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.

고속도로 교량 유지관리 기술 50년

박민석 ( Park Min-seok ) 한국구조물진단유지관리공학회 2021 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 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.

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.

대도시 교량의 유지관리 우선순위 산정 알고리즘 개발

이종억 ( Lee Jongeok ),장준호 ( Chang Chunho ),김진규 ( Kim Jinkyu ),이재철 ( Lee Jaechul ),석맹호 ( Suk Maengho ) 한국구조물진단유지관리공학회 2023 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.27 No.1

교량은 국민의 안전과 국가의 사회 · 경제적 발전에 직접적인 영향을 미치는 핵심 SOC 시설물이다. 국내 교량은 1970년대에서 부터 1980년대의 급격한 경제 성장기에 준공되었다. 국내 교량의 노후화는 가속화되고 있으며, 교량의 노후화로 인해 문제가 발생할 수 있음을 의미한다. 지속적인 교량 노후화가 예상되고 있음에 따라서 사회 · 경제적 측면에서 중요한 가치를 지닌 교량의 효율적 관리는 필수적이다. 과거 해외 선진국의 교량 유지관리 체계 미흡으로 발생된 사례를 통해 노후 교량의 유지관리 체계에 대한 중요성을 확인할 수 있으며, 국내에서도 이와 같은 문제가 발생할 수 있음을 인지해야 한다. 따라서 사회적, 경제적 가치가 반영된 교량의 유지관리에 대한 효율성을 산정할 수 있는 방법이 필요하며, 본 연구에서는 대도시 교량의 유지관리 우선순위를 산정할 수 있는 연구를 다음과 같이 수행하였다. 본 연구는 오픈소스로 제공되는 교량의 정보를 인자로 활용하여 교량의 유지관리 우선순위를 정성적으로 산정할 수 있는 알고리즘을 개발하였다. 개발한 알고리즘을 대구 광역시에 위치한 교량 8개소에 적용함으로써 평가하였다. 본 연구에서 제안한 알고리즘과 함께 추가 연구를 통해 추가 인자를 적용한다면 노후 교량의 유지관리를 보다 효율적이고 안정적으로 수행함에 있어서 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

고속도로 교량 유지관리 기술 50년

박민석 ( Park Min-seok ) 한국구조물진단유지관리공학회 2021 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 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.

교량의 5D 기반 위험도 평가 알고리즘 개발

신상영 ( Shin Sang-young ),이종억 ( Lee Jong-eok ),장준호 ( Chang Chun-ho ),양준모 ( Yang Jun-mo ) 한국구조물진단유지관리공학회 2021 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.25 No.1

도시의 발전으로 인하여 도시 시설물의 규모와 복잡도가 급속히 증가하고 있다. 이러한 복잡하고 다양한 도시 시설물의 유지관리와 안전관리는 도시 구성원의 안전한 일상생활을 위하여 필수적으로 확보되어야 하는 서비스이다. 이렇게 복잡해지는 도시 시설물의 유지관리 및 안전관리 서비스의 고도화에 대응하기 위하여 도시 시설물의 통합관리 시스템의 요구가 지속적으로 요구되고 있다. 이러한 사회적 요구는 IoT 기술의 급속한 발전을 기반으로 실제 생활에 구현이 가능하게 되었다. 즉 도시의 외형 적인 기본 3D 정보에 시간의 흐름에 따른 유지관리 정보(4D)와 경제적인 측면의 정보(5D) 등을 융합하는 네트워크 기반의 5D 시설물 통합관리 기술을 통하여 규모와 복잡도가 급속히 증가하고 있는 도시 시설물의 실시간 유지관리 및 안전관리 시스템을 구축할 수 있게 되었다. 본 연구에서는 5D 기반 교량 모니터링 시스템에 대한 기본적인 설계와 구성 요소 및 활용 방안을 도출하였다. 도시 시설물 통합관리 시스템의 구성 요소로서의 교량 모니터링 시스템은 교량에 부착된 각종 센서를 통하여 교량의 상황에 대한 IoT 데이터를 취합하여 현재 교량의 상태 및 유지관리와 안전관리의 기본적인 지표인 노후도와 위험도에 대한 실시간 평가를 제공함으로써 교량을 포함한 도시시설물의 관리에 요구되는 의사결정의 기본 자료로 활용될 수 있다. 따라서 절대적인 성능평가를 수행하여 위험도에 대한 평가 기준을 도출하였다. 또한 도출된 위험도를 도시 공간시설물 통합관리 시스템에 적용하여 공용중인 교량시설물의 예방적 유지관리를 가능하게 함으로써 저비용, 고효율의 시설물 유지관리 및 안전성 확보 시스템을 구축하고자 한다.

생애주기 성능 및 비용에 기초한 교량 유지관리기법 개발

박경훈(Park Kyung Hoon),공정식(Kong Jung Sik),황윤국(Hwang Yoon Koog),조효남(Cho Hyo Nam) 대한토목학회 2006 대한토목학회논문집 A Vol.26 No.6A

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. In this paper, a new method for the bridge maintenance is proposed to overcome the limit of the existing methods and to implement the preventive bridge maintenance system. The proposed method can establish the lifetime optimum maintenance strategy of the deteriorating bridges considering the life-cycle performance as well as the life-cycle cost. The lifetime performance of the deteriorating bridges is evaluated by the safety index based on the structural reliability and the condition index detailing the condition state. The life-cycle cost is estimated by considering not only the direct maintenance cost but also the user and failure cost. The genetic algorithm is applied to generate a set of maintenance scenarios which is the multi-objective combinatorial optimization problem related to the life-cycle cost and performance. The study examined the proposed method by establishing a maintenance strategy for the existing bridge and its advantages. The result shows that the proposed method can be effectively applied to deciding the bridge maintenance strategy.

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 학술발표대회 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.

고속도로 교량 유지관리 예산 분석

박창호 ( Park Chang-ho ),최진웅 ( Choi Jin-woong ),강남기 ( Kang Nam-gi ) 한국구조물진단유지관리공학회 2021 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.25 No.2

구조물의 유지관리를 위한 정책을 수립하기 위해서는 유지관리를 위한 예산에 대한 평가가 선행되어야 한다. 즉 유지관리 수준을 결정하고, 유지관리 방법을 체계화하기 위해서는 유지관리 활동을 위하여 필요한 예산에 대한 예측 및 조달 가능한 예산 수준을 고려해야만 실효성 있는 정책이 수립될 수 있다. 이를 위하여 2021년 현재 한국도로공사에서 관리하고 있는 교량은 9,549개소로서 총연장이 1,218km에 달한다. 이 외에도 터널이나 암거 등 관리대상 구조물은 많이 있지만 대부분의 유지관리 예산은 교량의 관리를 위하여 집행되고 있다. 본 논문에서는 2001년부터 집행된 유지관리 예산에 대하여 분석하고, 특징을 정리하였으며, 향후 유지관리를 위하여 필요한 예산을 예측하였다.

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 학술발표대회 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.