기술의 발전에 따라 전 세계적으로 교량은 대형화되고 있으며, 또한 노후 교량의 수도 급격히 증가하고 있다. 이들 대형, 노후 교량 에 대한 구조건전성 모니터링은 대형 사고 예방을 위해 필수적이다. 본 연구에서는 LoRa LPWAN 기반 무선계측시스템의 적용에 대 한 연구를 수행하였으며, 전남 신안군에 위치한 천사대교의 사장교 구간에 LoRa 무선계측시스템을 구축하였다. 교량의 주탑, 케이블, 보강거더에 대하여 계측시스템을 구축하여 기구축되어 운영 중인 유선기반 모니터링 시스템과 성능 및 경제성을 비교하여 LoRa LPWAN 기반 무선 모니터링 시스템의 대형 교량에서의 적용성을 검토하였다.

교량은 사용년한이 증가함에 따라 노후화로 인해 역학적인 성질과 구조적인 성능이 저하되고, 이로 인해서 강진 시에 내진성능이 저하된다. 교각과 교량받침에 대한 노후화를 몇 가지 단계로 정량화하여 해석모델에 반영하였고, 노후화된 교각과 교량받침에 대하 여 부재-수준의 지진취약도를 평가하였다. 교량 시스템의 파괴 메카니즘을 직렬시스템으로 가정하여, 부재-수준의 지진취약도 해석 결과로부터 시스템-수준의 지진취약도를 평가하는 방법을 제안하였다. 노후도에 취약한 부재인 교각과 교량받침에 대하여 5가지 정 량적인 노후도(0, 5, 10, 25, 40%)를 가정하여 부재-수준의 지진취약도를 평가하였고, 이 결과로부터 시스템-수준의 지진취약도 평가 를 수행하였다. 시스템-수준의 지진취약도는 교량받침 보다는 교각이 지배적인 영향을 줌을 알 수 있었다. 이는 보다 취약한 구조부재 의 지진취약도가 전체 교량시스템의 지진취약도에 지배적인 영향을 주는 것을 의미한다.

본 연구에서는 차량-교량 상호작용 시스템의 고유진동수 변화를 분석하였다. 차량이 주행하는 교량의 동특성은 차량의 질량 및 진 동을 무시하지 않는 경우 상호작용을 반영해야 하는데, 이때 시스템은 시간가변적이므로 고유진동수 또한 시간가변적인 특성을 보인 다. 따라서 본 연구에서는 차량과 교량을 각각 2자유도를 갖는 시스템으로 모델링하여 차량의 위치와 질량비 그리고 시스템 강성비에 따른 시간가변적 고유진동수를 산출하였다. 분석 결과 일반적으로 초기 고유진동수가 작은 시스템은 상호작용으로 인하여 증폭비가 낮아지는 추세를 보이나 상호작용이 발생할 경우 증폭비는 분기점을 보이며 비선형적 추세를 보이는것을 알 수 있다. 따라서 상호작 용이 발생하는 시스템차수에 대한 이해가 필요함을 알 수 있다.

Seismic fragility analysis of a structure is generally performed for the expected critical component of a structure. The seismic fragility analysis assumes that all the components behave independently in a structural system. A bridge system consists of many inter-connected components. Thus, for an accurate evaluation of the seismic fragility of a bridge, the seismic fragility analysis requires the composition of probabilities considering the correlation between structural components. This study presented a procedure to obtain the seismic fragility curve of a bridge system, considering the correlation between bridge components. Seismic fragility analysis was performed on a PSC bridge that is considered as the central infrastructure. The analysis results showed that the probability of the seismic fragility curve of the bridge system was higher than that of each bridge component.

The IoT-based sensor network is one of the methods that can be efficiently applied to maintain the facilities, such as bridges, at a low cost. In this study, based on LoRa LPWAN, one of the IoT communications, sensor board for cable tension monitoring, data acquisition board for constructing sensor network along with existing measurement sensors, are developed to create bridge structural health monitoring system. In addition, we designed and manufactured a smart sensor node for LoRa communication and established a sensor network for monitoring. Further, we constructed a test bed at the Yeonggwang Bridge to verify the performance of the system. The test bed verification results suggested that the LoRa LPWAN-based sensor network can be applied as one of the technologies for monitoring the bridge structure soundness; this is excellent in terms of data rate, accuracy, and economy.

구조물의 『3차원 설계』는 성공적인 BIM(building information modeling) 정착을 위한 핵심 기술이다. 이를 위해 다양한 BIM 라이브러리들이 개발되고 있지만 선형기반으로 구조물이 가설되는 교통 인프라의 설계업무에 적용하기에는 한계가 있다. 상용화된 BIM 소프트웨어들이 지원하는 라이브러리를 계획된 선형을 기반으로 구조물이 가설되는 교통 인프라의 설계 업무에 적용하는 것은 사용성 측면에서 한계가 있다. 더욱이 조합을 고려하지 않고 개발된 라이브러리로 생성된 모델은 다양한 설계변경 상황에 대응하기가 쉽지 않다. 따라서 본 논문에서는 교통인프라 구조물인 철도 교량을 대상으로, 유관 시설 또는 부재에 대한 3차원 객체를 설계변경에 효율적으로 대처할 수 있도록 매개변수 기법을 적용한 ‘BIM기반 3D 모델 생성 자동화 모듈’을 구축하였다. 모듈의 주요기능은 기준선형을 바탕으로 기준경로를 도출하고 다른 객체와의 조합을 고려하여 목표객체를 연장 및 배열하는 것이다. 또한 모듈의 조합으로 구성된 철도교량의 통합모델에 대하여 설계변수를 입력할 수 있는 사용자 인터페이스를 구성하여 설계변경 대응능력에 대한 적용성을 검증하였다.

In this study, The recent national interest is focused on the welfare of the people, and new projects in the construction sector are being reduced, and the aging of infrastructure is not getting attention. In domestic case, most of the infrastructures were built in the 1970s to 1980s, and the road extension is also steadily increasing. Therefore, the costs to bridge maintenance from around 2010 by a similar route to that of advanced countries are also 4 times And it is time to pay attention to maintenance as well as construction. Therefore, a study was carried out on the valuation method considering bridge condition evaluation, which is a part of BIM library building and assembly program development. The proposed value evaluation method will be used as an index of the existence of bridges by comparing the cost required for maintenance and reinforcement of the target bridges and the costs required for dismantling and disposal in the bridge management system of the future program

본 연구의 목적은 지진발생 시 발생할 수 있는 초장대교량의 관리기준을 기반으로 하여 비상대응절차를 정의하고, 지진의 레벨(Level)별 비상대응 알고리즘을 개발하여 구조물의 센서와 연동하는 교량재난관리시스템인 BDMS(Bridge Disaster Management System) 개발이다. 지금까지의 초장대교량의 지진에 대한 방재시스템은 메뉴얼(Manual) 중심의 방식이며 패쇄적인 시스템을 활용하였으나 본 연구에서는 IT 기술을 접목하고 인터넷 기반의 개방적 시스템을 활용하여 보다 실용적인 시스템으로 개발하였다. 또한 교량관리자별로 업무를 할당하고 그 절차마다 수행해야할 임무를 AAD(Activity Action Diagram)을 통하여 명확하게 규정하였다. 3D 상황판 기능을 제공하여 지진재난 뿐 아니라 다른 자연재난의 중복 발생 시에도 적절한 초기 대응이 가능하도록 설계하였다. 시나리오를 기반으로 비상대응 주체별로 행동요령을 정의 하고 비상대응절차를 구축하여 이를 시스템화한 BDMS을 개발 활용한다면 기존의 경험적, 매뉴얼 중심의 대처방식에서 신속성, 효율성을 가진 지진 재난 방제시스템을 갖게 될 것이다.

예부선은 항만 개발 및 매립, 해상교량 건설, 항로 준설 등 우리나라 해양 산업 건설에 핵심적인 공헌과 역할을 수행하여 왔다. 또한 국내 등록 척수로는 가장 많은 비중을 차지하고 있고, 부선의 경우 전용화와 대형화가 꾸준히 진행되어 일반 상선과 등급의 부선이 운항되고 있다. 이로 인한 해양사고의 증가에도 불구하고 예부선에 대한 국가적인 차원에서의 안전운항 대책이 미흡한 실정이다. 본 연구는 최근 빈번하게 발생하고 있는 해상교량과 관련된 예부선의 사고에 대한 안전 운항 대책을 제안하고자 한 것으로, 해양사고의 통계 자료와 사례 분석, 예부선 운항 실태를 운송계약 측면과 인원 구성을 검토하여 해상교량의 안전 통항을 위해 선학 자체적으로 점검해야 하는 항해계획과 운항점검표를 일례로 제시하고, 예부선의 안전운항 향상을 위한 전자차트시스템 기반의 안전항행지원시스템을 제안한다.

본 연구는 복합재료 교량시스템의 규준 정립을 위한 연구로서 실제 설계 시공되어진 복합재료 교량의 정밀해석수행과 이를 통한 복합재료 교량의 파괴거동 및 설계기준 등을 조사하는데 그 목적이 있다. 본 연구의 효율적인 연구를 위하여 실제 미국 NEW YORK주 내에 설계 시공되어있는 Noncomposite-FRP 복합재료 교량을 대상으로 해석적 연구를 수행하였으며 본 연구에서 사용된 해석적 모델을 토대로 실제 미국에서 기 수행되어진 교량 거동에 관한 해석 및 실험하중 평가와 그 결과를 비교하였다. 특히 국내 복합재료 교량의 해석적 설계기준 평가를 위하여 보다 실질적이고 정확한 파괴모드의 조사 및 분석이 요구되어지므로 본 연구에서는 이를 위하여 기존의 해석적 연구에서 가벼운 중량으로 인하여 무시되었던 자중의 영향과 각 적층 layer에 설계된 ply orientation을 고려하여 해석하였다. 그 결과 자중을 고려한 복합재료 패널들의 경우, 제작 결함에 따른 이음부 파괴가 없을 경우 교량 상부 구조 중 횡축 보에서의 국부 좌굴 파괴가 교량의 파괴를 지배할 것으로 본 연구결과에서 예측되었다. 이는 복합재료 교량 제작 시 복합재료 상판 패널과 보의 이음부가 Noncomposite로 제작되는 경우 실제 제작되어진 복합재료 상판의 고 강성에 의하여 재하 하중에 의한 하부 강재 거더 좌굴이 선행되는 것으로 판단된다.

본 연구에서는 교량의 내진보강을 위하여 기존 교량에 지진격리장치를 추가하는 접근법을 제안하였다. 기존 받침을 지진 격리받침으로 완전히 대체하는 접근법도 이미 제안되어 있지만 본 연구에서는 경제성과 안전성을 고려하여 기존 받침을 제거하지 않고 활용하도록 하였다. 이는 지진격리받침이 상부 수직하중을 분담하지 않고, 수평방향의 지진운동에 대한 주기 이동과 감쇠 역할만 한다. 이 접근법의 실험적 검증을 위해 실제 교량을 대상으로 납-적층고무받침(LRB)을 설계하고 실물크기로 기존 받침과 LRB를 제작하였다. 이 지진격리시스템의 가상 지진입력에 대한 응답은 유사동적실험으로 구하였다. 아울러 범용해석프로그램을 통한 지진응답해석과 비교하여 실험결과의 신뢰성을 확인하였다. 실험결과 제안된 지진격리시스템은 지진시 안정적인 거동을 보였다.

방수시스템의 거동은 재료 인자들의 복잡한 상호작용, 설계 상세, 그리고 시공의 질에 따라 결정되고, 방수성은 교면과의 접착성과 방수재의 손상정도에 의해 결정되는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구는 현재 국내에 유통되고 있는 교면방수재의 종류별로 방수시스템의 성능을 현재 각 시공현장에서 하자의 원인으로 가장 빈번하게 발생되는 요인들을 중심으로 인장접착 특성을 비교하였다. 방수시스템에 대한 인장접착강도 시험 결과, 함수비 10% 이상에서는 무기질탄성계 도막방수재를 제외하고는 접착력이 감소하였으며, 바닥판 콘크리트 강도가 증가할수록 일반적으로 인장접착강도는 증가하였다. 또한 바닥판 콘크리트의 양생방법에 따라 내부의 공극구조 및 평탄성의 차이로 인해 수중양생한 시편이 전반적으로 접착력이 더 큰 것으로 나타났다. 아스팔트 혼합물 포설전 보다 아스팔트 혼합물 포설후 인장접착강도가 증가하는 경향을 나타냈지만 도막식의 경우, 오히려 감소하는 결과가 나타났다. 그리고 방수재 시공시 대기온도가 상승함에 따라 접착력이 저하되어 방수 시스템의 성능에 악영향을 미치는 것으로 나타났다.

방수시스템의 거동은 재료 인자들의 복잡한 상호작용, 설계 상세, 그리고 시공의 질에 따라 결정되고, 방수성은 교면과의 접착성과 방수재의 손상정도에 의해 결정되는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구는 현재 국내에 유통되고 있는 교면방수재의 종류별로 방수시스템의 성능을 현재 각 시공현장에서 하자의 원인으로 가장 빈번하게 발생되는 요인들을 중심으로 인장접착 특성을 비교하였다. 방수시스템에 대한 인장접착강도 시험 결과, 함수비 10% 이상에서는 무기질탄성계 도막방수재를 제외하고는 접착력이 감소하였으며, 바닥판 콘크리트 강도가 증가할수록 일반적으로 인장접착강도는 증가하였다. 또한 바닥판 콘크리트의 양생방법에 따라 내부의 공극구조 및 평탄성의 차이로 인해 수중양생한 시편이 전반적으로 접착력이 더 큰 것으로 나타났다. 아스팔트 혼합물 포설전 보다 아스팔트 혼합물 포설후 인장접착강도가 증가하는 경향을 나타냈지만 도막식의 경우, 오히려 감소하는 결과가 나타났다. 그리고 방수재 시공시 대기온도가 상승함에 따라 접착력이 저하되어 방수 시스템의 성능에 악영향을 미치는 것으로 나타났다.

지진하중을 받는 다경간 단순형교의 낙교방지대책으로 적용되는 cable restrainer를 적절하게 설계하기 위해서는 restrainer의 보강효과에 대한 분석이 우선적으로 이루어져야한다. 본 연구에서는 단순지지 다경간 교량시스템을 중심으로 restrainer로 보강된 교량의 보강효과와 다양한 교량의 영향 요소를 고려할 수 있는 단순화된 해석모형을 개발하였으며, 이를 바탕으로 대상교량의 인접 진동계간의 상대거리, 충돌력, 하부교각으로 전달되는 전단역과 휨모멘트의 변화 등의 동적거동특성을 조사하여 restrainer의 보강효과를 분석하였다. 또한, restrainer의 여유길이 변화, 강성변화, 그리고 restrainer 길이변화에 따른 응답특성을 분석하였다.

본 연구는 지진격리장치의 일종인 마찰 단진자 시스템(FPS)의 교량에의 적용에 관한 연구이다. FPS에 의하여 지진 격리된 교량과 지진 격리되지 않은 교량의 지진하중 작용시의 응답을 비교하기 위하여 축소모델 교량을 이용한 진동대 실험을 수행하였다. 연구결과, 본 장치를 설치한 경우 지진하중에 대한 지지능력이 향상하는 것으로 나타났다. 또한, 활동면 곡류반경에 의해 조절이 가능한 F.P.S 베어링의 강성은 입력된 kwlsfur의 강도와는 무관하며, 활동면의 마찰계수에 따라 속도가 변화하여 약진시에는 활동면에서의 속도가 작으므로 강진시와 비교하여 지진하중에 의하여 발생하는 마찰력도 감소하게 되었다. 한편 F.P.S 베어링의 마찰특성은 반복된 실험에서도 변화하지 않았고, 영구변형은 약적으로도 작았을 뿐만 아니라 누적되지도 않았다.