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서울시 포장도로 유지관리체계(PMS) 개선에 관한 연구
The Study on PMS Development for Effective Asphalt Pavement Maintenance and Rehabilitation 원문보기

한국콘크리트학회 2004년도 춘계 학술발표회 제16권1호, 2004 May 01, 2004년, pp.432 - 437

태기호 (한양대학교 도시건설환경공학과군 토목공학과) , 조병완 (한양대학교 도시건설환경공학과군) , 이두화 (한양대학교 도시건설환경공학과군 토목공학과) , 박종화 (한양대학교 도시건설환경공학과군 토목공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, Pavement Management System(PMS) was developed to overcome the unscientific pavement management limitations of the past. PMS program is economic, efficient and scientific. Also, it produces the best maintenance method through exact judgement and logical analysis of pavement condition. ...

In this study, Pavement Management System(PMS) was developed to overcome the unscientific pavement management limitations of the past. PMS program is economic, efficient and scientific. Also, it produces the best maintenance method through exact judgement and logical analysis of pavement condition. First of all, the logical algorithm, that is such as investigation and analysis of pavement, detailed naked eye investigation and the estimation for whole system etc., was composed on the basis of the domestic and the outside data on PMS and pavement condition data of Seoul metropolitan. And then it was verified that this algorithm is suitable through the research examples of PMS data and the results of detailed naked eye investigation. Also, Geographic Information System(GIS) was integrated on PMS program. Therefore, PMS program was developed so as to use easily on the basis of the logical algorithm.

In this study, Pavement Management System(PMS) was developed to overcome the unscientific pavement management limitations of the past. PMS program is economic, efficient and scientific. Also, it produces the best maintenance method through exact judgement and logical analysis of pavement condition. First of all, the logical algorithm, that is such as investigation and analysis of pavement, detailed naked eye investigation and the estimation for whole system etc., was composed on the basis of the domestic and the outside data on PMS and pavement condition data of Seoul metropolitan. And then it was verified that this algorithm is suitable through the research examples of PMS data and the results of detailed naked eye investigation. Also, Geographic Information System(GIS) was integrated on PMS program. Therefore, PMS program was developed so as to use easily on the basis of the logical algorithm.

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

또한, 본 연구는 이렇게 개발된 PMS 프로그램의 효율적인 현장 적용을 위하여 사업소 및 전문가의 의견을 수렴하여 사용자의 편익성을 향상시키고, PMS 시스템에 대한 주기적인 수정 및 보완작업을 병행하였다.
본 연구에서는 상세 육안조사 과정에서 발생하는 비효율성과 비경제성을 해결하고, 빠른 시간 내에 넓은 구간에 대하여 정확한 자료수집 및 체계적인 자료분석을 하기 위하여 자동 포장상태 조사장비인 ARIA를 도입하였다. 측정 항목은 균열(cracks), 러팅rutting), 평탄성(roughness) 세 가지 이며, 측정 방법은 위에서 선정된 9 개의 조사대상노선에 대하여 50 km/h의 속도로 주행하면서 노선의 시점부터 종점까지 20m를 단위구간으로 하여 각 구간에 대한 포장 결함 항목을 측정하였다.
외적인 힘의 작용과 포장 자체의 노후화에 의해 공용성이 저하되고, 교통 수요의 증가추세와 교통 수단의 대형화로 인해 포장 파손 및 노후화가 점차 가속됨에 따라 육안 순찰과 경험에 의한 유지관리 방법으로는 경제성, 효율성 면에서 한계가 있으므로, 이에 포장상태평가에서 유지보수까지 하나의 통합된 시스템으로 보다 체계적이고 과학적으로 포장관리를 수행하여 손상된 포장상태를 최적기에 회복시키고 과학적인 유지관리와 예산절감을 할 수 있는 포장도로 유지관리 시스템(Pavement Maintenance System: PMS)의 개발이 절실히 요구되고 있는실정이다. 선진 외국에서는 이미 70년대부터 포장관리시스템 구축을 위한 자료조사 및 개발에 착수하여 현재 PMS의 활용이 보편화되어 있으며, 이러한 국제적인 추세와 유지보수에 투입되는 막대한 비용을 고려하여 본 연구에서는 포장의 파손상태 평가, 보수시기, 보수구간, 보수공법, 보수비용 등을 과학적으로 결정할 수 있는 합리적이고 효율적인 포장도로 유지관리 시스템을 개발하고자 한다.

제안 방법

(3) 10점 체계의 포장평가지수를 이용하여 파손유형별로 개별 파손지수 값을 5단계로 나누어 심각도에 따라 보수공법을 적용하였으며, 노선을 하나의 Project로 보고 포장상태의 최적 분석구간을 100m로 보아 이를 기본으로 보수구간을 조정 및 확장하였다.
USPI 지수는 각각 균열, 러팅, ' 평탄성을 나타내는 개별 파손지수 USPI1, USPI2, USPI3와 종합평가지수 USPI로 구성되어 있으며, USPI1 과 USPI2는에 제시된 보수 기준치와 UPCI에서 제시한 보수기준치가 일치하기 때문에 UPCI의 CI 지수와 RDI 지수를 그대로 사용하였으며, 반면에 USPI3는 UPCI에서 제시된 보수기준치와 상당한 차이가 있으므로 평탄성 값에 대해 민감한 MCI와 그와 반대인 PSI의 중간 값을 사용하여 새로운 선형식 USPI3를 개발하였다.
개발된 PMS 시스템은~에서 보는 바와 같이 사업소 및 전문가의 의견을 수렴하여 사용자의 편익성을 향상시키고, 개발된 프로그램의 현장 적용성을 높이기 위한 수정 및 보완 작업이 병행되었다.
본 연구는 다음과 같이 크게 4단계로 수행되었으며, 첫 번째 단계는 자료수집 및 포장상태 조사 단계로써 기본자료 수집 및 자동포장상태조사를 위한 조사대상노선을 현장조사를 통해 선정하고, 두 번째 단계는 파손유형별 보수기준치를 마련하고, 포장평가지수를 개발하여 보수구간, 보수공법, 보수 시기, 보수예산 등을 산출하는 알고리즘을 완성하는 포장평가 단계이며, 세 번째 단계에서는 위의 알고리즘을 바탕으로 PMS 프로그램을 완성하고, 마지막 단계에서 상세육안조사를 통해 전체적인 평가를 수행하였다. 또한, 본 연구는 이렇게 개발된 PMS 프로그램의 효율적인 현장 적용을 위하여 사업소 및 전문가의 의견을 수렴하여 사용자의 편익성을 향상시키고, PMS 시스템에 대한 주기적인 수정 및 보완작업을 병행하였다.
본 연구에서는 보수가 필요한 노선을 기간 내에 효율적으로 보수하기 위하여 식 (5)와 같이 보수의 필요도를 나타내는 유지보수 우선순위 식을 작성하여 시스템에 적용하였다. 우선순위는 장비조사에 의해 산출된 도로의 USPI(종합평가지수)와 교통량흐름, 도로등급, 도로연장 등의 요소에 의해 결정되며, 또한 각각의 요소에 가중치를 부여하여 적합한 순위를 도출할 수 있다.
본 연구에서는 유지보수공법 적용 기준표를 이용해 다음과 같은 기준에 따라 보수가 필요한 구간을 선정하였다.
본 연구에서는 포장상태를 0〜10으로 표시하는 포장평가지수(USPI)를 이용하여 각 단계별, 파손 유형별로 적용되는 보수공법을 달리하고, , 과 같이 각각 1, 2차 유지보수공법 적용 기준표를 작성하여 1차에서는 USPI 값에 따른 전반적인 유지보수 여부 결정하고 2차에서는 파손유형별 보수공법을 세부적으로 적용하였다.
본 연구에서는 현재 우리나라 국도에 적용되고 있는 UPCI 지수를 바탕으로 델파이 방식을 이용하여 아래 식 (1)~(4)와 같이 새로운 포장평가지수 USPI(Universal Seoul Pavement Index)를 개발하였다. USPI 지수는 각각 균열, 러팅, ' 평탄성을 나타내는 개별 파손지수 USPI1, USPI2, USPI3와 종합평가지수 USPI로 구성되어 있으며, USPI1 과 USPI2는<표 4>에 제시된 보수 기준치와 UPCI에서 제시한 보수기준치가 일치하기 때문에 UPCI의 CI 지수와 RDI 지수를 그대로 사용하였으며, 반면에 USPI3는 UPCI에서 제시된 보수기준치와 상당한 차이가 있으므로 평탄성 값에 대해 민감한 MCI와 그와 반대인 PSI의 중간 값을 사용하여 새로운 선형식 USPI3를 개발하였다.
실제 보수 시 보수공법의 적용성과 경제성을 고려하여 1차 결정된 보수구간을 조정하여 최종적으로 관리자의 평가를 거치도록 한다.
이 중에서 우선순위에 가장 영향을 미치는 요소로 종합평가지수, 교통량 흐름, 노선 내 보수대상 구간을 우선순위 결정 시 고려하였다. 여기서 USPI지수 값은 최종적으로 선정된 보수공사 구간의 평균 USPI 값을 사용하도록 하였고, 교통량흐름은 서울시 지점별 일일교통량 자료를 바탕으로 교통량, 도로등급, 연장, 전용차선에 대해 등급을 매겼으며, 노선 내 보수대상 구간은 전체구간에 대해 USPI가 6 이상인 구간에 대해서도 등급별로 분류하여 모두 각각 10점 체계를 갖도록 하였다. 우선순위 산정 시 포장의 결함을 가장 정확히 반영할 수 있는 종합평가지수(USPD에 60%를 고려하였으며, 기타 환경적인 요인인 교통량 흐름과, 노선 내 보수대상 구간의 영향도를 각각 20%의 가중치로 고려하였다.
여기서 USPI지수 값은 최종적으로 선정된 보수공사 구간의 평균 USPI 값을 사용하도록 하였고, 교통량흐름은 서울시 지점별 일일교통량 자료를 바탕으로 교통량, 도로등급, 연장, 전용차선에 대해 등급을 매겼으며, 노선 내 보수대상 구간은 전체구간에 대해 USPI가 6 이상인 구간에 대해서도 등급별로 분류하여 모두 각각 10점 체계를 갖도록 하였다. 우선순위 산정 시 포장의 결함을 가장 정확히 반영할 수 있는 종합평가지수(USPD에 60%를 고려하였으며, 기타 환경적인 요인인 교통량 흐름과, 노선 내 보수대상 구간의 영향도를 각각 20%의 가중치로 고려하였다. 우선순위는 그 값이 낮을수록 보 수시기가 우선해야함을 의미한다.
우선순위는 장비조사에 의해 산출된 도로의 USPI(종합평가지수)와 교통량흐름, 도로등급, 도로연장 등의 요소에 의해 결정되며, 또한 각각의 요소에 가중치를 부여하여 적합한 순위를 도출할 수 있다. 이 중에서 우선순위에 가장 영향을 미치는 요소로 종합평가지수, 교통량 흐름, 노선 내 보수대상 구간을 우선순위 결정 시 고려하였다. 여기서 USPI지수 값은 최종적으로 선정된 보수공사 구간의 평균 USPI 값을 사용하도록 하였고, 교통량흐름은 서울시 지점별 일일교통량 자료를 바탕으로 교통량, 도로등급, 연장, 전용차선에 대해 등급을 매겼으며, 노선 내 보수대상 구간은 전체구간에 대해 USPI가 6 이상인 구간에 대해서도 등급별로 분류하여 모두 각각 10점 체계를 갖도록 하였다.
측정 항목은 균열(cracks), 러팅rutting), 평탄성(roughness) 세 가지 이며, 측정 방법은 위에서 선정된 9 개의 조사대상노선에 대하여 50 km/h의 속도로 주행하면서 노선의 시점부터 종점까지 20m를 단위구간으로 하여 각 구간에 대한 포장 결함 항목을 측정하였다. 조사대상노선 중 화랑로에 대한 자동 포장 조사장비 측정 예가<표 1>에 나와있다.

대상 데이터

〜35%에 집중되어있어 기존의 유지보수 판단 기준치를 그대로 적용해도 무방하다고 판단되었으나, 평탄성의 경우 0〜20m/km의 분포를 보이며 주로 0〜 9m/km 사이에 집중되어있기 때문에와 같이 평탄성의 기준을 기존의 것보다 높게 잡아 서울시 포장도로의 특성에 맞는 새로운 유지보수 판단의 기준치를 선정하였다.
조사대상노선은 서울시 포장도로 중 현장조사대장과 비디오 촬영 내용의 분석을 통해 교통량, 포장상태, 최근 보수 여부 등을 고려하여, 남부순환로, 능동로, 화랑로, 도봉로, 양천길, 통일로, 새문안길, 송파대로, 양재대로 등 총 9개 노선, 100km를 선정하였다.

데이터처리

USPI 지수는 각각 균열, 러팅, ' 평탄성을 나타내는 개별 파손지수 USPI1, USPI2, USPI3와 종합평가지수 USPI로 구성되어 있으며, USPI1 과 USPI2는<표 4>에 제시된 보수 기준치와 UPCI에서 제시한 보수기준치가 일치하기 때문에 UPCI의 CI 지수와 RDI 지수를 그대로 사용하였으며, 반면에 USPI3는 UPCI에서 제시된 보수기준치와 상당한 차이가 있으므로 평탄성 값에 대해 민감한 MCI와 그와 반대인 PSI의 중간 값을 사용하여 새로운 선형식 USPI3를 개발하였다. 실제 데이터를 이용한 분석 값과 현장조사 결과를 비교 . 분석한 결과 이는 평탄성 분포도가 대체로 높은 서울시 포장도로의 특성에 잘 맞는 것으로 검증되었다.

이론/모형

100m 구간에 대한 USPI 지수의 평균값을 바탕으로의 유지보수공법 적용 기준표를 이용하여 핵심적인 공사 구간을 선정한다.

성능/효과

(1) 서울시 포장상태 자료와 기존의 연구에서 제시되었던 보수 기준치를 분석한 결과 균열율 15%, 러팅 25mm, 평탄성 8.5m/km가 서울시 포장 특성에 맞는 새로운 보수기준치로 적합한 것으로 나타났다.
(2) 위의 기준치를 바탕으로 세 가지 파손 유형별 포장상태를 정량적으로 나타낼 수 있는 개별 파손지수 USPI1 〜USPI3와 종합평가지수 USPI를 개발하였다.
실제 데이터를 이용한 분석 값과 현장조사 결과를 비교 . 분석한 결과 이는 평탄성 분포도가 대체로 높은 서울시 포장도로의 특성에 잘 맞는 것으로 검증되었다. 포장평가지수 USPI1~USPI3와 USPI는 각각 10점 체계를 이루며 10은 이상적인 포장상태를, 0은 포장이 완전히 파손된 상태를 나타낸다.

후속연구

(4) 상세육안조사를 통하여 선정된 보수공법 및 보수구간의 적절성을 검토한 결과 노선별로 제시된 보수공법 및 보수구간이 대체로 적절한 것으로 나타났으나, 장기간에 걸쳐 경제성 분석을 실시하여 본 연구에서 제시된 논리적 알고리즘의 타탕성을 입증해야 할 것이다.

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