[논문]강교의 도장방식에 따른 안전수명간 생애주기비용분석

한상철; 김은겸; 조선규

강교의 도장방식에 따른 안전수명간 생애주기비용분석
Life Cycle Cost Analysis of Steel Bridges on Its Paint System during Safe Life Under 원문보기

산업안전학회지 = Journal of the Korean Institute of Industrial Safety, v.17 no.2, 2002년, pp.63 - 68

한상철 (서울산업대학교 토목공학과) , 김은겸 (서울산업대학교 토목공학과) , 조선규 (서울산업대학교 토목공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Life Cycle Cost analysis technique is introduced to evaluate cost-effectiveness of two paint systems of steel bridges. The systems are a conventional paint system and a galvanized paint system. The all costs during safe lift such as initial cost repainting costs, disposal costs are considered for the lift cycle cost analysis. The NIST model is used and BridgeLCC 1.0 developed by the NST is utilized as the lift cycle cost analysis tool. It is concluded that, in spite of expensive initial cost, the durable paint system may be cost-effective compared with conventional paint system.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 강교의 부식 영향에 따른 안전수명간 LCC분석을 통해 초기비용과 유지관리비의 영향 그리고 구조물형식의 합리화를 평가하였다. LCC분석의 주요항목은 안전상 강도손실이 발생할 수 있는부식 영향인자를 대상으로 하였으며, 교량형식에 따라 재래적인 방식인 중방식 도장과 신재료인 갈바륨 도장방식의 효과를 검토 분석하였다.
그러나 시설물안전도 확보의 LCQC분석 절차 및 평가기준이 아직도 마련되지 않고 있어 어려움이 많다. 본 연구는구조물의 안전성을 확보하기 위하여 부식영향과 관련된 강교의 안전수명간 LCC를 분석하였다.

가설 설정

5) 신기술 도입비용은 고려하지 않았으며, 교량의교통처리기능 특성상 모든 대안에 대한 여행자의시간지연에 따른 사용자비용은 발생하지 않는다고가정하였다.
6) 정기점검비용(일상점검비용 포함)은 I년에 한번씩 발생하며 초기공사비의 0.5%로 가정하였다.
그리고 정밀안전진단은 5년에 한번씩 발생하며 초기공사비의 5%로 가정하였다.(사단법인 한국강구조학회, 1998)
따라서 본 연구에서는 기본자료가 없는 다음과 같은 사항에 대하여 전문가적 판단에 기초한 합리적인 수준으로 가정하여 LCC를 분석하였다.
15년정도로 보고 있다. 본 연구에서는 습한 지역의 열악한 부식환경 기준으로 평가하여 통상 내후성 중방식도장의 기대수명인 15년 정도보다작은 10년으로 가정하였다.

제안 방법

3) 갈바륨융사 방식으로 도장할 경우 내구년한을 100년 정도로 추정(Nishikawa, 1995)하고 있으나 이역시 부식에 열악한 환경조건의 안전측으로 50년을적용하였다.
LCC분석의 주요항목은 안전상 강도손실이 발생할 수 있는부식 영향인자를 대상으로 하였으며, 교량형식에 따라 재래적인 방식인 중방식 도장과 신재료인 갈바륨 도장방식의 효과를 검토 분석하였다.
부식방지 처리가 필요하다. 강교 부식방지를 위한 도장방식에 대하여는 Table 1의 3가지 대안에대하여 각각 일반 중방식 도장과 갈바륨융사(Gal valume Metalizing)를 적용하여 다음 Table 2와 같이총 6가지 대안에 대한 LCC분석을 실시하였다.
최근 강교의 피로문제는실험 등을 통해 거의 해결이 된 상태이므로 중요한문제는 부식의 영향이다. 따라서 안전과 관련한 강교의 수명은 주기적인 도장으로 유지관리 할 경우 100년 정도는 보장할 수 있다고 판단되며, 또한 일반적으로 강교의 내구년한을 100년 기준으로 계획하고 있으므로 본 연구에서는 LCC 분석기간을 100 년으로 설정하였다.
1 과 같이 3단계로 구분하였다. 분류체계 중 비용부담주체에 관하여는 관리주체와 이용자 그리고 제3집단으로 구분하였다. 이 때 제3집단 비용은 교량이 차단됨으로서 이용자의 접근이 봉쇄되는 경제적 손실또는 환경문제 발생으로 인해 인간이 피해를 입게되는 환경비용 등의 간접비용으로서 아직 정식화된모델이 존재하지 않아 고려하지 않았다.
상부구조 형식의 대안교량으로서는 다음 Table 1 과 같이 3가지 대안, 즉 소수주형 판형교, 중로아치강상형교, 강트러스교를 비교 검토하였다.

데이터처리

LCC 분석을 위한 해석도구로서는 최근 Ehlen이교량의 비용 효율적 설계와 안전도 확보의 유지관리를 위해 개발한 Bridge LCC 1.0 프로그램을 이용하였다.

성능/효과

1) 강교는 안전도를 확보하는 범위의 재도장비용구성비가 LCC에 대해 0.2%〜22.9%, 유지관리비에대해 0.6%〜39.4%로서 상당히 민감한 변수임을 확인할 수 있었다.
1) 강교의 물리적 안전수명은 피로, 부식에 의한요인이 주요 영향인자이다. 최근 강교의 피로문제는실험 등을 통해 거의 해결이 된 상태이므로 중요한문제는 부식의 영향이다.
2) 도장방식에 따른 내구년한 관련자료는 현재 없으며, 일반적인 방법의 내후성 중방식도장방식은 내구년한을 15년정도로 보고 있다. 본 연구에서는 습한 지역의 열악한 부식환경 기준으로 평가하여 통상 내후성 중방식도장의 기대수명인 15년 정도보다작은 10년으로 가정하였다.
2) 부식환경의 비교대상 강교에서, 신재료인 갈바륨융사는 안전수명 기준의 LCC가 605.81 억원〜 611.86억원으로서 일반 중방식 도장의 686.16억원~ 947.04억원에 비해 11.7%〜35.4%의 LCC 저감 효과가 있는 것으로 분석되었다.
3) 비교대안 중 초기비용이 397.03 억원으로서 가장 적게드는 제 3안은 구조물 안전유지와 관련한재도장 면적과 횟수의 과다로 할인율 5%를 적용하였을 때 현재가치의 재도장 비용이 216.56억원으로 LCC(947.04억원)대비 22.9%, 유지관리비 (549.80억원)대비 39.4%로 나타나 부식환경에 따른 안전도확보의 LCC 평가에서 가장 불리하게 분석되었다.
4) 구조물의 수명을 100년으로 하였을 때, 초기투자비가 과다하더라도 유지관리비가 적게드는 소수주형 판형교가 일반 중방식 도장의 경우는 10년후부터, 갈바륨융사의 경우는 50년 후부터 구조물안전도 확보 범위의 LCC>]- 경제적인 결과로 분석되었다,
4) 비용계산에 적용한 할인율은 우리나라가 선진국에 진입할 것을 감안하여 선진국에서 적용하는할인율의 상위 범위인 5%를 사용하였다.
5) 해석결과 구조의 단순화로 유지관리비의 절감효과가 있는 교량형식과 도장방식이 초기비용은 과다하더라도 안전수명간 총 비용은 최소가 되는 LCC분석 결과를 나타내었다. 본 연구의 생애주기비용 분석절차 및 방법은 차후 다양한 기간시설물의생애주기비용 분석을 위한 기초자료로 활용이 기대된다.
23억원정도의 큰 절감효과가 있음을 알 수 있다. 이러한결과는 제 3안의 일반중방식 도장방식은 LCC측면에서 재도장 비용의 구성비가 증가하게 되지만 제 4 안의 갈바륨융사 도장방식은 안전수명간의 유지관리비가 절감된 원인임을 알 수 있다.
표에서 알 수 있듯이 안전수명간 LCC는 제 4안이 가장 경제적이다. 제 4안, 즉 소수주형을 사용하며 갈바륨융사 도장방식을 채택하는경우 초기비용은 제 5안보다 3.81 억원정도 더 소요되지만 LCC 측면에서는 6억원정도 절감효과가 있음을 알 수 있으며, 제 3안에 비해서는 341.23억원정도의 큰 절감효과가 있음을 알 수 있다. 이러한결과는 제 3안의 일반중방식 도장방식은 LCC측면에서 재도장 비용의 구성비가 증가하게 되지만 제 4 안의 갈바륨융사 도장방식은 안전수명간의 유지관리비가 절감된 원인임을 알 수 있다.

후속연구

결과를 나타내었다. 본 연구의 생애주기비용 분석절차 및 방법은 차후 다양한 기간시설물의생애주기비용 분석을 위한 기초자료로 활용이 기대된다.

참고문헌 (16)

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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