지난 10년간 국내 고속도로의 관리 대상 구조물 수는 2013년 8,302개소에서 2023년 11,054개소로 약 25% 증가했다. 특히, 공용 20~30년 미만의 교량이 전체 교량의 약 40%를 차지하고 있으며, 이들 교량의 노후화가 향후 10년 내 집중적으로 발생할 것으로 예상 된다. 이에 따라 유지관리 비용이 급격히 증가할 것으로 전망된다. 효율적인 자산관리를 위해서는 상태평가 결과를 바탕으로 예측모델 을 적용하여 구조물의 성능과 생애주기 비용을 예측하는 것이 중요하다. 그러나, 유지관리에 따른 구조물 성능향상과 열화모델 적용 등 다양한 변수를 고려한 예측모델 적용할 때, 인력점검의 한계와 점검자의 주관적 판단에 따른 점검오차를 최소해야만 개별 구조물 의 현재 상태에 대한 정확한 평가가 가능할 것이다. 이와 관련하여 본 연구에서는 자산관리 개선을 위한 추진전략과 상태평가 신뢰성 확보를 위한 신기술 적용방안을 제시하고자 한다. 따라서, 교량 자산가치평가 정확도 향상을 위해 BIM(Building Information Modeling) 모델 제작 및 손상평가 AI(Artificial Intelligence) 기술을 적용한 ‘BIM 기반 외관조사망도 자동생성 시스템’을 통해 인력점검의 한계와 점검오차로 인한 문제를 개선하고자 하며, 점검/진단 자동화 기술을 구조물 유지관리 업무 시스템에 연계하여 손상정도를 시계열로 모 니터링하고, 최적 보수시기 및 공법 선정 의사결정에 활용할 수 있으며, 보수·보강 비용 및 조치편익을 분석하여 유지관리 사업계획 수립 시 활용할 수 있을 것으로 판단된다. 향후 ‘점검/진단 자동화 시스템‘을 고속도로 자산관리에 시범적으로 적용하여 실제 현장 점 검자의 사용성 검증과 시스템 운영방안 수립을 통해 효율적 자산관리를 위한 도로관리자의 의사결정을 지원할 수 있을 것으로 기대한다.

해상특수교량은 특수한 환경적 조건뿐 아니라 고주탑의 구조형식, 보호재로 쌓여있는 케이블 등 특 수한 형식을 가지고 있어 일반적인 육안전검으로 안전점검을 할 수 없는 사각지대가 존재한다. 주탑의 외부 손상상태 및 케이블의 손상에 대해서는 정밀안전점검에서도 점검이 되지 않는 경우가 대부분이 므로 이에 대한 대책 마련이 시급하다. 또한 해상특수교량에 대한 전문적인 경험과 기술이 부족한 관 리자도 대상교량의 손상과 이상거동을 직관적으로 확인하고 판단할 수 있는 지원체계가 필요하다. 이 에 본 연구에서는 해상특수교량 고주탑에 대한 손상정보를 파악하기 위하여 드론의 자동비행 기술을 개발하고 이를 이용하여 주탑 외부 균열 손상에 대한 안전점검을 실시하고 이를 분석하였다.

Building Information Modeling(BIM)기술을 유지관리 단계에서 활용하기 위해서는 상당량의 유지관리 데이터와 BIM기반 정보모델 객체들이 연계되어 운용되어야 한다. 본 연구에서는 교량 점검데이터를 표현하기 위해 확장된 IFC기반의 BIM모델과 온톨로지를 연계하여 정보를 관리하는 방법을 제시하였다. 이를 위해 현재의 IFC버전은 교량 객체를 제대로 표현할 수 없기 때문에 교량을 위한 IFC엔티티를 확장하였으며, 확장된 IFC기반의 정보모델을 생성하는 방법을 제시하였다. 또한, 교량 점검데이터에 대한 기본 개념을 추출하고, 교량 점검데이터를 위한 온톨로지(Ontology)를 생성하였다. 추출된 기본 개념들은 제시된 온톨로지에서 시멘틱 웹의 트리 플(Triple) 방식으로 관계를 형성되었다. 마지막으로, 생성된 IFC기반의 BIM모델은 제시된 온톨로지와의 통합을 위하여 시멘틱 데이터 형식으로 변환되었다. 확장된 IFC기반 BIM모델은 제시된 교량 점검데이터 관리를 위한 온톨로지와 통합되었고, 실제 교량 점검데 이터를 기반으로 테스트모델을 생성하였다. SPARQL query를 통해 목적에 맞는 교량 점검데이터가 추출됨을 확인하여 실효성을 검 증하였다.

도로 교량 시설물은 그동안 인적, 물적 자원의 이동을 원활하게 하여 지역 균형 발전을 도모할 뿐만 아니라, 생산성 증대에 기여함으로써 국가 발전의 토대가 되어왔다. 최근 시간이 지남에 따라, 사회기반 시설물의 노후화가 진행되고 있으며, 지속적 유지·관리를 통해 사회적 자산인 시설물 유지에 대한 필요성이 더욱 증대되었다. 도로교량 시설물의 점검 및 평가체계는 시설물의 현재의 상태를 정확히 진단하고, 시설물을 이용에 있어서 필요한 성능들의 만족 여부를 면밀히 평가할 수 있도록 해야한다. 이로써, 교통 인프라 시설을 유지관리하는데 필요한 합리적인 의사결정이 가능하다. 본 연구에서는 중소 도로 교량의 성능평가 도입을 위한 기초 연구를 위하여, 국내외 도로 교량 시설물의 점검 및 평가체계 비 교·분석 연구를 수행하였다. 기존 국내 도로 교량 시설물의 정기점검 및 정밀안전진단에서의 점검 항목 및 평가방식, 국내 제1 종 및 제2종 시설물 종합성능평가에서의 평가항목 및 체계 분석과, 제3종 시설물 안전등급 평가 매뉴얼의 평가항목 및 체계에 대한 대응 분석을 수행하였다. 또한, 국외 교량 점검 및 평가 매뉴얼을 분석을 통해, 국내 도로 교량 시설물의 점검 및 평가체 계와의 비교·분석 검토 연구를 수행하였다.

Bridge inspection structures are the structure which is installed on the piers, abutments, and copings for the inspection and maintenance of substructure. In this study, the structural performance of the bridge inspection structures using aluminum members manufactured by extrusion process is evaluated. The bridge inspection structures can be installed regardless of the shape of concrete surface through the simple cutting process. The structural performance of bridge inspection structures is evaluated using FE analysis. Moreover, experimental studies are conducted for the estimation of the structural safety of the members for the design load.

Regarding bridge structure maintenance and inspection, this study was conducted to replace the current system, in which bridge diagnostics specialists ride on inspection vehicles to perform visual inspections, with a robotic system equipped with a small camera. The new system would greatly reduce the effort required, enhance the safety of inspectors and provide more accurate and efficient data that are objective and quantitative. For this purpose, a new robotic inspection system was developed for field test which was performed on Ahyun overpass bridge. Field test results are described to prove the on-site applicability.

BIRDI(Bridge Inspection Robot Development Inter)ace)에서 현재 개발된 첨단굴절로봇차는 기존의 굴절차에 비해 소형이며, 12m에 이르는 작업붐으로 인해 교량의 진동, 풍하중 등에 의해 쉽게 진동이 발생할 것으로 예상된다. 본 연구에서는 첨단굴절로봇차의 머신비전 시스템을 통한 점검 성능 확보를 위해 작업붐에 엑츄에이터를 장착하여 유해 진동을 제어할 수 있는 시스템을 제안하였으며, 성능 평가를 위해 수치적, 실험적 연구를 수행하였다. 제안된 제어시스템의 수치적 연구를 위해 현재 제작된 작업붐의 제원을 이용하여 모델링하였고, 적당한 주파수 특성을 가진 하중을 가정하였으며, 최적 제어이론인 LQ 조정기를 설계하였다. 수치해석 결과, 제안된 제어시스템은 작업붐에 발생되는 유해 진동을 저감시킬 수 있었다. 실험적 연구를 위해 작업붐의 축소 모형을 제작하였고 제어시스템을 구축하였다. 또한 실험결과 작업붐의 진동을 짧은 시간에 제어하는 우수한 성능을 보였다. 본 연구를 통해 제안된 시스템의 진동제어 성능을 입증하였으며, 실제 첨단굴절로봇차에 적용될 경우 점검 시스템의 성능을 향상시킬 수 있을 것으로 사료된다.

The increase of traffic over a bridge has been emerged as one of the most severe problems in view of bridge maintenance, since the load effect caused by the vehicle passage over the bridge has brought out a long-term damage to bridge structure, and it is nearly impossible to maintain operational serviceability of bridge to user's satisfactory level without any concern on bridge maintenance at the phase of completion. This study has the aim of development on automated inspection system to lower surface of bridge superstructures to replace the conventional system of bridge inspection with the naked eye, where the monitoring staff is directly on board to refractive or other type of maintenance vehicles, with which it is expected that we can solve the problems essentially where the results of inspection are varied to change with subjective manner from monitoring staff, increase stabilities in safety during the inspection, and make contribution to construct data base by providing objective and quantitative data and materials through image processing method over data captured by cameras. By this system it is also expected that objective estimation over the right time of maintenance and reinforcement work will lead enormous decrease in maintenance cost.

케이블지지 교량 건설의 증가로 인하여 이러한 시설물의 안전 점검에 대한 관심도 점차 증가하고 있다. 케이블지지 교량에서는 주 부재인 케이블의 성능 평가가 필수적으로 이루어져야 함에 불구하고, 기존의 점검 방식으로는 다양한 제한적인 요인 때문에 적절한 점검이 이루어지지 못하고 있는 실정이다. 이러한 문제점을 보완하기 위해 케이블 점검 로봇 제작이 필요하고, 본 연구에서는 기존의 개발된 케이블 점검 로봇의 성능을 향상시켜서 로봇의 운용 효율성을 높이는데 주목적을 두었다. 성능 보완 요소로는 대 구경 케이블(>200mm)에도 적용할 수 있도록 로봇의 가용범위를 조절할 수 있도록 하였으며, 주행능력도 향상시켜 점검의 효율성을 향상시켰다. 케이블의 내부 손상을 점검하기 위해 전자기센서를 탑재하였고, 실내 실험을 통해 다양한 케이블 손상 유형에 따른 손상 검출 시험을 실시하였다. 추가로 현재 공용중인 교량에서 현장 성능평가를 실시하였다. 그 결과로 본 연구에서 개발된 케이블 점검 로봇은 주행속도에서는 ~0.2m/s로 기존의 점검 로봇에 비해 향상 된 주행 능력을 보였으며, 케이블 내부 손상 점검 실험에서는 케이블 손상 부분을 검출을 할 수 있었다. 마지막으로, 케이블 점검 로봇의 현장 검증 실험에서는 실내 실험과 같은 성능을 보이는 것을 확인하였다.

도로 교량 시설물은 국가 기반 시설물로써, 인적, 물적 이동에 소요되는 시간을 단축시켜 사회적 경제성 창출 효과를 유발 하였을 뿐만 아니라, 지역간 이동을 원활하게 하여 국가 균형발전에 이바지하여 왔다. 우리나라의 경우, 1970-80년대 고도의 산업화가 진행되면서 많은 수의 도로 교량이 집약적으로 건설되었다. 시간이 지남에 따라 시설물들이 노후화되면서 도로 교량 시설물의 합리적인 자산 관리 및 의사결정체계 운용을 위하여, 국내에서는 시설물의 성능을 종합적으로 평가하는 종합성능평가 안이 도출되었다. 현행 교량 종합성능평가에서는 1,2종 시설물에 대한 평가 성능으로 안전성능, 내구성능, 사용성능을 합산하여 종합적인 등급을 산정한다. 하지만, 국내 도로 교량 중 대다수인 중소 교량에 대해서는 종합성능평가가 존재하지 않는 상황이며, 이에 대한 적용성 연구가 필요한 실정이다.

한국시설안전공단은 국민과 국가 주요 시설물의 안전확보를 위하여 정밀안전진단 등 시설안전 및 건설공사 안전관리 등 건설안전 임무를 수행하고 있다. 특히 점검 및 진단의 부실 예방 및 보고서의 내실화를 위하여 ‘02년도부터 시특법에 평가제도가 도입된 후 현재까지 시행되고 있다. 평가대상은 시특법 제11조의2에 따라 제출된 1·2종 점검 및 진단 실시결과를 동법 시행령 제14조에 따라 선정하고 있다. 본 고는 교량 시설물의 보고서 평가사례를 제시하여 점검·진단 시 간과하기 쉬운 사항들을 실시자가 파악함으로써 부실 예방 및 보고서 작성의 내실을 기하는데 그 목적이 있다.

Bridge inspection based unmanned aerial vehicle (UAV) has received considerable attention due to its several advantages such as reliability and safety as well as saving time and cost. An unmanned inspection equipment for bridge inspection is composed of UAV and imaging devices such as RGB cameras and infrared cameras. However, many challenging issues should be solved in order to apply this technology to the field. In this paper, an UAV based crack detection method is investigated. To detect the cracks, the image processing techniques with deep learning algorithm are used. To build the spatial information of aging bridge, 3D point cloud based background model is generated.

There are some risk and inefficiency when inspectors make an inspection of the bridge. To remove the risk, many demonstration studies of bridge inspection based on the unmanned inspection equipment are actively in progress recently. Because the unmanned aerial vehicles enable the inspectors to be more safe. This study investigates the demonstration project of bridge inspection based on the unmanned inspection equipment in USA and Japan.

This study aims to establish complementary relationship among designer, builder, and maintenance manager by combining BIM(Building Information Modeling) technology with bridge safety diagnosis and maintenance to secure its effectiveness and systematization. To establish and maintain database by organizing quantities of data about existing case of safety diagnosis and maintenance, and develop the system to be used by practitioners.

교량의 안전은 점검에 의해 보장된다. 그리고 교량의 유지관리는 점검결과를 토대로 시작된다. 따라서 점검결과는 ‘교량의 안전’과 ‘효율적인 유지관리’를 위한 가장 중요한 정보이다. 따라서 본 논문에서는 교량의 점검신뢰도를 평가하고 이를 제고 할 수 있는 방안을 제시하 고자 한다. 이를 위해 본 논문에서는 교량의 점검신뢰도를 평가 할 수 있는 세 가지 점검신뢰도를 제시하였다: 명목점검신뢰도, 실질점검신뢰 도, DS명목점검신뢰도. 교량의 점검신뢰도 분석 방법은 정밀안전진단결과를 참값으로 간주하고 당해년도 정밀(정기)점검과 차년도 정밀안전 진단결과를 비교하였다. 인적오류를 고려한 DS명목신뢰도를 기준으로 현재 고속도로교량의 점검신뢰도 85%로 양호한 편으로 평가 된다. 이 는 현재 고속도로 교량의 평균공용연수가 13년으로 대부분의 교량이 ‘A’와 ‘B’등급에 집중적으로 분포되어 상태변화가 크지 않기 때문인 것 으로 판단된다. 점검신뢰도를 제고하기 위해서는 점검자의 역량을 강화하고 전문점검인력 육성이 필요하며 점검결과에 대해 QC(Quality Control, 품질관리)를 실시하여 점검결과의 신뢰도 향상이 필요하다.