요약

미국의 교량 프로그램은 교통 인프라가 지속적으로 노후화됨에 따라 심각한 위기에 직면하고 있음. 현재의 교량 검사 기술은, 다양한 교량 부재들의 열화를 정량화하기 위해 노동력 집약의 주관적인 측정으로 대부분 구성됨. 지반 침투 레이다 (ground penetrating radar: GPR)와 같은 일부 첨단 비파괴 검사 (non-destructive testing) 기술들이 시행되고는 있으나, 원격 센싱 (remote sensing) 기술은 거의 주목을 받지 못했음.

원격 센싱 기술은 교량 인프라의 상태를 평가하고 감시하며, 검사, 수리 및 복구의 효율성을 향상시키는데 사용될 수 있음. 원격 센서를 사용하여 교량의 상태를 감시하는데 있어 가장 중요한 것은, 원격 센서가 구조물과 직접적으로 접촉할 필요가 없기 때문에 교통을 차단할 필요가 없다는 것임.

교량에 일반적인 열화 (deterioration)를 이해하는데 있어서의 위기는 5곳의 부위로 나눌 수 있음: 상판 표면 (deck surface), 상판 표면하부 (deck subsurface), 거더 표면 (girder surface), 거더 표면하부 (girder subsurface), 및 구조물 전체의 반응 (global response). 각 부위는 상태 및 열화를 파악하는 특징적인 지수 (specific indicators)를 가지고 있음 (예를 들어, 크랙, 박리, 및 과도한 진동). 많은 수의 원격 센싱 기술들이 교량 상태 및 구조적 건전성을 감시하기 위한 잠재적인 적용가능성을 평가하기 위해 검토되었음.

이 보고서는 교량의 상태를 평가하는데 잠재적으로 유용한 12개의 원격 센싱을 평가하는데 중점을 두고 있음. 이 기술에 포함되는 것은, GPR, 스펙트럼 (spectra), 사진측량법 (photogrammetry)을 포함한 3D 광학 (optics), 전자광학 위성 및 항공 이미지 (electro-optical satellite and airborne imagery), 광학 간섭계 (optical interferometry), LiDAR, 열 적외선 (thermal infrared), 음향 (acoustics), 디지털 이미지 상관 (digital image correlation: DIC), 후방산란 (backscatter)이나 스페클 (speckle)과 같은 레이다 (radar), 간섭 합성 조리개 레이다 (interferometric synthetic aperture radar: InSAR), 및 고화질 스트리트뷰 (StreetView-style) 디지털 사진 (digital photography) 등이다.

이러한 원격 센싱 기술들의 적용가능성을 평가하기 위해 개발된 평가 방법을 사용하여, 각 기술은 정확성, 상업적 가용성, 측정비용, 사전 수집 준비 (pre-collection preparation), 분석 및 해석의 복잡성, 데이터 수집의 용이성, 원격 거리, 및 교통 차단 등에 대해 평가되었음. 이 평가로부터의 주요 결과로는, 3D 광학과 스트리트뷰 사진이 상판 및 구조 부재의 표면 상태를 평가하는데 가장 큰 잠재력을 가지고 있는 것으로 나타났음. 반면에 열 적회선 이미지 뿐만 아니라 GPR 및 고주파 레이다는 표면하부를 평가하는데 있어 잠재력을 보여주었음. 구조물의 전체적인 거동은 전자광학 위성 및 항공 이미지, 광학 간섭계, 및 LiDAR에 의해 가장 잘 감시될 수 있었음.

손상이나 열화가 시간에 따라 어떻게 변화하는지에 대한 감시는 주 (state) 및 지역의 공학자들에게 교량의 유지관리 및 수리에 대한 우선순위를 결정하는데 추가적인 정보를 제공해 줄 것임. 고밀도의 센서 네트워크에 대한 비용 없이 많은 교량으로부터 원격으로 정보를 얻는 능력은 교량 상태에 대한 더 정확하고 현실적인 평가를 제공해 줄 것임. 향상된 평가를 통해 제한된 자원으로 수리 및 유지관리 분야에 대한 분배가 더 잘 이루어질 것이며, 이를 통해 교량의 서비스 수명 및 안전도를 향상시키고 서비스 수명의 연장에 드는 비용을 최소화할 수 있을 것임.

원격 센싱 기술

일반적인 교량 공학자들에게 원격 센싱의 개념은 종종 위성 이미지와 항공사진과 연관되어 있음. 하지만, 추가적인 원격 센싱 기술들이 인프라에 사용되고 있음. 원격 센싱의 일반적인 정의는, 데이터 소스와의 직접적인 접촉없이 거리를 둔 상태에서 물체, 지역, 및 현상에 대한 공간 정보를 수집하고 측정하는 것임. 교량 공학자나 검사관에게 익숙한 전통적인 예로는, 위성 이미지, 항공 사진, LiDAR과 같은 레이저 스캐닝, 및 GPR 등이 있음. 원격 센싱은 또한 원격 구조물 건전도 감시의 형태, 또는 비파괴 평가 또는 검사의 형태로 이해될 수 있음.

평가 방법 및 평가결과는 원문 내용 참조