PURPOSES : This study uses deep learning image classification models and vehicle-mounted cameras to detect types of pavement distress — such as potholes, spalling, punch-outs, and patching damage — which require urgent maintenance. METHODS : For the automatic detection of pavement distress, the optimal mount location on a vehicle for a regular action camera was first determined. Using the orthogonal projection of obliquely captured surface images, morphological operations, and multi-blob image processing, candidate distressed pavement images were extracted from road surface images of a 16,036 km in-lane distance. Next, the distressed pavement images classified by experts were trained and tested for evaluation by three deep learning convolutional neural network (CNN) models: GoogLeNet, AlexNet, and VGGNet. The CNN models were image classification tools used to identify and extract the combined features of the target images via deep layers. Here, a data augmentation technique was applied to produce big distress data for training. Third, the dimensions of the detected distressed pavement patches were computed to estimate the quantity of repair materials needed. RESULTS : It was found that installing cameras 1.8 m above the ground on the exterior rear of the vehicle could provide clear pavement surface images with a resolution of 1 cm per pixel. The sensitivity analysis results of the trained GoogLeNet, AlexNet, and VGGNet models were 93 %, 86 %, and 72 %, respectively, compared to 62.7 % for the dimensional computation. Following readjustment of the image categories in the GoogLeNet model, distress detection sensitivity increased to 94.6 %. CONCLUSIONS : These findings support urgent maintenance by sending the detected distressed pavement images with the dimensions of the distressed patches and GPS coordinates to local maintenance offices in real-time.

현재 우리나라 지방자치단체에서 보도의 포장상태를 정량화 할 수 있는 기준이 마련되어있지 않은 것이 현실이며 보도의 포장상태를 조사할 수 있는 방법과 보수기준 수립 역시 부재한 실정이다. 공항, 고속도로, 일반국도, 시도에서 적용되고 있는 포장상태지수는 비교적 다양하게 제시되어 사용되고 있지만, 조사항목과 평가방법이 매우 상이하여 보도 포장에 직접 적용하기에는 무리가 있는 것이 사실이다. 또한, 해외사례의 경우도 대부분 특정결함에 대한 보수기준은 수립되어 있으나, 파손유형을 복합적으로 반영한 평가지수에 대한 사례는 찾아보기 어려웠다. 따라서, 보도포장 유지보수의 근거마련을 위한 종합평가지수의 개발의 필요성이 대두되었고, 본 연구에서는 보도 포장상태를 평가하기 위해 우선적으로 보도의 포장상태를 정량화할 수 있도록 파손분류, 조사방법에 대한 기본방향을 수립하였다. 보도포장에는 포장재료(벽돌, 콘크리트, 화강석 등), 블록형식(I형, O형 등) 등에 따라 다양한 종류의 결함이 확인되고 있으나 결함량에 대한 조사방법은 별도로 수립되어 있지 않은 실정이다. 본 연구에서는 서울시의 보도에 대한 현장조사를 통해 결함의 형태를 분석하여 표 1.과 같이 네 가지 형태의 파손종류를 정의하였다. 블록 깨짐 및 빠짐, 모서리 깨짐, 평탄성 불량, 표면마모 및 박리로 분류할 수 있었으며 기타 특이한 파손은 제외하였다. 보도 포장의 파손면적 측정은 실제 파손구간의 면적을 측정하는 방법이 가장 타당하다고 할 수 있지만, 본 연구에서는 인력조사라는 것과 파손면적 산정의 단순화를 위해 유사한 파손유형을 구룹화하여 직사각형 형태로 파손면적을 측정하는 방법을 적용하였으며, 최소 파손면적은 보수면적 등을 고려하여 1㎡로 설정하였다. 또한 평탄성은 워킹프로파일로미터를 이용하였다. 보도의 포장상태를 정량화 할 수 있는 방법을 제시함으로써 보도의 상태를 나타내는 평가지수를 개발할 수 있는 기반을 마련하였으며 관련전문가의 의견을 청취하여 보도평가지수 개발이 가능할 것으로 판단된다.

대도시를 제외한 일반적인 지방소재 시‧군에서 관리하고 있는 지역도로의 경우, 장비조사 비용에 대한 경제적 부담과 협소한 도로 등 지역적 여건에 따라 정량적 장비조사를 활용한 유지관리에 어려움을 겪고 있는 실정이다. 본 연구에서는 이러한 지역도로 관리의 문제점을 극복하기 위하여 육안 조사를 통해 경제적이고 정략적 평가가 가능한 도로 포장상태 조사방안을 제시하고자 한다. 현장조사 수행 사진은 그림 1.과 같다. 일반적인 도로 현황 조사를 위하여 차량 내부에 캠코더를 설치하고 선정된 노선을 주행하면서 도로를 촬영하였으며, 영상 분석을 통해 도로의 기본정보, 시설물 등에 대하여 조사하였다. 또한, 도로 포장상태 조사를 위해 걸어 다니면서 육안으로 균열현황을 조사하였다. 신속하고 효율적인 육안조사를 위해 거리측정기를 이용하여 100m를 기준으로 선형균열(m), 면적균열(m2), 포트홀(갯수, m2)에 대한 균열현황을 조사하고, 조사결과를 이용하여 지역도로 평가지수(Local-road Pavement Condition Index,이하 LrPCI)와 균열률을 산출하여 포장상태를 평가하였다. 산업통상자원부에서 지원하는 공공기관연계 지역산업육성사업 ‘지역 도로관리 신산업 창조를 위한 기술개발(과제번호A016100014)’ 연구를 통해 개발된 LrPCI는 타 포장상태 평가지수 HPCI(고속도로), NHPCI(국도), SPI(서울시), MPCI(시단위)와 달리 균열률, 도로종류와 설계(제한)속도에 따른 개별 결함지수를 적용한 포장상태 지수이다. 기존의 포장상태 평가지수는 단일식으로 도로포장 상태를 평가하고 있으나 지역도로의 경우 지방도, 국도, 시도, 군‧면‧리도와 같이 다양한 도로가 존재하므로 동일조건의 평가방안을 적용하는 것은 무리가 있다고 판단되어 도로 특성을 고려한 포장평가방안을 개발하였다. 본 연구에서는 개발된 LrPCI와 장비조사 결과를 이용하여 경험식을 도출하였고, 이를 적용하여 포장상태를 평가하였다. ㅇㅇ시를 대상으로 육안조사를 통해 도로 포장상태 평가를 수행하였으며, 육안조사를 통한 도로포장상태 평가의 신뢰성 검증을 위해 같은 구간에서 자동포장 상태조사장비(KRISS)를 이용하여 포장상태를 조사한 후 결과를 비교‧분석하였다. 육안조사와 자동포장 상태조사장비의 균열률에 대한 비교‧분석 결과 평균 1.85% (최소0.03%, 최대9.99%) 차이로 매우 유사하게 나타나 균열률만 이용하여 포장 상태평가가 가능함을 알 수 있었다. 또한, 경제적인 면에서 육안조사는 장비조사의 약 30% 비용으로 수행이 가능하며, 신규 노동시장 창출에도 기여할 것으로 예상된다. 따라서 본 연구에서는 조사자의 안전을 위해 4차선 이하 지방도, 시도, 군‧면‧리도의 포장 상태조사는 육안조사로 대체 가능하며, 향후 육안조사 결과의 신뢰도 향상과 체계적인 조사체계 수립을 위한 추가 연구가 필요할 것으로 판단된다.

미국 및 프랑스의 경우, 초대형 항공기 출현, 항공기 기어 형상의 변화 및 항공교통의 지속적인 수요로 인하여 과거 노모그래프를 사용하는 설계법으로 포장을 설계하는데에 많은 한계가 있었다. 이러한 연유로 미국 FAA 및 프랑스 LCPC등은 포장 구조 시스템을 해석하고 이를 근거로 포장의 공용성을 예측하는 역 학적 경험적 설계법을 개발하였고, 현재도 개선 중에 있다. 줄눈 콘크리트 포장인 공항 콘크리트 포장의 경우 아스팔트 포장과는 달리 조인트를 가지는 이유로 다층탄성해석 프로그램을 통한 설계법에서 최근에 는 3차원 유한요소방법을 이용한 설계법으로 변화하고 있다. 본 연구는 국내의 역학적-경험적 공항포장 설계법을 개발하기 위해 FAA에서 개발한 공항포장용 3차원 유한요소프로그램인 FEAFAA를 참고하여 범용 해석 프로그램인 ABAQUS로 이를 개선한 모형을 구축하 였고, 기존 개발된 줄눈 콘크리트 포장용 3차원 유한요소해석 프로그램인 FEAFAA, EverFE 등과 비교하 여 구축 모형을 검증하였다. 그리고 항공기의 이동하중에 대한 포장의 거동을 해석할 수 있는 동적 해석 모형으로 확장하였고, 향후 인천공항공사의 현장 시험을 통해 모형에 대한 검증을 수행할 예정에 있다.

노면의 요철은 차량의 동역학적 거동에 의해 시트의 진동 또는 움직임을 유발하여 탑승자의 승차감을 저해시키는 요인이 된다. 차량의 동역학적 거동을 단순화한 모델 중 IRI(International Roughness Index)를 비롯하여 널리 적용되고 있는 Quarter-car모델은 그림 1과 같이 네 바퀴 차량의 1/4 모델로서, 현가상질량(sprung mass)의 수직 변위를 계산하는 모델이다. 그러나 실제 차량의 거동은 수직 방향 거동 외에도 네 바퀴의 거동 차이에 의해 그림 2와 같이 중심축에 대한 회전 운동을 하며, 이로 인해 시트에 앉아 있는 탑승자의 회전진동을 유발한다. 탑승자의 진동방향은 3축 병진운동과 각 축의 회전운동으로 그 림 3과 같이 정의할 수 있으며, 직진 주행 중인 차량으로 가정할 경우 z축에 대한 회전운동인 yaw 거동은 발생하지 않는다. 따라서 본 연구에서는 roll, pitch 회전거동과 연직 z방향 거동에 노출된 탑승자의 승차 감을 모사, 평가하기 위해 그림 4와 같이 시뮬레이터를 개발하였다. 또한 sin파형에 반응하는 시뮬레이터 패널 평가결과를 바탕으로 인체에 민감하게 영향을 주는 차량 거동요소의 주파수 특성을 분석하였다. 시뮬레이터 분석을 통하여 roll, pitch 및 z방향 거동의 특성에 따라 시뮬레이터에 탑승한 패널의 정성 적인 승차감 평가가 달라지는 것을 그림 5와 같이 확인하였다. roll과 pitch거동의 경우 8Hz 대역에서, z방향 거동은 4~8Hz대역에서 패널의 승차감에 가장 민감한 영향을 주는 것으로 분석되었다. 또한 양호- 불량의 경계에 해당하는 거동특성을 비교한 결과, 동일한 회전변위에 대해서 전반적으로 pitch의 영향이 더 큰 것으로 나타났다. 향후 본 연구결과를 토대로 승차감을 정량적으로 표현할 수 있는 방안을 마련할 계획이며, 도로이용자에게 보다 우수한 승차감을 제공하는데 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

고속도로는 도로이용자에게 최상의 서비스를 제공하는 도로이며 설문조사결과 고속도로를 이용함에 있 어 가장 큰 관심사는 안전을 포함한 주행쾌적성이다. 현재 고속도로를 포함한 모든 도로의 평탄성을 판단 하는 지수로서 IRI(International Roughness Index)가 활용되고 있으나, IRI는 2차원적 분석을 통한 결 과값이다. 즉, 1/4 Car(Quater Car)인 한 개의 바퀴에 대한 상하 움직임을 나타낸 것이라고 할 수 있다. 그러나 실제 차량은 노면의 프로파일 형태에 대한 4개의 바퀴에서 발생하는 움직임에 따라 차량내부의 탑 승자에게는 상, 하, 좌, 우의 거동이 발생하게 된다. 이러한 4개의 바퀴(Full-Car)를 통해 나타나는 차량 거동요소를 이용하여 도로관리 및 이용자 측면의 새로운 평탄성 관리기준을 마련하기 위해 차량거동 요소 별 거동량에 따른 정성적 평가를 수행하였다. 본 연구를 수행하기 위해 다음과 같이 세 가지 부분의 연구를 수행하였다. 첫 번째, 평탄성(승차감)에 영향을 주는 차량거동 요소를 선정하였다. 테스트 차량에 차량거동량 측정 이 가능하도록 센서를 설치하고 다양한 형태의 노면을 주행하여 나타나는 차량거동 요소를 확인하였으며 Roll, Pitch, Bounce의 거동이 주요 요소인 것을 확인하였다. 두 번째, 차량 거동요소를 구현할 수 있는 시뮬레이터를 제작하였다. 차량의 거동요소를 개별적으로 구 현하여 양호, 보통, 불량의 정성적인 평가를 수행하기 위해 시뮬레이터를 제작하였으며 Roll, Pitch, Bounce의 거동요소를 각각 조절하여 구현할 수 있었다. 세 번째, 차량 거동요소별 거동량에 따른 정성적 평가를 수행하였다. 시뮬레이터를 이용하여 Roll, Pitch, Bounce의 차량거동 요소 중 1개 요소의 거동량을 조절하여 구현하고 시뮬레이터에 1인이 탑승하 여 정성적인 평가를 수행하였다. 정성적 평가자는 성별, 직업군, 전문가여부, 운전여부 등을 고려하였다.

PURPOSES: This study focuses on conducting pavement rehabilitation for more deteriorated roads given a limited government budget. METHODS: Therefore, we apply a optimization programming model of the permutation algorithm used for rehabilitating more deteriorated pavement areas, which is subjected to the limited budget. RESULTS: The permutation algorithm was evaluated in terms of determining the maximized rehabilitation of deteriorated pavement areas, using the newly developed performance models such as fatigue cracking, rutting, international roughness index(IRI) through the surveying data from 2006 to 2012. When compared with a traditional model of the so-called worst-first sequence(WFS) method, the permutation algorithm worked better than the WFS method, resulting in covering more deteriorated pavement areas given the limited government budget. CONCLUSIONS : Through a case study, it could be concluded that the permutation algorithm provides more reliable results in terms of rehabilitating more deteriorated pavement areas given the limited budget.

PURPOSES : The evaluation of the pavement condition of the asphalt concrete pavement of No. 2 runway of Inchon International Airport through PMS, a supporting system for making a decision of pavement, maintenance and repair, was made, and the proper time for repair according to the PCI reduction rate was suggested. METHODS: By comparing and analyzing the evaluation results of pavements built in 2009, 2010, 2011, PCI change in each facility (No. 2 runway, C parallel taxiway, connection taxiway) was calculated. By applying the calculated change to PCI deduction rate model, the pavement condition of the target sections was estimated, and then the necessary section and time for repair were chosen. RESULTS: After careful consideration of the time for pavement and maintenance, based on the result of PCI prediction, it was estimated that the southern takeoff and landing section of No. 2 runway was required to be repaired in 2012; connection taxiway in 2013; and C parallel taxiway in 2014; however, the section which is the main moving route of connection taxiway and C parallel taxiway was needed to be repaired in 2012. CONCLUSIONS: For maintenance and repair of airport pavements, the optimal alternative should be chosen by considering economics and operability, via examining the time for repair and the aspect of management all together on the basis of this study.