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[기획] 도시고속도로 관리가 스마트해진다②

서울시설공단, 진동으로 간편히 교량의 건강 확인

변완영 기자 | 기사입력 2021/05/07 [16:26]

[기획] 도시고속도로 관리가 스마트해진다②

서울시설공단, 진동으로 간편히 교량의 건강 확인

변완영 기자 | 입력 : 2021/05/07 [16:26]

서울시 최초 교량에 상시 통행차량의 하중 이용… 내하력 평가 도입

 

▲ 현장 계측 모습  © 매일건설신문


인류의 삶을 변화시키고 있는 4차 산업혁명은 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT), 로봇기술, 드론, 가상현실(VR), 빅데이터 등 정보통신기술(ICT)을 기반으로 한다. 이러한 디지털 혁신기술은 이미 생활 곳곳에 스며들고 있다.

 

민간에서는 다양한 수익창출에 대한 기대감으로 기술개발을 주도하고 있다. 관에서도 이에 보조를 맞추어 적극적인 디지털 기술 개발을 통해 비용 절감과 더 나은 공공서비스를 제공하도록 노력하고 있다.

 

서울시내 교통관리센터를 운영하며 11개 자동차전용도로를 관리하고 있는 서울시설공단 역시 스마트한 도시고속도로 관리를 위한 기술개발과 도입에 박차를 가하고 있다. 매일건설신문은 서울시설공단과 함께 ‘도시고속도로 관리가 스마트해진다’라는 기획시리즈를 3회에 걸친 보도중 2회차를 보도한다. <편집자 주>

 

교량의 건강상태 … 교통차단 없이 진동으로 간편히 확인
서울시설공단은 서울시 최초로 공용중인 교량(청담1교)의 내하력 평가에 상시 통행 차량으로 인한 하중과 교량의 진동특성을 분석하여 내하력을 평가하는 스마트 기술을 도입했다.

 

선진국(미국, 일본 등)은 도시의 고도화가 일찍 선행되어 국가인프라시설이 노령화됨에 따라 다양한 문제가 발생하고 있으며, 서울시의 경우도 60~70년대 건설된 도로시설물의 노령화가 급속히 진행되고 있는 실정이다. 서울시의 다양한 인프라 시설물 중 특히 교량은 현재 30년 이상된 시설물이 전체 교량대비 43%이며 10년 후에는 67%에 이를 전망이다.
 
교량은 노령화(공용연수 증가)에 따라 외부에서 작용하는 하중(차량하중 등)에 대해 교량의 내적인 저항능력인 내하력이 감소하게 된다. 내하력을 간단히 표현하면 ‘교량이 얼마나 무게를 견딜 수 있느냐’라는 의미라 할 수 있으며, 내하력이 떨어지면 교량이 무너질 위험도가 증가 한다‘라고 할 수 있다. 대부분의 교량시설물은 준공 후 공용기간이 지남에 따라 건설 시 확보된 내하력을 점점 잃어가므로 내하력이 부족하지 않도록 보강을 통해 수명을 연장하거나 과도히 내하력이 떨어진 경우는 철거 후 새로운 교량을 건설하게 된다. 
 
공용중에 있는 교량의 경우에는 유지관리 기관(서울시설공단 등)에서 내하력을 주기적으로 평가하고 있으며, 내하력 평가 방법은 국토교통부 지침(시설물의 안전 및 유지관리 실시 세부지침)에 의거하여 수행해 오고 있다. 기존 방법은 교량 위를 통행하는 차량을 우선적으로 전면통제한 후, 설계하중의 60~90%의 무게를 가진 표준 덤프트럭을 통행시키고, 교량에 사전에 설치한 변위센서나 변형률센서 등으로 응답값을 측정하여 교량의 내하력을 평가해 오고 있다.
 
현행 방법으로는 많은 작업 인력과 장비를 투입해야 하고, 통행 제한(전면차단), 야간 재하시험에 따른 안전사고 위험 및 장시간 현장 시험에 따른 고비용 등의 단점이 있다. 특히 서울시와 같이 교통량이 많은 도로에서는 교량 하부에 계측기 설치가 어렵고, 교통통제에 따른 이용자의 불편이 커서 이를 극복하기 위한 스마트 기술의 도입이 매우 필요하다.

 

금번에 도입한 내하력 평가 방법은 가속도 센서만 설치하여 교량의 진동(고유진동수, 모드형상)을 측정해 교량의 내하력을 간단히 평가 가능하다는 장점과 상시 통행하는 차량을 하중으로 활용함으로 교통통제로 인한 시민불편이 없다는 것이 가장 큰 장점이다.

 

최근 안전점검 중 교량의 안전이 우려되는 손상이 발견(‘20.9.4)된  청담1교(PSCI형 거더교)의 내하력 평가 실무에 선제적으로 적용하여 상시 통행하중을 이용한 내하력평가 기법의 장점을 확인했다. 또한, 공단은 서울시 (도로시설과)에서 추진 중인 ‘도로시설물 스마트 유지관리 플랫폼 구축’ 사업에 협업하여, 현재 공단에서 관리중인 청담대교에 상시 차량을 이용한 내하력 평가를 포함한 성능평가 기술의 실증을 추진할 예정에 있다. 

 

향후, 공용년수가 증가하는 노후교량의 급격한 성능저하를 관찰하기 위한 ‘SOC디지털화’라는 국가정책(국토교통부)에도 관련 내하력 평가기술의 도입이 적극 검토 중 인바, 공단은 이러한 기술동향에 발맞추어 유지관리 중인 다른 교량에도 점진적으로 확대적용을 추진함으로써 시민안전은 높이고, 시민불편은 최소화할 계획이다. 

 

서울시설공단 조성일 이사장은 시설물의 유지관리 실무의 최일선에서 “스마트 기술의 실무적용을 위해 적극적으로 테스트베드를 제공하고, 공단이 서울시와 함께 시설물 안전관리 기술발전을 선도할 수 있도록 노력하겠다”고 말했다.

 

▲ 계측기 설치 모습  © 매일건설신문

 

 

/변완영 기자

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