3.1 현행 세부지침에 의한 성능평가 방법

본 논문의 주요 목적은, 관리주체에서 보유하고 있는 자료 만을 이용하여, 별도의 구조해석이나 현장조사 없이, 취약도 와 영향도를 산정하고, 이로부터 위험도 지수를 계산하여 네 트워크 수준에서 중소교량들의 성능평가 우선순위를 산정하 기 위한 방안을 제시하는 것이다. 그리하여 여기서는 취약도 와 영향도를 결정하는 항목을 도출하기 위해, 현행 세부지침 에서 규정되어 있는 성능평가를 위한 조사항목 및 방법을 검 토하였다(^{KISTEC-3, 2019}). 세부지침에는, Table 3과 같이, 안전성능, 내구성능 및 사용성능 평가한 후 이들 성능에 적절 한 가중치를 부여하여 교량의 종합성능을 평가하도록 하고 있다. Table 3에는 안전성능, 내구성능 및 사용성능을 평가하 기 위한 조사항목도 함께 보여 준다.

Table 3

Method and Items for Performance Evaluation of the 1st and 2nd Class Bridges by the Present Specific Guidelines

Table 3에서, 안전성능은 단기간에 교량의 안전성에 영향 을 주는 성능으로 판단되며, 내구성능은 장기간에 걸쳐 교량 의 안전성에 영향을 주는 성능이고, 사용성능은 사용자의 편 의성과 교량 폐쇄시 미치는 사회적 영향을 판단하는 지표이 다. 따라서, 성능평가 우선순위 산정시 고려되는 취약도는 안 전성능과 밀접한 관계가 있고, 영향도는 내구성능 및 사용성 능과 밀접한 관계가 있는 것으로 간주할 수 있을 것이다. 세부 지침에서 안전성능, 내구성능 및 사용성능에 대한 가중치는 도로교의 경우 Table 3과 같이, 약 7 : 2 : 1 이므로, 이 연구와 같이 취약도와 영향도를 고려하여 성능평가 우선순위를 산 정하기 위해서는 7 : 3 의 가중치를 사용하면 세부지침의 내용 과 부합할 것으로 판단된다.

그리고 세부지침에서는, Table 3의 성능평가 결과를 성능목 표와 비교하여 유지관리전략을 수립⋅시행하도록 하고 있다. 이때 성능목표는, 일 교통량, 중차량 통행량 및 대상교량 차단시 우회거리를 고려하여, B(결함도 범위: 0.13≤X＜0.2) 또는 B(결 함도 범위: 0.2≤X＜0.26)로 제시되어 있다(^{KISTEC-2, 2019}).

3.2 성능평가 적용사례

본 연구에서는, 성능평가 우선순위 방법 및 결과의 적정성 을 확인하기 위하여, 국도상에 가살된 중소규모 교량 1개소 를 선정하여 현행 세부지침에 따라 2종 성능평가를 실시하고, 그 결과를 본 논문에서 제시하는 방법에 의한 우선순위 산정 결과와 비교해 보았다. 연구대상 교량의 개략적인 제원 및 현 황은 Photo 2, Table 4 및 Fig. 1과 같고, 현행 세부지침에 따라 2종 성능평가를 실시한 결과를 요약⋅정리하면 Table 5와 같 다. 이 교량에는 조명시설이 설치되어 있지 않아 세부지침에 따라 조명시설에 대한 평가는 생략하였다(^{KLLBC and CTC, 2019}).

Photo 2

Overall View of Test Bridge

Fig. 1

Approximate Dimension of Test Bridge

Table 4

Outline of Test Bridge

Table 5

Results of Performance Evaluation for Test Bridge

4.1 취약도 평가 항목 및 방법

본 논문에서는 Table 2를 참조하여 Table 6과 같은 취약도 평가 항목, 선정사유 및 배점 기준을 제시하였다. Table 6을 적 용하는 경우, DB-24 미만으로 설계되었으나 공용중 DB-24로 성능개선한 경우 DB-24로 평가하여야 하고, 점검결과 d 또는 e 등급으로 판명된 경우 중대결함으로 해석하여야 한다. 설계 오류, 세굴 등 중대결함 발생한 경우에는 반드시 즉시실시교 량으로 분류될 수 있도록 이에 대한 배점은 6점을 부여하였다.

Table 6

Evaluation Items and Score for Vulnerability

문헌(^{Mori et al., 2007}) 에 의하면 교량을 유지관리하는데 가장 중요한 인자 중 하나는 차량의 정확한 중량이고, 교량의 피로수명은 중차량 교통량의 영향을 매우 크게 받는 것으로 알려져 있다.

한국건설기술연구원에서 운영하고 있는 교통량정보제공 시스템(^{KICT, 2003})에는 우리나라 차량들을 12종으로 분류 하고 있지만, 차종별 중량 조사가 이루어지지 않아, 중차량을 정확히 분류하는 것은 불가능하다. 그리하여 본 논문에서는 12종의 차종 중 3개 이상의 축을 갖는 중형화물과 대형화물을 Table 6의 중차량으로 정의하였다. 교통량 자료는 교통량정 보제공시스템으로부터 손쉽게 획득할 수 있다. 유지관리에 필요한 도면 및 유지보수이력 자료는 성능평가에 반드시 필 요한 자료임을 감안하여 취약도에 포함시켰다.

4.2 영향도 평가 항목 및 방법

본 논문에서는 Table 7과 같은 영향도 평가 항목, 선정사유 와 배점 기준을 제시하였다.

Table 7

Evaluation Items and Score for Social Influence

Table 7에서, 제설재 염해환경과 해안까지의 거리 및 점검 시설 설치여부는 성능평가 세부지침의 내용을 참조하였다 (^{KISTEC-2, 2004}). 교량하부 기간망, 중요시설물 부착여부, 우회도로거리에 대한 배점기준은 내진성능평가 요령을 참조 하여 정하였다(^{EES, 2010; KISTEC, 2015; KISTEC et al., 2013}).

4.3 위험도 지수 산정(안)

앞에서 살펴본 바와 같이, 성능평가 세부지침에는, 교량의 성능을 안전성능, 내구성능 및 사용성능으로 구분하고 있고, 이들 성능 중 안전성능을 가장 중요시하여, 일반 도로교량의 경우, 3가지 성능에 대한 가중치를 약 7 : 2 : 1로 부여 하고 있 다. 따라서, 본 논문에서는 세부지침과의 일관성을 유지하기 위하여 취약도와 영향도 지수에 7 : 3의 가중치를 고려하여 식(1)에 의해 위험도 지수를 계산하고, 계산된 위험도 지수에 따라 교량을 3개의 그룹, 즉, 성능평가 즉시실시 교량, 단기실 시 교량 및 관찰교량으로 구분하여 성능평가를 실시하는 시 기를 제시하고, 이때 동일 그룹내에서 성능평가 실시 우선 순 위는 위험도 지수가 높은 교량부터 하도록 제안하였다.

4.4 위험도 지수 산정 결과와 성능평가 결과 비교

제시한 성능평가 우선순위 산정방안의 적용성을 확인하기 위하여, 3.2절의 성능평가 실시 교량을 대상으로 위험도 지수 를 산출하고, 그 결과를 성능평가 결과와 비교해 보았다. 대상 교량에 대한 위험도 지수 산정결과, 이 교량의 위험도 지수는 Table 9에서 알 수 있는 바와 같이 40.6이고, 이 교량은 Table 8 에 의하면 성능평가 관찰교량으로 분류된다. 그런데 이 교량 에 대한 성능평가 결과, 이 교량의 종합성능은 Table 5에서 보 는 바와 같이 C등급인데, 현행세부 지침에 의하면 이 교량의 성능목표는 B 이므로, 현재 보유하고 있는 성능은 성능목표 에 미달하게 된다. 이러한 경우, 세부지침에서는 보수우선순 위를 결정하고 유지관리 전략을 수립하여 유지관리토록 하고 있으나, 필자들의 판단으로는 이와 같은 중소규모 교량도 2종 교량과 같은 성능목표를 유지하도록 하는 것은 매우 보수적 인 유지관리 전략으로 판단된다. 그리하여 필자들은, 교통량 과 공용연수를 고려하여, 중소규모 교량들에 대해 Table 10과 같은 성능목표를 제안한다. Table 10과 같이 제안한 이유는, 공용연수가 40년 이상이고, 통행량이 많지 않은 교량을 B 등 급으로 유지한는 것은 다소 과다한 유지관리 전략으로 판단 되기 때문이다. Table 10의 성능 목표는, 공용연수가 오래되 고 교통량이 적을수록 C등급으로, 그러나 최근에 준공되고, 교통량이 많은 교량일수록 B등급으로 관리되도록 제안한 것 이다.

Table 8

Classification of Bridges by the Risk Index

Table 9

Calculation of Risk Index for Test Bridge

Table 10

Target Performance for Small-and-Medium-Sized Bridges

이 교량의 일교통량 8,710대(^{KICT, 2003}), 공용연수 44년 임을 고려할 때, Table 10에서 성능목표는 3그룹(성능목표 C 등급, 결함도 범위: 0.38≤X＜0.49)이다. 또한 이 교량의 성능 평가 결과 Table 5에서 실제 결함도 점수는 0.343이므로, 제시 한 성능목표(안)과 실제 성능평가가 결과가 유사함을 알 수 있 다. 따라서 이 교량은 관찰교량으로 분류하여 당분간 일상적 인 유지보수만을 시행하여도 무방할 것으로 판단된다. 세부 지침에는 C등급의 종합성능 수준을 ‘광범위한 부재에서 결함 이나 내구성 저하 가능성이 조사되었고 기능 또는 사용상의 편의에 일부 문제점이 있으나, 전체적인 시설물의 안전에는 지장이 없으며, 간단한 보수 또는 보강 및 개선이 필요한 성능 수준’ 으로 정의하고 있다.