정유석
(Yo-Seok Jeong)
1
김우석
(Woo-Seok Kim)
2*
이일근
(Il-Keun Lee)
3
이재하
(Jae-Ha Lee)
4
© Korea Institute for Structural Maintenance Inspection. All rights reserved
키워드
교량 점검, 교량 유지관리, 점검신뢰도
Key words
Bridge inspection, Bridge maintenance, Inspection reliability
1. 서 론
국내 교량의 관리수량은 매년 증가하여 30,000여개(2014 년)에 이르고 있다(Fig. 1). 1980년대 고도 경제성장으로 인해 1980년 후반부터 2000년 초반까지 사회기반 시설이 집중적 으로 건설 되었으며 교량 또한 1980년 이후
현재까지 지속적 으로 건설되고 있다(Fig. 2). 1985~2005년 사이에 건설된 교 량은 전체 교량의 63%(약19,000 개소)를 차지하고 있으며 이 들 교량은 20년 후부터는 노후화가
급속도로 진행 될 것으로 예상하고 있다. 특히 보수·보강이 필요한 공용연수 30년 이상 의 교량은 현재는 8%(약 2,500개소)지만 10년 후 32%(약
9,600개소), 20년 후 71% (약 21,000개소)로 급증할 것으로 예 측되고 있으며 급증하는 보수·보강 물량으로 인해 필요한 예 산 또한
급속도로 증가하여 미래 지자체 및 관련 공기업의 부 담으로 작용 할 것이다. 이러한 문제를 해결하기 위한 효율적 인 유지관리 전략이 요구 되고 있다.
점검은 교량의 보수·보강을 포함한 모든 유지관리의 시작 점이다. 따라서 효율적인 유지관리를 위해서는 정확한 점검 이 이루어 져야 한다. 유지관리 부실로
인해 지난 90년대 성수 대교·삼풍백화점 붕괴가 발생하는 일이 있었다. 그로 인해 1995년 ‘시설물의 안전관리에 관한 특별법(이하 시특법)’이 제정
되었고 이를 바탕으로 지금까지 국가 주요 시설물의 물 리적·기능적 결함 및 위험요인을 발견하고 이를 바탕으로 보 수·보강이 이루어져 왔다. 교량의
유지관리 또한 시특법에 규 정되어 있는 정밀(정기)점검 및 정밀안전진단과 적절한 보수· 보강을 통해 이루어지고 있다. 따라서 교량의 효율적인 유지
관리 전략을 위해서는 적절한 보수·보강이 이루어져야 하며 이를 위해 선행 되어야 하는 것이 교량상태에 대한 올바른 정 보 획득 및 점검결과에 따른
신뢰성 확보이다.
1995년에 제정된 ‘시특법’의 실시로 인해 교량의 유지관리 가 체계적으로 실시되고 있으며 이후 점검·진단 관련 시장의 양적 성장과 함께 기술수준
또한 발전을 거듭하면서 교량의 안전 확보가 크게 개선되었다. 하지만 현재 교량의 유지관리 정책이 점검결과를 바탕으로 필요한 유지관리활동(보수·보 강)만을
실행하는 대응적유지관리임을 고려한다면 유지관리 의 시작점인 점검에 대한 정확도 또는 신뢰도의 측정 사례가 없는 것은 현재 이루어지고 있는 점검에 대한
문제점 인식을 어렵게 하고 있다. 나아가서는 부적절한 점검결과를 바탕으 로 한 부적절한 보수·보강으로 이어져 교량의 안전성 저하 및 교량의 수명을
단축시키는 결과를 낳을 수 있다. 따라서 교량 의 유지관리 수준을 측정할 수 있는 점검신뢰도가 필요 할 것 으로 판단된다. 따라서 교량의 점검수준을
평가 할 수 있는 점 검신뢰도 지표를 제시하고 점검신뢰도를 제고 할 수 있는 방 법을 제안 하고자 한다.
2. 한국과 미국의 교량 점검현황
2.1. 한국의 교량 점검
국내 시설물은 ‘시설물 안전관리에 관한 특별법’(이하 시특 법)에 의해 유지 관리 되고 있다. 시특법에는 국가 및 기관의 시설물 유지관리 의무, 관리주체,
관리대상, 유지관리 계획 및 수립, 안전조치 등에 대해 규정되어 있으며 세부사항은 ‘시설 물의 안전점검 및 정밀안전진단 지침(이하 지침)’(MOLIT, 2012)에 기술되어 있다. 교량에 관련해서는 ‘안전점검 및 정 밀안전진단 세부지침 해설서-교량(이하 세부지침)’(KISTEC, 2012)에 교량의 유지관리 주체, 대상, 주기, 평가방법이 자세 하게 기술되어 있다. 이번 장에서는 국내 교량 점검의 주기, 점검자의 자격 및 결함도 점수(상태등급)
산정방법에 관하여 간략하게 기술하도록 하겠다.
교량의 점검 단계는 정기점검, 정밀점검, 정밀안전진단, 긴 급점검으로 이루어진다. 정기점검은 경험과 기술을 갖춘 점 검자가 6개월에 1회 이상 실시하는
외관조사이며 이를 바탕 으로 기능적 상태 및 사용조건이 기준을 만족하는지 평가한 다. 여기서 점검자는 지침에 규정되어 있는 교육기관에서 시 행하는
안전점검 및 정밀안전 진단 교육과정을 70 시간 이상 이수한 사람을 의미 한다(MOLIT, 2012). 정밀점검은 안전등 급의 상태에 따라 차등 적용하며 점검 주기는 Fig. 3과 같다. 정밀안전진단은 시특법에 규정되어 있는 1종 시설물을 대상 으로 쉽게 발견할 수 없는 결함부위를 발견하기 위하여 정밀 한 외관조사, 각종
계측장비를 사용한 상태평가 및 안전성평 가에 필요한 데이터를 확보하기 위한 점검이다. 정밀안전진 단은 준공일 또는 사용승인일 기준 10년이 지난 때부터
1년 이내, 차회 정밀안전진단은 해당 시설물의 안전등급에 따라 정기적으로 실시한다(Fig. 3). 긴급점검은 관리주체 또는 관 계기관장이 필요하다고 판단한 때 실시하는 정밀점검수준의 점검으로써 사고, 재해에 의한 교량의 손상 또는 결함이 의심
되는 경우 시행하는 점검이다. 국내의 전체적인 유지관리 업 무 흐름을 Fig. 3에 나타내었다.
세부지침에 규정되어 있는 교량의 결함도점수(Damage Score) 산정 방법을 간략히 정리하면 다음과 같다. 교량의 결함도점 수 산정은 먼저 경간별로
각 개별부재의 최저 결함도점수를 집계하여 개별부재 상태평가에 반영한다. 만약 한 경간 내에 동일 부재가 여럿 있는 경우 부재 중 최저 결함도점수를
해당 경간의 부재결함도점수로 산정한다. 부재의 상태평가 기준은 세부지침(KISTEC, 2012)에 설명되어 있다. 그리고 전체 교량 의 상태평가는 경간별 부재결함도지수(Damage Index)에 가 중치를 적용하여 평균한 값인 환산결함도점수를
기준으로 실 시한다. 이때 경간별 부재결함도지수(Damage Index)는 최저 결함도점수(Damage Score) 범위에 따라 결정된다(Table
1). 산정된 환산결함도점수는 교량 전체의 상태평가를 결정하는 기준이 되는 점수이며 결함도점수 범위에 따른 교량의 상태 등급은 Table 1과 같다.
Table 1
Criteria for evaluating condition rating of bridge/element based on damage score(KISTEC, 2012)
|
Condition State
|
Damage Index
|
Damage Score
|
|
|
A(a)* |
0.1
|
0 ≤ DS < 0.13
|
|
B(b)
|
0.2
|
0.13 ≤ DS < 0.26
|
|
C(c)
|
0.4
|
0.26 ≤ DS < 0.49
|
|
D(d)
|
0.7
|
0.49 ≤ DS < 0.79
|
|
E(e)
|
1.0
|
0.79 ≤ DS |
2.2. 미국의 교량점검
미국의 교량 점검은 ‘Bridge Inspector’s Reference Manual’ (이하 BIRM)을 기초로 이루어지고 있으며 BIRM에 따르면
교량의 점검단계를 5개로 구분하고 있다: 초기점검(Initial), 정기점검(Routine), 손상점검(Damage), 정밀점검(In-Depth)
그 리고 특별점검(Special)(FHWA, 2012). 그리고 미국의 교량점 검은 점검리더(Inspection Leader)의 책임 하에 이루어 지고 있으며 점검리더 의 자격 요건을 다음과 같이 명시
하고 있다 (George, 2007): ① FE (Fundamental Engineer) 자격증을 보유 한 공학사는 최소 2년 이상 교량 점검 경력, 또는 ② 공학사는 최소 4년 이상
교량 점검 경력, 또는 ③ 그 외는 최소 5년 이상 교량 점검 경력. Table 2는 교량 점검의 종류와 주기를 나타내 고 있다.
Table 2
|
Inspection
|
Descriptions
|
Interval
|
|
Initial
|
First inspection of a bridge to provide all subsequent inspections relevant data to
determine baseline structural conditions.
|
at bridge open
|
|
Routine
|
Regularly scheduled inspection consisting of observations and/or measurements.
|
≤ 24 months
|
|
Damage
|
An unscheduled inspection to assess structural damage resulting from environmental
factors or human actions.
|
Various* |
|
In-depth
|
A close-up inspection of bridge to identify any deficiencies not readily detectable
using routine inspection procedures.
|
Various
|
|
Special
|
An inspection scheduled at the discretion of the bridge owner, used to monitor a particular
known or suspected deficiency.
|
Various
|
교량 상태등급 산정의 경우, BIRM에 따르면 교량의 상부 구조, 하부구조 및 바닥판을 NBI Condition Rating 기준으로 0 에서 9등급까지,
총 10개의 등급으로 분류하고 있다(Table 3). 교량의 상태등급은 점검자의 육안점검을 바탕으로 산정하고 있으며 부재 상태의 심각성(severity)과 분포정도(extent)를 기 준으로 상태등급을
산정하고 있다(FHWA, 2012).
Table 3
|
NBI Rating
|
Descriptions
|
|
N
|
Not Applicable
|
|
9
|
As-built condition
|
|
8
|
No problems noted
|
|
7
|
Some minor problems
|
|
6
|
Structural elements show some minor deterioration
|
|
5
|
All primary structural elements are sound but may have minor section loss, cracking,
spalling or scour
|
|
4
|
Advance section loss, deterioration, spalling or scour
|
|
3
|
Loss of section, deterioration, spalling or scour have seriously affected primary
structural components. Local failures are possible. Fatigue cracks in steel or shear
cracks in concrete may be present.
|
|
2
|
Advanced deterioration of primary structural elements. Fatigue cracks in steel or
shear cracks in concrete may be present or scour may have removed substructure support.
Unless closely monitored it may be necessary to close the bridge until corrective
action is taken.
|
|
1
|
Major deterioration or section loss present in critical structural components or obvious
vertical or horizontal movement affecting structure stability. Bridge is closed to
traffic but corrective action may put back in light service.
|
|
0
|
Out of service – Beyond corrective action.
|
3. 교량의 점검신뢰도 분석 방법
3.1. 점검신뢰도 분석 및 대상
교량 점검 신뢰도는 주기적으로 실시되는 정밀(정기)점검 의 신뢰도를 대상으로 하였다. 점검신뢰도 분석에 활용된 정 밀(정기)점검 및 정밀안전진단의
결과인 상태등급은 교량의 상태 및 안전성을 평가하는 대표적인 유지관리지표이다. 정 밀(정기)점검은 경험과 기술을 갖춘 사람에 의해 세심하고 면 밀한
육안조사를 통해 교량의 기능적 상태를 판단하고 현재의 사용요건을 만족하는가를 평가하는 점검이다(MOLIT, 2012). 이에 반해 정밀안전진단은 육안점검으로 쉽게 발견할 수 없 는 결함 부위를 발견하기 위하여 정밀한 외관조사와 각종 측 정, 시험장비에 의한 측정,
시험을 실시하여 시설물의 데이터 를 확보하여 교량의 상태 및 안전성을 평가하는 점검이다 (MOLIT, 2012). 이처럼 정밀안전진단은 교량의 모든 부재에 대해 면밀한 외관조사부터 시작하여 각종 계측장비를 통해 교량의 상태를 평가하는 매우 강도 높은 점검으로
점검신뢰 도 분석에서는 정밀안전진단의 결과를 참값으로 간주하고 점 검신뢰도를 평가하였다.
점검 신뢰도 분석에는 2005년부터 2013년까지 HBMS(Highway Bridge Management System)에 조사된 정밀(정기)점검 및
정 밀안전진단의 결과를 사용하였다. 점검기록 중 차년도에 정 밀안전진단 점검기록이 존재하는 교량 1,115개소 자료를 활 용하여 점검신뢰도를 분석하였다(Table
4). 이번 연구에서는 비교대상간의 시간차가 1년 정도가 있지만 1년 정도의 시간 차에 의한 발생하는 열화는 교량 및 주요부재의 상태등급 변 화에 영향을
주지 않을 것으로 가정 하였다.
Table 4
Number of in-depth safety inspection data used to evaluate inspection reliability
|
Year
|
2005
|
2006
|
2007
|
2008
|
2009
|
2010
|
2011
|
2012
|
2013
|
|
|
No. of bridges
|
20
|
33
|
117
|
143
|
94
|
125
|
149
|
259
|
175
|
3.2. 점검신뢰도 방법론
본 절에서는 본 연구를 통해 개발된 세 가지의 점검신뢰도 분석방법을 소개하고자 한다. 세 가지의 점검신뢰도 분석 방 법은 명목점검신뢰도, 실질점검신뢰도,
DS명목점검신뢰도 이다.
3.2.1. 명목점검신뢰도
명목점검신뢰도 지표(이하 명목신뢰도)는 교량의 상태를 나타내는 상태등급을 활용한 점검 신뢰도 지표이다. 정밀(정 기)점검과 정밀안전진단을 실시한 후
교량별·부재별 상태등 급이 산정이 된다. 명목신뢰도는 두 점검에서 산정된 상태등 급의 일치 여부를 활용한 지표이며 일종의 일치률(%)로서 다 음과
같이 정의 된다.
명목 점검신뢰도 (NRI, Nominal Inspection Reliability Index):
정밀안전진단 정밀(정기)점검
예시 C : C → 일치
C : B → 불일치
명목신뢰도는 HBMS에 입력되어 있는 교량의 상태등급을 활용하여 현재 점검신뢰도를 비교적 간편하게 측정 할 수 있 는 유지관리 지표이다. 하지만 결함도
점수의 크기를 반영하 지 못하는 한계를 가지고 있다(Fig. 4).
Fig. 4.
Limitations of nominal inspection reliability index
명목신뢰도의 첫 번째 한계는 차이나는 등급의 크기를 반 영하지 못한다. 즉, Fig. 4의 ①과 ②를 비교해 보면 정밀안전 진단에서 C등급을 받은 교량 혹은 부재가 정밀(정기)점검에 서 한 등급을 벗어난 B등급을 받은 ②의 경우와 두
등급을 벗 어난 A등급을 받은 ①의 경우, 이 두 가지 경우 모두를 불일치 로 보게 된다. 실제로는 두 등급의 벗어난 ①의 경우가 더 점검 신뢰도가
낮아야 함을 알 수 있다. 명목신뢰도는 차이나는 등 급의 크기 뿐 만 아니라 결함도 점수의 크기 차이를 반영하지 못하는 두 번째 한계도 포함하고 있다.
예를 들면, 그림 Fig. 4 의 ②와 ③를 비교 했을 경우, 결함도 지수의 차이가 더 적은 ②의 경우를 불일치로 보게 되는 반면 상대적으로 결함도 지 수의 차이가 큰 ③을 일치로
보게 되는 한계를 가지고 있다. 이 러한 명목신뢰도의 한계점을 보완하기 위한 지표인 실질점검 신뢰도를 다음 장에서 제시 하도록 하겠다.
3.2.2. 실질점검신뢰도
실질점검신뢰도 지표(이하 실질신뢰도)는 결함도 지수 차 이를 반영하지 못하는 명목신뢰도의 한계를 극복하기 위해 제안된 점검신뢰도이다. 실질신뢰도는
정밀(정기)점검과 정 밀안전진단의 결과에서 산정된 결함도 점수 차이를 활용하여 다음과 같이 정의 된다.
실질점검신뢰도
(RRI, Real Inspection Reliability Index):
-
e
i
: i 번째 교량의 점검오차,
e
i
=
|
D
S
I
n
−
d
e
p
t
h
(
r
o
u
t
i
n
e
)
i
n
−
D
S
I
n
−
d
e
p
t
h
s
a
f
e
t
y
i
|
-
e
0
: 기준오차(
e
0
=0.1)
-
N : 점검신뢰도 산출 시 사용된 교량개소 수
-
D
S
I
n
−
d
e
p
t
h
(
r
o
u
t
i
n
e
)
i
n
: i 번째 교량의 정밀(정기)점검의 결함도 점수
-
D
S
I
n
−
d
e
p
t
h
s
a
f
e
t
y
i
: i 번째 교량의 정밀안전진단의 결함도 점수
실질신뢰도에서 점검의 정확도를 백분율로 표현하기 위해
(
1
−
e
e
0
)
로 정의 했으며 여기서 사용되는 e0 는 기준오차로써 0.1을 사용하였다. 기준오차를 0.1로 결정한 근거는 다음과 같 다. Table 1에 따르면 등급별 대표결함도지수(Damage Index) 는 결함도점수(Damage Score) 범위에 따라 결정되며 이를 도 식화 하면 다음 그림과
같다(Fig. 5). 이때, 대표 결함도지수와 등급별 경계 결함도점수 차, 즉 결함도점수 편차의 평균은
0.1
+
0.03
+
0.07
+
⋯
+
0.21
+
0.00
10
=
0.1
로 산정이 된다. 편차의 평 균으로 산정된 값 0.1을 실질신뢰도 산정 시 기준오차로 사용 하였다. 여기서 산정된 기준오차 0.1의 의미는 등급변화가
평 균적으로 ±0.1에서 발생함을 의미한다.
Fig. 5.
Derivation of reference error
실질신뢰도가 의미하는 구체적인 내용은 Fig. 6에 설명이 되어 있다. 정밀(정기)점검과 정밀안전진단의 결함도 점수 차 이가 작을 경우 RRI(실질신뢰도)는 증가하며(최대 100%) 오 차가 커질수록 RRI는 감소하게 된다. 차이가 0.1를 넘게 되면 음의 백분율을 가진다(예, 결함도 점수 차이가 0(영)일 경우 100%, 차이가 0.2 일 경우 –100%).
따라서 점검오차 실질신뢰 도는 다음식과 같은 관계가 성립된다.
Fig. 6.
Relationship between RRI and inspection error
Table 5는 실질신뢰도 산출 예시를 보여 주고 있다
Table 5
Examples of evaluating RRI
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
|
D
S
I
n
−
d
e
p
t
h
(
r
o
u
t
i
n
e
)
i
(
A
)
|
0.132
|
0.152
|
0.149
|
0.172
|
0.159
|
|
D
S
I
n
−
d
e
p
t
h
s
a
f
e
t
y
i
(
B
)
|
0.176
|
0.187
|
0.211
|
0.192
|
0.217
|
|
ei = |A—B|
|
0.044
|
0.035
|
0.062
|
0.02
|
0.058
|
R
R
I
i
=
(
1
−
e
i
e
0
)
×
100
(
%
)
where, e0 = 0.1
|
56
|
65
|
38
|
80
|
42
|
|
R
R
I
=
(
1
−
∑
i
=
1
N
e
i
0.1
×
N
)
×
100
|
56 %
|
3.2.3. DS 명목점검신뢰도
DS 명목점검신뢰도 지표(이하 DS명목신뢰도)는 점검자의 인적오류(Human Error) 또는 점검프로그램 자체가 가지고 있 는 오류를 고려하기 위해
제안된 점검신뢰도이다. 교량의 상 태등급 산정은 육안점검을 기본으로 하고 있다. 육안점검은 점검자의 주관적 판단이 포함되어 있으며 이는 인간에 내재
하고 있는 착각, 생략행위, 예측판단, 미숙련 과 같은 인적 오 류를 포함하게 된다. 따라서 교량 점검 결과와 실제 교량의 상 태에는 간극이 존재
할 수 있다. 또한 완벽한 점검프로그램이 란 것은 존재 할 수 없으므로 점검 프로그램 자체가 가지고 있 는 오류 또한 존재 할 가능성이 있다. 이러한
점검프로그램/인 적 오류 등을 점검신뢰도에 반영하는 것이 보다 합리적이라 판단이 된다. 미국의 경우 이러한 오류 등을 점검기록 평가 (QC, Quality
Control, 품질관리) 시 반영하고 있다. 예를 들어 점검기록에 대해 QC를 실시할 경우, 평가기준기록(정답)에 대하여 평가대상교량의 점검기록이
NBI condition rating으로 한 등급 이내로 차이가 나더라도 이를 허용범위 이내의 인적 오류로 보고 있다(Glenn and Alec, 2009). 따라서 이번 장에서 는 교량의 점검과정에서 발생 가능한 점검프로그램 또는 인 적 오류를 고려할 수 있는 DS명목신뢰도 다음과 제안하고자 한다.
DS 명목 점검신뢰도
(DSNRI, DS Nominal Inspection Reliability Index):
DS명목신뢰도는 앞에서 제안한 명목신뢰도와 실질신뢰도 의 장점을 조합한 것으로 명목신뢰도에서 기준이 등급의 변 화였다면 DS명목신뢰도에의 기준은 기준오차
0.1이다. 여 기서 기준오차를 0.1로 도입한 이유는 실질신뢰도에서 언급 한바와 같이 평균적으로 등급의 변화가 0.1에서 발생하기 때 문이다(Fig.
5). 이는 점검오차 0.1은 점검프로그램/인적 오 류로서 발생할 수 있는 한 등급 이내의 오차로 간주하며 DS 명목신뢰도에서는 이러한 오차를 허용오차로
고려한다는 의미이다.
3.3. 점검신뢰도 분석 결과
2005~2013년간의 HBMS에 정밀안전진단 실적이 있는 교 량 1,115개소를 대상으로 앞에서 제안한 명목신뢰도, 실질신 뢰도와 DS명목신뢰도를
활용해 교량의 점검신뢰도를 평가 하였다(Table 6). 정밀(정기) 점검과 정밀안전진단의 상태등 급 분포를 Fig. 7에 나타내었다.
Table 6
Inspection reliability index statistics
|
|
In-depth safety inspection(DS1)
|
In-depth(routine) inspection(DS2)
|
Inspection error (e)
|
|
Mean(μ)
|
0.80
|
0.85
|
0.05
|
|
Standard deviation(σ)
|
0.05
|
0.05
|
0.05
|
|
Distribution of DS1 |
0.50 ≤ DS1 ≤ 0.90
|
0.57 ≤ DS2 ≤ 0.90
|
–0.20 ≤ DS1–DS2 ≤ 0.28
|
|
NRI2 |
55%
|
|
RRI3 |
42%
|
|
DSNRI4 |
85%
|
Fig. 7.
Distribution of condition ratings evaluated at (a)in-depth (routine) inspection and
(b)in-depth safety inspection
점검신뢰도 분석 결과의 교량에 대한 명목신뢰도는 55% 즉 HBMS상 두 점검간(정밀(정기)점검 vs. 정밀안전진단)의 교량 상태등급 일치율이 55%이다.
점검결과의 실질 정확도 를 나타내는 교량에 대한 실질신뢰도는 42% 그리고 평균적인 건전도 지수 오차는 0.058(0.058=0.1-0.1×RRI=0.1-0.1×0.42) 이다. 상태등급의 변화는 ‘상승’(예, B등급→A등급) 보다는 ‘하락’(예, A등급→B등급) 비율이 높아 실제 교량의 상태는
보 유하고 있는 정보보다 다소 열악할 것으로 예상한다(Fig. 7).
두 점검간의 결함도 점수 차(점검오차) 분포는 Fig. 8에 나 타내었다. 인적오류를 고려한 점검결과인 DS명목신뢰도는 85%이다. 즉, 두 점검간의 점검오차 절대값이 0.1 보다 작은 교량의 개소수가 952개로
전체의 85%를 차지하고 있다(Fig. 8(a)). DS명목신뢰도가 85%로 여타 점검신뢰도 보다 상대적 으로 높은 수치를 보여주고 있는데, 이는 현재 고속도로 교량 의 평균공용연수가 13년으로
대부분의 교량이 상태등급 ‘A’ 또는‘B’에 집중적으로 분포하고 있고, 공용 초반에 상태등급 하락은 상대적으로 작으므로 두 점검(정밀(정기)점검 vs.
정 밀안전진단)간의 차이는 한 등급(결함도 점수 0.1) 이상 차이 가 나지 않을 것으로 해석이 된다. 하지만 교량의 노후화가 진 행되어 교량 상태등급이
모든 등급에 분포되어 있을 경우 DS 명목신뢰도는 지금의 수치보다 낮아질 것으로 판단된다.
Fig. 8.
Distribution of inspection error(e) between in-depth(routine) and in-depth safety inspections: (a) number of bridges
and (b) probability density
현재 점검신뢰도 수준 확인을 위해 미국의 점검신뢰도 연 구결과(Graybeal et al., 2002)와 비교 하였다. 빠른 이해를 위 해 미국의 점검신뢰도 연구에 관한 내용을 간략하게 설명 하 도록 하겠다. 미국의 교량 점검은 육안점검을 통해 이루어지
고 있다. 따라서 점검자의 주관적 판단이 상당히 반영되므로 교량의 점검결과에는 여러 인자(예, 인적 오류)들에 의해 영 향을 받는다. 이러한 점들을
규명하기 위해 FHWA(Federal Highway Administration)에서 점검신뢰도 연구를 실시하였 다(Graybeal et al., 2002). 미국의 점검신뢰도 연구는 25개주 49명의 교량점검자를 대상으로 실시하였고 점검신뢰도 산정 방법은 이미 점검된 특정 교량의 재점검을 통해 점검자들이
얼마만큼 점검을 정확하게 수행하는지를 NBI condition rating 기준으로 기 점검된 교량의 점검결과와의 차이를 분석 하였 다. 연구결과에
따르면 기 점검된 점검결과와의 점검오차가 정규분포를 따르며 점검오차의 68%가 NBI condition rating 기준으로 한 등급 이내 존재 하는
것으로 분석 되었다. 또한 대 략 95%는 두 등급 이내 차이나는 것으로 분석 되었다. 국내 고 속도로 교량의 경우, 국내 고속도로 교량의 점검오차가
정규 분포를 따른다고 가정하면 점검오차의 68.2%는 한 등급 이내 에 분포 하는 것으로 분석 되어 미국과 비슷한 수준으로 확인 되었다(Fig. 8(b)). 점검신뢰도는 점검자의 전문성과 숙련도, 접근성, 계측 장비 유무, 업무의 강도 등과 같이 많은 인자들 의 영향을 받지만 이러한 인자들을 고려하지
않고 본 연구에 서는 점검신뢰도 수치만을 단순 비교하였다.
본 장에서는 앞서 제시한 점검신뢰도 지표를 활용해 현재 국내 고속도로 교량의 점검수준을 평가 하였다. 점검은 모든 유지관리의 시작이며 교량의 안전에
직결되는 매우 중요한 유지관리 활동이다. 이러한 점검신뢰도를 제고하기 위한 방 안을 다음 장에서 기술하도록 하겠다.
4. 점검신뢰도 향상 방안
교량의 점검신뢰도는 교량의 안전과 직결되어 있다. 즉 점 검신뢰도 향상은 안전 향상을 의미하므로 신뢰도 향상을 위 한 방안이 필요하다. 국외의 경우(George, 2007; Glenn and Alec, 2009) 점검신뢰도 향상을 위해 여러 방안을 실시하고 있 으나, 국내 실정에 적합한 사항을 요약하면 다음과 같다. 점검 신뢰도 향상을 위해서는 크게 두
가지 측면에서 접근해야 할 것으로 판단된다. 첫 번째는 점검자의 역량을 강화하고 전문 점검인력을 육성하는 것, 두 번째는 점검결과 QC(Quality
Control, 품질관리)를 실시하는 것이다.
5. 결 론
본 논문은 교량의 점검신뢰도를 평가 할 수 있는 지표를 제 안 하였다. 제안한 점검신뢰도를 사용하여 현재 국내 고속도 로 교량의 점검신뢰도를 평가
하였으며 이를 기초로 하여 다 음과 같은 결론을 도출 하였다.
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1) 2005~2013년 동안 HBMS에 기록되어 있는 정밀안전진단 기록을 기준으로 당해년도 정밀(정기)점검기록과 차년도 정밀안전진단 기록을 비교하는 점검신뢰도
지표 세 가지 를 제안 하였다: 명목점검신뢰도, 실질점검신뢰도, 그리고 DS명목점검신뢰도.
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2) 점검신뢰도 결과는 명목, 실질, DS명목신뢰도 순으로 가 각 55%, 42%, 85%로 평가 되었다. 점검프로그램/인적 오 류 등을 고려한 DS명목신뢰도를
기준으로 현재 고속도로 교량의 점검신뢰도는 양호한 편으로 평가 된다. 이는 현재 고속도로 교량의 평균공용연수가 13년으로 대부분의 교 량이 ‘A’와
‘B’등급에 집중적으로 분포되어 상태변화가 크지 않은 점이 점검신뢰도가 양호하게 산정된 이유로 판 단된다.
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3) 국내 고속도로 교량 점검신뢰도 수준 확인을 위해 미국의 연구 결과와 비교하였다. 현재 국내 고속도로 교량의 점검 오차가 정규분포를 따르며 대상 교량의
68.2%가 한 등급 이내에 분포하고 있다. 이 수치는 미국의 점검신뢰도 연구 결과와 비슷한 수준(한 등급 이내, 68%)인 것으로 파악 되 었다.
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4) 점검신뢰도를 제고하기 위해서는 점검자의 역량을 강화 하고 전문점검인력 육성이 필요하며 점검결과 QC를 실시 하여 점검결과의 신뢰도 제고가 필요하다.
감사의 글
본 연구는 2015년 도로공사 재원으로 한국도로공사 도로 교통연구원의 지원을 받아 수행된 연구이며 이에 감사드립 니다.
References
(2012), AASHTO LRFD Bridge Design Specifications
(2012), Bridge Inspector's Reference Manual, FHWA-NHI- 12-049
(2007), NCHRP Synthesis 375, Bridge Inspection Practices
(2009), Guideline for Implementing Quality Control and Quality Assurance for Bridge
Inspection, NCHRP project 20-07, Task 252
(2002), Visual inspection of highway bridges, Journal of Nondestructive Evaluation,
21(3), 67-83.
(2012), Guideline and Commentary of Safety Inspection and In-depth Safety Inspection
for Structures-Bridge
(2015), Status of the Nation's Bridges and Tunnels in Republic of Korea, (in Korean)
(2012), Guideline of Safety Inspection and In-depth Safety Inspection for Structures,
(in Korean)