[논문]시설물 안전점검을 위한 E-PAD 기반 상태평가 시스템 개발

정해용; 이흥수; 이종화; 김영석; 박철

doi:10.11112/jksmi.2019.23.4.1

초록
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국가 주요 시설물의 안전점검 업무가 일원화됨에 따라 업무 효율성과 전문성 강화 등의 효과가 기대되고 있다. 세계적으로 시설물의 물리적 기능적 결함을 초기에 발견하는 외관조사의 중요성이 강조되고 있다. 이에 본 연구에서는 기존 외관조사 방법의 문제와 한계를 극복하기 위해 시설물 안전점검을 위한 E-PAD기반 상태평가 시스템을 개발하였다. 본 시스템은 시설개요, 작업목록, 외관조사, 결함표로 구성되어 있으며, 현장에서 외관조사망도를 다운받아 조사된 손상 및 정보를 입력하고, 평가 등급을 확인할 수 있다. 본 시스템의 검증을 위해 교량 10개소에 대한 외관조사 데이터를 입력하여 기존 안전등급을 비교하였다. 그 결과 시스템에서 산출된 안전등급과 기존 안전등급이 동일한 것으로 확인되었다. 또한 AHP기법을 통해 타당성 분석 결과 기존 방법 대비 기능 10%증가, 비용 36%감소, 가치 30%증가한 것으로 분석되었다. 따라서, 시설물 관리 수준 향상을 위해 체계적인 데이터 구축 및 정보 분석을 위한 시스템으로 기여할 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

As a unify operational processes of the safety inspection for major national facilities, it is expected that the efficiency and professionalism of the project will be enhanced. Also it is being emphasized that the importance of visual inspection that initially find physical and functional defects in...

As a unify operational processes of the safety inspection for major national facilities, it is expected that the efficiency and professionalism of the project will be enhanced. Also it is being emphasized that the importance of visual inspection that initially find physical and functional defects in facilities. In this study, we developed an E-PAD-based condition evaluation system to check the safety of the facility to overcome the problems and limitations of the existing inspection method. This system consists of introduction, work list, visual inspection, defect table and so on. It is possible to download the inspection drawings at the site and input the damage information to the drawings and check the evaluation grade. In order to verify the E-PAD based condition evaluation system, the inspection data of 10 sample bridges were inputted into the system and the evaluation results were compared. As a result, it was confirmed that the safety grade calculated from the system and the existing safety grade are the same. The feasibility analysis of the AHP method also showed that the function increased by 10%, cost by 36%, and value by 30% compared to the existing method. Therefore, it is expected to contribute to systematic data and information analysis system for improvement of facility management.

주제어

표/그림 (22)

그림 Fig. 1 Flow chart of safety inspection
그림 Fig. 2 KT Mobile PMIS Concept
그림 Fig. 3 Mobil App. for Bridge Inspection
그림 Fig. 4 Comparison of existing method and proposal method
그림 Fig. 5 Stage enforcement of E-PAD system
표 Table 1 Standardization of bridge facilities
그림 Fig. 6 Facilities overview of E-PAD system
그림 Fig. 7 Task list of E-PAD system
그림 Fig. 8 Visual survey of E-PAD system
그림 Fig. 9 Defect table of E-PAD system
표 Table 2 System Development environment
그림 Fig. 10 Safety rating evaluation result
그림 Photo 1 Slab
표 Table 3 Safety rating evaluation result
표 Table 4 Scope of Safety rating
표 Table 5 Calculation of visual survey result
그림 Fig. 11 Data entry step
그림 Fig. 12 Data entry step (Detail)
그림 Fig. 13 Calculation of safety rating
그림 Fig. 14 Calculation of safety rating (Detail)
표 Table 6 Verification of safety rating result
표 Table 7 AHP result

AI 본문요약
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가설 설정

따라서 본 연구에서는 현재 외관조사 방법의 문제와 한계를 극복하기 위한 방법으로 태블릿 PC를 활용한 E-PAD 기반 상태평가 시스템을 Fig 4와 같이 제안하였으며, 기존 방법과 제안 방법을 비교하였다. 기존방법은 사전준비(시설정보 확인 및 도면인쇄 등)단계, 외관조사(종이망도 작성, 사진촬영)단계, 내업을 통한 결과 도출(망도 도면화 작업 및 상태평가)단계로 정리된다. 제안 방법은 사전 준비과정이 필요 없으며, 현장에서 실시간으로 결과 및 손상평가가 가능하며, 내업을 최소화하여 안점점검의 효율성을 극대화할 수 있다.

제안 방법

2차원 CAD 기능을 구현하기 위하여 그래픽 커널을 제작하여야 하므로 JavaScript를 사용하였다. 2차원 CAD 시스템의 기능을 가지고 있는 외관조사 프로그램은 Windows Win32 API framework를 기반으로 개발하였으며 AutoCAD와의 정보교환을 위해서 DWG Component 라이브러리를 활용하였다.
따라서 본 연구에서는 현재 외관조사 방법의 문제와 한계를 극복하기 위한 방법으로 태블릿 PC를 활용한 E-PAD 기반 상태평가 시스템을 Fig 4와 같이 제안하였으며, 기존 방법과 제안 방법을 비교하였다. 기존방법은 사전준비(시설정보 확인 및 도면인쇄 등)단계, 외관조사(종이망도 작성, 사진촬영)단계, 내업을 통한 결과 도출(망도 도면화 작업 및 상태평가)단계로 정리된다.
안전하고 효율적인 시설물 관리를 위해 안전점검 시 외관조사 수행에 소요되는 비용 및 시간을 절감하고, 데이터의 신뢰성을 증진시키기 위해 태블릿 PC를 활용한 E-PAD 기반 상태평가 시스템을 개발하였으며, 아래와 같은 결론을 도출하였다.

대상 데이터

E-PAD 기반 상태평가 시스템은 다양한 사용자가 통합적으로 활용할 수 있는 형태가 아닌사용자 개인의 태블릿 PC에서 독립적으로 작동되는 방식이므로 MySQL Database를 사용하였다.
교량 10개소의 손상 데이터를 E-PAD 상태평가 시스템에 입력하여 안전등급을 평가하였으며, Table 6과 같이 기존 안전등급 평가결과와 동일하게 산출되었다.

데이터처리

3) E-PAD 시스템 검증을 위하여 교량 10개소에 대한 기존 안전등급 평가결과와 E-PAD 시스템을 통해 산출된 안전등급 평가결과를 비교하였다. 비교 결과 안전등급이 동일하게 도출되어 E-PAD 시스템을 검증하였다.
4) 또한, AHP기법을 통해 경제적 타당성 분석을 하였다. 분석결과 E-PAD 기반 상태평가 시스템은 기존 방법 대비 기능은 10% 증가, 비용은 36% 감소, 가치는 30% 증가하는 것으로 분석되었다.
E-PAD 기반 상태평가 시스템 산출 결과 검증뿐만 아니라, AHP기법을 통해 타당성 분석을 수행하였다. 교량조건은 RC단순교 기준 4차로, 2경간, 50m로 하였으며, 30년간 정기점검을 진행할 경우 Table 7과 같이 E-PAD기반 상태평가 시스템은 기존 방법 대비 기능은 10% 증가, 비용은 36% 감소, 가치는 30% 증가하는 것으로 분석되었다.
E-PAD 상태평가 시스템 검증을 위해 3종 시설물에 해당하는 교량 10개소의 외관조사 결과를 E-PAD 시스템에 입력하여 안전등급 평가결과를 확인하고, 이를 기존(Excel) 안전등급 평가결과와 비교하였다.

성능/효과

1) E-PAD 시스템은 시설물 기본정보와 점검이력 확인이 가능하여 외관조사를 위한 자료수집 및 확인 과정이 간소화 될 수 있으며, 시스템에 Project별로 도면을 업/다운로드할 수 있어 작업자의 편의성을 높였다.
2) 또한, 외관조사 시 E-PAD 시스템에 손상정보를 입력하여 상태평가 기초 데이터를 생성하고 안전등급을 바로 산출하여 현장에서 즉각적인 대응을 할 수 있다.
E-PAD 기반 상태평가 시스템은 현장에서 외관조사 실시 및 조사 데이터를 통한 즉각적인 상태평가 결과를 확인할 수 있어 업무 효율을 극대화할 수 있다.
E-PAD 기반 상태평가 시스템 산출 결과 검증뿐만 아니라, AHP기법을 통해 타당성 분석을 수행하였다. 교량조건은 RC단순교 기준 4차로, 2경간, 50m로 하였으며, 30년간 정기점검을 진행할 경우 Table 7과 같이 E-PAD기반 상태평가 시스템은 기존 방법 대비 기능은 10% 증가, 비용은 36% 감소, 가치는 30% 증가하는 것으로 분석되었다.
4) 또한, AHP기법을 통해 경제적 타당성 분석을 하였다. 분석결과 E-PAD 기반 상태평가 시스템은 기존 방법 대비 기능은 10% 증가, 비용은 36% 감소, 가치는 30% 증가하는 것으로 분석되었다.
기존방법은 사전준비(시설정보 확인 및 도면인쇄 등)단계, 외관조사(종이망도 작성, 사진촬영)단계, 내업을 통한 결과 도출(망도 도면화 작업 및 상태평가)단계로 정리된다. 제안 방법은 사전 준비과정이 필요 없으며, 현장에서 실시간으로 결과 및 손상평가가 가능하며, 내업을 최소화하여 안점점검의 효율성을 극대화할 수 있다.

후속연구

따라서 시설물 외관조사 시 태블릿 PC를 활용하여 일련의 과정을 간소화하고 손상정보를 효과적으로 취득 및 관리할 수 있는 E-PAD 기반 상태평가 시스템을 마련할 필요가 있다.
또한, E-PAD 기반 상태평가 시스템을 통해 체계적으로 축적된 정보를 바탕으로 향후 빅데이터 분석을 통한 손상추정, 수명추정 등 보다 효율적인 교량 유지관리를 위한 정보 분석을 위한 시스템으로 활용될 것으로 기대된다.
이처럼 E-PAD 기반 상태평가 시스템을 통해 외관조사 이후 추가적인 내업을 현격하게 감소시킬 수 있을 것으로 판단되며, E-PAD 시스템 활용을 통해 실제적인 현장 점검의 수행여부를 파악할 수 있고, 더욱효율적인 점검이 수행되도록 다양한 정보지원이 가능하여 교량 관리 수준 향상에 크게 기여할 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	외관조사 결과의 한계는 무엇인가?	현재 외관조사 과정은 자료처리 및 다양한 형식의 보고서 제출을 위한 중복작업으로 매우 비효율적이다. 또한, 외관조사 결과를 한국시설안전공단 ‘안전점검 및 정밀안전진단 세부지침’에 따라 시설물에 발생한 손상 평가를 하고 있으나 적용기준이 일부 명확하지 못한 경우가 있어서 안전진단 전문기관과 책임기술자의 주관에 따라 평가 방식을 다르게 적용함으로써 평가 결과에 차이가 발생할 가능성을 내포하고 있기도 하다. 그럼에도 외관조사 단계의 시스템 개발 연구는 아직까지 극히 미미한 실정이며 한국시설안전공단, 한국건설기술연구원 등에서 선행 연구를 수행한 적이 있으나 실무에 거의 활용되지 못하고 있는 실정이다.
	시설물의 안전점검은 무엇인가?	시설물의 안전점검은 Fig. 1과 같이 시설물의 물리적⋅기 능적 결함을 발견하고, 그에 대한 신속하고 적절한 조치를 취하기 위하여 구조적 안전성과 결함 원인 등을 조사, 측정, 평가하고 보수보강 등의 방법을 제시하는 행위를 의미한다. 이중 시설물의 물리적⋅기능적 결함을 초기에 발견하는 외관조사의 중요성이 국내외로 강조되고 있으며, 이를 위한 다양한 방법과 매뉴얼 등이 제시되고 있다(Park and Sun, 2015).
	시설물의 안전점검 중 시설물의 물리적⋅기능적 결함을 초기에 발견할 수 있는 조사는 무엇인가?	1과 같이 시설물의 물리적⋅기 능적 결함을 발견하고, 그에 대한 신속하고 적절한 조치를 취하기 위하여 구조적 안전성과 결함 원인 등을 조사, 측정, 평가하고 보수보강 등의 방법을 제시하는 행위를 의미한다. 이중 시설물의 물리적⋅기능적 결함을 초기에 발견하는 외관조사의 중요성이 국내외로 강조되고 있으며, 이를 위한 다양한 방법과 매뉴얼 등이 제시되고 있다(Park and Sun, 2015).

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