• 한국방재안전학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.31-38
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• 2022

케이블로 상부구조가 지지되는 특수교량의 경우 특수한 장비와 인력이 없이는 접근이 어려운 사각지대가 다수 존재하고 있어, 안전점검에 많은 애로사항이 발생하고 있는 것이 현실이다. 본 연구에서는 사장교와 현수교 등 케이블지지교량의 안전점검 사각지대를 검토하고, 드론을 활용하여 사각지대를 해소할 수 있는 방안을 연구하는 것이 목적이다. 이를 위해 해상에 위치한 사장교를 드론을 활용하여 케이블과 보강형 그리고 주탑을 점검하였다. 본 연구를 통해 드론을 활용하여 점검자의 접근이 어려운 특수교량의 외부 안전점검이 가능함을 확인하였다. 특히 특수교량의 점검사각지대인 주탑 외부 상태 및 손상 확인을 위한 드론 점검은 매우 효과적인 안전점검 방법이다.

• 한국건설순환자원학회지
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• 제14권3호
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• pp.33-38
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• 2019

• 한국방재안전학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.129-136
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• 2023

높은 주탑을 가지는 해상특수교량은 특수한 구조적 특징으로 인해 육안점검이 어려운 점검사각지대가 존재하게 되며, 이를 해결하기 위해 드론을 활용한 안전점검 방법들이 연구되고 있다. 본 연구에서는 드론을 이용하여 해상특수교량 주탑의 영상 데이터를 취득하고, 인공지능 알고리즘을 개발하여 주탑부 표면 손상에 대한 탐지를 수행하였다. 인공지능 알고리즘은 서로 다른 구조를 지닌 딥러닝 네트워크를 활용하여 앙상블을 형성한 모델을 구축하고 결과를 취합하는 스태킹 앙상블 학습법을 적용하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.103-110
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• 2016

최근 건설되는 특수교량에는 상시적인 유지관리 체계로서 계측시스템이 활발히 도입되고 있는 상황이다. 일반적으로 계측시스템을 이용한 교량 유지관리 시에는 관리기준치를 설정하여 교량의 상태를 평가하게 되지만, 관리기준치 설정 기준과 방법이 없어 설계허용값에 근거하여 단순하게 설정되고 있는 실정이다. 기존의 방법으로 설정된 관리기준치를 적용할 경우 관리기준치 범위 내에서 발생된 이벤트, 이상거동 및 점진적으로 발생하는 손상 등과 같은 교량의 상태변화를 파악하기에는 한계가 있다. 따라서, 본 연구에서는 기존의 절대치 관리에 있어 관리기준치 설정의 문제점을 고찰하여 실무에 효과적으로 적용가능한 개선된 관리기준치 설정 및 운영방법을 도출하였다. 개선된 관리기준치 설정을 위해 검벨분포를 사용한 확률론적 접근방법을 도입하여 재현빈도 50년, 100년의 기댓값에 대한 교량의 주의, 경고치를 산정하였다. 본 연구에서의 관리기준치는 설계허용치 범위 내에서 발생하는 이상거동을 감지할 수 있도록 계측데이터와 계측데이터의 구간변화량에 대한 관리기준치를 각각 설정되었으며, 제안된 방법으로 산정된 관리기준치는 실측 데이터에 대입하여 비정상적인 데이터의 발생여부를 적절하게 파악할 수 있다는 것을 확인하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회
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• pp.2122-2123
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• 2011

대규모 발전단지의 계통연계 및 지역간 전력 융통과 대도시지역의 전력공급원 역할을 담당하기 위해 현재 전국적으로 67개의 345kV 이상 초고압변전소가 운전되고 있고, 향후에도 지속적으로 변전설비가 확충될 예정이다. 초고압 변전소에 필수적으로 설치되는 주변압기, 리액터는 그 용량에 따라 대형 중량물(345kV 변압기 66톤, 리액터 88톤 등)로 제작됨으로써 특수 운반차량을 통해서만 공장에서 현장까지 운반되고 있다. 현행 국내 도로법에서는 운반차량의 축하중이 10톤을 초과하거나 적재물 중량을 포함한 총 중량이 40톤을 초과할 경우 도로(교량)관리청의 허가를 득한 후 운반토록 규정하고 있고, 허가 조건을 맞추기 위해서는 교량보강 등의 공사를 통해 교량에 가해지는 중량을 분산시키거나 별도 우회도로를 설치하고 있다. 교량보강 공사는 교량의 종류에 따라 하부지보, 상부가교, 우회가교, 우회가도 등의 개별공법 또는 복합공사를 시행하고 있으나, 엄청난 토목공사비와 시간이 소요되고 있는 실정이다. 따라서 본 논문에서는 중량물 교량통과를 위해 대규모 토목공사 없이 운반할 수 있는 신기술 장비인 'Crossing Bridge System'에 대한 이론적 내용과 더불어 해당 기술의 특징 및 활용계획에 대해 기술하고자 한다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2008년도 정기총회 및 학술발표대회
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• pp.473-476
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• 2008

국내에는 2만개이상의 크고 작은 교량이 있으며, 매년 그 수가 늘어나고 있다. 현재는 이 중 일부 특수 교량에 상시 감시가 가능한 유지관리 모니터링 시스템을 구축하여 전문적으로 관리하고 있으나 앞으로 그 범위가 크게 확대 될 전망이다. 이런 교량 상시 유지관리 시스템의 기본 계측항목 중 경간 중앙부 처짐은 교량의 전체 안전 상태를 파악할 수 있는 중요한 계측항목이다. 본 연구는 지금까지 교량 상시 유지관리 시스템에 적용된 경간 중앙부 처짐에 대한 관리기준치 설정방법을 조사하고 간단한 실내 구조실험을 통하여 현재 적용 중인 교량 경간 중앙부 처짐에 대한 관리기준치의 여유도를 추정하여 보았다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.664-668
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• 2018

특수구조물 중에서 특히 높은 독립적 구조물은 낙뢰에 의한 뇌격을 받을 가능성이 높다. 특수 구조물은 대체적으로 국가 산업시설물에 속하므로 낙뢰로 인한 피해는 사회적 경제적 손실이 막대하다. 이러한 낙뢰 피해 방지를 위해 낙뢰 보호시설을 설치하였으나 2015년도에 서해 대교의 지지케이블에 낙뢰로 인한 화재가 발생하여 많은 경제적 손실을 초래하였다. 이에 낙뢰 보호 시스템의 설계는 구조물에 낙뢰 위험을 분석 한 후 보호 조치를 수립해야한다. 뇌격에 대한 위험도 평가에 대한 국제적 규격은 국제전기기술위원회(IEC) 규격이 전 세계적인 규격의 근간을 이루고 있으며, 특히 해외 국가규격이나 기준은 IEC 기준으로 낙뢰 위험도 평가를 실시하여 낙뢰 보호대책시 적용하고 있다. 국내에서도 KS C IEC 62305 규격을 적용하여 위험성평가와 피뢰보강을 위한 기초자료로 활용하고, 낙뢰 보호 시스템을 설계한다. KSC IEC 측정방법으로 국내 특수교 리스크 평가에 대한 결과로는 물리적 손상 및 전자계시스템 위험 특수교는 평가대상 전체 교량 77개 교량 중 7개 교량에서 허용위험도가 높은 것으로 보고되었다. 본 논문에서는 높고 독립적 구조물의 위치에 따라 낙뢰 수에 대한 실제 정보 수집 시스템을 운영하는 모델링 시스템을 제안하기 위해 실제적인 낙뢰 정보를 분석하고 기상 관측소에서 제공 한 낙뢰수와 높은 구조물에 직접 도달하는 위험한 낙뢰 수를 비교하여 검증하는 방법을 검토하였으며, 지상에 직접적으로 도달한 낙뢰수에 따른 낙뢰위험도 산출시 확률적 보정률을 모니터링하여 적용함으로써 실효적인 낙뢰위험도 평가를 할 수 있도록 제안하고자 한다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.76-76
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• 2011

현재까지 시공된 사장교 중, 주경간이 가장 긴 교량은 중국의 수통대교(1088m)이다. 이에 버금가는 사장교로 홍콩의 스톤커터교(1018m) 역시 주경간장이 1000m가 넘는다. 바야흐로 사장교 역시 주경간 1000m의 시대가 열린 것이다. 우리나라 역시 세계적 흐름에 맞추어 주경간 800m의 인천대교(세계 5위)를 시공한바 있다. 이와 같이 교량의 초장대화는, 교량 건설 분야에서 기술경쟁력의 지표가 될 뿐만 아니라 세계 건설 시장의 큰 흐름이라고 할 수 있다. 이에 본 연구는 세계적 추세에 발맞추어, 국내 각계의 건설 전문가들이 모여 만든 초장대 교량 사업단의 기술 혁신 사업의 일환으로 이루어졌다. 교량이 장대화 되면서 바람의 의한 영향이 중요해진다는 것은 주지의 사실이다. 특히 사장교와 현수교 같은 특수 교량의 경우, 정적 및 동적 내풍 성능이 반드시 고려되어야만 한다. 본 연구에서는 주경간 1200m의 사장교를 가정하고, 이 사장교의 내풍 단면을 개발, 그 단면에 대한 정적 및 동적 내풍 성능을 평가하고자 하였다. 정적 내풍 성능으로는 단면의 형상에 따른 풍하중을 파악하고자 했으며, 동적 내풍 성능으로는 풍속에 따른 교량의 연직방향 변위 및 플러터 속도를 파악하고자 하였다. 이 실험은 추후에 3차원 전교모형실험의 기본 데이터로 활용하였다. 본 실험을 통해 개발된 단면의 등류 및 난류 상태에서의 영각별 정적 공기력계수를 계산해내었고, 설계풍속이 54.7m/s일때 한계풍속 65.64m/s(거마대교 기준)하에서의 중앙 경간의 풍속별 평균 변위를 측정하였으며, 이를 토대로 이 교량의 영각별 플러터 속도를 계산해 내었다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.79-88
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• 2022

특수교는 중요한 대형 시설물로 장기적이고 체계적인 유지관리 전략을 필요로 한다. 특히, 시설물 부재별 및 위치별로 다양한 센서를 설치하고 계측 항목별 관리 기준치 설정과 같은 시설물의 안전 확보를 위해 여러 방안들이 제시되고 있다. 이 중 지속적으로 증가하는 특수교의 수와 여러 센서에서 수집되는 데이터를 효율적으로 관리하기 위한 전략적인 방안을 제시해야 할 필요가 있다. 본 연구에서는 특수교 계측 시스템에서 수집되는 광범위한 데이터를 효율적으로 분석하기 위한 목적으로 자동적으로 이상신호를 처리하고 통계 결과를 산출할 수 있는 분석 툴을 개발하고자 한다. 분석 툴 개발을 위해 우선 특수교에 설치된 주요 센서 종류 및 수량과 같은 기본적인 정보와 수집된 데이터에 대한 신호 특성을 분석하였다. 이후 험펠 필터 기법을 활용 신호의 이상 유무를 판별하고 필터링하여 통계 결과를 산출하였다. 마지막으로 개발된 분석 툴의 성능 검증을 위해 현재 공용 중인 사장교와 현수교 형식의 교량을 각 1개소씩 성능검증 대상 교량으로 선정하여 신호처리 및 자동 통계 분석 성능을 실시하였고, 기존의 통계 작업 결과와 유사한 결과를 산출 할 수 있었다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.86-86
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• 2011

토목 기술의 발달로 장대교량이 증가함에 따라 교면 포장도 더 심각한 진동 및 충격, 기상조건에 노출되게 된다. 교면 포장은 차량의 주행의 편리성뿐 아니라 교량 구조물을 보호해야 하는 역할도 함께 수행하기 때문에 일반 토공부의 포장과 다른 성능을 필요로 한다. 교면 포장의 특수함을 감안하여 교면 포장의 품질을 평가하고, 설계와 적용시 반영 한다면 교량의 내구 연한 및 시공, 유지관리 비용을 절감 할 수 있을 것이다. 본 논문에서는 교면 포장에 요구되는 성능을 조사하고, 교면 포장 특히, 장대 교량 적용시 교면 포장의 성능 평가를 위한 평가 방법을 고찰하였다. 교면 포장의 가장 큰 구조적 특징은 교량의 진동과 휨에 의해 포장이 받게 되는 휨응력이다. 특히 교량의 장경간화에 따라 더 큰 진동과 변형을 경험하게 되는 교면 포장은 그에 따른 충분한 휨 추종성과 피로 저항성을 확보하여야 한다. 기존 토공부 포장에서는 실험이 간단한 원통형 공시체를 이용한 간접인장강도 모드의 실험으로 피로 성능을 평가하였으나, 교면 포장은 실제 거동 특성과 유사한 빔 피로 시험 모드가 보다 신뢰성이 높을 것으로 판단된다. 빔 피로시험 모드로는 3점, 4점, 5점 휨 피로 시험 모드가 있으며, 각각의 모드는 지지점의 개수, 재하점의 개수에 따라 다른 거동 특성을 평가 할 수 있다. 최근 개발된 5점 휨 시험의 경우 교량에서 발생하는 부(-)모멘트를 모사할 수 있어 보다 현실적인 검증이 가능할 것으로 예상된다. 이 외에도 실제 크기 모형을 이용하여 윤하중을 가하는 Full-scale 모델의 경우 비용과 시간이 많이 소요되는 단점이 있으나 가장 신뢰성이 높은 방법이라고 할 수 있다. 교면 포장은 교량구조부로 수분이 침투되는 것을 막아주는 역할을 하여야 하며, 특히 해상 교량의 경우의 염분과 겨울철 사용되는 제빙화학제는 콘크리트의 열화와 강구조물의 부식을 발생시키므로 교면 포장의 방수 성능 검토는 매우 중요한 역할을 한다. 일반 토공부 포장과 달리 교면 포장은 하부층이 대기에 노출되어 있기 때문에 겨울철에 더 낮은 온도로 포장체의 온도가 내려가게 되고, 온도가 떨어진 포장층은 스티프니스가 증감함에 따라 저온 균열의 발생확율이 높아지며, 휨추종성도 나빠질 가능성이 높다. 따라서 저온에서의 균열 저항성 및 스티프니스를 평가하는 것은 교면 포장 재료의 중요한 인자 중 하나이다. 포장과 포장 하부층의 접착은 포장층의 일체화된 거동을 할 수 있게 하기 때문에 내구성 향상에 중요하다. 특히 교량과 같이 진동과 변형이 많은 경우에 있어 포장 접착층의 성능은 포장과 교량 구조물의 파손에 더 큰 영향을 미치게 된다. 접착성능은 실내에서의 직접인장모드와 전단접착강도 시험 모드의 실험이 있으며, 현장에서 측정하는 Pull-off 실험 등이 있다. 최근에 교통량과 중차량의 증가와 더불어 교량이 장경간화 되어 가면서 평가방법과 기준을 과거보다 엄격하게 할 필요성이 있다. 하지만 현실은 교면포장에 대한 시방규정이 모호하기 때문에 본 논문에서 제시한 국내외의 다양한 평가방법을 통해 적절한 교면포장의 성능을 평가하고 교면포장의 거동특성에 대한 이해를 함으로써 보다 발전된 교량기술을 확보할 수 있을 것이다.