This paper presents the results of researches to developing the precast modular bridges. Procedures to decide types of bridges, results of the optimizations to minimize the cross sectional areas, concepts of joints between modules, and the results of the experimental tests to evaluate the performance of joints are presented in this paper. It is expected that the precast modular bridges may be the effective alternatives to rapidly replace deteriorated bridges and damaged bridges by disasters.

SOC ,which are roads, bridge and tunnel are increasing as development in the world. Although outworn structures need to keep structure maintenance, it become obsolete rapidly because of the technical problem and being ignorant. This paper suggests ubiquitous unmanned inspection auto system which is whenever, wherever shoes in the Bridge

본 논문에서는 교량에 발생하는 다양한 진동을 제어하기 위하여 통합무선제어시스템을 개발하였다. 개발된 통합무선제어시스템은 구조물의 거동에 따른 데이터의 계측, 해석, 판단, 제어 등 데이터 처리 및 대응을 위하여 필요한 각각의 시스템을 하나의 시스템으로 통합한 일체형 시스템이다. 이 시스템은 계측된 구조물의 다양한 신호를 분석하여 상황에 따른 피드백제어(Feedback control)를 수행하도록 설계 하였다. 또한, 무선시스템의 계측에서 제어까지 각 단계의 과정을 중앙통제시스템에서 무선으로 전송받아 전체적인 상황을 관리자가 모니터링 할 수 있도록 하였다. 그리고 필요에 따라 관리자의 통제나 참여가 필요한 경우 시스템에 쉽게 접근 할 수 있도록 사용자 환경을 구성하였다. 이와 같이 개발된 통합무선제어시스템의 기본성능을 검증하기 위하여 신호입출력 실험을 먼저 수행하였다. 이때 기본 성능 검증은 유선시스템을 활용하여 상호결과를 비교 검증 하였다. 신호입출력 실험의 결과를 바탕으로 통합무선제어시스템의 실시간 진동제어 성능을 평가하기 위하여 모형 사장교를 이용한 진동제어 실험을 실시하였다. 진동제어 실험은 4가지 조건하에서 진행하였으며, 그에 따른 그래프 및 정량적 결과를 비교 평가 하였다. 이상의 결과, 개발한 통합무선제어시스템은 유선시스템과 동일한 기본 성능을 보여 주었으며, 효과적으로 구조물의 진동을 제어할 수 있음이 증명 되었다.

현재 사용되는 교량 강재의 부식 방식은 도장 방식이며, 이는 도막의 구성물이 고분자물질로 이루어져 있기 때문에 그 기능이 감소되거나 상실된다는 문제점 및 교량의 하부 교대 및 교각, 교좌 장치 등의 안전 점검 및 유지 관리에 어려움이 있다. 본 논문에서는 압전소자 및 진동 발전을 이용한 에너지 회수기술로서 발생된 녹색 에너지를 이용하여 철근 부식, 강합성 교량 및 강교량의 부식에 대해 전기 방식 중 외부 전원법의 활용에 대한 기초 연구를 하였다. 지하철의 경우 도상에서 평균 1km 당 자갈도상에서 5.76MW·h, 콘크리트 도상에서 0.58MW·h 의 전력이 발생 되고, 차량의 하중을 이용한 압전 소자로 발생되는 전력은 약 4차선 도로 기준 1km당 약 166kW가 발생된다. 강재 방식 중 외부 전원법의 애노드 강재 보호 반경은 약 2m 이며 6~12볼트의 직류 전기가 필요로 한다. 본 연구에서는 이러한 녹색 에너지에서 발생되는 전력을 이용하여 외부 전원법의 전류 공급을 하여 교량 강재의 부식 방식 및 효율적으로 유지관리 하는 시스템을 제안하였다.

최근 세계가 빠른 속도로 발전하여 교량의 장대화등 특수교량이 늘어나며 예측할 수 없는 대형 자연재해와 인명피해가 발생하는 상황에서 보다 지능적인 점검 시스템이 필요한 상황이다. 교량 유지관리는 안전점검을 통하여 교량의 수명을 최대화 하며 사고발생을 예측할 수 있는 만큼 중요시 되지만, 현재 시행되고 있는 구조물의 점검은 대부분 육안점검이나 수동 측정 장비에 의존하고 있을 뿐만 아니라 접근이 가능한 구간에만 국한되어 있으며, 기존의 모니터링 시스템은 계측만을 위하여 사용되어 지고 있어 계측을 통한 안전확보가 미흡한 상태이다. 따라서 교량의 신축⋅회전 변위흡수, 하중전달의 역할을 하는 핵심적인 교좌장치의 기존 점검방식 문제점을 개선한 유비쿼터스 자동점검시스템을 제시하며 USN(Ubiquitous Sensor Network)기술과 LVDT, 센서를 이용하여 실시간 교좌장치 이동변위를 전송받고, 이동변위의 설정된 한계 값을 초과할시 교량관리 시스템에서 자동으로 액추에이터를 구동하여 VMS와 SMS를 통해 정보를 제공하는 자동점검시스템을 개발하는데 목적이 있다.

최근 장대 교량 및 복잡한 교량의 형상이 자주 건설됨에 따라, 교량의 안전도 및 건전성 평가에 많은 관심이 집중되고 있다. 장대교량의 경우 다양한 종류의 계측기 들이 설치되어, 측정된 센싱(Sensing)자료를 신호처리를 통해 케이블을 이용하여 장거리 전송하거나, Smart Health 모니터링 개념으로 교량 현장에서 게이트웨이(Gateway)를 통해 외부 무선통신망에 연결하여 정보를 전송하는 최신 무선통신 기술을 적용하고 있다. 하지만, 전 세계적으로 발생한 교량 관련 안전사고의 경우 위험 또는 사고인지에 따른 실시간 예방적, 지능적 조치가 미흡하여 대형사로를 유발한 것으로 보고되고 있다. 이런 문제점을 해결하고자 본 논문에서는 첨단 무선통신인 RFID(Radio Frequency Identification)/USN (Ubiquitous Sensor Network)기술의 기본 개념인 "Communication Among things" 사물 간 통신 개념을 교량 계측모니터링에 적용하여, 교량에 탑재된 다양한 계측 센서 노드로부터 내구성/안전성에 관련된 위험신호를 추출하여 긴박한 안전사고 등이 인지된 경우 사고예방개념에서 사물 간 통신개념으로, 교량의 센서노드가 바로 교량 인근의 교통신호등에 RF 무선 전파를 송신하여 교량의 교통을 차단하며, 대형 사고를 예방할 수 있는 USN기반의 지능형 교량 시스템을 구축을 위한 센서노드모듈을 설계 하였으며, TinyOS 기반 미들웨어 설계와 센서 자유공간 송수신거리 테스트를 실시하여 센서의 성능을 검증 하였다.

최근 들어 인천대교 등 다수의 사장교가 공용 또는 시공 중에 있으며 이러한 시점에서 국내 사장교의 기술력을 살펴본다면 시공기술은 눈에 띄게 발전하였지만 설계기술은 아직 국외 의존도가 매우 높은 실정이다. 사장교 핵심설계요소들 중 케이블 정착구조는 강력한 케이블 장력의 작용으로 국부적인 응력집중현상이 발생하므로 안전성 확보를 위해서는 반드시 국부상세해석에 의한 설계가 요구된다. 하지만 명확한 설계기준이나 이론적 설계 없이 유한요소해석에만 의존하여 설계하는 실정이며 정착구조의 이론적 기본메커니즘을 이해하지 못한 채 유한요소해석 결과에만 의존, 엔지니어의 판단력이 흐려지는 부작용을 가져오고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 케이블 정착구조 가이드 파이프앵커 형식 중 정착강관의 기존 이론적인 설계절차를 나타내고 추가적으로 고려해야 할 사항들을 국내외 설계기준에 따라 정리하고 보완 설계절차를 제시하였다.

연육·연도교로 주로 건설되는 초장대교량은 시설물 특성상 이용객들의 대피공간이 제약되고 태풍, 해일 등 자연재해에 노출이 빈번해 다른 공공시설물보다 재난에 취약한 구조물이다. 더욱이 구조물이 장대화되는 최근의 공공시설물 건설동향으로 인해 재난 발생시 예상 위험은 더욱 커지고 있다. 본 연구에서는, 이전 연구를 통해 구축된 재난관리 시나리오를 토대로 재난관리 알고리즘과 전산모델을 개발하였다. 초장대교량의 재난은 자연재해와 인적재해로 구분할 수 있으며, 본 연구는 안개, 강설, 결빙, 강풍, 지진, 해일 및 풍수해의 자연재해와, 화재, 교통사고, 구조물파괴 및 테러의 인적재해를 대상으로 하였다. 이들 재난에 대해 재난관리 알고리즘을 구성하고, 초장대교량의 재난관리 전산모델을 제시함으로써 재난 발생시의 효율적 대응을 도모하고자 한다.

본 논문에서는 현재 건설 중인 목포대교와 선박 사이의 충돌 위험도 평가에 필요한 선박 정보와 기상 정보 수집 장치(Data Acquisition System, DAS) 개발에 관하여 기술하였다. 본 연구에서는 DAS를 통항 선박과 기상 현황 데이터를 수집하기 위한 신호 수신 및 처리 유닛과, 데이터 전송과 분배를 위한 네트워킹 유닛, 데이터 관리를 위한 유닛 등으로 구성하였다. 목포항 여객터미널과 신안군 안좌도를 왕복하는 카페리 선상에서의 현장 실험을 통해, 충돌 위기 평가에 적합한 정보를 DAS가 제공할 수 있음을 알았다. 또한 5차 버터워스 디지털 필터를 이용하여 기상 데이터에 포함된 잡음성 데이터를 충분히 억제할 수 있었다.

This paper proposes a bridge inspection system using a robot to manage the safety status of bridges. A conventional bridge inspection has a lot of problems because inspection is conducted manually by human. As an alternative, we are to develop a robot system having machine vision and this robot system is mounted on an end linkage of specially designed car having seven DOF (Degrees Of Freedom) to inspect cracks beneath bridge. This system is able to check a status of the bridge and record its changes every other year. As a result, the developed robot system offers us the inspection result of quality and reliability about the bridge inspection status. Also, we have tested the effectiveness of the suggested system through outdoor experiments.

주케이블과 행어로프로 구성된 케이블 시스템은 현수교에서 가장 중요한 부재로서 외부의 하중을 장력을 통해 전달하여 구조물의 안전성을 확보하는 비선형 요소의 부재이다. 장기간 공용된 교량의 케이블 시스템은 유지관리 활동에 따른 보수 및 보강의 영향을 받아 장력의 증가 혹은 변형이 발생하나 정확한 거동파악이 쉽지 않다. 국내 건설된 사장교에서의 케이블은 상시 모니터링 시스템이 개발되어 관리되고 있으나, 현수교의 주케이블에 대해서는 여전히 관리방법 개발이 필요하다. 이를 위해서 본 논문은 약 35년 공용되어온 남해대교에 대해서, 사용년수 증가에 따른 영향과 과거에 수행되었던 보수 및 보강공사가 케이블 시스템에 어떠한 영향을 주었는지를 파악하기 위해 그 동안 조사되었던 케이블의 손상, 행어로프의 장력 측정 결과 및 주 케이블의 형상측량 결과를 통하여 장기적인 거동을 분석하고 주케이블의 장력 변화를 분석하였다.

본 연구에서는 시공된 실제 현수교에 구축된 계측 모니터링 시스템의 성능을 확인하고, 이 모니터링 시스템을 사용하여 대상교량의 거동특성에 대한 정량적인 정보를 획득하기 위하여 현장재하시험을 수행하였다. 현장재하시험은 정적재하시험, 동적재하시험 및 충격재하시험으로 구성되었으며, 재하시험을 수행함에 앞서 시험결과를 사전에 예측 및 검증하기 위하여 포괄적인 구조해석을 수행하였다. 재하시험 결과는 구조해석결과와 비교하여 면밀하게 분석하였으며, 비교분석 결과 계측값이 구조해석값보다 약 30～50% 정도 작은 값으로 평가되어 대상교량의 우수한 구조성능을 확인하였다. 또한, 대부분의 계측값이 유효한 범위 내에서 측정되는 것을 확인하여 대상교량에 구축된 계측 모니터링 시스템에 대한 신뢰성과 효율성을 검증하였다.

본 연구에서는 사장교의 케이블 장력을 장기적인 관점에서 보다 효과적으로 분석하고 모니터링할 수 있는 케이블 장력 모니터링 시스템을 개발하는 연구를 수행하였다. 제안된 모니터링 시스템에는 실시간 동적 데이터에서 일정 대상시간 동안의 가속도 데이터를 선정하고, 이를 고속 푸리에 변환 알고리즘에 적용하여 주파수 분석한 결과를 평균하여 일반화시키는 신호해석이론이 적용되었다. 제안된 케이블 장력의 모니터링 시스템의 적용성을 평가하기 위하여 실제 공용중인 사장교에 대한 현장재하시험을 실시하였다. 현장계측을 통한 수동으로 계산된 장력과 모니터링 시스템의 강제저장 기능을 통해 저장된 데이터를 수계산하여 반자동으로 계산된 장력을 비교한 결과, 장력차이가 1% 이내로 발생하였고, 제안된 모니터링 시스템에서 자동으로 계산된 장력을 비교한 결과에서는 약 5% 범위의 무시할만한 차이로 나타나 본 연구에서 제안된 사장교 케이블 장력 모니터링 시스템의 신뢰도를 검증하였다.

본 연구에서는 FBG 센서 및 PDA를 이용하여 새로운 안전관리 시스템인 무선 계측 시스템을 개발하기 위해 FBG 센서를 이용하여 광섬유 변위(FBG-LVDT) 센서, 광섬유 변형률(FBG-STRAIN) 센서, 광섬유 온도(FBG-TEMP) 센서 그리고 광섬유 가속도(FBG-ACC) 센서를 특별 제작하였다. 또한, 신호처리 시스템에는 적용된 FBG 센서들의 무선송신 시스템이 가능하도록 신호처리 시스템을 구성하였으며, PDA를 이용하여 원격 거리에서도 display가 가능할 수 있도록 프로그램을 개발하였다. 개발된 FBG 센서들과 무선계측 모니터링 시스템의 현장 적용성, 정확성 및 활용 가능성을 검증하고자 현장 교량에서 정적, 동적 재하시험을 실시하였다. 또한, FBG-LVDT 센서, FBG-ACC 센서에 의하여 측정된 동적 데이터들은 Meister의 진동등감각 곡선에 적용시킴으로서 교량의 진동에 대한 사용성 평가를 실시하였고 교량의 진동 사용성을 고려하여 진동 제한 기준을 제시하여 대상 교량의 진동 평가를 위한 방법을 마련하였다.

하이브리드 시뮬레이션 실험방법은 단일실험모드하의 물리적 또는 수치해석적 시뮬레이션에 의하여 지진발생시 구조물을 평가하는 다양한 기술 중에 하나이다. 본 논문에서는 지진하중하의 교량구조 시스템의 해석과 실험을 위해서 계산과 실험 시뮬레이션을 통합한 소프트웨어체제를 개발하였다. 개발한 하이브리드시뮬레이션 소프트웨어체제를 이용하여 대규모 네트워크로 분산된 실험 또는 전산장비에 참여하고 있는 교량구조시스템에 대한 지진응답을 평가할 수 있었다. 본 논문에서는 적용 예를 통하여 지반 구조 상호작용을 고려한 교량의 시뮬레이션 해석방법을 제시하였다.

본 논문은 콘크리트 슬래브교량의 반복적인 설계과정을 신속히 처리함과 동시에 모든 성과물을 작성함에 있어 웹을 기반으로 한 설계자동화 시스템 개발을 위한 것이다. 웹 기반 구조도면 처리기법은 웹기반 설계자 동화시스템 핵심 기술 중 하나이다. Active Server pages(ASP)는 설계 요소를 유용하게 활용하며 이를 데이터베이스에 저장하게 된다. eXtensible Markup Language(XML)과 XML기반 벡터그래픽은 구조 도면을 웹 화면으로 효과적으로 신속히 구현할 수 있다. 본 논문에서는 XML과 Scalable Vector Graphics(SVG)를 활용하여 웹 화면에 구조도면 및 설계 성과품을 작성하였다. 구조도면 작성 시 핵심 도면작성 요소기술로서 개발된 XML Data Island는 웹 기반 구조도면 작성 시 매우 효과적임을 증명하였다.

본 연구에서는 생애주기비용을 고려한 성능기반 최적 유지관리 전략 수립 시스템을 개발하였다. 교량 수명동안 비용과 성능이라는 상반되는 목적을 균형있게 만족시킬 수 있는 유지관리 시나리오의 생성을 다중목적 조합최적화 문제로 정식화하고 유전자알고리즘을 적용하였다. 개발된 프로그램을 이용하여 국도 상 강거더 교량의 최적 유지관리 시나리오를 제공하는 과정을 제시하였다. 개발된 시스템은 현재의 교량 유지관리 전략 수립의 방법을 개선하여 교량 관리주체에게 다양한 제약 및 요구조건에 부합하는 최적의 교량 유지관리 시나리오를 제공할 수 있는 효율적인 도구로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

교량의 설계에 있어서 정확한 하중의 산정은 교량의 안전성 확보에 가장 핵심적인 사항이며 향후 유지관리 측면에서도 매우 중요하다. 교량구조물에서 차량에 의한 하중효과는 주로 활하중(충격하중 포함) 및 피로하중으로 나타난다. 이들 하중의 정형화를 위해서는 실제 교량상을 주행하는 중차량의 중량 및 통행특성을 정확히 파악하는 것이 중요하다. 이를 위해서 주행중인 차량을 정지시키지 않고 중량을 계측할 수 있는 시스템(Bridge Weigh-In-Motion, BWIM)의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 다양한 기능을 갖는 BWIM시스템을 국내실정에 맞게 개발하고 이를 고속도로상의 교량에서 검증하였다.