| 5차년도 |
1세부주관 : - 연구단 운영체계 구축 및 T/B용 철거(폐)교량 확보- 보수보강 기술 조사 및 실증대상 보수보강 기술선정 / 현장 실험검증공동1 : - 보수보강 기술 요구성능 정립- FOS 내장형 탄소섬유시트 개념 정립공동2 :- 중소 노후 콘크리트교량에 적합한 실증 DB모델 설계위탁1 :위탁2 : - 고정밀 입력하중 측정시스템 기초 설계 및 검증2세부공동1 : - 기존 내하력평가 프로세스의 개선- 머신러닝 및 교량 성능진단에 관한 기존 기술 조사 및 분석공동2 : - 기존의 확률론적 및 해석적 피로 성능평가 기술 분석공동3 : - 기술동향 파악 및 국내 교량 대상 형식별 노후화 요인 분석공동4 : 협동 : - 국내 외 교량 유지관리 사례 조사 및 분석- 노후교량유지관리 제도개선(안)
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1세부주관 : - 연구단 운영체계 구축- 교량 관리주체와 T/B 교량 활용 협력체계 구축- T/B용 철거(폐)교량 현황조사 및 확보- 장수명화 요소기술 실험검증을 위한 T/B용 철거(폐)교량 활용방안 마련- 실증대상 보수보강 기술선정- 중소 노후교량에 대한 현장 실험검증(상태평가, 차량재하실험) : 1개 교량- 현장 실험검증(내하력실험)가능 실험장비 설계공동1 : - 보수보강기술 우선순위 도출 - 교량 손상종류, 원인 및 해결 방안 조사 및 분석 - 손상 및 노후도 분류 및 기존 적용 재료？공법 분류 - 기존 보수보강기술 검증대상 우선순위 설정- 보수보강기술 요구성능 확립 - 기존 보수보강 재료·공법별 요구성능 분석 및 성능조사·분석- 탄소섬유시트 내 최적 FOS 배치 설계(안) 제시- 탄소섬유시트-FOS 계면 부착 특성 분석 및 최적 매립 방법론 제시- 계측 효율화를 위한 FOS와 데이터 획득 장치 연결부 개념 설계- FOS 신호-부착 손상 유형에 따른 상관성 분석공동2 :- 콘크리트교량의 기존 계측？실험데이터 사례조사 및 분석 - 국내 콘크리트 교량 실증데이터 확보 체계 검토(제도, 모니터링시스템 등) - 보수보강 실험, 실교량 실증실험 등 실험데이터 사례조사 및 분석 - 콘크리트교량의 보수보강 실험/실증 자료에 대한 Data Model(안) 설계 - 주요 교량관리기관 계측시스템 운영현황 조사 및 DB체계 검토 - 교량 형식？부재별, 평가항목별, 측정위치 및 물리량 등에 대한 표준 DB모델 설계 ※ ‘BMS 시스템 연계체계 및 활용방안’ 세세부 과제와 협업 추진위탁1 :위탁2 : - 문헌조사 및 교량 입력하중 측정시스템의 사양 결정- FEM 해석을 통한 최적 단면 설계 및 요소부재 검증실험- 고정밀 입력하중 측정시스템 최적 설계 완료2세부공동1 : - 기존 평가 방법 분석을 통한 중소교량의 하중저항계수 내하력 평가기법 제시- 기존 유한요소 해석모델 개선 기법의 검토 및 개선안 제시- 실측자료 분석기법 및 횡하중 분배율 추정 기법 검토를 통한 개선안 제시- 머신러닝 기법(딥러닝, 유전자알고리즘, 나이브베이즈, SVM 등) 조사 및 분석- 멀티데이터 기반 교량 성능진단에 관한 기술동향 파악- 교량 형식별 노후화에 의한 성능저하 평가 관련 기술동향 파악- 노후교량의 성능저하에 관한 주요 요인 분석공동2 : - 피로 성능평가 주요인자 연구자료 및 확률모델 분석- 확률론적 및 해석적 방법에 의한 피로 성능평가 기술 분석- 노후화에 따른 구성 재료의 열화 요인 조사 및 분석- 기존 콘크리트 교량의 내구 성능저하 평가기술 분석공동3 : - 열화 등 교량의 장기성능에 미치는 영향에 관한 사례 및 연구 자료 분석 - 신뢰도 기반의 노후 콘크리트 교량의 상태 평가 기술 분석- 노후교량 및 보수보강 교량 점검 자료의 외관조사망도 및 보수 물량 자료 수집 및 이력 분석 - 교량 대상 형식별 주요 열화 및 손상의 영향을 평가하는 민감도 분석 모델 구축공동4 : 협동 : - 국내 ？ 외 교량 유지관리 사례 조사 및 분석- 실증실험을 통한 평가 및 보수보강 시스템 연계 활용방안 사례조사- 교량 유지관리시스템 체계 검토(제도, 시스템 입력 등)- 주요 교량관리기관 유지관리시스템 운영현황 조사- 유지관리시스템 코드 체계 분석- 노후교량유지관리 제도개선(안)- 現 유지관리 시스템의 개선점 도출- 유지관리 제도 분석을 통한 개선(안) 마련- 실증실험, 성능평가, 보수보강 등 시스템 연계방안 도출
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| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
- 노후교량의 보수보강 기술개발 및 유지관리 체계 선진화- 기존 보수보강 기술에 대한 정량적 성능확보 및 개선을 통해 노후교량 공용수명 연장을 위한 원천기술 확보 가능- 보수보강 재료 및 공법별로 정량화된 요구성능 설정 및 공법 표준화를 통해 노후 교량 보수보강 계획 수립의 효율성 제고.- 재료 및 공법 요구성능별 정량적 평가를 통해 국내 보수보강 기술의 표준화 기여- 보수보강 공법의 성능 및 효율성을 정량화함으로써 시설물 상태를 고려한 안전하고 내구성이 향상된 보수보강 기법 적용 가능- 표준화된 보수보강 설계로 구조물 품질 향상 가능- 보수보강 기술 및 요구성능과 연계하여 신뢰성 있는 보수보강 설계시공 가능- 교량 관리 주체는 보수보강의 기초자료를 활용하여 상황발생 시 신속하고 안전한 보수보강을 수행할 수 있음- 탄소섬유시트를 활용한 보강의 상태를 확인하는 기술이 현 시점 기준으로 전무하며, FOS가 내장된 탄소섬유시트 개발 및 적용을 통해 정량적인 보강수준 확인 가능- FOS가 매립된 탄소섬유시트를 활용하여 부착면 탈락 수준에 대한 평가가 가능하며, 이를 통해 대상 콘크리트 교량의 효율적 유지관리 가능- 센싱 기반 보강재 개발 및 현장 적용 가능성을 확인함으로써 향후 타 보강재에 대한 센싱 기법 부여 및 활용을 위한 연구개발 활성화 도모- 기존 BMS연동 노후교량 장수명화 통합 관리 시스템 구축의 효율성 제고- 노후 강교량 실험검증을 통해 교량 관리주체, 관련 기술 개발 업체 등에서 공동 활용이 가능하며, 보수보강 시기 및 공법 의사결정을 위한 지침으로 활용- 환류형 의사결정 도입으로, 보다 논리적이고 공학적 타당성에 입각한 보수보강 의사결정 및 재정투입을 가능케 함- 입력하중 측정시스템의 개발로 교량 장기계측시스템에 있어 기존의 응답 계측 뿐만 아니라 입력하중과의 연동을 통하여 내하력 등과 같은 정량적인 상태평가를 가능하도록 함<2세부>- 중소 노후교량의 장수명화를 위한 교량에 대한 합리적인 내하력 평가 기법을 개발하여 설계와는 구별되는 평가 분야의 발전에 기여- 전통적인 건설산업은 현대의 발전된 IT기술에 힘입어 새로운 기술도약의 시대로 들어서고 있으며 머신러닝 기술과의 융합을 통한 유지관리 기술의 선진화 및 국제적 경쟁력 확보 가능- 지금까지 건설기술의 개발측면은 설계 및 시공기술의 개발에 역점을 두어왔으며, 기존 구조물의 유지관리에 대한 관심도가 상대적으로 낮아 설계 및 시공기술에 비해 낙후되어 있는 실정이었으나, 본 기술 개발을 통해 유지관리 기술의 고도화 기여 - 노후교량이 증가함에 따라 교량의 형식별 성능저하 요인과 응답을 예측하는 기술의 개발이 필요함. 이러한 기술의 개발은 기존 노후 교량의 장수명화 측면에서 파급효과가 클 것으로 기대되며, 국가적으로 노후교량 유지관리 기술의 확보가 가능함- 각 교량의 노후도를 반영한 성능평가 개념 정립- 구조물의 성능 평가를 위한 기반 기술 개발로 현재의 상태평가와 재하시험 위주의 구조물 관리 기술의 전환을 통해 관련 기술의 국가 경쟁력 향상- 시설물에 작용하는 다중 하중의 발현을 고려할 수 있도록 개발한 모형을 통해 다양한 형태의 위험도 및 성능을 고려할 수 있는 현실적인 성능 해석기술 개발- 다양한 교량 약화 요인 및 측정 데이터의 불확실성을 고려한 통합적, 확률론적 열화 모델이 적용된 신뢰성해석 기술은 교량해석 프로그램과 연동하여 교량 성능 평가 프로그램으로 개발될 수 있음- 현재 중소 노후교량 및 보수보강 교량의 성능 평가에 대해 확률론적인 접근 방법으로 연구하는 국내 기업은 거의 없는 실정으로 본 연구를 통한 기술력 확보를 통해 국외 경쟁회사에 비해 기술적 우위 확보 가능- 다중데이터 기반의 신뢰도 평가를 이용한 교량 성능평가시스템의 기술적 발전- 교량 종합성능평가의 T/B 실적용에 의한 평가기술의 적용성 향상 - 요소기술 검증, 계측 및 보수보강 의사결정 기법 DB 구축, 사후 보수보강 성능검증 프로그램 개발을 통해 교량관리시스템과 연동하고 관리주체 및 교량관리자에게 정보를 제공하고 활용하게 함으로서 전략적인 유지관리를 도모- 미래지향적인 기술의 검증을 통한 DB구축, 빅데이터 활용/가공을 통해 현재 정보의 저장의 수준에서 분석 및 의사결정을 할 수 있는 고도화 된 시스템 기술 확보가 가능함- 성능관리형 노후교량 유지관리 체계를 구축하기 위해 형식별, 부재별 최적 보수보강 시나리오 기법 개발 및 종합 평가체계 기준의 정립을 통한 프로세스 정량화
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| 사회 경제적 파급효과 |
<1세부>* 경제적/산업적 측면- 중소기업 신기술 지정률 향상 및 사업화 확대 기대- 노후교량의 유지보수 기술개발, 실증 및 실용화(신기술/기술이전 등) 촉진- 교량의 정량적 상태평가를 통한 효율적인 유지관리 우선순위를 산정하여 불필요한 보수보강 및 개축에 의한 예산낭비를 최소화할 수 있음- 장수명화 요소기술인 보수보강, 유지관리 분야의 실증실험 및 기술개발로 내수경제 활성화와 민간자본 투자확대로 국내 노후교량 시장 규모 확대 가능- 관련 분야 인력 양성 및 교육 프로그램/전문시험 인력 교육- 보수보강 및 유지관리 업체의 실증 기반 신기술 및 공법 개발을 유도함으로써 국내외 산업시장의 기술경쟁력 확보에 기여- 보수보강 기술의 장기성능을 확보함으로써 시설물 수명을 연장하고 시설물 관리를 위한 국가 예산 절감에 기여- FOS가 내장된 탄소섬유시트를 활용를 통해 교량 장수명화 유도를 통한 생애주기비용 감소 기대- 예방적 유지보수 개념의 도입으로, 단기간 대규모 재정투자 발생 방지 및 시설물의 전 기간 - 생애주기비용의 절감 효과을 통해, 효과적 재정 투입이 가능함* 사회적 측면- 보수보강 공법 결정에 활용하여 사용수명 연장에 따른 사회간접비용 절감 기대- 교량 구조물의 정량적 안전관리로 사회적 안전 신뢰도를 크게 향상 시킬 수 있음- 노후교량 안전성 확보를 통한 국민의 안전 인식도 향상- 구조물의 상태에 따라 성능 향상 및 보수보강 수준을 정량적으로 예측함으로써 국가 시설물 관리 및 운영의 효율성 제고- 안전에 대한 국민적 요구치를 충족 및 선진 유지관리 체계 도입 등을 통해 국내외 국가의 이미지 개선에 도움<2세부>* 경제적/산업적 측면- 신뢰도기반 평가법 개발로 교량의 유지관리시 합리적인 예산 관리 및 비용절감 기대- 노후화된 교량의 성능평가 합리화를 통해 교량 유지관리 비용 절감 유도- 인공지능 기반 노후교량 성능평가 모듈로 인적, 물적 피해를 최소화 기여- 노후교량 및 보수보강 교량의 정기적인 종합성능평가를 통한 경제적 유지관리 가능- 장수명화 노후교량 기술요소를 의사결정 기초자료로 활용 * 사회적 측면- 교량의 신뢰도기반 평가법은 노후교량 성능유지관리의 핵심요소기술로 최근 극대화되고 있는 범국민적 안전불감증 해소에 기여 - 노후화된 교량의 성능평가 절차의 선진화로 안전사회 구현- 해외의 인프라 운영 솔루션(IoT, 빅데이터, 머신러닝 등) 기술적 종속 위험성 대비- 지속적인 노후교량의 성능 유지관리를 통한 사회적 안전성 확보
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| 활용방안 |
교량 관리 주체(정부, 지자체 등)와 관련 보수보강 업체 등에서 합리적인 보수보강 시기 및 공법 의사 결정을 위한 지침으로 활용- SOC시설물 안전망 확보를 위한 정책·제도 및 로드맵 수립- 교량 유지관리 체계 마련에 활용(T/B활용, 지침 및 매뉴얼 개발)- 교량의 안전진단, 보수보강, 성능평가 기법의 검인증 및 T/B 활용유지보수·유지관리·보수보강 전문업체의 기술자 교육 자료로 활용기존 BMS 연계를 통해 노후교량 장수명화 통합 관리 체계 마련
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