연구에서는 교량의 유지관리계측시스템에서 주로 사용되는 변형률계의 설치과정에서 발생하는 근본적인 계통오차를 고려하여 유지관리 관리기준치를 보완할 수 있는 방법을 제안하였다. 변형률계의 설치오차로 인하여 실제 거동보다 작게 나타날 수 있는 데이터의 반복적 기계오차를 보완하여, 유지관리 모니터링 시스템이 가질 수 있는 과소평가 오류를 수정하였다.

Abstract of Journal of Structural Integrity and Maintenance

한국구조물진단유지관리공학회 한국구조물진단유지관리공학회 2018 한국구조물진단유지관리공학회지 Vol.22 No.2

예방적 유지관리를 통한 교량의 생애주기비용 절감 효과 분석

정유석,김우석,이일근,이재하 한국구조물진단유지관리공학회 2016 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.20 No.6

본 논문은 교량의 예방적 유지관리 효과를 생애주기비용 절감 측면에서 분석 하였다. 예방적 유지관리는 현재 실시되고 있는 대응 적 유지관리 전략과 대비 되는 유지관리 전략으로 교량의 열화지연을 통해 궁극적으로는 교량의 사용수명을 연장 시키며 생애주기비용을 절 감시키는 유지관리 전략이다. 이러한 예방적 유지관리 효과를 분석하기 위해 교량의 공용연수에 따른 건전도 점수 변화 모델과 FHWA 자료를 바탕으로 한 국내 고속도로 교량의 건전도 점수에 따른 보수·보강 비용 모델을 제시 하였다. 제시한 복수의 모델과 국내외 참고 문헌을 바탕으 로 제안된 예방적 유지관리 항목(청소와 도장)의 비용과 주기를 활용하여 사용수명 100년까지의 표준교량(1,730 m2/교량) 당 생애주기 비용과 향후 20년간의 고속도로 총 유지관리 비용을 산정 하였다. 분석 결과 100년간 예방적 유지관리 활동으로 인해 교량 당 5억원의 절감효과를 볼 수 있으며 현재 예방적 유지관리 활동을 실시할 경우 20년 후(2035년)에는 총 1,837억원, 즉 연간 약 92억원의 비용 절감효과를 볼 수 있는 것으 로 분석 되었다. The paper aims at evaluating effects of preventive maintenance on life cycle cost(LCC) reduction of bridges. The preventive maintenance activities capable to delay bridge deteriorations can reduce overall maintenance costs and extend service life of a bridge by regularly providing maintenance activities and avoiding larger maintenance(repairs or rehabilitations) costs. Couple of prediction models were proposed in order to calculate LCC of a typical bridge: a health score model and repair·rehabilitation cost model. In addition, the maintenance activities such as wash and painting were also suggested in order to consider effects of preventive maintenance in the analysis based on literature reviews. According to analysis results, new maintenance strategy(reactive maintenance + preventive maintenance) can save ₩0.5 billion per bridge for future life-cycle costs over 100 year analysis or ₩184 billion for entire HBMS(Highway Bridge Management System) inventory over 20 years. Small investments for preventive maintenance in improved bridge management can have a very significant return when considering the large bridge inventory.

고유주파수와 감쇠비에 대한 시스템 손상도 비교

한국구조물진단유지관리공학회 한국구조물진단유지관리공학회 2018 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.22 No.1

본 연구의 목적은 구조 시스템의 구조적 손상에 의한 고유주파수 감소율과 감쇠변수 증가율을 비교 분석하는 것이다. 이를 위하여 저주파 영역의 고유주파수와 비교적 높은 감쇠변수 특성을 갖는 2경간 H-Beam을 대상으로 실내실험과 수치해석을 수행하였으며, 충격하중 에 대한 손상 전과 손상 후 응답신호를 각각 14개 위치에서 분석하였다. 각 위치에 대한 손상 전과 손상 후 응답신호는 푸리에 변환을 통하여 고 유주파수 감소율을 분석하였으며, 감쇠변수 증가율은 웨이블릿 변환을 통하여 수행되었다. 웨이블릿 변환은 최대 웨이블릿 계수에 대응되는 스케일의 시간함수 분리가 가능하기 때문에 감쇠변수 평가에 대한 정확성을 높일 수 있다. 손상 전과 손상 후 계측된 응답신호에 대하여 고유주 파수 감소율은 민감하지 못한 결과로 평가되었고, 감쇠변수 증가율은 비교적 큰 변화량을 보여 구조 시스템의 손상도 평가에 신뢰할 수 있는 결과를 보여주었다. The purpose of the present study is to compare the reduction rate of natural frequency and the increase rate of damping parameter with structural damage in system. For this purpose, experiment and numerical simulation analysis are performed for the 2-span H-Beam with lower natural frequency and higher damping parameter from free vibration in structure. The response signal by impact load before and after damage is analyzed at 14 locations. The response signals for all locations are performed fast fourier transform to estimate the natural frequency reduction rate and wavelet transform to estimate the damping parameter increase rate. The time domain function corresponding to each scale(frequency) is separated from the response signal by wavelet parameter. The estimation of damping parameter increase rate using wavelet transform is more sensitive than the estimation of natural frequency reduction rate in structure.

비접착방식 기둥내진보강공법 소개 및 시공사례

한국구조물진단유지관리공학회 한국구조물진단유지관리공학회 2018 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표회 논문집 Vol.22 No.1

고속도로 터널 유지관리 기술 50년

박민석 ( Park Min-seok ) 한국구조물진단유지관리공학회 2021 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표회 논문집 Vol.25 No.1

최초의 고속도로 건설시기에는 터널 유지관리에 대한 기본지식이 전무한 상태로 터널의 일상 점검 등에 그쳤고 시설물에 대한 유지관리는 체계적이지 않았다. 그러나 1990년대 들어 고속도로 터널이 기하급수적으로 늘어나 1990년 이전 14개에서 1990년대에는 113개가 건설되었고 시설물 안전관리에 관한 특별법에 의거하여 터널의 유지관리체계가 최초로 정립되었다. 또한 사고 발생 시 터널 운전자의 안전성을 확보하고자 터널방재시설 설치기준도 도입되었다. 2000년에 시설물의 효과적인 관리를 도모하고자 초보기술자라도 쉽게 사용할 수 있는 ‘터널유지관리 매뉴얼’을 개발하였다. 또한 터널 및 암거에 대해 기본자료, 점검결과, 보수·보강이력등의 구조물 정보를 보다 효율적이고 통합적으로 관리하기 위해 웹기반의 터널관리시스템(TMS, Tunnel Management System)을 2003년에 개발하여 현재까지 터널 유지관리 실무에 적용하고 있다. 2010년대에는 정부에서 추진하고 있는 지능형교통체계 구축 차원의 일환으로 터널교통관리시스템을 구축하여 평상시 터널 내부에서 일어나는 실시간 교통정보를 수집하는 것은 물론, 비상사태 발생 시 사고감지, 비상방송 등을 통하여 터널 내 2차사고 방지 등 신속하고 적절하게 대응할 수 있다.

고속도로 교량 유지관리 기술 50년

박민석 ( Park Min-seok ) 한국구조물진단유지관리공학회 2021 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표회 논문집 Vol.25 No.1

한국도로공사는 1968년 경인고속도로 개통 이후 약 50년이 지난 2020년 현재 총 연장 약 1,215km, 총 9,542개의 교량에 대하여 체계적인 유지관리를 시행하고 있다. 지난 50년간 교량 수가 대폭 증가하였고, 공용기간 또한 상승함에 따라 고속도로 교량의 유지관리 체계화는 주된 관심사항이 되고 있다. 교량 유지관리는 일반적으로 다음과 같다. 먼저 매일 순찰차로 교량 위를 지나다니며 기본적인 상태를 점검하고 청소 등을 하는 일상 유지관리와 전문적인 지식과 경험을 가지고 주기적으로 시행하는 정밀안전 점검 및 진단과 이를 바탕으로 교량 내구성 확보를 위한 보수·보강 및 성능개선 그리고 개축 등이 있다. 이외에도 근래에 들어서 예방적 유지관리 개념이 도입되어 적용되고 있다. 기술적인 측면에서 고속도로 교량 유지관리는 일반 국도의 교량과는 다르게 한국도로공사의 자체 유지관리 조직 및 점검 체계를 기반으로 발전되어 왔으며, 점검 및 진단, 보수·보강, 재난대처 등 여러 분야에서 교량유지관리 기술이 발전하여왔다.

Abstract of Journal of the KSMI

한국구조물진단유지관리공학회 한국구조물진단유지관리공학회 2018 한국구조물진단유지관리공학회지 Vol.22 No.2