교량의 사용수명 연장을 위한 유지관리 전략과 장기 계측을 통한 사례 검증

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

During the Korean War, 45%(481 km) of Korea’s paved roads and 63%(1,139 bridges, totaling 32.5 km) of its bridges were destroyed, causing severe damage to the national infrastructure. Since the Five-Year Economic Development Plans were implemented in seven phases between 1962 and 1996, the national road network was rapidly expanded, with 55,173 km of roads and 5,828 bridges(total length: 636 km) were newly constructed.
However, the Seongsu Bridge, which was completed in 1979, collapsed in October 1994 due to poor construction and inadequate maintenance. Accordingly, the Special Act on Safety and Maintenance of Facilities was enacted in January 1995, mandating regular inspections of publicly used structures, such as bridges, tunnels, and buildings.
As of December 2023, Korea manages 39,457 bridges(total length: 4,026 km) with an average service life of 19.3 years. By 2034, the number of bridges with a service life exceeding 30 years is expected to increase rapidly from 5,900(15.1%) to 19,600(49.9%), intensifying concerns over structural aging and deterioration of key materials.
Despite these increasing risks, most safety assessment companies are small and still rely on manual methods to conduct investigations, inspections, and diagnoses. Advanced diagnostic technologies enabled by the Fourth Industrial Revolution are not yet widely adopted. Therefore, this study examines ways to enhance bridge safety and extend the service life of bridges by exploring future-oriented bridge construction approaches that apply effective safety inspection practices, maintenance strategies, and new technologies to accurately investigate, measure, evaluate, and diagnose facility defects.
In particular, additional long-term monitoring was performed on a monolithic abutment bridge constructed without expansion joints—these joints are among the most frequently repaired components and are known to damage adjacent materials in conventional bridges. By comparing measured values with design specifications and assessing performance under various environmental and load conditions, this study highlights the necessity of introducing a post-evaluation system and management measures for bridges that employ new technologies.

국문 초록 (Abstract)

6.25 전쟁 기간 중, 우리나라 포장도로의 45%에 해당하는 481㎞와 교량의 63%(1,139개소, 32.5㎞)가 파손되는 등 국가 기반 시설에 심각한 피해가 발생하였다. 이후 7차례에 걸친 경제개발 5개년 계획 결과, 1962년부터 1996년까지 도로 55,173㎞, 교량 5,828개소(636㎞)가 건설되어 국가도로망이 급격히 확충되는 성과를 거두었다.
그러나 1979년 준공된 성수대교가 부실시공과 미흡한 유지관리로 1994년 10월에 붕괴 사고가 발생하였다. 이에 1995년 1월 ｢시설물의 안전 및 유지관리에 관한 특별법｣이 제정되어 교량, 터널, 건축물 등 다중 이용 시설에 대한 안전 점검과 진단이 수행되고 있다.
2023년 12월 말 기준 우리나라의 법정관리 교량은 39,457개소(연장 4,026㎞)에 이르며, 전체 교량의 평균 공용연수는 약 19.3년이나, 2034년에는 공용연수 30년을 초과하는 교량이 5,900여 개(15.1%)에서 19,600여 개(49.9%)로 급증할 것으로 전망되며, 이에 따른 교량 노후화와 주요 부재 열화 등으로 시설물의 안전성에 대한 위험이 점차 커지고 있다.
현재, 대다수 안전진단 업체는 영세한 데다 인력 중심의 조사와 점검, 그리고 매뉴얼에 의존하여 안전 점검과 진단을 수행하고 있다. 선진국 사례와 같이 4차산업 기반의 첨단 진단 기술과 장비의 활용이 이루어지지 못하고 있다. 이에 따라 본 연구는 시설물 결함의 정확한 조사⋅측정⋅평가⋅진단하는 효과적인 안전 점검 사례, 유지보수 전략, 그리고 신기술을 적용한 미래 지향적 교량 건설 방향을 모색함으로써, 교량의 안전성 제고와 사용수명을 극대화하는 방안을 검토⋅제시하였다.
특히, 일반 교량에서 보수 빈도가 가장 높고 다른 부재의 손상 원인이 되는 신축이음을 제거하여 시공한 일체식 교대 교량을 대상으로 장기 계측을 추가 수행하였다. 계측값과 설계 당시 해석 값의 차이를 분석하고, 온도 및 계절 변화, 콘크리트 수축, 크리프, 교통 하중에도 안전하게 거동하는지 계측⋅분석⋅검토함으로써, 신기술 적용 교량에 대한 사후평가제도의 도입 필요성과 관리 방안을 제시하였다.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론 1
• 1.1 연구 배경 및 필요성 1
• 1.2 연구 내용 및 범위 3
• 2. 국내 도로⋅교량의 건설과 유지관리 변천사 5
• 2.1 국내 도로와 교량의 역사⋅기술의 변천 5
• 2.1.1 도로 기술 발전 역사 6
• 2.1.2 교량 발전 역사 11
• 2.2. 도로 투자 및 건설 15
• 2.3 도로 유지관리 22
• 2.4 교량 유지관리 28
• 3. 교량의 수명과 유지관리 전략 36
• 3.1 교량의 설계수명과 사용수명 36
• 3.2 교량의 주요 부재별 손상⋅보수 현황 46
• 3.3 교량 유지관리 전략과 미래 방향 58
• 4. 교량의 구조형식 분류⋅결정과 신기술 개발 전략 69
• 4.1 교량 재료⋅구조형식별 분류 69
• 4.2 계획⋅설계 단계의 교량 구조형식 결정 76
• 4.3 신기술 개발 전략의 미래 방향 80
• 5. 신기술 적용 교량의 사례검증 88
• 5.1 일체식 교대 교량 88
• 5.1.1 개발 배경 및 운영 현황 88
• 5.1.2 사례검증 사유 89
• 5.2 일체식 교대 교량의 구조형식별 거동 매커니즘 91
• 5.3 공용중 장기추적 검증 필요성 94
• 5.4 분석 대상 교량과 구조 모델 98
• 5.5 장기 계측시스템 구축 103
• 5.5.1 계측기 성능 및 설치 위치 103
• 5.5.2 계측 결과 106
• 5.5.3 계측과 해석 결과의 비교 109
• 5.6 분석 결과의 적합성 검증 112
• 5.6.1 사용 데이터 정규성 검증 112
• 5.6.2 수치 해석과 계측 결과의 적합성 검증 114
• 6. 결론 116
• 참고문헌 121