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문제 정의
- 본고에서는 새로운 BMS를 전산시스템 관점에서 기존의 교량관리시스템과 차별화된 내용에 중점을 두고 소개하고자 한다.
제안 방법
- 새로운 BMS에서 추구하는 생애주기관리를 위해서는 신뢰성이 확보된 객체화된 정보가 필요하다. BMS에서는 객체화된 정보 관리를 위해 객체를 대표하는 대표부재를 정의하고, 대표 부재 기반으로 수집된 정보를 활용해 성능과 비용 산정을 위한 모델을 개발하여 적용하였다. 또한 객체기반 입력, 가공된 정보들을 활용하여 부재수준에 기초한 분석을 수행하고 교량 수준 및 네트워크수준으로 연계, 조합하는 과정 등에 관한 분석 절차 및 방법을 제시하였으며, 이를 통한 부재, 교량, 네트워크 수준의 대표적인 분석결과를 제시하였다.
- 교량의 구성부재에 기초하여 정의된 손상 및 보수보강의 연계를 바탕으로 생애주기 동안 부재별 상태열화 예측, 상태열화에 따른 보수보강비용 추정, 조치후 상태향상 예측을 위해 대표부재 및 대표부재 내 세부부재를 정의하고 이들을 대표부재를 중심으로 그림 3과 같이 연계함으로써 교량의 성능과 비용을 고려한 의사결정 결과 도출이 가능하도록 하였다.
- 다수의 관리 시나리오 중 생애주기비용 측면에서 최적의 시나리오를 선정하는 방식으로 최적화를 수행한다. 그 결과 선택된 최적 전략의 부재별 생애주기 성능 및 비용 예측 결과는 교량수준, 다시 네트워크 수준으로 순차적으로 취합하는 방식으로 교량 네트워크의 목표관리수준에 따른 장기 전략을 수립하였다. 그 후 예산 및 성능 제약에 따라 연차별 조치대상을 조정하며 생애주기비용의 증가가 최소가 되는 전략을 선정하는 방식으로 중기 전략을 수립하였다.
- 그 결과 선택된 최적 전략의 부재별 생애주기 성능 및 비용 예측 결과는 교량수준, 다시 네트워크 수준으로 순차적으로 취합하는 방식으로 교량 네트워크의 목표관리수준에 따른 장기 전략을 수립하였다. 그 후 예산 및 성능 제약에 따라 연차별 조치대상을 조정하며 생애주기비용의 증가가 최소가 되는 전략을 선정하는 방식으로 중기 전략을 수립하였다. 앞서 설명한 정보 분석 절차와 방법을 도식화하면 그림 4 및 표 3과 같다.
- BMS를 이용한 유지관리 전략을 수립하기 위한 모든 분석은 부재별 분석 결과의 조합으로 구성된다. 기존 점검결과로부터 부재별 초기 상태를 추정하고, 목표성능관리수준에 따라 생성된 다양한 관리시나리오에 따라 부재별로 구성된 상태열화모델과 상태향상모델, 부재 및 상태별로 정의된 보수보강 비용 모델을 이용해 미래의 상태 및 비용을 예측한다. 다수의 관리 시나리오 중 생애주기비용 측면에서 최적의 시나리오를 선정하는 방식으로 최적화를 수행한다.
- 기존 점검결과로부터 부재별 초기 상태를 추정하고, 목표성능관리수준에 따라 생성된 다양한 관리시나리오에 따라 부재별로 구성된 상태열화모델과 상태향상모델, 부재 및 상태별로 정의된 보수보강 비용 모델을 이용해 미래의 상태 및 비용을 예측한다. 다수의 관리 시나리오 중 생애주기비용 측면에서 최적의 시나리오를 선정하는 방식으로 최적화를 수행한다. 그 결과 선택된 최적 전략의 부재별 생애주기 성능 및 비용 예측 결과는 교량수준, 다시 네트워크 수준으로 순차적으로 취합하는 방식으로 교량 네트워크의 목표관리수준에 따른 장기 전략을 수립하였다.
- 따라서 새로운 BMS에서는 유지관리 관련 정보의 입력을 주로 수행하는 관리주체가 최대한 용이하게 객체기반 정보입력이 가능하도록 시스템을 개발하였고, 입력된 정보에 기반을 둔 모델의 개발, 분석의 수행, 결과의 표출 등도 부재수준(member level)을 기반으로 이루어져 개별 교량수준(project level), 교량 네트워크 수준(network level)으로 연계 통합될 수 있도록 하였다.
- BMS에서는 객체화된 정보 관리를 위해 객체를 대표하는 대표부재를 정의하고, 대표 부재 기반으로 수집된 정보를 활용해 성능과 비용 산정을 위한 모델을 개발하여 적용하였다. 또한 객체기반 입력, 가공된 정보들을 활용하여 부재수준에 기초한 분석을 수행하고 교량 수준 및 네트워크수준으로 연계, 조합하는 과정 등에 관한 분석 절차 및 방법을 제시하였으며, 이를 통한 부재, 교량, 네트워크 수준의 대표적인 분석결과를 제시하였다. 주요 입력항목인 정기점검에 대해서도 별도의 선행 준비와 내업 작업이 필요 없으면서 객체 기반의 정보 관리가 가능한 형태로 현장조사 프로그램을 개발하여 활용할 수 있도록 하였다.
- 데이터베이스는 Oracle을 사용하였고, 서비스를 위한 WEB/WAS는 WebtoB/JEUS를 사용하였다. 또한 보고서 작성을 지원하기 위하여 Report Designer을 사용하였다.
- BMS에서는 교량을 구성하고 있는 부재기반 정보관리를 위하여 그림 2와 같이 총 10개의 대표부재와 세부대표부재 81개로 객체화하여 정의하였다. 또한 부재별 대표적인 손상유형 총 818가지를 정의하였으며, 각 손상 유형에 대한 대표 보수보강 공법은 총 1,750가지를 고려하였다.
- 정기점검 결과에 대한 객체화된 정보입력을 위하여 교량관리시스템 메인 서버와 실시간으로 연계된 교량 현장조사를 위한 스마트폰용 어플리케이션(App.)을 개발하였다. 개발된 App.
성능/효과
- 비용산출 및 성능평가 기능에서는 개발된 생애주기 비용과 성능 모델을 이용하여 다양한 유지관리 조치별 비용 산출, 부재, 교량, 네트워크 수준 상태 예측, 보수보강에 따른 상태향상 등의 추정이 가능하다. 또한 전략분석 기능에서는 부재, 교량, 네트워크 등 다양한 수준별로 수립된 최적의 전략과 전략에 따른 비용 및 성능 추계를 확인할 수 있으며, 예산관리 기능에서는 기본조사설계비, 실시설계비, 시설비, 감리비 등 실 예산 항목에 따라 일선 관리주체는 조치대상 선정, 요구예산 입력, 본부에서는 우선순위 평가, 예산배정에 이르는 예산내시과정을 구현하였으며, 예산 요청 및 배정현황에서 그 결과의 종합적인 확인이 가능하다.
후속연구
- 객체화된 정보를 이용해 개발되는 비용 및 성능 예측 모델의 합리성을 향상시키며, 유지관리 전략 및 계획의 객관성과 신뢰도를 증진시킴으로서 교량 유지관리 예산의 합리적 배분 및 집행을 도모할 수 있을 것이며, 향후 객체화된 형태의 점검정보가 축적되면 빅데이터 분석을 통해 유사 형식과 유사 환경 조건에 놓인 교량의 사례로부터 점검대상 교량에 발생 가능한 주요 손상의 종류와 위치 등의 추정이 가능할 것으로 기대된다. 이러한 정보들은 점검을 위한 사전 정보로 활용되어 보다 효율적이며 객관적인 점검이 가능할 것으로 판단된다.
- 객체화된 정보를 이용해 개발되는 비용 및 성능 예측 모델의 합리성을 향상시키며, 유지관리 전략 및 계획의 객관성과 신뢰도를 증진시킴으로서 교량 유지관리 예산의 합리적 배분 및 집행을 도모할 수 있을 것이며, 향후 객체화된 형태의 점검정보가 축적되면 빅데이터 분석을 통해 유사 형식과 유사 환경 조건에 놓인 교량의 사례로부터 점검대상 교량에 발생 가능한 주요 손상의 종류와 위치 등의 추정이 가능할 것으로 기대된다. 이러한 정보들은 점검을 위한 사전 정보로 활용되어 보다 효율적이며 객관적인 점검이 가능할 것으로 판단된다.
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