PURPOSES : In this study, a preliminary study on the optimal clustering techniques for the preprocessing of pavement management system (PMS) data was conducted using K-means and mean-shift techniques to improve the correlation between the dependent and independent variables of the pavement performance model. METHODS : The PMS data of Jeju Island was preprocessed using the K-means and mean-shift algorithms. In the case of the K-means method, the elbow method and silhouette score were used to determine the optimal number of clusters (K). Moreover, in the case of the mean-shift method, Scott’s rule of thumb and Silverman’s rule of thumb were used to determine the optimal cluster bandwidth. RESULTS : The optimal cluster sets were selected for the rut depth (RD), annual average daily traffic (AADT), and annual maximum temperature (AMT) for each clustering technique, and their similarities with the original data were investigated. Additionally, the correlation improvement between the dependent and independent variables were investigated by calculating the clustering score (CS). Consequently, the K-means method was selected as the optimal clustering technique for the preprocessing of PMS data. The K-means method improved the correlations of more variables with the dependent variable compared to the mean-shift method. The correlations of the variables related to high temperature—such as the annual temperature change, summer days, and heat wave days—were improved in the case wherein the AMT, a climate factor, was used as an independent variable in the K-means clustering method. CONCLUSIONS : The applicability of the clustering methods to preprocessing of PMS data was identified in this study. Improvements in the pavement performance prediction model developed using traditional statistical methods may be identified by developing a model using clustering techniques in a future study.

도로의 포장 상태의 노후화나 관리미흡으로 인하여 시민의 사유 재산 중 주요한 요소인 자동차 등의 손상이나 자동차 사고 로 이어질 수 있어 큰 사회적 비용이 발생할 뿐 아니라, 시민들의 불편과 불만을 초래할 수 있다. 최근 도로 포장의 경우 포트홀 발생 건수와 그에 따른 민원 및 소송 건수가 증가해 행정력 및 예산이 낭비되고 있으며, 서울시의 경우 포장도로 노후화 추이가 증가함에 따라 유 지 관리 비용 또한 증가하고 있다. SOC 시설물 안전성 강화에 대한 사회적 요구는 지속적으로 증가하고 있어 한정된 예산의 효율적 활용을 위한 첨단 유지관리기술 도입이 시급하다.

본 연구에서는 효율적인 포장관리를 위해 경제성을 고려하여 생애주기비용(LCC)이 최소가 되는 시점에서 필요한 유지보수공법을 적용할 수 있는 포장관리시스템(PMS)을 개발하여 실제 포장관련 자료를 기반으로 한 유지관리방안을 제시하였다. 나아가 예산제약이 없는 경우를 대상으로 일정한 수준의 도로 서비스수준을 유지하기 위해 필요한 예산은 매년 차이가 있음도 확인하였다. Visual Basic 프로그램으로 개발하여 시스템의 응용성과 실효성의 검증을 위해 22개의 국도포장단면을 대상으로 현장조사를 시행하여 얻은 자료를 바탕으로 포장단면의 장기공용성 추정과 예산범위를 고려한 효율적인 유지관리 방안을 제시하였다.

본 연구에서는 과거의 비과학적인 포장관리의 한계를 극복하기 위해, 포장 상태를 정확하게 판단하고. 분석하여 적절한 유지보수 방법을 제시할 수 있는 경제적이고 효율적인 포장도로 유지관리 시스템(PMS)을 개발하였다. 우선 PMS에 관한 국내 외 자료와 서울시 포장 조사 데이터를 이용해서 포장 조사에서 분석 평가, 의사 결정 등의 일련의 과정에 대한 논리적 알고리즘을 구성하고, 국내 외 연구사례와 상세육안조사 결과를 통해서 이러한 알고리즘의 적합성을 평가하였다. 또한 개발된 알고리즘을 바탕으로 도로 관리자가 쉽게 사용할 수 있도록 통합 시스템으로서 PMS 프로그램과 GIS 프로그램을 개발하였다.

해를 거듭할수록 증가하는 고속도로 연장과 함께 전체 고속도로 유지보수 비용은 급증하는 추세에 있다. 제한된 유지보수 예산으로 전체 고속도로망을 효율적으로 유지관리하기 저해 포장관리시스템 (PMS, Pavement Management System)의 운영은 필수적이라 할 수 있다.본 연구는 PMS의 핵심기능인 보수 우선순위 및 공법결정 논리를 개발하여 실무자들의 PMS 활용도를 높이기 위한 연구로서, 실무자들이 친숙하게 사용할 수 있도록 PMS의 기본기능에 충실하여 쉽게 운영 기능한 시스템을 구성 하는데 역점을 두었다. PMS의 주 논리인 보수우선순위 및 보수공법결정에 관련된 각 항목들의 criteria는 기술자의 판단에 의해서 쉽게 수정할 수 있도록 하여 좀더 유연한 운영을 할 수 있도록 하였고, 보수공법 결정에 있어서도 기계적인 알고리즘께 의한 보수공법결정체계의 경직성을 보완하기 위해, 제시된 보수공법의 적절성을 PMS운영자가 직접 확인하고 필요시 현장실사 또는 정밀조사를 통해 보수공법을 조정할 수 있도록 하였다. 도로 일반현황조회에 있어서는 운영자가 쉽게 포장의 상태를 파악할 수 있도록 HGIS와의 연계를 통해 현황조회 기능을 강화하였다. 고속도로 PMS의 전산화는 각 고속도로 포장과 관련된 모든 정보에 대한 데이터베이스를 기반으로 하여 실무자들이 쉽게 이해하고 편리하게 사용하는데 중점을 두어 개발하였으며 정량화된 객관적인 정보를 실무자에게 제공하여 포장을 효율적으로 관리할 수 있도록 하였다.

해를 거듭할수록 증가하는 고속도로 연장과 함께 전체 고속도로 유지보수 비용은 급증하는 추세에 있다. 제한된 유지보수 예산으로 전체 고속도로망을 효율적으로 유지관리하기 저해 포장관리시스템 (PMS, Pavement Management System)의 운영은 필수적이라 할 수 있다.본 연구는 PMS의 핵심기능인 보수 우선순위 및 공법결정 논리를 개발하여 실무자들의 PMS 활용도를 높이기 위한 연구로서, 실무자들이 친숙하게 사용할 수 있도록 PMS의 기본기능에 충실하여 쉽게 운영 기능한 시스템을 구성 하는데 역점을 두었다. PMS의 주 논리인 보수우선순위 및 보수공법결정에 관련된 각 항목들의 criteria는 기술자의 판단에 의해서 쉽게 수정할 수 있도록 하여 좀더 유연한 운영을 할 수 있도록 하였고, 보수공법 결정에 있어서도 기계적인 알고리즘께 의한 보수공법결정체계의 경직성을 보완하기 위해, 제시된 보수공법의 적절성을 PMS운영자가 직접 확인하고 필요시 현장실사 또는 정밀조사를 통해 보수공법을 조정할 수 있도록 하였다. 도로 일반현황조회에 있어서는 운영자가 쉽게 포장의 상태를 파악할 수 있도록 HGIS와의 연계를 통해 현황조회 기능을 강화하였다. 고속도로 PMS의 전산화는 각 고속도로 포장과 관련된 모든 정보에 대한 데이터베이스를 기반으로 하여 실무자들이 쉽게 이해하고 편리하게 사용하는데 중점을 두어 개발하였으며 정량화된 객관적인 정보를 실무자에게 제공하여 포장을 효율적으로 관리할 수 있도록 하였다.

우리나라 도로중 PMS가 구축된 도로는 현재, 고속도로와 국도가 있다. 그러나 많은 시(市)에서 도로의 효율적인 관리를 위해 요구되는 시도로 PMS는 아직 없는 실정이다. 따라서, 본 논문에서는 시단위에 적용가능한 Prototype PMS 전산시스템을 개발 제시하였다. 개발한 PMS는 기본적으로 PC 수준에서 운영 가능하도록 구성하였으며 GIS 기능을 이용하여 사용자가 쉽게 포장상태나 유지보수 현황 및 계획을 이해할 수 있게 하였다. 본 PMS의 기능상 구성은 크게 조회, 분석, 자료관리, 출력 부분으로 구축하였다. 특히, 분석과정의 주논리(보수우선순위결정, 보수공법결정)부분은 필요시 사용자가 각 항목의 criteria 값을 수정 할 수 있게 하여 시스템운영이 경직되지 않도록 배려하였다. PMS 데이터베이스의 항목은 시도로 PMS의 규모 및 목적을 고려하여 선정하였다. 또한 PMS에서 사용된 도로 관리길이 및 위치 지정체계는 노선을 기준으로 기본 100m길이의 section으로 분할관리하였으며, 위치 지정체계 방식은 reference points 방식을 기본으로 사용하였다.

우리나라 도로중 PMS가 구축된 도로는 현재, 고속도로와 국도가 있다. 그러나 많은 시(市)에서 도로의 효율적인 관리를 위해 요구되는 시도로 PMS는 아직 없는 실정이다. 따라서, 본 논문에서는 시단위에 적용가능한 Prototype PMS 전산시스템을 개발 제시하였다. 개발한 PMS는 기본적으로 PC 수준에서 운영 가능하도록 구성하였으며 GIS 기능을 이용하여 사용자가 쉽게 포장상태나 유지보수 현황 및 계획을 이해할 수 있게 하였다. 본 PMS의 기능상 구성은 크게 조회, 분석, 자료관리, 출력 부분으로 구축하였다. 특히, 분석과정의 주논리(보수우선순위결정, 보수공법결정)부분은 필요시 사용자가 각 항목의 criteria 값을 수정 할 수 있게 하여 시스템운영이 경직되지 않도록 배려하였다. PMS 데이터베이스의 항목은 시도로 PMS의 규모 및 목적을 고려하여 선정하였다. 또한 PMS에서 사용된 도로 관리길이 및 위치 지정체계는 노선을 기준으로 기본 100m길이의 section으로 분할관리하였으며, 위치 지정체계 방식은 reference points 방식을 기본으로 사용하였다.