본 연구에서는 3차원 기반의 수방구조물에 대한 정보모델을 구축하기 위해 건설분야에서 대표적으로 활용되는 데이터 모델인 CIS/2, IFC, CityGML, LandXML을 소개하고 분석하였다. 또한 수방구조물의 특성을 잘 반영하기 위한 데이터 모델로 CityGML을 선정하였고 적용성 확인을 위해 예시 수방구조물의 정보모델을 구현하였다. 3차원 기반 수방구조물의 정보모델 구축을 통해 시설물 관리와 재해시 안전 관리의 측면에서 정보관리가 효율적으로 이루어질 것으로 기대한다.

1992년 신행주대교가 시공 중 붕괴되었고, 1994년 성수대교가 공용 중 붕괴되면서 많은 인명피해가 발생하였다. 그 이후 주요 사회시설물의 시공중 및 공용중 안전을 확보하고자 1995년 시설물의 안전관리에 관한 특별법이 제정되었다. 이 후 사회기반시설 중에서 사용이 빈번하고 지역적 랜드마크의 역할을 하는 교량구조물에 대한 유지관리 활동은 꾸준히 증가하고 있다. 특히 사장교와 현수교 같은 특수 구조물 중에서 사회·경제적 중요도가 높은 서해대교, 영종대교, 인천대교, 거가대교 등에는 교량의 유지관리를 위한 전산시스템이 구축되어 있다. 이 시스템은 교량 점검에서 발생되는 손상을 도면이미지에 기록하여 정보를 저장하고 체계적으로 관리하는 데 그 목적이 있다. 하지만 손상 정보를 생성하기 위해서는 대상 구조물에 대한 전개도를 구성하고, 그 전개도에 손상 정보를 입히는 과정이 요구된다. 이러한 일련의 과정에서 점검자는 다수의 2차원의 전개도 상에서 실제 3차원 구조물의 손상 위치를 정확하게 정의하여 기록하기가 어려울 뿐만 아니라 자료의 체계적인 관리도 쉽지 않다. 본 논문에서는 2차원적인 전개도가 아닌 실제 구조물의 형상을 반영하는 3차원 객체 모델을 활용하여 교량의 유지관리에 사용할 수 있는 방법에 대한 연구 내용를 제시하였다. 본 연구에서는 구조물 설계 시 일반적으로 이용되는 2차원 Cad 파일을 활용하여 3차원 객체모델을 구성하여 교량 유지관리에 활용하고자 하였다. 3차원 객체 모델을 이용하여 구조물에서 발생된 손상을 기록하고, 점검이력을 관리하고, 운영자의 업무를 보조하도록 일정 및 점검 경로의 관리도 가능하다. 유지관리에서 가장 중요한 구조물의 손상 정보를 체계적이고 시각적으로 표시하는 것도 가능하도록 개발하고 있다. 또한, 본 연구에서 개발된 방법을 활용하여 부재의 점검 진행 상태 여부를 확인할 수 있으며, 구조물 점검 후 손상 등급에 따른 구성 부재의 색상을 달리함으로써 부재의 상태 및 전체 상태에 대한 종합적인 확인이 가능하다. 그리고 전체구조계는 물론 세부 부재에 대하여 시설물의 현장과 동일한 정밀도로 탐색할 수 있도록 하여 손상에 대한 정보를 쉽게 확인하고 공유할 수 있다.

최근 국내에서는 산업의 발달에 따른 농경지의 도시화, 택지개발 및 농업용수 사용량 감소의 영향으로 매년 50∼150개 정도의 보가 폐기되고 있는 실정이며, 미국의 경우 기능을 상실한 보 또는 소규모 댐을 철거하여 어류의 생태 통로를 복원하고 수질을 개선하고 있는 추세이다(한국건설기술연구원, 2008). 또한, 보 하류부에 입경이 작은 토사가 퇴적되고, 굵은 입경은 보 상류에 퇴적되어 하천의 유사연속성이 유지되고 있지 못하고 있다. 이러한 보 하류부의 퇴적부는 점차로 그 용적이 증가하고, 육지화되는 특성을 나타낸다. 이러한 현상은 하도육역화 현상으로 정의하고 관련 관리 기술을 개발하고 있다(현대건설, 2011). 이와 관련하여 본 연구에서는 기능을 상실한 보를 개선하거나 대체하고 유사연속성을 유지하면서 생태적으로 하천의 종적연결이 가능하도록 퇴적방지용 하상구조(현대건설, 2011)를 제안하였다(그림 1). 본 연구에서는 퇴적방지하상구조의 홍수안정성과 유사연속성에 대한 효과를 분석하고 3차원 수치모형(FLOW-3D)을 이용하여 수리특성을 모의하였다. 수치모의에 사용된 수로 연장은 9.25 m이고 폭은 0.82 m이며 경계조건으로는 상류수심을 0.04, 0.08, 0.10, 0.15, 0.20 m로 적용하였으며, 하류경계조건은 Out flow로 설정하였다. 또한 상류수심이 0.15 m인 경우에 대해 퇴적방지용 하상구조의 폭을 0.74 m, 0.64 m, 0.54 m 로 수치모의를 수행하였다. 수치모의 결과 퇴적방지용 하상구조의 폭이 수로 폭과 같은 경우 상류 수심이 증가할수록 운동에너지 및 총 에너지가 감소하는 것으로 나타났다. 퇴적방지용 하상구조 수리특성은 속도수두의 감소율과 흐름방향 와(vorticity)를 주요인자로 채택하여 분석하였다. 속도수두 감소율의 수치모의를 비교분석한 결과, 속도수두의 감소율 범위는 그림 2에 나타난 바와 같이 38.9%에서 73.1%로 나타났으며 상류측 수위가 증가할수록 감소율은 작아지는 것으로 나타났다. 이러한 결과로 퇴적방지 하상구조에 의해 속도수두가 저감되어 하천의 홍수 안전성에 유리할 것으로 판단되었다. 흐름방향 와(vorticity)의 수치모의를 비교분석한 결과, 그림 3에 나타난 바와 같이 (-)방향(반시계방향) 와(vorticity)는 도수 현상에 의해 증가하는 것으로 나타나 상류에서 유입되는 부유사가 퇴적방지용 하상구조 형상에 의해 발생하는 와(vorticity)에 의해 교란되어 부유하게 되어 유사배제의 가능성이 높을 것으로 분석되었다. 이러한 결과, 퇴적방지용 하상구조가 홍수 안전성 확보와 유사배제에 효과가 있는 기술로 적용되는데 가능성이 있는 것으로 판단되었다. 향후, 수리모형실험이나 실제적용에 의한 모니터링 연구가 수행된다면 수리특성에 관한 기초자료가 도출되어 퇴적방지용 하상구조의 상용화가 가능할 것이다.

본 연구는 경부고속철도(대구~부산) 도심통과 노반신설 공사중 기존 부산지하철 1호선 및 부산지하철 2호선 구간에 대한 안정성에 관한 연구로서 현장조사를 실시하여 대상시설물의 외관상태, 품질상태 및 내구성능 등을 평가하고 MIDAS/GTS를 이용한 수치해석을 통해 대상시설물 및 본선터널의 안정성을 검토하는데 그 목적이 있다. 지하수위 하에서 터널이 시공되는 기본 메카니즘과 3차원 유한요소해석 응력-간극수압 연계해석을 수행한 후 라이닝 작용하중, 막장안정성, 지표침하 등 지하수와 터널굴착의 상호관계를 고찰하였다. 수치해석의 결과 1, 2호선의 최대침하, 부등침하, 라이닝응력 등은 허용치 이내이며 손상정도는 무시할 수 있는 정도의 경미한 것으로 나타나고 있다. 그러나 실제 터널 시공시 막장거동을 최소화하기 위하여 필요시 Pre-Grouting을 시행하여 터널 굴착시 터널내 유출수를 최소화하는 것이 필요할 것으로 판단된다.

본 논문에서는 향상된 가시성 검사를 수행하여 기존의 중-텍스처링 구조에 비하여 데이터 전송량 및 깊이 캐쉬의 셀 면적을 감소시킨 픽셀 파이프라인 구조를 제시하였다. 제안하는 구조는 인접한 픽셀들 간의 가시성이 동일할 확률이 높다는 점을 이용하여 한 번의 가시성 검사만 수행하면서도 중-텍스처링 구조와 대등한 성능을 보이는 픽셀 파이프라인 구조이다. 실험결과, 제안하는 구조는 중-텍스처링 구조에 근접하는 성능을 보이면서도 깊이 캐쉬의 전송량은 평균 25%, 깊이 캐쉬의 면적은 약 40%가 감소하였다.