본 연구에서는 탄소나노튜브(CNT) 패치 센서를 기반으로 하여 구조물의 이상 거동을 감지하고 대 응할 수 있도록 하는 첨단 스마트 모니터링 시스템을 제안한다. 복합소재로 제작되는 CNT 센서는 유 연한 특성을 갖게 되어 다양한 형태의 구조물 표면에 적용할 수 있으며, 이를 통해 충격이나 피로 등 에 의해 발생되는 균열과 같은 비정상적인 거동을 감지할 수 있다. CNT 센서를 통해 수집한 데이터 는 IoT 시스템을 통해 실시간으로 분석되어 구조물의 거동 상태를 확인하고 건전성을 모니터링 할 수 있게 한다. 이 시스템의 성능 검증 및 사용성 검토를 위해 미국 소재 교량에서 실증 테스트를 하였으 며, 테스트 결과 CNT 센서를 이용한 구조물 거동 감지 시스템을 통해 구조물의 이상 거동을 효과적 으로 감지하고 모니터링하여 구조물에서 발생 될 수 있는 잠재적 문제를 사전에 예방할 수 있음을 확 인하였다. 이와 같은 기술은 추후 다양한 분야에서 적극적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

In this paper, the methodology to develop web-based assembly system with BIM(Building Information Modeling) technology for modular bridge is proposed. The system has three main parts that are composed of standardized part library, assemble module, and virtual construction. The web-based assembly design program for modular bridge could be widely used for rapid construction of bridges with module library information.

본 연구에서는 3차원 BIM 기술을 활용한 수방시설의 능동형 재난관리체계를 구축하기 위하여 수방시설 BIM 모델을 개발하였다. 이러한 능동형 재난관리체계는 재해예측 모듈과 재해 시뮬레이션 모듈등으로 구성되며, 이러한 모듈들은 재난상황에 관한 다양한 정보를 통해 구현된다. 이러한 모듈들이 효율적으로 업무에 적용되기 위해서는 정보를 효과적으로 관리하여야 한다. 다양한 정보를 포함하고 있는 BIM 모델들은 추후 기술융합을 통해 통합방재시스템에서 효과적으로 활용될 수 있을 것이다.

최근 세계적으로 증가하고 있는 이상홍수나 기후변화로 인하여 국내에서도 댐이나 대용량저수지에 비상대처계획을 법령으로 지정하여 필수적으로 수립하게 하고 있다. 하지만 이는 정보의 특성상 일반 시민이나 수방시설물 운영자에게 접근성이 떨어지며, 정보에 접근할 수 있다 하여도 가시성이 낮다는 단점이 있다. 본 연구는 소방방재청 자연재해저감기술개발사업단 과제의 일환으로 3차원 BIM 기술을 활용한 수방시설의 능동형 재난관리체계를 구축 사업을 통하여 이루어지고 있으며, 현재까지 의정부시의 pilot test 지역을 대상으로 수리·수문학적 홍수량 분석을 진행하였으며, 강우 사상의 발생과 저수지 붕괴 시의 피해예상범위를 예측하였다. 또한 연구과정에서 발생하는 모든 정보를 BIM 기술과 연계하기 위하여, 수방시설에 적용되는 정보항목들을 분류하고 표준화 기술 연구를 수행중이다. 또한 BIM 기반으로 지형을 모델링 하여 가시성을 높이고 있으며, 재난상황 발생 시 대피 시뮬레이션을 적용함으로서 본 과제를 수행중이다.

본 연구에서는 환경적인 요인으로 인한 성능저하현상으로 내구성 저하가 예상되는 건대-구의간 고가교의 현재 상태를 분석하고 내구성 저하로 인한 내구연한의 감소를 막기 위하여 고가교 구조물의 경량화를 통한 성능개선을 수행하고자 한다. 경량화 작업은 콘크리트 방음벽을 경량재 방음벽으로, 도상을 자갈도상에서 콘크리트 도상으로, 마지막으로 트라프를 경량화 함으로써 고가교 전체의 경량화를 유도한다. 이러한 고가교 경량화에 따른 정적 및 동적 거동 변화와 성능개선 효과를 분석하고, PSC I형교 구간의 내하율 증진에 의한 구조안전성을 확인한다. 경량화 결과 구조물의 처짐이 2.6mm가 감소하고 1.07MPa의 인장응력이 감소된 것으로 평가되어 대상 구조물의 구조성능이 효과적으로 개선되었음을 알 수 있다. 고유진동수도 경량화에 따라 약 30% 증가하여 진동이 감소하고 동적거동이 향상되었다. 또한, 해석 및 계측 결과를 근거로 하여 대상교량의 내하력을 평가한 결과, 경량화에 따라 내하율이 1.82에서 1.93으로 증가하여 경량화에 따른 성능개선 효과가 우수한 것으로 판명되었다.

대도시 및 지하구조물에서 주로 발생하는 탄산화는 사용기간의 증가에 따라 철근부식이 발생하며, 이러한 철근부식은 구조물의 성능저하로 진전된다. 하나의 RC 구조물이라 하더라도, 콘크리트 시공에 의해 건전부 뿐 아니라 시공이음부 또는 균열부와 같은 취약부가 발생하기가 쉽지만, 진단시에는 일반적으로 건전부만을 대상으로 탄산화 거동을 분석하고 있다. 본 연구에서는 대도시에서 사용중인 고가교의 RC 교각을 대상으로 하여 건전부, 균열부, 시공이음부 콘크리트의 탄산화 실태조사를 수행하였다. 조사된 탄산화 깊이와 측정된 피복두께를 확률변수로 하여, 사용기간에 따라 증가하는 내구적 파괴확률을 도출하였다. 한편 국내 시방서에 서 제시하는 목표파괴확률을 기준으로 대상구조물의 내구수명을 평가하였다. 동일한 기둥부재라 하더라도 건전부, 균열부, 시공이음부 콘크리트에 따라 도출된 내구수명은 각각 다르게 평가되었으며, 피복두께가 작고 균열폭이 큰 경우에서는 매우 빠르게 감소함을 알 수 있었다. 피복두께의 변동계수에 따라서도 내구적 파괴 확률의 변화가 크므로 적절한 시공과 품질확보가 중요함을 알 수 있다.

환경노출로부터 야기되는 콘크리트 열화 중에서, 도심지 및 지하구조물의 탄산화에 대한 문제가 증가되고 있다. 그러나 현재 국내 콘크리트 구조물의 탄산화 예측에 사용되는 예측식은 국내 콘크리트 구조물의 노출환경을 고려하지 않고 기존 외국의 문헌에 수록되어 있는 예측식을 직접적으로 사용하여 오차를 수반하게 된다. 본 연구의 목적은 국내에서 시공되는 콘크리트 구조물의 노출환경에 따라 탄산화 깊이를 예측할 수 탄산화 예측식을 제안하는데 있다. 이를 위해, 기존 탄산화 예측식을 분석하였으며, 국내에서 광범위하게 시공된 콘크리트 구조물에 대한 실태조사자료를 이용하여 콘크리트 구조물의 노출환경을 고려한 보정계수를 도출하였다. 최종적으로 보정계수를 강도의 함수로 구현하여 국내의 대표적인 콘크리트 구조물의 노출환경에 따른 탄산화 예측식을 제안하였다.

대도시의 콘크리트 구조물은 주로 탄산화에 노출되고 이에따라 매립된 철근은 시간이 경과함에 따라 부식이 발생한다. 콘크리트 구조물의 조사 및 진단에서, 건전부의 탄산화 깊이가 주로 평가되며, 이를 근거로 내구수명이 평가된다. 그러나 일반적으로 교각과 같은 매스 콘크리트 구조물에서는 적절한 타설을 위하여 조인트를 설치하게 되며, 초기재령에서 균열이 쉽게 발생한다. 본 연구에서는 20년 경과된 국내 대도시의 교각 구조물을 대상으로 탄산화 깊이를 평가하였으며, 건전부, 균열부, 시공이음부와 같은 국부적인 환경을 고려하여 탄산화 거동을 분석하였다. 균열부 및 시공이음부의 탄산화 깊이는 건전부에 비하여 크게 증가하였으며, 피복두께가 작은 구조물에 대해서는 이러한 영향을 고려하는 것이 바람직하게 평가되었다. 또한 균열폭의 함수로 균열부 탄산화 깊이를 예측할 수 있는 기법을 제시하였으며, 기존의 실태조사 결과와 비교하여 그 적용성을 검증하였다.