[논문]국내 옹벽의 성능평가와 유지관리를 위한 목표 성능 선정에 관한 연구

최재순

doi:10.7843/kgs.2019.35.12.111

초록
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2019년 개정된 시설물 안전과 유지관리 세부지침을 보면, 기존의 안전성 중심의 시설물 평가에서 내구성과 사용성을 추가한 성능평가로 확대된 바 있다. 이러한 확대는 전 세계적으로 이슈화되고 있는 시설물의 고령화와 시설 이용측면을 반영한 점이기는 하나 실제로 이러한 시설물 평가가 유지관리와 관계된 보수보강과 연계되기 때문에 각 세부성능 간의 상관관계 및 목표 성능의 선정과 연계된 성능보강시 우선순위 결정 등 많은 후속연구가 필요하다. 이 연구에서는 국내 도로시설에 설치된 옹벽을 중심으로 기존의 시설물 평가이력에 대한 분석을 통해 우선적으로 개정된 성능평가에서 적절한 목표 성능을 제시하였다. 또한, 실제 2개의 옹벽에 대해 평가를 수행하고 목표성능의 적절성 여부를 검토하였다. 그리고, 안전성과 내구성만으로 구성된 옹벽의 성능평가에 사용성 부분을 추가할 수 있는 세부 지표를 제시하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In the revised 2019 Guidelines for Facility Safety and Maintenance, the existing safety-oriented facility evaluations have expanded from performance evaluations to added durability and serviceability. This expansion reflects the life cycle of facilities and the service abilities of facilities, which...

In the revised 2019 Guidelines for Facility Safety and Maintenance, the existing safety-oriented facility evaluations have expanded from performance evaluations to added durability and serviceability. This expansion reflects the life cycle of facilities and the service abilities of facilities, which are becoming a global issue. However, since the performance evaluation of facilities is linked to repairing and reinforcement, the related researches such as the correlation of each performance and the target performance related to the decision on priority are necessary. In this study, through the analysis of historical data of existing facility safety evaluation results centered on the retaining earth wall installed in domestic road facilities, the appropriate target performance was suggested for the maintenance of the facility based on the revised performance evaluation. Also, the performances on the actual two retaining walls were evaluated for example and analyzed the verification of the target performance. Besides, new indicators were presented to add serviceability to the performance evaluation of retaining earth walls consisting of safety and durability.

주제어

표/그림 (18)

그림 Fig. 1. 2017 Infrastructure grade (www.infrastructurereportcard.org)
표 Table 1. American infrastructure report card (www.infrastructurereportcard.org)
표 Table 2. Performance and indicator of retaining wall (KICT, 2012)
표 Table 3. Performance and indicator of retaining wall (KICT, 2019)
그림 Fig. 2. Status of 1&2 type SOC facilities in Korea (www.fms.or.kr)
그림 Fig. 3. Retaining walls according to the year of completion and evaluated performance grade of each facility in FMS (www.fms.or.kr)
표 Table 4. Weighting factor in evaluation of total performance grade (KICT, 2018)
그림 Fig. 4. Safety grade of retaining wall by the road (549 facilities)
그림 Fig. 5. Comparison of grade change in the year of completion and 2016
그림 Fig. 7. Grade change of retaining wall
그림 Fig. 6. A grade maintain rate from the year of completion to 2016
표 Table 5. Performance evaluation results of earth retaining wall
표 Table 6. Grade evaluation criteria for total performance
그림 Fig. 8. Accident case of reinforced earth retaining wall (KECRI, 2017)
표 Table 7. Salty condition (distance from coast)
표 Table 8. Salty condition (snow remover) and freezing condition
그림 Fig. 9. Painting on the retaining wall (Pochen and Goonpo)
표 Table 9. High resilience priority roads

AI 본문요약
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문제 정의

이 연구에서는 최근 개정된 시설물 안전 및 유지관리 실시 세부지침의 내용을 고찰하고 개정 전의 시설물 평가이력을 분석하여 현재까지 어떠한 평가등급을 목표로 보수보강이 수행되었는지 여부를 우선적으로 파악하고자 한다. 그리고 이 목표평가등급이 최근 개정된 옹벽의 성능평가에서도 적용가능한지 여부를 2가지 옹벽 시설에 대한 평가사례를 통해 비교하고자 한다. 이때, 대상시설물은 대표적인 지반구조물인 옹벽으로 정하였으며 시설의 기능과 관련하여서는 도로옹벽을 중점적으로 다루었다.
이를 위해 성능평가가 도입되기 전까지의 옹벽의 안전성 평가등급이 어떻게 변하였는지를 조사 분석하고 이를 토대로 목표성능을 제시하였으며 실제 2개의 보강토 옹벽을 대상으로 한 성능평가 결과를 토대로 목표성능 적용시 문제점을 파악하고 이를 보완할 수 있는 방안을 제시하였다. 또한, 옹벽의 경우, 다른 지반구조물과는 달리, 사용성이 생략되어 있는 점을 고려하여 사용성 부문에서 추가될 수 있는 평가요소를 제시하였을 뿐만 아니라 최근 기후변화와 지진발생 등 국내 대규모 재해발생에 대한 가능성이 높아지는 점을 고려하여 목표성능의 적용방안도 함께 제시하였다.
이 연구에서는 기존의 안전성 평가 중심에서 내구성 및 사용성 부문을 포함한 시설물의 성능평가로 확대된 2018년 시설물 안전 및 유지관리 실시 세부지침에 대해 옹벽 시설물을 대상으로 적정 목표성능을 선정하는 연구를 수행하였다. 이를 위해 성능평가가 도입되기 전까지의 옹벽의 안전성 평가등급이 어떻게 변하였는지를 조사 분석하고 이를 토대로 목표성능을 제시하였으며 실제 2개의 보강토 옹벽을 대상으로 한 성능평가 결과를 토대로 목표성능 적용시 문제점을 파악하고 이를 보완할 수 있는 방안을 제시하였다.
이 연구에서는 실제 옹벽 2개소에 대해 성능평가를 수행하고 앞선 목표성능등급 B를 유지하기 위해서는 어떠한 조치가 필요한 지 여부를 검토하였다. Table 5는 성능평가 결과를 요약하여 나타낸 것이다.
이 연구에서는 최근 개정된 시설물 안전 및 유지관리 실시 세부지침의 내용을 고찰하고 개정 전의 시설물 평가이력을 분석하여 현재까지 어떠한 평가등급을 목표로 보수보강이 수행되었는지 여부를 우선적으로 파악하고자 한다. 그리고 이 목표평가등급이 최근 개정된 옹벽의 성능평가에서도 적용가능한지 여부를 2가지 옹벽 시설에 대한 평가사례를 통해 비교하고자 한다.
이 연구에서는 최초 A등급 및 B등급 시설물이 유지 관리 하에서 어떻게 등급이 변화하는 지 여부를 상세하게 분석하였으며 그 결과는 다음과 같다.

제안 방법

분석에 있어서 가장 먼저 2016년을 기준으로 옹벽의 안전성 등급을 조사하였으며 이후 시설물의 공용기간을 5년 단위로 구분하여 준공 당시의 등급과 현재 등급을 비교하였다. 또한, 공용기간 중 등급 변화를 5년 단위로 비교하였다.
이때, 대상시설물은 대표적인 지반구조물인 옹벽으로 정하였으며 시설의 기능과 관련하여서는 도로옹벽을 중점적으로 다루었다. 마지막으로, 개정된 옹벽 성능평가에서는 다른 시설물과 달리 안전성과 내구성만으로 성능평가를 수행하는 점에 대해 향후 사용성이 추가될 경우에 포함 가능한 세부지표를 추천하고 이에 대한 국내외 사례를 조사하였다.
시설물 통합정보시스템에서는 매년 시설물 유지관리를 위해 연보를 작성배포하고 있는데, 2016년까지의 자료를 토대로 총 549개의 도로옹벽에 대한 안전성 등급을 수집하여 유지관리에 대한 내용을 분석하였다. 분석에 있어서 가장 먼저 2016년을 기준으로 옹벽의 안전성 등급을 조사하였으며 이후 시설물의 공용기간을 5년 단위로 구분하여 준공 당시의 등급과 현재 등급을 비교하였다. 또한, 공용기간 중 등급 변화를 5년 단위로 비교하였다.
시설물 통합정보시스템에서는 매년 시설물 유지관리를 위해 연보를 작성배포하고 있는데, 2016년까지의 자료를 토대로 총 549개의 도로옹벽에 대한 안전성 등급을 수집하여 유지관리에 대한 내용을 분석하였다. 분석에 있어서 가장 먼저 2016년을 기준으로 옹벽의 안전성 등급을 조사하였으며 이후 시설물의 공용기간을 5년 단위로 구분하여 준공 당시의 등급과 현재 등급을 비교하였다.
이 연구에서는 기존의 안전성 평가 중심에서 내구성 및 사용성 부문을 포함한 시설물의 성능평가로 확대된 2018년 시설물 안전 및 유지관리 실시 세부지침에 대해 옹벽 시설물을 대상으로 적정 목표성능을 선정하는 연구를 수행하였다. 이를 위해 성능평가가 도입되기 전까지의 옹벽의 안전성 평가등급이 어떻게 변하였는지를 조사 분석하고 이를 토대로 목표성능을 제시하였으며 실제 2개의 보강토 옹벽을 대상으로 한 성능평가 결과를 토대로 목표성능 적용시 문제점을 파악하고 이를 보완할 수 있는 방안을 제시하였다. 또한, 옹벽의 경우, 다른 지반구조물과는 달리, 사용성이 생략되어 있는 점을 고려하여 사용성 부문에서 추가될 수 있는 평가요소를 제시하였을 뿐만 아니라 최근 기후변화와 지진발생 등 국내 대규모 재해발생에 대한 가능성이 높아지는 점을 고려하여 목표성능의 적용방안도 함께 제시하였다.

대상 데이터

그리고 이 목표평가등급이 최근 개정된 옹벽의 성능평가에서도 적용가능한지 여부를 2가지 옹벽 시설에 대한 평가사례를 통해 비교하고자 한다. 이때, 대상시설물은 대표적인 지반구조물인 옹벽으로 정하였으며 시설의 기능과 관련하여서는 도로옹벽을 중점적으로 다루었다. 마지막으로, 개정된 옹벽 성능평가에서는 다른 시설물과 달리 안전성과 내구성만으로 성능평가를 수행하는 점에 대해 향후 사용성이 추가될 경우에 포함 가능한 세부지표를 추천하고 이에 대한 국내외 사례를 조사하였다.

성능/효과

(1) 준공이후 2016년까지 공용 중인 500여개의 옹벽 시설에 대한 안전성 평가등급의 변화를 분석한 결과, 2016년 당시 옹벽시설의 등급은 80% 이상이 A등급인 것으로 나타났으며 대부분의 시설이 B등급 이상으로 나타났다.
(2) 5년 단위로 구분하여 준공 후 공용기간에 따른 분석 결과, A등급에서 등급이 저하되기 시작하는 기간은 준공 후 5년인 것으로 나타났다. 추가적인 A등급의 유지율 분석결과, 준공 후 10년이 경과하면 유지율이 90%에서 70%수준으로 낮아지는 것으로 나타났다.
(4) 2개의 옹벽 시설에 대한 성능평가 사례를 토대로 목표성능을 적용한 결과, 내구성 평가시 열화환경지표는 지형학적 기후학적 요소를 포함하여 이를 완화할 수 있는 방법이 있을 수 없으므로 목표성능등급의 산정에 있어서 열화환경평가는 생략하는 것이 바람직하며 이를 대신하여 내구성의 열화진전평가 요소에 대해서는 목표성능을 등급이 아닌 결함점수를 토대로 상향조정하는 방법이 강구될 필요가 있다고 판단된다.
추가적인 A등급의 유지율 분석결과, 준공 후 10년이 경과하면 유지율이 90%에서 70%수준으로 낮아지는 것으로 나타났다. 또한, A등급 및 B등급에 대한 각각의 시설물 등급변화를 5년 단위로 분석한 결과, 준공 후 20년이 지난 시점에서 급작한 등급변화가 나타났다.
또한, 최근의 성능평가 이전의 안전성 중심의 유지관리는 최소한 B등급 이상을 유지하는 것을 목표로 수행되어 왔다고 볼 수 있다. 이러한 점을 고려하여 2018년 시설물 안전 및 유지관리 실시 세부지침에 의거하여 옹벽 시설물을 평가 관리할 경우, 목표성능등급은 B를 유지하는 것이 적절한 것으로 판단되며 이때, Table 3에 나타난 바와 같이 기존의 안전성 평가부분의 가중치가 옹벽 성능평가에 추가된 내구성 평가부분의 가중치보다 2배 이상 큰 점도 고려되었다.
이상의 결과로부터 옹벽 시설물의 노후는 일반적으로 10년이 지나면서 발생하고 20년이 경과하면 그 현상이 심화되어 나타날 수 있다고 판단된다. 또한, 최근의 성능평가 이전의 안전성 중심의 유지관리는 최소한 B등급 이상을 유지하는 것을 목표로 수행되어 왔다고 볼 수 있다.
(2) 5년 단위로 구분하여 준공 후 공용기간에 따른 분석 결과, A등급에서 등급이 저하되기 시작하는 기간은 준공 후 5년인 것으로 나타났다. 추가적인 A등급의 유지율 분석결과, 준공 후 10년이 경과하면 유지율이 90%에서 70%수준으로 낮아지는 것으로 나타났다. 또한, A등급 및 B등급에 대한 각각의 시설물 등급변화를 5년 단위로 분석한 결과, 준공 후 20년이 지난 시점에서 급작한 등급변화가 나타났다.

후속연구

(5) 마지막으로 현재 옹벽의 성능평가에 있어서 사용성이 생략되어 있는데, 최근의 기후변화와 도시재생시 미관성이 강조되는 점을 고려하여 재해의 위험성과 미관성 등을 포함하여 사용성 부문을 추가할 필요가 있다고 판단되며, 특히 해외의 중요도로의 선정과 관련하여 국내에서도 옹벽이 위치한 도로가 중요도로일 경우에는 목표성능을 상향시켜 교통의 연속성과 도로의 회복성을 유지할 필요가 있는 것으로 판단된다. 최종적으로 이 연구를 통해 제시된 목표성능의 적용방안이 안전성, 내구성, 사용성을 포함하는 성능평가로 확대될 옹벽 시설물의 안전 및 유지관리에 크게 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.
(5) 마지막으로 현재 옹벽의 성능평가에 있어서 사용성이 생략되어 있는데, 최근의 기후변화와 도시재생시 미관성이 강조되는 점을 고려하여 재해의 위험성과 미관성 등을 포함하여 사용성 부문을 추가할 필요가 있다고 판단되며, 특히 해외의 중요도로의 선정과 관련하여 국내에서도 옹벽이 위치한 도로가 중요도로일 경우에는 목표성능을 상향시켜 교통의 연속성과 도로의 회복성을 유지할 필요가 있는 것으로 판단된다. 최종적으로 이 연구를 통해 제시된 목표성능의 적용방안이 안전성, 내구성, 사용성을 포함하는 성능평가로 확대될 옹벽 시설물의 안전 및 유지관리에 크게 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	지반구조물의 대표적인 시설은 무엇인가?	지반구조물에서 대표적인 시설을 들면, 터널, 옹벽, 비탈면을 들 수 있다. 2018년 시설물 안전 및 유지관리 지침을 보면, 터널에 대해서는 사용성을 평가하도록 되어 있는 반면, 옹벽은 이 부분이 생략되어 있다.
	성능평가에서 사용성 평가에 옹벽이 없는 이유는 무엇인가?	2018년 시설물 안전 및 유지관리 지침을 보면, 터널에 대해서는 사용성을 평가하도록 되어 있는 반면, 옹벽은 이 부분이 생략되어 있다. 성능평가에서 사용성 평가는 이용자 입장의 서비스 정도를 평가하는 것으로 옹벽의 접근성이 비록 다른 시설에 비해 적고 사고사례도 터널에 비해 많지 않아 이를 생략한 것으로 보이나, 터널의 사용성에 포함되어 있는 세부평가지표를 보면, 재해와 관련된 것이 포함되어 있어 옹벽에서도 이를 반영할 필요가 있다.
	미국의 공공시설에 대한 평가요소는 무엇인가?	Table 1의 평가를 위한 세부지표로는 성능(capacity), 상태(condition), 재원(funding), 미래수요(future need), 유지관리(operation and maintenance), 공공안전(public safety), 회복성(resilience), 혁신(innovation)의 8가지 요소가 있으며 Table 1의 내용을 살펴보면, 미국의 공공시설은 몇몇 시설을 제외하고는 대부분의 시설이 D등급 단계이며 이를 위해 필요한 예산은 2017년의 경우, 4.59조 달러에 육박하여 막대한 예산이 필요한 것으로 결과가 발표되었다.

참고문헌 (13)

ASCE, Infrastructure Report card, www.infrastructurereportcard.org
Chae, M. J., Lee, G., Kim, J. L., and Cho, M. Y. (2009), "Analysis of Domestic and International Infrastructure Asset Management Practices and Improvement Strategy", Vol.10, No.2, pp.55-64.
Chin, K. H., Chae, M. J., Lee, G., and Lee, K. S. (2009), "Infrastructure Asset Management Policy and Strategy Development", Korean Journal of Construction Engineering and Management, Vol.10, No.6, pp.67-77.
Disaster prevention road, www.mlit.go.jp
KICT (2014), Final research report of development planning for performance evaluation technology of SOC infrastructure, Land Infrastructure and Transport R&D Report 13RDPP-C065381-01. pp.79-86.
KISTEC, Korean FMS system, www.fms.or.kr
KISTEC (2012), Maintenance Manual of Retaining Wall, pp. 11/13-10/111.
KISTEC (2019), The Safety Control and Maintenance of Establishments, pp.10/21-10/72.
Korea Expressway Corporation Research Institute, KECRI (2017), Safety evaluation of reinforced concrete retaining wall and development of repair and reinforcement methods.
MOC (1995), SPECIAL ACT ON THE SAFETY CONTROL OF PUBLIC STRUCTURES, [Enforcement Date 6. Apr, 1995.] [Act No.4922, 5. Jan, 1995, Enact]
MOCT (2018), SPECIAL ACT ON THE SAFETY CONTROL AND MAINTENANCE OF ESTABLISHMENTS, [Enforcement Date 18. Jan, 2018.] [Act No.14545, 17. Jan, 2017., Whole Amendment]
Primary Route Road (PRN), www.wikipedia.org
Strategic Highway Network, www.wikipedia.org

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