R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201818CTAP-C117271-03 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | BIM을 이용한 교량 구조물의 안전진단 및 유지관리 시스템 구축 | |||||
| 총 연구기간 | 2016-06-28 ~ 2019-04-27 | |||||
| 연구책임자 | 한상윤 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
13명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 377,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 377,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 900,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 900,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 고려대학교산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
▶ 사회기반 시설물들이 21세기에 접어들어 급격하게 낙후되는 추세를 보이고 있음 ▶ 기존 시설물의 안전관리는 여전히 우선순위가 되지 못하였고 위험성이 증가하고 있음 ▶ 사회기반 시설물들의 안전 진단 및 유지보수에 관심도가 증가하고 있으며 시설물 안전 관리 법규와 기준이 이미 정립되어 있지만 현장 실무자가 활용할 수 있는 가시화된 시스템이 없음 ▶ 방대한 양의 이력 정보를 체계적으로 정리 및 분류하여 구축된 라이브러리를 BIM에 도입하고 안전 진단 및 유지관리 이력을 가시화 및 체계화 할 수 있음 ▶ 교량 구조물은 비정형 구조물이여서 지형고를 고려한 교량 구조물의 BIM 라이브러리 구축 및 자동 조립 프로그램 개발의 필요성이 증가하고 있음 ▶ 상태평가 기반의 잔존수명 예측 및 가치평가를 통한 안전 진단 및 유지관리의 중요성이 증가하고 있음 ▶ BIM기반 안전 진단 및 유지관리 통합시스템 구축이 필요함 [최종목표] 교량 구조물의 노후화로 안전 진단 및 유지관리에 소비되는 비용이 증가하고 있으며 매년 또는 분기별 점검이 지속적으로 수행되고 있지만 안전 진단 및 유지관리의 분리된 작업으로 이력 정보가 체계적으로 정리되어 있지 못하는 실정임. 또한 안전 관리 소홀로 미연에 방지할 수 있었던 사고들이 발생하고 있으며 안전 관리 및 유지보수에 중요성을 인식하지 못하고 안전 진단 및 유지보수의 효율성을 높여주는 정보 이력관리 기술이 부족함 교량 구조물은 비정형 구조물이여서 지형고를 고려한 BIM 라이브러리 구축이 필수적이며 자동 조립 프로그램 개발하여 일반적인 교량 구조물에도 BIM을 적용하고자 함. BIM을 적용한 교량 구조물의 안전 진단 및 유지관리 이력을 3차원 시각화해주고 라이브러리 구축을 통한 실무자 간의 업무 효율성이 증가하게 될 것임. 또한 구조해석을 수행하여 확인할 수 없는 이력에 대한 결과 값을 추가적으로 확보하여 상태평가를 수행하고 이에 따른 잔존수명 및 가치평가를 통한 체계적인 안전 진단 및 유지관리 시스템 구축에 핵심적인 기술이 될 것임 이러한 기존의 체계의 한계를 극복하고자 기존과 차별화된 안전 진단 및 유지관리의 실무에 적용 가능한 기술체계를 개발 하고자함. 이를 위해서는 다음과 같이 네 개의 세부 목표로 구분 할 수 있음 ① BIM 기반 안전 진단 및 유지관리 기술 구축 ② 교량 구조물의 가치평가 및 잔존 수명 예측 시스템 개발 ③ 교량 구조물 BIM 라이브러리 구축 및 조립 프로그램 개발 ④ 교량 구조물 상태평가 기법 개발 이를 통해 BIM 기반의 교량 구조물의 안전 진단 및 유지관리 통합시스템 기술을 구축 하고자함 ■ 연구 방법 및 시스템 예시 다음과 같은 과정으로 안전 진단 및 유지관리 통합시스템을 구축함 ① 교량 구조물의 안전 진단 및 유지관리 이력을 확보 및 라이브러리 구축 ② 교량 구조물 BIM 라이브러리 구축 및 자동 조립 프로그램 개발 ③ 구조해석을 통한 확인할 수 없는 이력에 대한 결과 값 확보 ④ 구조해석을 통한 상태평가 기반의 잔존수명 예측 및 가치평가 ⑤ 지형고를 고려한 BIM 라이브러리 구축 및 자동 조립 프로그램 개발 ⑥ BIM을 이용한 이력 정보의 체계화 및 시각화 ⑦ BIM을 이용한 안전 진단 및 유지관리 통합관리시스템 구축 ■ 최종 목표 설정근거 ？ 최종 목표 성격 : 본 연구 개발의 최종 성과물은 BIM 기반의 안전 진단 및 유지관리 시스템을 통해 실무자들 간의 정보공유 가능성 확보 및 교량 구조물의 사고 발생 이전에 체계적인 안전 진단 및 유지관리를 통한 실용화 가능성확보 및 예산 절감에 따른 경제성과 기술적 활용성 가치 창출을 목표로 실무에 적용할 수 있는 기술을 개발하는데 있음 ？ 목표 설정의 근거 - 다가오는 2030년부터는 교량 구조물의 노령화가 본격화되며 체계적인 안전 진단 및 유지관리의 중요성이 대두되고 있음. 하지만 안전 진단과 유지관리의 분리된 작업으로 정확한 진단과 유지관리가 수행되고 있지 않으며 미연에 방지할 수 있었던 사고가 발생하여 국가의 경제적 손실을 초례하고 있는 상황임. 교량 구조물의 안전 진단 및 유지관리 시스템 구축을 위해서는 체계적인 이력관리가 필수적임 - 이러한 한계로 인해서 기존 교량 구조물의 안전 진단 및 유지관리 체계의 한계를 극복 할 수 있는 이론적 아이디어를 바탕으로 실무에 적용 가능한 기술체계를 개발하고자 함 - 현재 국내에서 교량 구조물의 안전 진단 및 유지관리를 BIM 기술과 접목시켜 기술을 개발한 사례는 설계 및 시공 단계의 BIM 라이브러리 구축에 초점을 두고 있으며 현재 건설시장에 BIM을 도입하고 있는 경향을 보이고 있음. 또한 조달청에서 발주되는 모든 사업은 필수적으로 BIM을 적용해야함 - BIM을 교량 구조물의 안전 진단 및 유지관리에 적용할 경우 안전 진단 및 유지관리 이력 정보를 3차원 시각화 해줄 수 있으며 실무자가 이력 정보를 정확하게 분석하여 유지관리에 적용할 수 있을 것이라 판단함 - 지형고를 고려한 BIM 라이브러리를 구축하고 조립 프로그램을 개발하여 일반적인 교량 구조물에 BIM을 손쉽게 적용할 수 있음 - 구조해석을 통한 상태평가 기반의 잔존 수명 예측 및 가치평가로 교량의 안전 진단 및 유지보수 시기, 방법을 제시해 줄 수 있음 - BIM 기반의 교량 구조물 안전 진단 및 유지관리 통합관리시스템을 구축하여 교량 구조물의 안정성 확보 및 실무자의 업무 효율성을 증대시킬 수 있음 [연구내용 및 범위] ■ 본 연구에서 개발하고자 하는 핵심 요소기술은 다음과 같음 ① BIM 기반 안전 진단 및 유지관리 기술 구축 - 예상치 못했던 교량의 붕괴 및 안전 관리 소홀로 미연에 방지할 수 있었던 사고 발생이 증가하고 있으며 안전 진단 및 유지관리의 중요성이 대두되고 있음. 앞으로 교량 구조물의 노후화가 급속하게 증가할 것이며 유지 보수 비용이 증가할 것임. 안전 진단 및 유지보수는 실무자들의 분리된 수행으로 이력 정보의 저장 및 처리가 불확실한 상태임 - 이러한 활용 가능한 정보가 없는 조건에서 교량 구조물의 안전 진단 및 유지관리를 수행한다는 것은 불가능하며 교량 구조물의 이전 이력 정보의 확보 및 분류를 통한 체계화 작업으로 안전 진단 및 유지관리 이력 라이브러리를 구축함 - 본 연구에서는 안전 진단 및 유지보수 이력 라이브러리를 구축하고 BIM에 적용하여 3차원 시각화 및 체계적인 정보를 확보하여 분리된 안전 진단 및 유지관리를 통합하고자 함 ② 교량 구조물의 가치평가 및 잔존 수명 예측 시스템 개발 - 육안 검사 기반의 안전 진단 및 유지관리 이력 정보를 확보하였지만 교량의 내부성능을 판단할 수 있는 정보가 없음. 또한 분리된 안전 진단 및 유지관리로 인한 정보의 부정확성이 존재하여 자료의 신뢰성이 떨어짐 - 구조해석을 통한 상태평가 기반의 가치평가 및 잔존 수명 예측으로 교량 구조물의 내부성능을 평가하고 BIM 라이브러리를 구축하여 안전 진단 및 유지관리에 적용하고자 함 ③ 교량 구조물 BIM 라이브러리 구축 및 조립 프로그램 개발 - 교량 구조물은 비정형 구조물이여서 지형고를 고려한 BIM 라이브러리 구축이 필수적임. 특수한 교량 구조물에는 BIM이 적용되고 있지만 일반적인 교량 구조물에는 매번 새로 만들어야하는 단점 때문에 BIM 적용이 어려운 실정임. - 본 연구에서는 지형고를 고려한 BIM 라이브러리를 구축하고 자동 조립 프로그램을 개발하여 일반적인 교량 구조물에 BIM을 손쉽게 적용하고자 함. 또한 BIM을 이용한 교량 구조물 안전 진단 및 유지관리 정보의 시각화를 통한 재점검 시기 및 위험도를 표현하고자 함 ④ 교량 구조물 상태평가 기법 개발 - 교량 구조물의 상태를 평가하는 기준이 모호하며 다양한 인자에 영향을 받음. 육안검사를 통한 외관조사는 가능하나 교량의 내부성능 상태를 평가하기는 어려움 - 비선형 및 계측지점 수의 제한으로 인하여 구조해석을 통하여 교량 구조물의 응답에서 교량의 상태를 평가하기에는 실질적인 한계가 있음 - 확률론적 기법을 기반으로 다양한 하중에 따른 교량 구조물의 응답에 대한 상태를 평가하고 교량 구조물의 상태평가 민감도 분석을 통한 지배적인 요소를 분석함 - 실제 사례 및 시뮬레이션을 통한 다량의 데이터를 기반으로 교량 구조물 응답 및 주변조건에 대한 교량의 상태를 평가할 수 있는 모델 제시 |
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| 색인어 | 한글 | 건물정보통합모델링 | 진단 | 관리 | 계측 | 안전 |
| 영문 | BIM | diagnose | maintain | measurement | safety | |
| 최종보고서 | 최종보고서(BIM을 이용한 교량 구조물의 안전진단 및 유지관리 시스템 구축).pdf | |||||