[논문]한국형 공항포장상태 평가지수(KPCI) 개발

서영찬; 권홍준; 박대욱; 곽평진; 조윤호; 박지원; 조남현

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문제 정의

또한 복합결함에 대한 수정공제값 도출을 ASTM D5340의 여러 곡선형태가 아닌 가중치의 개념으로 활용하는 하나의 곡선을 제시하였다(SUN et al, 2004). 국내에서는 최근 기존 포장상태지수 적용 시 한계점을 극복하고자 한국형 포장상태 결정 지수(KPCI: Korean Pavement Condition Index)에 대해 연구하였으며 이에 대한 개발과정을 간단히 소개하고자 한다.
4단계는 단위영역 내 발생한 결함의 종류 및 심각도를 고려하여 총 공제값을 복합결함에 대한 수정 공제값(CDV, Corrected Deduct Value)으로 보정한다. 수정 공제값을 사용하는 목적은 총 공제값이 100을 넘어 포장상태지수가 음수로 산출되는 것을 방지하기 위함이다. 마지막으로 5단계에서는 100에서 수정 공제값을 차감하여 포장상태지수를 구한다.

제안 방법

KPCI는 단순결함 14종(아스팔트 6종, 줄눈 콘크리트 8종)과 복합결함에 대한 Panel Rating을 실시하였으며, Panel Rating을 위한 Worksheet는 국내 공항의 사진자료를 이용한 연구를 통해 개발한 심각도 기준을 통해 작성하였다. Panel Rating 시 그림 3과 같이 평가자들의 각 결함자료에 대한 이해도를 높이기 위해 Worksheet외에 대형 스크린으로 사진자료를 추가 제공하였고 충분한 사전교육 후 실시하였다.
중국에서는 상하이 국제공항을 대상으로 PCI의 핵심요소를 수정하였는데, 콘크리트 포장에 한하여 미국의 ASTM D5340에서 15가지로 규정하고 있는 결함 종류를 패칭을 크기로 구분한 것과 스폴링의 발생위치에 따라 구분한 것을 합쳐 총 13가지로 변경하였다. 또한 결함의 심각도 기준 중 펌핑, 팝아웃 그리고 줄눈재 손상은 심각도를 고려하지 않도록 변경하였다. 또한 복합결함에 대한 수정공제값 도출을 ASTM D5340의 여러 곡선형태가 아닌 가중치의 개념으로 활용하는 하나의 곡선을 제시하였다(SUN et al, 2004).
또한 결함의 심각도 기준 중 펌핑, 팝아웃 그리고 줄눈재 손상은 심각도를 고려하지 않도록 변경하였다. 또한 복합결함에 대한 수정공제값 도출을 ASTM D5340의 여러 곡선형태가 아닌 가중치의 개념으로 활용하는 하나의 곡선을 제시하였다(SUN et al, 2004). 국내에서는 최근 기존 포장상태지수 적용 시 한계점을 극복하고자 한국형 포장상태 결정 지수(KPCI: Korean Pavement Condition Index)에 대해 연구하였으며 이에 대한 개발과정을 간단히 소개하고자 한다.
한국형 공항포장상태 결정지수(KPCI)는 국내 실정을 반영하여 기존의 포장상태지수(PCI)를 대체할 목적으로 개발되었다. 이를 위해 포장상태지수의 핵심요소를 국내 공항의 자료와 전문가의 참여를 통해 개선하였으며, 각 공항에서 활용할 수 있도록 지침과 전산화 프로그램을 개발하였다. 본 연구결과가 국내 공항포장 관리의 질적 수준 향상과 함께 항공 물류의 기반시설로서의 역할에 이바지할 수 있기를 기대한다.
자료는 공항공사에서 보고된 연도별 공항포장 평가보고서를 기본으로 단위영역별 PCI 점수분포, 발생 결함의 빈도, 결함 심각도 등을 검토하였으며, 표 2, 3과 같이 국내 주요 발생 결함을 분류하였다. 이를 통해 결함인자를 결정하였으며 아스팔트 포장은 ASTM D5340과 같은 16종이며 줄눈 콘크리트 포장은 16종을 13종으로 조정하였다.
주요결함은 국내 공항의 결함자료 수집 및 분석을 통해 결정하였으며, 이를 위해 국내 15개 공항의 10년 이상의 PMS 자료를 활용하였다. 자료는 공항공사에서 보고된 연도별 공항포장 평가보고서를 기본으로 단위영역별 PCI 점수분포, 발생 결함의 빈도, 결함 심각도 등을 검토하였으며, 표 2, 3과 같이 국내 주요 발생 결함을 분류하였다. 이를 통해 결함인자를 결정하였으며 아스팔트 포장은 ASTM D5340과 같은 16종이며 줄눈 콘크리트 포장은 16종을 13종으로 조정하였다.
심각도 기준에는 정량적인 기준(균열폭, 패칭 면적 등)을 제시하고 대표적인 상태를 설명할 수 있는 서술내용을 수록하였다. 특히 공항포장의 특성을 고려하여 FOD(Foreign Object Damage, 외부 이물로 인한 항공기 파손) 가능성을 심각도 분류에 활용할 수 있도록 하였다.
KPCI에서 개발한 포장상태지수의 핵심요소는 결함인자, 결함별 심각도 기준, 결함별 공제곡선, 복합결함에 대한 수정공제곡선 그리고 포장상태지수에 따른 포장상태 판별기준 등이다. 특히, 각 결함별 공제곡선과 수정공제곡선을 Panel Rating 기법을 통해 전문가들의 주관적인 평가결과를 객관화하여 도출하였다. 국내 실정을 반영하기 위해 KPCI에서는 아스팔트 포장과 줄눈 콘크리트 포장의 국내 주요 발생 결함을 고려한 연구결과를 반영하였으며, 국내에서 발견하기 힘든 결함은 ASTM D5340의 기준을 준용토록 하였다.
한국형 공항 포장상태지수 결정 지침서는 KPCI에 대한 연구내용을 포함하고 있으며, 그림 6~8과 같이 지침으로서의 구성 뿐만 아니라 기존 포장상태지수에 사용되고 있는 MicroPaver의 기능인 공제곡선과 수정 공제곡선의 연산과정을 전산화 하기 위해 Microsoft Excel로 구현한 KPCI 산출 프로그램에 대한 내용을 그림 9와 같이 수록하였다.
한국형 포장상태지수는 실 수요처인 한국공항공사와 인천국제공항공사가 공동으로 연구에 참여하여 개발하였으며, 기존에 활용하고 있는 ASTM D5340의 PCI산출 개념 및 기본절차는 그대로 따르되 주요 핵심 요소들을 국내 실정에 맞도록 개발하는데 초점을 맞추었다. KPCI에서 개발한 포장상태지수의 핵심요소는 결함인자, 결함별 심각도 기준, 결함별 공제곡선, 복합결함에 대한 수정공제곡선 그리고 포장상태지수에 따른 포장상태 판별기준 등이다.

대상 데이터

KPCI의 결함인자는 국내 주요결함을 분류 후 고려하였다. 주요결함은 국내 공항의 결함자료 수집 및 분석을 통해 결정하였으며, 이를 위해 국내 15개 공항의 10년 이상의 PMS 자료를 활용하였다. 자료는 공항공사에서 보고된 연도별 공항포장 평가보고서를 기본으로 단위영역별 PCI 점수분포, 발생 결함의 빈도, 결함 심각도 등을 검토하였으며, 표 2, 3과 같이 국내 주요 발생 결함을 분류하였다.

데이터처리

Panel Rating을 통해 얻은 평가결과는 그림 4와 같이 10% 이하의 백분위수와 90% 이상의 백분위 수를 제외한 평균값을 산출하여 공제곡선을 모델링하였다. 그림 5와 같이 결함별 공제곡선(위)과 수정공제곡선(아래)을 도출하였다.

후속연구

이를 위해 포장상태지수의 핵심요소를 국내 공항의 자료와 전문가의 참여를 통해 개선하였으며, 각 공항에서 활용할 수 있도록 지침과 전산화 프로그램을 개발하였다. 본 연구결과가 국내 공항포장 관리의 질적 수준 향상과 함께 항공 물류의 기반시설로서의 역할에 이바지할 수 있기를 기대한다.

핵심어

질문

논문에서 추출한 답변

포장상태지수이란?

포장상태지수는 포장상태에 대해 0에서 100까지 범위의 숫자로 나타낸 지수이며, 완전한 상태의 포장을 100이라 할 때, 발생한 결함의 손상된 정도에 따라 차감되는 방식이다. 포장상태지수 산정은 결함의 종류, 결함의 심각도와 결함의 파손량 등을 포함한 육안 상태 조사의 결과에 근거한다.

PCI 산정은 무엇을 근거로 하나?

포장상태지수는 포장상태에 대해 0에서 100까지 범위의 숫자로 나타낸 지수이며, 완전한 상태의 포장을 100이라 할 때, 발생한 결함의 손상된 정도에 따라 차감되는 방식이다. 포장상태지수 산정은 결함의 종류, 결함의 심각도와 결함의 파손량 등을 포함한 육안 상태 조사의 결과에 근거한다. 이를 수식으로 나타내면 식 (1)과 같이 포장상태지수는 공제값에 관한 함수로 나타낼 수 있다(Shahin, 1995).

중국은 상하이 국제공항을 대상으로 PCI의 핵심요소를 어떻게 수정하였나?

또한 scaling과 blowup을 결함항목에서 제외시켰는데 이는 scaling과 blowup과 같은 결함의 발생 원인이 구조적 하중에 의한 것이 아닌 환경적인 요인과 재료의 복합적인 영향으로 발생한 것으로 보았기 때문이다(Jackson, 2009). 중국에서는 상하이 국제공항을 대상으로 PCI의 핵심요소를 수정하였는데, 콘크리트 포장에 한하여 미국의 ASTM D5340에서 15가지로 규정하고 있는 결함 종류를 패칭을 크기로 구분한 것과 스폴링의 발생위치에 따라 구분한 것을 합쳐 총 13가지로 변경하였다. 또한 결함의 심각도 기준 중 펌핑, 팝아웃 그리고 줄눈재 손상은 심각도를 고려하지 않도록 변경하였다.

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