• 대한토목학회논문집
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• 제26권6A호
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• pp.1023-1032
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• 2006

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.

• 한국건설관리학회:학술대회논문집
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• 한국건설관리학회 2007년도 정기학술발표대회 논문집
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• pp.167-174
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• 2007

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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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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.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권6A호
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• pp.965-976
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• 2006

지진하중에 대한 구조물의 생애주기비용 최적설계나 성능개선을 위해서는 생애주기 지진신뢰성해석에 기초한 접근이 불가피하다. 최근 몇몇 연구자들이 생애주기비용에 기초한 구조물의 내진설계 및 성능개선을 위한 방법론은 제안하여 왔지만, 대부분의 연구가 생애주기비용 산정을 위한 방법론 개발에 중점을 둔 연구이다. 따라서 대부분의 기존연구에서는 열화하는 구조물의 생애주기 지진신뢰성해석에 있어서 내진보강, 유지관리, 그리고 환경적 열화와 같은 주요한 인자들을 고려하지 못한 것이 사실이다. 이에 본 연구에서는 교량의 체계적인 생애주기 지진신뢰성해석 방법론을 제안하였고, 교량의 지진신뢰성해석을 위한 프로그램인 HPYER-DRAIN2DX-DS를 개발하였다. 개발된 프로그램은 내진보강이나 유지전략의 적용유무에 따른 예제교량의 생애주기 지진신뢰성해석 문제에 적용되었으며, 이를 통해 프로그램의 적용성을 검토해 보았다. 적용 예를 통해 본 연구에서 개발된 HPYER-DRAIN2DX-DS는 지진에 대한 교량의 생애주기비용 최적설계, 내진보강 및 유지관리에 있어 서 매우 유용한 도구로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제26권6호
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• pp.415-421
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• 2013

본 논문에서는 면진시스템이 원전에 적용될 경우 원전구조물의 생애주기 성능에 미치는 영향을 소개한다. 최근 내진설계와 더불어 강진발생 예상 지역에 적용을 목적으로 개발되는 면진시스템은 구조물을 장주기화하여 응답가속도를 줄이고 상대변위를 늘려줌으로써 구조물의 안전성을 증진시키는 것으로 알려져 있다. 따라서, 구조물의 안전성이 중요시되는 원전구조물에 면진시스템을 적용하기 위한 연구가 국내에서 진행 중에 있다. 본 연구에서는 원전구조물의 생애주기 성능분석에 있어서 특징을 분석하고, 면진시스템이 적용될 경우 원전구조물의 생애주기성능에 있어서 미치는 영향을 평가함으로써, 도출된 결과를 면진시스템 적용의 정량적인 타당성 평가에 활용할 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.2081-2091
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• 2013

최근, 엔지니어링의 실무에서 토목 시설물의 설계 및 유지관리 단계를 위한 효과적인 생애주기비용(Life Cycle Cost; LCC) 산정 방법의 실무적인 적용에 대한 요구가 높아지고 있다. 이와 같이, 21세기에 들어 엔지니어링의 최적 의사결정의 실무적 문제에 가치공학과 더불어 생애주기비용 분석은 새로운 패러다임으로 주목받고 있지만 이러한 연구 개발의 괄목할만한 진보에도 불구하고, 대부분의 설계단계 생애주기비용 분석은 확정적, 확률적 분석기법에 그치고 있고 적용 가능한 구조물도 일반 교량에 국한되어 있다. 따라서 본 논문은 설계단계 생애주기비용 분석에 대한 실용적이고 합리적인 신뢰성해석 기반 성능저하 모델을 고려하여 기존의 분석방법을 업데이트하는 분석 방법론을 개발하고 이를 특수교인 사장교에 적용하는데 목적이 있다. 이에 현재가치의 합으로 표현되는 직/간접 유지관리비용을 기존 방법과는 다르게 기대 성능저하모델에 바탕을 둔 최적 유지관리 시나리오를 통한 생애주기비용 분석 기법으로 제시하였다. 마지막으로 본 논문에서 제안한 업데이트된 생애주기비용 분석의 방법론을 실제 고속도로 사장교 건설 프로젝트의 설계단계 의사결정 문제에 적용하여 합리적이고 체계적인 분석 방법 및 최적의사결정과정을 제시하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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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.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권6호
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• pp.677-686
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• 2006

본 논문에서는 생애주기비용뿐만 아니라 생애주기성능 조건을 함께 고려하여 열화되는 교량의 최적 유지관리 전략 수립을 위한 보다 실제적이고 현실적인 방법을 제안하였다. 교량의 성능 및 비용과 관련된 다중목적 조합 최적화 문제인 교량 유지관리 시나리오 집합의 생성을 위해 유전자 알고리즘을 적용하였으며, 다중목적함수에 대한 최적의 균형 잡힌 유지관리 시나리오의 선정이 가능한 기법을 제안하였다. 최적 유지관리 시나리오는 부재수준뿐만 아니라 교량 시스템 수준에서도 생성 가능하도록 하였다. 실제 공용중인 교량에 적용하여 제안된 방법의 실 적용성을 검증하고 분석하였다. 제안된 방법은 기존의 유지관리방법의 한계를 극복하고, 실질적인 예방유지관리체계의 도입을 위한 교량 유지관리 의사결정에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.19-25
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• 2016

사회기반시설물을 포함한 구조물은 수명유지 또는 연장을 위하여 적절한 점검과 유지보수가 필수적이다. 이러한 점검과 유지보수는 일반적으로 생애주기비용 평가를 통해 관련 계획이 수립된다. 본 논문에서는 구조물의 생애주기비용과 그 사용으로 인해 발생되는 이익을 고려하는 확률론적 비용-이익분석과 이를 통한 구조물 최적수명 결정 방법을 다루고자 한다. 생애주기비용은 구조물 초기 제작/건설비용, 유지보수 비용과 구조물 파괴로 인한 예상손실을 고려하게 된다. 일반적으로 구조물의 수명연장은 생애주기비용의 증가를 유발하나 사용기간 증가로 인해 발생되는 이익 또한 증가하여, 이를 최적화하는 수명관리에 관심을 가질 필요가 있다. 생애주기 평가에 있어서 유지보수 적용이 구조성능, 구조물 파괴확률 그리고 수명에 미치는 영향을 확률론적 방법을 적용하여 평가하며, 이를 통해 생애주기비용과 이익의 차이를 목적함수로 구성하게 된다. 이 목적함수가 최대가 되는 지점이 설계변수인 구조물 최적수명이 되는데, 최적화문제 구성에 있어서 제한조건의 변화에 따라 유지보수 계획수립도 가능하다. 본 논문에서 다루어지는 구조물 수명관리 최적화기법이 안전성과 효율성을 동시에 고려하는 사회기반시설물 수명관리에 기여할 것으로 기대한다.