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.

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

LoRa LPWAN 네트워크 시스템은 비면허 무선통신을 이용하고, Mems 기반 통합센서를 통하여 Data 계측 및 기존 계측센서의 무선통신을 구현한 시스템이다. 본 시스템은 기존의 무선계측시스템 대비 장거리 통신과 기존망을 활용한 기술적/경제적인 우수성을 갖고 있으며, 유선계측시스템 대비 시스템 구축장비의 최소화로 경제성을 확보하였다. 경제성 검토항목에서 기존 유선계측 시스템 대비 약 41%의 경제적인 절감효과가 가능하다는 것을 확인하였다. 또한 유지관리 및 운영적인 측면에서도 우수하기 때문에 향후 국내에서도 많은 교량에 설치가 된다면, 교량의 유지관리 분야의 우수한 시스템으로 발전되고, 재난(지진 산사태 등), 환경(오염물 측정 및 관리 등), 플랜트 분야(화재 안전 등)에도 폭넓게 사용되길 기대한다.

The present study reviews bridge management index and bridge management system (BMS) in China, Japan, Korea, and U.S. In Korea, BMS should include functions enable to quantify the risks, safety, and optimization models of cost/benefit associated with bridges. There are similarities in bridge management index of four countries.

The systematization of construction information is required over whole life cycle of facilities to improve productivity of construction industry. BIM has been actively suggested as one of alternatives. However, it may be currently concentrated on the large-scale facilities while the small and medium-scale facilities based on BIM are slightly treated in indifference. This study has been performed to set up information management system based on BIM considering characteristics of small and medium-scale facilities. PLIB of ISO and construction information classification system of by MLTM in Korea are used in this study.

These days it still writes on maintenance list by paper regarding safety inspection of bridge structures or saves data to be computerized. However this system occurs many problems regarding less data reliability, inefficiency system and subjective evaluation in bridge structures. This paper suggests smart bridge maintenance using NFC which is objective and high precision and tries to study that any body who takes a simple training can use this system simplified.

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.

국내 교량 구조물에 대한 안전점검은 현재 까지도 수작업을 토대로 관리대장에 직접 기록하여 paper형태로 보관 하거나 관리대장을 컴퓨터로 전산화시켜 보관하는 과정에서 벗어나지 못하고 있다. 이러한 과정은 자료의 신뢰성 저하, 비효율적 관리자료, 주관적인 평가로 인하여 교량 구조물에 대한 잠재적인 문제점이 발생하고 있다. 이러한 논제를 해결하고자 본 논문에서는 효율성, 경제성, 신뢰성, 편의성을 충족시킬 수 있는 방법으로 첨단 IT기술인 NFC를 이용한 교량의 지능형 유지관리 시스템을 제안하였다. 객관적이며 정밀도를 향상 시킬 수 있고, 시스템의 단순화로 기존의 전문화된 인력만 사용할 수 있었던 개념을 탈피하여 누구나 간단한 교육만으로도 쉽게 사용할 수 있는 시스템으로 연구하였다.

본 연구에서는 일반국도 상의 해상 장대교량에 설치된 계측시스템을 활용하여 주탑 기초와 주탑 상단, 보강거더에 설치된 가속도계의 계측데이터를 통해 교량에 유해한 진동을 유발하는 하중을 예측하고 주요 부재의 손상 여부를 확인하기 위하여 긴급 점검을 수행한 운영사례를 소개하였다. 주탑 기초 또는 교대에 설치되어 있는 가속도 데이터는 지진과 같은 하중의 강도를 계측하기 위한 목적으로 활용되며 ±20gal의 관리기준치를 초과하면 실시간 데이터가 일정 기간 저장된다. 보강거더의 가속도 데이터는 케이블 강교량설계지침(대한토목학회, 2006.10)에서 제시하는 사용성 기준인 50gal을 관리기준치로 적용하여 트리거링을 설정하였다. 관리기준치를 초과하는 응답을 분석하여 주요 부재의 손상 여부를 점검하고 재하시험을 통해 획득한 데이터와 비교하여 진동을 유발하는 하중의 규모를 추정하는데 활용되었다. 돌산대교 교각에 설치된 가속도계의 경우, 관리기준치를 초과하는 진동을 유발하는 활하중은 주로 굴삭기와 같은 중장비이며 이는 트리거링이 걸린 시간대의 교량 모니터링용 CCTV 영상을 통해 확인하였다. 또한 태풍 발생시에는 기상 상태에 영향을 많이 받는 레이져 처짐계와 같은 센서에서는 계측데이터를 획득할 수 없으므로 보강거더에 설치된 가속도계의 계측값을 모니터링함으로써 태풍시 보강거더의 동적특성을 분석하였다. 이와 같이 계측 시스템을 활용한 장대교량의 유지관리는 재난을 미연에 방지할 수 있는 효과적인 유지관리방안이 될 수 있을 것으로 기대된다.

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.