교량의 건설은 여러 국가에서 거의 완료되었으며, 정부나 고속도로 관계기관은 유지관리쪽에 초점을 맞추고 있다. 교량을 효과적으로 유지관리하기 위해, 시스템 신뢰성을 이용한 교량의 잔존수명을 예측하는 것은 매우 시급하다. 그리고 시스템 신뢰성을 이용한 교량의 유지관리 모델을 개발하는 것은 필수적이다. 이 논문에서는 시스템 신뢰성과 생애함수를 이용하여 예방 (Preventive) 유지관리 와 사후 (Essential) 유지관리 모델을 개발하였다. 이 논문에서 개발된 유지관리 모델을 이용해서 현존하는 교량에 대해 최적의 유지관리 계획을 구하였다.
본 연구는 교량의 유지관리업무에 이용되는 각종 자료를 데이터베이스 형태로 관리하여 유지관리 업무 수행시 필요한 자료를 효율적으로 제공할 수 있는 교량 유지관리 시스템을 개발하기 위하여 교량 유지관리 업무에 대한 현황분석을 수행하고 이를 기본으로 효율적인 자료관리를 위한 유지관리 항목을 표준화하였으며, 설계된 데이터베이스를 구현하기 위해 그래픽 처리기술과 데이터베이스 조작기술이 포함된 프로그램 개발을 수행하였다. 본 연구의 수행 결과, 교량 유지관리 업무에 대한 현황분석을 통해 교량 유지관리 업무에 적합한 관리항목을 표준화하고 데이터베이스를 설계하였으며, 데이터베이스의 효율적인 입출력, 수정, 검색 및 조회, 분석 등의 기본기능을 포함하는 기본기능프로그램과 교량의 유지관리 업무수행시 필수적인 응용기능을 포함하는 응용기능 프로그램을 개발하였다. 본 연구에서 개발된 교량 유지관리 시스템을 실제 사용중인 교량에 적용하여 본 결과 설계된 데이터베이스와 개발 프로그램이 효율적 인 교량 유지관리 업무의 수행에 기여할 수 있음을 알 수 있었다.
생애주기비용뿐만 아니라 생애주기성능을 함께 고려하여 열화되는 교량의 수명동안 최적 유지관리전략을 수립하기위한 실제적이고 실용적인 방법을 제시하였다. 제안된 방법은 비용 최소화와 성능 최대화라는 상충되는 목적사이에 최적의 유지관리 시나리오의 집합을 제공한다. 교량수명 동안의 성능 및 비용과 관련된 다중목적 조합 최적화 무제인 교량 유지관리 시나리오 집합의 생성을 위해 유전자알고리즘을 적용하였다. 최적 유지관리 시나리오를 생성하기 위한 프로그램이 제안된 방법에 기초하여 개발되었다. 교량 부재들 사이의 종속관계가 최적 유지관리 시나리오를 결정하는데 고려되었다. 개발된 프로그램은 국도상 강박스거더 교량의 최적 유지관리 시나리오를 찾기 위한 절차를 제시하는데 사용되었다. 개발된 방법 및 프로그램은 교량 유지관리 시나리오 분석을 통해 교량 관리자가 다양한 제약 및 요구조건을 만족하는 최적의 유지관리 전략을 수립하는데 효율적으로 사용될 수 있을 것이다.
본 연구에서는 UDPSC(Up-Down Precast Concrete) 교량을 유지관리하는데 발생되는 비용인 유지관리 비용의 산출 방법에 대하여 제안하였다. 신공법을 이용한 교량인 UDPSC 교량의 시공실적은 2000년도 이후 공사가 완료된 교량만 109건에 이르며, 2006년 현재 37건의 공사가 진행중에 있고 설계납품도 194건에 이른다. 이러한 시공실적에도 불구하고 신공법의 교량이라는 이유로 사용기간이 길지 않아 유지관리비에 대한 실적 데이터의 축적이 이루어지지 않았다. 때문에 건설교통부의 유지관리비 산출지침과 선행연구 분석을 통해 교량의 주요자재별 내구연한을 판단하여 유지관리비를 산출하는 방법을 제안하였으며, 실제로 시공된 교량을 토대로 유지관리비용을 산출하였다.
본 논문에서는 기존 교량 유지관리방법의 한계를 극복하고 예방유지관리 체계의 구현을 위하여 새로운 교량 유지관리기법을 제안하였다. 제안된 방법은 생애주기비용뿐만 아니라 생애주기성능을 함께 고려하여 열화되는 교량의 최적 유지관리전략을 수립할 수 있다. 교량의 성능변화는 신뢰성에 기초한 안전도와 상태등급을 세분화한 상태지수에 의해 평가되며, 생애주기 비용은 직접유지관리비용뿐만 아니라 도로이용자비용과 파손비용을 고려하여 추정하였다. 교량수명 동안의 성능 및 비용과 관련된 다중목적 조합 최적화 문제인 교량 유지관리 시나리오 집합의 생성을 위해 유전자알고리즘을 적용하였다. 개발된 방법을 실교량에 적용하여 유지관리전략 수립의 과정과 효과를 고찰하였다. 이러한 결과를 통해, 개발된 방법은 유지관리를 위한 의사결정과정에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
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.
고속도로 건설은 여러 국가에서 거의 완료되었으며, 정부나 고속도로 관계기관은 유지관리쪽에 초점을 맞추고 있다. 교량을 효과적으로 유지관리하기 위해, 시스템 신뢰성을 이용한 교량의 잔존수명을 예측하는 것은 매우 시급하다. 그리고 시스템 신뢰성을 이용한 교량의 유지관리 모델을 개발하는 것은 필수적이다. 이 논문에서는 시스템 신뢰성과 라이프 타임 분포를 이용하여 예방 유지관리(Preventive Maintenance)와 사후 유지관리(Essential Maintenance) 모델을 개발하였다.
현재의 교량의 유지관리 시에 적절한 보수 시기나 최적화된 유지관리 정책을 결정하기 위하여 교량의 성능저하를 정확히 예측하는 것은 가장 중요한 일이다 이률 위해 제안된 방법은 정량적 평가, 마르코프체인, 베이시안 추정법 등으로 구성되었다. 제안된 방법에 따라 국내의 콘크리트 슬래브 교량을 예로서 예측을 하여는데, 기존의 전문가 의견조사 빛 외관조사에 의한 예측보다 좀 더 합리적인 결과를 보여주었다.
본 논문에서는 교량의 유지관리를 위하여 생애주기 성능 및 비용을 고려한 최적 유지관리 전략 수립 기법을 개발하였다. 제안된 기법을 이용하여 교량을 구성하는 부재수준뿐만 아니라 교량 시스템수준에서도 최적 유지관리 전략의 생성이 가능한 프로그램을 개발하였다. 실제 공용중인 강교량에 개발된 프로그램을 적용하여 부재 및 시스템 수준의 생애주기분석을 수행하고 각 수준에서 생성된 유지관리전략을 비교 고찰하여 그 적용성을 검토하였다. 부재 및 시스템 수준의 유지관리전략을 비교한 결과, 교량을 구성하고 있는 유지관리 대상 모든 부재를 고려한 교량시스템 수준에서의 분석을 통해 유지관리 전략을 수립하는 것이 보다 합리적이며 실제적인 것으로 판단된다.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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