- 일경컨스트럭션_2020/08/24_센서로 교량의 열화 정도를 계측日経コンストラクション
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- 저자 : 日経BP社
- 발행일 : 20200824
- 페이지수/크기 : 82page/28cm
요약
Nikkei Construction_2020.8.24 특집 일부 요약(p36-37)
센서로 교량의 열화 정도를 계측
TTES, 계측 가능 센서 개발
다리의 휨(Deflection) 상태의 상시 모니터링은 데이터의 축적 등 이점이 있지만 비용이 비싸다. 그래서 계측할 때만 센서를 이용하는 모니터링 기술을 개발하고 있다. 다리의 안전성과 직결되는 휨 현상은 중소 규모의 다리 점검에서 힘을 발휘한다.
모니터링 기술의 용도는 상시 계측에만 그치지 않는다. 계측 빈도가 1년에 1회라도, 다리의 움직임을 파악해 육안 점검을 보조하는 데는 효과적이다.
도쿄공업대학발 벤처기업으로 교량 모니터링을 전개해 온 TTES(도쿄)는 보도나 차도 옆에 두기만 하면 휨 정도를 계측할 수 있는 센서를 개발했다.
가로∙세로 15cm의 직방체 모양의 센서에 전원을 넣은 후에 교면(Bridge Surface)에 무게 8t의 차량을 주행시켜 다리 횡목(Bridge Girder)의 진동을 시각력 가속도로서 계측. 이를 휨 정도로 변환해 이동전화 회선으로 클라우드에 전송한다. 지방자치단체가 관리하는 단순 거더교가 주요 대상이다.
차량의 이동 시간을 포함해 한 다리 당 계측 시간은 15분 정도다. 요코하마시에서 실시한 시행에서는 산간부를 포함해 하루에 32개의 다리를 계측했다. 센서나 차량은 계측할 때 렌탈하면 되기 때문에 비용은 적게 든다.
-- ‘흔들림 정도’를 측정 --
다리 횡목의 휨은 다리 붕괴 위험과 직결된다. 수치가 크면 철근의 파단 등 심각한 손상에 의해 횡목의 강성이 저하됐을 우려가 있기 때문이다. TTES의 스가누마(菅沼) 사장은 “횡목의 균열 폭을 계측해도 안전성에 어떻게 영향을 미칠지 판단하는 것은 어렵다. 실험에서 횡목의 파단 정도를 계측할 때는 하중과 휨 정도를 살피는 것이 당연하다”라고 지적한다.
휨 상태가 수치로 표시된다면 평가에 개인차가 발생하지 않는다. 과거의 계측 결과와 비교해 수치가 크면 변형이 있다고 판단해 상세한 조사를 실시하면 된다.
일반적으로 다리 형식이나 지간장(Span Length)이 같다면 휨 정도도 거의 같다. 측량 결과가 경향에서 벗어났을 때도 조사 대상이 된다.
5년에 한 번의 정기 점검에서는 기본적으로 균열이나 부식 등에 대해 육안으로 외관을 관찰해 건전성을 판단한다. ‘차량이 통과하면 쉽게 흔들린다’ 등의 변화는 보고서의 소감 부분에 기록을 남기면 된다. 건전성 판정에는 이용하지 않는다. “육안 점검에서 건전이라고 판단된 다리가 자주 흔들려 원인을 조사한 결과, 보수가 필요하다고 판단된 사례가 있다”(스가누마 사장).
-- 통행 금지 판단에도 사용할 수 있다 --
휨 정도를 상시 계측해 모니터링하는 방법은 데이터의 축적이나 분석에 유효한 한편 중소 규모의 다리에 적용하는 것은 어려웠다.
옥외에서 장시간 노출된 상태로 계측의 정확성을 담보하기 위해 정기적으로 센서를 점검할 필요가 있기 때문이다. 전원의 확보나 데이터의 보관∙전송 방법 등은 개별적으로 검토하지 않으면 안 된다. 노동력이나 비용이 많이 들기 때문이다. 또한 얻을 수 있는 데이터 양이 방대해져 지방자치단체의 직원이나 지역의 건설컨설턴트는 감당하기 어렵다.
“지방자치단체의 다리 점검은 직원이나 지역의 건설컨설턴트에게 맡길 수밖에 없다. 누구라도 저렴한 가격에 다룰 수 있다는 것이 모니터링 기술의 조건이 된다”(스가누마 사장).
계측된 휨 데이터의 활용 방법은 그 외에도 있다. 스크리닝에 사용해 다리의 점검∙보수에 우선 순위를 정하거나 지진 등의 재해 후에 대략적인 손상 정도를 파악하는 등의 용도다.
다리의 통행금지나 폐지의 판단기준으로서 이용할 수도 있다. 한 달에 1회 등 일정 빈도로 계측을 지속해 휨 정도가 사전에 정한 한계치(Threshold)를 웃돌면 통행금지를 강구한다.
센서로 이상을 조기 발견해 예방 보전으로 이어진다는 발상과는 다른 방법이다. 그러나 예산이나 노동력 부족이 심각한 지방자치단체에서는 관리하는 모든 다리를 장기간에 걸쳐 유지하는 것은 어려운 경우가 있다. “주민의 이해를 얻으면서 철수 전략을 생각할 필요도 있지 않을까?”(스가누마 사장).
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