KR101636650B1 - 공항 콘크리트 포장상태지수 분석 장치 및 그것을 이용한 콘크리트 포장상태지수 분석 방법 - Google Patents
공항 콘크리트 포장상태지수 분석 장치 및 그것을 이용한 콘크리트 포장상태지수 분석 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 공항 콘크리트 포장상태지수 분석 장치 및 그것을 이용한 콘크리트 포장상태지수 분석 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 공항 콘크리트 포장 상태지수 분석 장치에 따르면, 공항 콘크리트 포장의 상태를 분석하는 장치에 있어서, 상기 공항 콘크리트 포장을 기능 및 구조에 따라 적어도 하나의 동질성 구역으로 구분하고 상기 동질성 구역별로 사용자로부터 재령, 연평균 상대습도, 연평균 일교차, 슬래브 두께 및 노상반력계수 중에서 적어도 하나를 입력받는 데이터 입력부, 상기 입력받은 데이터 입력 값에 따라 상기 동질성 구역별로 상기 공항 콘크리트 포장의 포장 상태 지수(PCI)를 연산하는 연산부 및 상기 동질성 구역별로 연산한 상기 포장 상태 지수(PCI)를 화면상에 표시하는 출력부를 포함한다.
이와 같이 본 발명에 따르면 공항 콘크리트 포장상태지수 분석 장치에 있어서, 핵심적인 포장 상태 지수(PCI)를 보다 정확하게 예측하여 제공하기 때문에 예산설정 및 유지보수의 시기, 우선순위 방법 등을 결정할 때 객관적이고 체계적인 공항 콘크리트 포장 관리가 가능하며 관리에 소요되는 인적 자원, 관리 비용, 보수 비용 등을 절감할 수 있다. 또한, 잦은 보수로 인한 교통 차단이 감소되고 도로현황 파악이 용이하여 공항 관리 및 사용에 있어서 편리함을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 공항 콘크리트 포장 상태지수 분석 장치에 따르면, 공항 콘크리트 포장의 상태를 분석하는 장치에 있어서, 상기 공항 콘크리트 포장을 기능 및 구조에 따라 적어도 하나의 동질성 구역으로 구분하고 상기 동질성 구역별로 사용자로부터 재령, 연평균 상대습도, 연평균 일교차, 슬래브 두께 및 노상반력계수 중에서 적어도 하나를 입력받는 데이터 입력부, 상기 입력받은 데이터 입력 값에 따라 상기 동질성 구역별로 상기 공항 콘크리트 포장의 포장 상태 지수(PCI)를 연산하는 연산부 및 상기 동질성 구역별로 연산한 상기 포장 상태 지수(PCI)를 화면상에 표시하는 출력부를 포함한다.
이와 같이 본 발명에 따르면 공항 콘크리트 포장상태지수 분석 장치에 있어서, 핵심적인 포장 상태 지수(PCI)를 보다 정확하게 예측하여 제공하기 때문에 예산설정 및 유지보수의 시기, 우선순위 방법 등을 결정할 때 객관적이고 체계적인 공항 콘크리트 포장 관리가 가능하며 관리에 소요되는 인적 자원, 관리 비용, 보수 비용 등을 절감할 수 있다. 또한, 잦은 보수로 인한 교통 차단이 감소되고 도로현황 파악이 용이하여 공항 관리 및 사용에 있어서 편리함을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 공항 콘크리트 포장상태지수 분석 장치 및 그것을 이용한 콘크리트 포장상태지수 분석 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공항 콘크리트 포장에 영향을 줄 수 있는 다양한 포장 파손의 인자들을 고려하여 동질성 구역별로 공항 콘크리트 포장의 포장 상태 지수를 더욱 합리적으로 예측할 수 있는 공항 콘크리트 포장상태지수 분석 장치 및 그것을 이용한 콘크리트 포장상태지수 분석 방법에 관한 것이다.
고속도로 공황 활주로 등의 산업 시설의 노면 포장은 시간 및 환경에 따라 균열이 발생할 수 있어 미관이나 안정상의 문제에 있어서 기존의 포장 시설에 대한 유지 및 관리 방안이 중요한 관심 사안이 되고 있다.
최근에는 여러 나라에서 공항포장의 효율적 관리를 위해 포장관리시스템(PMS: Pavement Management System)을 구축하여 운영하고 있다. 포장관리시스템은 활주로 유도로 계류장 포장을 경제적이면서도 안전하게 관리하기 위한 포장관리체계를 말한다. 포장관리시스템은 포장을 경제적이고 안전하게 관리하기 위한 전체적인 포장관리 프로세서를 의미한다. 즉, 포장관리시스템을 운영하기 위해서는 먼저 활주로 포장에 대한 데이터 베이스를 구축하고, 구축된 데이터베이스 자료와 정밀 조사장비를 이용하여 포장 평가를 실시한다. 그리고 관리 중인 전체 공항 중 최우선적으로 보수가 필요한 지역을 결정하기 위해 포장평가를 미 시행한 공항의 경우, 기존 평가 자료를 이용해 포장상태지수(PCI: Pavement Condition Index)의 예측모형을 이용한 분석을 실시하여 최적 유지 보수 시기를 결정한다.
이와 같이 보수 지역이 결정되면 보수 예산을 반영하여 유지보수를 실시하고 보수자료는 다시 포장분석시스템에 데이터 베이스에 저장된다.
여기에서 포장관리시스템의 일부 포장상태지수는 포장 표면에 발생한 파손의 종류와 정도에 의해 결정되며 파손이 많을수록 포장상태지수 값이 감소한다. 공항포장의 상태를 추정하고 유지보수의 시기, 우선순위, 방법 등을 결정할 수 있는 장점 때문에 PCI의 예측은 매우 중요하다.
공항포장에 대한 PCI 예측모형은 오래 전부터 개발되었으나 포장파손의 요인을 다양하게 고려하지 못하고 주로 재령 또는 교통량을 독립변수로, PCI를 종속 변수로 하여 선형의 1차 함수로 개발되었다. 지금까지 PCI 모형은 주로 활주로 포장만을 대상으로 개발되었기 때문에 유도로와 계류장의 PCI까지 구체적으로 예측하지 못하는 실정이다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 국내등록특허 제 10-1339399호(2013.12.09 공고)에 개시되어 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 공항 콘크리트 포장에 영향을 줄 수 있는 다양한 포장 파손의 인자들을 고려하여 동질성 구역별로 공항 콘크리트 포장의 포장 상태 지수를 더욱 합리적으로 예측할 수 있는 공항 콘크리트 포장상태지수 분석 장치 및 그것을 이용한 콘크리트 포장상태지수 분석 방법을 제공하기 위한 것이다.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 실시예에 따르면, 공항 콘크리트 포장의 상태를 분석하는 장치에 있어서, 상기 공항 콘크리트 포장을 기능 및 구조에 따라 적어도 하나의 동질성 구역으로 구분하고 상기 동질성 구역별로 사용자로부터 재령, 연평균 상대습도, 연평균 일교차, 슬래브 두께 및 노상반력계수 중에서 적어도 하나를 입력받는 데이터 입력부, 상기 입력받은 데이터 입력 값에 따라 상기 동질성 구역별로 상기 공항 콘크리트 포장의 포장 상태 지수(PCI)를 연산하는 연산부 및 상기 동질성 구역별로 연산한 상기 포장 상태 지수(PCI)를 화면상에 표시하는 출력부를 포함한다.
상기 데이터 입력부는, 상기 공항 콘크리트 포장을 활주로 중앙, 활주로 끝단, 활주로 내측, 활주로 외측, 평행유도로, 직각유도로, 계류장 중에서 적어도 하나의 동질성 구역으로 구분할 수 있다.
상기 연산부는, 상기 입력받은 적어도 하나의 데이터 입력 값들을 PCI 인자인 독립변수로 설정하여 자연로그를 적용한 비선형 PCI 예측 모형을 통해 연산할 수 있다.
여기에서, 
는 상기 동질성 구역에 따른 각각의 PCI 인자의 계수이고, 
는 재령(Years), 
는 연평균 일교차(
),
는 연평균 상대습도(%),
는 슬래브 두께(mm), 
는 노상반력계수(
)를 나타낸다.
상기 연산부는, 상기 입력받은 데이터 값들 중에서 상기 각각의 동질성 구역에 따라 PCI 인자를 선택받아 상기 선택된 PCI 인자를 상기 PCI 예측 모형에 적용하여 연산할 수 있다.
상기 연산부는, 상기 선택된 PCI 인자의 매개변수 값이 상기 동질성 구역에 따라 결정되면, 상기 결정된 PCI 인자의 매개변수 값을 상기 PCI 예측 모형에 적용하여 상기 공항 콘크리트 포장의 포장 상태 지수(PCI)를 연산할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 공항 콘크리트 포장상태지수 분석 장치를 이용한 공항 콘크리트 포장상태지수 분석방법에 있어서, 상기 공항 콘크리트 포장을 기능 및 구조에 따라 적어도 하나의 동질성 구역으로 구분하고 상기 동질성 구역별로 재령, 연평균 상대습도, 연평균 일교차, 슬래브 두께 및 노상반력계수 중에서 적어도 하나를 입력받는 단계, 상기 입력받은 데이터 입력 값에 따라 상기 동질성 구역별로 상기 공항 콘크리트의 포장 상태 지수(PCI)를 연산하는 단계 및 상기 동질성 구역별로 연산한 상기 포장 상태 지수(PCI)를 화면상에 표시하는 단계를 포함한다.
이와 같이 본 발명에 따르면 공항 콘크리트 포장상태지수 분석 장치에 있어서, 핵심적인 포장 상태 지수(PCI)를 보다 정확하게 예측하여 제공하기 때문에 예산설정 및 유지보수의 시기, 우선순위 방법 등을 결정할 때 객관적이고 체계적인 공항 콘크리트 포장 관리가 가능하며 관리에 소요되는 인적 자원, 관리 비용, 보수 비용 등을 절감할 수 있다.
또한, 잦은 보수로 인한 교통 차단이 감소되고 도로현황 파악이 용이하여 공항 관리 및 사용에 있어서 편리함을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공항 콘크리트 포장상태지수 분석 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공항 콘크리트 포장상태지수 분석 장치를 이용한 공항 콘크리트 포장상태지수 분석방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공항 콘크리트 포장의 재령과 PCI의 관계를 동질성 구역별로 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연평균 일교차와 PCI 관계를 동질성 구역별로 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 연평균 상대습도와 PCI의 관계를 동질성 구역별로 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 슬래브 두께와 PCI의 관계를 동질성 구역별로 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 노상반력계수와 PCI의 관계를 동질성 구역별로 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공항 콘크리트 포장상태지수 분석 장치를 이용한 공항 콘크리트 포장상태지수 분석방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공항 콘크리트 포장의 재령과 PCI의 관계를 동질성 구역별로 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연평균 일교차와 PCI 관계를 동질성 구역별로 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 연평균 상대습도와 PCI의 관계를 동질성 구역별로 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 슬래브 두께와 PCI의 관계를 동질성 구역별로 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 노상반력계수와 PCI의 관계를 동질성 구역별로 나타낸 그래프이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
먼저, 도 1을 통해 본 발명의 실시예에 따른 공항 콘크리트 포장상태지수 분석 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공항 콘크리트 포장상태지수 분석 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1에 나타낸 것처럼 공항 콘크리트 포장상태지수 분석 장치(100)는 데이터 입력부(110), 연산부(120) 및 출력부(130)를 포함한다.
데이터 입력부(110)는 공항 콘크리트 포장을 기능 및 구조에 따라 적어도 하나의 동질성 구역으로 구분하고 동질성 구역별로 사용자로부터 재령, 연평균 상대습도, 연평균 일교차, 슬래브 두께 및 노상반력계수 중에서 적어도 하나를 사용자로부터 입력받는다.
여기에서 데이터 입력부(110)는 공항 콘크리트 포장의 전체 구역을 대상으로 먼저 기능이 다른 활주로, 유도로와 계류장 등으로 구역을 분할한 후 포장 구조나 교통조건이 달라지는 구역을 추가로 세분화하여 활주로 중앙, 활주로 끝단, 활주로 내측, 활주로 외측, 평행유도로, 직각유도로, 계류장으로 공항의 콘크리트 포장을 구분하였다.
또한, 데이터 입력부(110)는 동질성 구역별로 포장 파손의 요인을 독립변수이자 PCI 인자로 재령, 연평균 상대습도, 연평균 일교차, 슬래브 두께 및 노상반력계수를 설정하여 이 중에서 적어도 하나의 데이터를 사용자로부터 입력받는다.
연산부(120)는 데이터 입력부(110)로부터 입력받은 데이터 입력 값에 따라 동질성 구역별로 공항 콘크리트 포장의 포장 상태 지수(PCI)를 연산한다.
연산부(120)는 동질성 구역별로 입력받은 재령, 연평균 상대습도, 연평균 일교차, 슬래브 두께 및 노상반력계수를 바탕으로 각각의 동질성 구역별로 PCI에 영향을 미치는 유효한 PCI 인자를 선택할 수 있다.
또한, 연산부(120)는 선택한 PCI 인자의 매개변수 값이 동질성 구역에 따라 결정되면, 결정된 PCI 인자의 매개변수 값을 비선형 PCI 예측 모형에 적용하여 공항 콘크리트 포장의 포장상태지수(PCI)를 연산할 수 있다.
이때, PCI 인자의 매개변수 값은 동질성 구역에 따라 각각 다르게 기 저장될 수 있다.
출력부(130)는 동질성 구역별로 연산한 포장 상태 지수(PCI)를 화면상에 표시한다.
출력부(130)는 컴퓨터, 노트북, 태블릿, 스마트 폰 등의 전자기기(미도시함)와 연결되어 동질성 구역별로 연산한 포장 상태 지수(PCI)를 화면상에 표시하거나 저장 및 출력할 수 있다.
이하에서는 도 2 내지 도 7을 통하여 본 발명의 실시예에 따른 공항 콘크리트 포장상태지수 분석 방법에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공항 콘크리트 포장상태지수 분석 장치를 이용한 공항 콘크리트 포장상태지수 분석방법을 나타낸 순서도이다.
먼저, 공항 콘크리트 포장상태지수 분석 장치(100)는 공항 콘크리트 포장을 기능 및 구조에 따라 적어도 하나의 동질성 구역으로 구분하고 상기 동질성 구역별로 재령, 연평균 상대습도, 연평균 일교차, 슬래브 두께 및 노상반력계수 중에서 적어도 하나를 입력받는다(S210).
여기에서 공항 콘크리트 포장상태지수 분석 장치 (100)는 공항 콘크리트 포장의 전체 구역을 대상으로 먼저 기능이 다른 활주로, 유도로와 계류장 등으로 구역을 분할한 후 포장 구조나 교통조건이 달라지는 구역을 추가로 세분화할 수 있다.
공항 콘크리트 포장상태지수 분석 장치(100)는 활주로의 경우, 위치에 따라 활주로 중앙, 활주로 끝단, 활주로 내측, 활주로 외측으로 구분하고 유도로의 경우, 활주로와 평행한 평행유도로와 활주로에 직각으로 부착되는 직각유도로로 구분한다.
즉, 공항 콘크리트 포장상태지수 분석 장치(100)는 공항 콘크리트 포장을 활주로 중앙, 활주로 끝단, 활주로 내측, 활주로 외측, 평행유도로, 직각유도로, 계류장 중에서 적어도 하나의 동질성 구역으로 구분하고, 각 동질성 구역별로 사용자로부터 데이터를 입력받을 수 있다.
또한, 공항 콘크리트 포장상태지수 분석 장치(100)는 도 3 내지 도 7과 같이 동질성 구역별로 각각의 포장상태지수 값에 영향을 미치는 인자들을 분석하여 선택한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공항 콘크리트 포장의 재령과 PCI의 관계를 동질성 구역별로 나타낸 그래프이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연평균 기온차와 PCI 관계를 동질성 구역별로 나타낸 그래프이다. 또한, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 연평균 상대습도와 PCI의 관계를 동질성 구역별로 나타낸 그래프이고 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 슬래브 두께와 PCI의 관계를 동질성 구역별로 나타낸 그래프이며 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 노상반력계수와 PCI의 관계를 동질성 구역별로 나타낸 그래프이다.
즉, 도 3 내지 도 7은 활주로 중앙(Runway Middle), 활주로 끝단(Runway Ends), 평행 유도로(Parallel Taxiway), 직각 유도로(Perpendicular Taxiway), 계류장(Apron), 공항 콘크리트 포장의 전체 구역(Total Zone)에 따라 각 PCI 인자와 PCI와의 관계를 예시적으로 나타내는 그래프이다.
먼저 도 3은 공항 콘크리트 포장의 재령과 PCI의 관계를 나타내는 그래프로, 건설년도 또는 재포장년도를 0년으로 하여 포장 평가 시점까지의 기간을 재령으로 설정하고 공항 콘크리트 포장의 재령과 PCI의 관계를 선형의 1차 함수로 표시한 후 결정계수(R2)을 나타낸 그래프이다.
재령의 범위는 도 3의 (a)활주로 중앙, 가 공통적으로 3~34년의 범위를 이루며, 도 3의 (c)평행 유도로가 2~34년, 그리고 도 3의 (e) 계류장이 5~21년 의 범위를 이루고 있다.
또한, 도 3의 (f)공항 콘크리트 포장의 전체 구역의 경우, 재령에 따라 PCI가 감소하고 결정계수가 0.2가 넘는다는 것을 알 수 있다. 하지만, 각 구역별로 살펴 보았을 때, 도 3의 (a)활주로 중앙, (b)활주로 양끝단, (d)직각 유도로에서의 결정계수는 0.6 이상의 높은 값을 나타낸다.
이와 같이 도 3을 살펴보면, 각각의 동질성 구역별로 (a)활주로 중앙은 y= -0.9851x + 102.05 및 R2=0.7046, (b)활주로 양끝단은 y= -0.8331x + 101.35 및 R2=0.0.6551, (c)평행 유도로는 y= -0.9469x + 99.415 및 R2=0.7325, (d)직각 유도로는 y= -0.0589x + 92.103 및 R2=0.7046, (e) 계류장은 y= -0.6489x + 100.03 및 R2=0.7046, (f)공항 콘크리트 포장의 전체는 y= -0.3789x + 94.987 및 R2=0.7046 로 각각의 그래프를 1차 선형함수 및 결정계수(R2)로 나타낼 수 있다.
즉, 구역재령 초기에는 대체로 높은 PCI를 유지하였으나 재령이 많아질수록 PCI가 크게 저하되는 경향을 알 수 있다.
도 4 및 도 5는 연평균 일교차와 PCI 관계를 동질성 구역별로 나타낸 그래프 및 연평균 상대 습도와 PCI 관계를 동질성 구역별로 나타낸 그래프로, 기상청 자료를 이용하여 공항의 위치하는 지역의 연평균 일교차와 연평균 상대습도를 조사하여 나타낸 그래프이다.
연평균 일교차의 범위는 도 4의 (a)활주로 중앙의 경우 10.5~15.1
의 범위를 이루며, 도 4의 (b)활주로 양끝단, (c)평행 유도로, (d)직각 유도로는 공통적으로 10.3~15.1
의 범위를 이루고 있다. 도 4의 (e) 계류장은 8.5~15.1
의 범위를 이루고 있다.
도 5의 (a)활주로 중앙, (e) 계류장은 63~73%의 범위를 이루며, 도 5의 (b)활주로 양끝단, (c)평행 유도로, (d)직각 유도로는 63~74%의 범위를 이루고 있다.
도 4에 도시한 그래프에서 각각의 동질성 구역별로 (a)활주로 중앙은 y= -3.3669x + 130.36 및 R2=0.1313, (b)활주로 양끝단은 y= -2.856x + 125.73 및 R2=0.02094, (c)평행 유도로는 y= -2.2879x + 111.08 및 R2=0.1246, (d)직각 유도로는 y= -1.9914x + 116.42 및 R2=0.1787, (e) 계류장은 y= -0.6281x + 100.73 및 R2=0.022, f)공항 콘크리트 포장의 전체는 y= -2.6234x + 122.17 및 R2=0.159의 1차 선형함수 및 결정계수(R2)로 나타낼 수 있다.
도 5에 도시한 그래프에서는, 각각의 동질성 구역 별로 (a)활주로 중앙은 y= -0.8185x + 144.62 및 R2=0.0.0927, (b)활주로 양끝단은 y= -0.1757x + 77.849 및 R2=0.0061, (c)평행 유도로는 y= -0.0421x + 77.764 및 R2=0.0002, (d)직각 유도로는 y= -0.5607x + 52.628 및 R2=0.0788, (e) 계류장은 y= -0.183x + 105.38 및 R2=0.0062, f)공항 콘크리트 포장의 전체는 y= -0.1236x + 97.432 및 R2=0.0026 의 1차 선형함수 및 결정계수(R2)로 나타낼 수 있다.
도 4 및 도 5를 통해, 연평균 일교차가 클수록 PCI가 감소하지만, 연평균 상대습도의 경우엔 특정한 경향을 보이지 않는 것을 알 수 있다.
도 6은 슬래브 두께와 PCI의 관계를 나타내는 그래프로, 동질성 구역별로 콘크리트 슬래브에서 채취된 코어 두께와 PCI의 관계를 나타낸다.
도 6에서 보면, 슬래브 두께의 범위는 도 6의 (a)활주로 중앙은 292~457mm, 도 6의 (b)활주로 양끝단는 320~480mm, 도 6의 (c)평행 유도로는 330~450mm, 도 6의 (d)직각 유도로는 268~514mm, 도 6의 (e) 계류장은 250~480mm의 범위로 설계되었음을 확인할 수 있다.
도 6에 도시한 그래프에서는, 각각의 동질성 구역 별로 (a)활주로 중앙은 y= 0.0575x + 66.398 및 R2=0.0532, (b)활주로 양끝단은 y= 0.0467x + 71347 및 R2=0.0295, (c)평행 유도로는 y= 0.0034x + 79.42 및 R2=0.0001, (d)직각 유도로는 y= 0.0433x + 75356 및 R2=0.103, (e) 계류장은 y= 0.1132x + 45.868 및 R2=0.7031, f)공항 콘크리트 포장의 전체는 y= 0.0453x + 71.806 및 R2=0.0527의 1차 선형함수 및 결정계수(R2)로 나타낼 수 있다.
이와 같이 도 6을 통해, 평행유도로를 제외한 모든 구역에서 슬래브 두께가 작을수록 PCI가 감소하는 경향을 나타냈다. 계류장은 0.7823의 높은 결정계수를 나타냈지만, 나머지 구역의 결정계수는 낮았고 평행 유도로는 뚜렷한 경향을 보이지 않음을 확인할 수 있다.
도 7은 노상반력계수와 PCI의 관계를 나타내는 그래프로, 동질성 구역별로 수행된 FWD 시험의 결과를 역산하여 동적 노상반력계수를 구할 수 있고, 동적 노상반력계수에 1/2을 곱하여 정적 노상반력계수를 구할 수 있다. 이때, 설계에 사용되는 노상반력계수가 최대 135
를 초과하지 않으므로, 이보다 크게 계산된 경우에는 노상반력계수의 최대값을 135
로 제한할 수 있다.
노상반력계수의 범위는 도 7의 (a)활주로 중앙은 28~135
, 도 7의 (b)활주로 양끝단는 26~135
, 도 7의 (c)평행 유도로는 27~135
, 도 7의 (d)직각 유도로는 23~135
, 도 7의 (e) 계류장은 41~135
의 범위로 설계되었음을 확인할 수 있다.
도 7에 도시한 그래프에서는, 각각의 동질성 구역 별로 (a)활주로 중앙은 y= -0.1659x + 97.021 및 R2=0.1593 (b)활주로 양끝단은 y= -0.117x + 96.841 및 R2=0.1283, (c)평행 유도로는 y= 0.0892x + 73.264 및 R2=0.0971, (d)직각 유도로는 y= 0.0315x + 88.443 및 R2=0.01, (e) 계류장은 y= 0.0945x + 85.515 및 R2=0.0877, f)공항 콘크리트 포장의 전체는 y= -0.0597x + 92.155 및 R2=0.0292 의 1차 선형함수 및 결정계수(R2)로 나타낼 수 있다.
이와 같이 도 7을 통해 전체구역에서는 노상반력계수가 커질수록 PCI가 감소하는 경향을 보이고, 활주로 중앙 및 활주로 양끝단에서는 노상반력계수가 클수록 PCI가 감소하는 경향을 보였으나 유도로와 계류장에서는 이와 반대의 경향을 보임을 알 수 있다.
즉, 도 3 내지 도 7을 통해 PCI와의 관계를 알 수 있는 PCI 인자들에 대해 공항 콘크리트 포장상태지수 분석 장치(100)는 각 동질성 구역에 따라 사용자로부터 각각의 데이터 입력값을 입력받는다.
다음으로 공항 콘크리트 포장상태지수 분석 장치(100)는 입력받은 데이터 입력 값에 따라 동질성 구역별로 공항 콘크리트 포장의 포장 상태 지수(PCI)를 연산한다(S220).
공항 콘크리트 포장상태지수 분석 장치(100)는 입력받은 적어도 하나의 데이터 입력 값들을 PCI 인자인 독립변수로 설정하여 자연로그를 적용한 비선형 PCI 예측 모형을 통해 연산한다.
여기에서, 
는 상기 동질성 구역에 따른 각각의 PCI 인자의 계수이고, 
는 재령(Years), 
는 연평균 일교차(
),
는 연평균 상대습도(%),
는 슬래브 두께(mm), 
는 노상반력계수(
)를 나타낸다.
도 3 내지 도 7에서와 같이 동질성 구역에 따라 영향을 주는 PCI인자가 다르게 나타나므로 공항 콘크리트 포장상태지수 분석 장치(100)는 동질성 구역별로 다음 표 1와 같이 PCI 인자를 선택하여 PCI 예측 모형에 적용하여 연산한다.
또한, 공항 콘크리트 포장상태지수 분석 장치(100)는 선택된 PCI 인자에 따라 매개변수의 값이 달리 선택되어 PCI 예측 모형에 적용하여 공항 콘크리트 포장의 포장상태지수(PCI)를 연산한다.
표 1은 활주로 중앙(Runway Middle), 활주로 끝단(Runway Ends), 평행 유도로(Parallel Taxiway), 직각 유도로(Perpendicular Taxiway), 계류장(Apron), 공항 콘크리트 포장의 전체 구역(Total Zone)에 따른 결정 계수의 값(R2)과 PCI 인자인 독립 변수(Variable)와 PCI 인자의 매개변수(Coefficient), 매개변수의 값(Value)을 나타낸다.
마지막으로 공항 콘크리트 포장상태지수 분석 장치(100)는 동질성 구역별로 연산한 포장 상태 지수(PCI)를 화면상에 표시한다(S230).
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면 공항 콘크리트 포장상태지수 분석 장치에 있어서, 핵심적인 포장 상태 지수(PCI)를 보다 정확하게 예측하여 제공하기 때문에 예산설정 및 유지보수의 시기, 우선순위 방법 등을 결정할 때 객관적이고 체계적인 공항 콘크리트 포장 관리가 가능하며 관리에 소요되는 인적 자원, 관리 비용, 보수 비용 등을 절감할 수 있다.
또한, 잦은 보수로 인한 교통 차단이 감소되고 도로현황 파악이 용이하여 공항 관리 및 사용에 있어서 편리함을 제공할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 공항 콘크리트 포장상태지수 분석 장치 110: 데이터 입력부
120: 연산부 130: 출력부
120: 연산부 130: 출력부
Claims (10)
- 공항 콘크리트 포장의 상태지수를 분석하는 장치에 있어서,
상기 공항 콘크리트 포장을 기능 및 구조에 따라 적어도 하나의 동질성 구역으로 구분하고 상기 동질성 구역별로 사용자로부터 재령, 연평균 상대습도, 연평균 일교차, 슬래브 두께 및 노상반력계수 중에서 적어도 하나를 입력받는 데이터 입력부;
상기 입력받은 데이터 입력 값에 따라 상기 동질성 구역별로 상기 공항 콘크리트 포장의 포장 상태 지수(PCI)를 연산하는 연산부; 및
상기 동질성 구역별로 연산한 상기 포장 상태 지수(PCI)를 화면상에 표시하는 출력부를 포함하고,
상기 연산부는,
상기 입력받은 적어도 하나의 데이터 입력 값들을 PCI 인자인 독립변수로 설정하여 자연로그를 적용한 비선형 PCI 예측 모형을 통해 연산하는 공항 콘크리트 포장상태지수 분석 장치:
여기에서,는 상기 동질성 구역에 따른 각각의 PCI 인자의 매개변수이고,
는 재령(Years),
는 연평균 일교차(
),
는 연평균 상대습도(%),
는 슬래브 두께(mm),
는 노상반력계수(
)를 나타낸다.
- 제1항에 있어서,
상기 데이터 입력부는,
상기 공항 콘크리트 포장을 활주로 중앙, 활주로 끝단, 활주로 내측, 활주로 외측, 평행유도로, 직각유도로, 계류장 중에서 적어도 하나의 동질성 구역으로 구분하는 공항 콘크리트 포장상태지수 분석 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 연산부는,
상기 입력받은 데이터 값들 중에서 상기 각각의 동질성 구역에 따라 PCI 인자를 선택받아 상기 선택된 PCI 인자를 상기 PCI 예측 모형에 적용하여 연산하는 공항 콘크리트 포장상태지수 분석 장치. - 제4항에 있어서,
상기 연산부는,
상기 선택된 PCI 인자의 매개변수 값이 상기 동질성 구역에 따라 결정되면, 상기 결정된 PCI 인자의 매개변수 값을 상기 PCI 예측 모형에 적용하여 상기 공항 콘크리트 포장의 포장 상태 지수(PCI)를 연산하는 공항 콘크리트 포장상태지수 분석 장치. - 공항 콘크리트 포장상태지수 분석 장치를 이용한 콘크리트 포장상태지수 분석방법에 있어서,
상기 공항 콘크리트 포장을 기능 및 구조에 따라 적어도 하나의 동질성 구역으로 구분하고 상기 동질성 구역별로 재령, 연평균 상대습도, 연평균 일교차, 슬래브 두께 및 노상반력계수 중에서 적어도 하나를 입력받는 단계;
상기 입력받은 데이터 입력 값에 따라 상기 동질성 구역별로 상기 공항 콘크리트 포장의 포장 상태 지수(PCI)를 연산하는 단계; 및
상기 동질성 구역별로 연산한 상기 포장 상태 지수(PCI)를 화면상에 표시하는 단계를 포함하고,
상기 공항 콘크리트 포장의 포장 상태 지수(PCI)를 연산하는 단계는,
상기 입력받은 적어도 하나의 데이터 입력 값들을 PCI 인자인 독립변수로 설정하여 자연로그를 적용한 비선형 PCI 예측 모형을 통해 연산하는 콘크리트 포장상태지수 분석 방법:
여기에서,는 상기 동질성 구역에 따른 각각의 PCI 인자의 매개변수이고,
는 재령(Years),
는 연평균 일교차(
),
는 연평균 상대습도(%),
는 슬래브 두께(mm),
는 노상반력계수(
)를 나타낸다.
- 제6항에 있어서,
상기 입력받는 단계는,
상기 공항 콘크리트 포장을 활주로 중앙, 활주로 끝단, 활주로 내측, 활주로 외측, 평행유도로, 직각유도로, 계류장 중에서 적어도 하나의 동질성 구역으로 구분하는 콘크리트 포장상태지수 분석 방법. - 삭제
- 제7항에 있어서,
상기 공항 콘크리트 포장의 포장 상태 지수(PCI)를 연산하는 단계는,
상기 입력받은 데이터 값들 중에서 상기 각각의 동질성 구역에 따라 PCI 인자를 선택받아 상기 선택된 PCI 인자를 상기 PCI 예측 모형에 적용하여 연산하는 콘크리트 포장상태지수 분석 방법. - 제9항에 있어서,
상기 공항 콘크리트 포장의 포장 상태 지수(PCI)를 연산하는 단계는,
상기 선택된 PCI 인자의 매개변수 값이 상기 동질성 구역에 따라 결정되면 상기 결정된 매개변수 값을 상기 PCI 예측 모형에 적용하여 상기 공항 콘크리트 포장의 포장 상태 지수(PCI)를 연산하는 콘크리트 포장상태지수 분석 방법.
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| KR1020150062724A KR101636650B1 (ko) | 2015-05-04 | 2015-05-04 | 공항 콘크리트 포장상태지수 분석 장치 및 그것을 이용한 콘크리트 포장상태지수 분석 방법 |
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| KR20190041047A (ko) * | 2017-10-11 | 2019-04-22 | 한국도로공사 | 선형회귀분석에 따른 교량의 열화판별 방법 |
| KR20200000436A (ko) * | 2018-06-22 | 2020-01-02 | 창사 유니버시티 오브 사이언스 앤드 테크놀로지 | 본딩 열화 영향 하의 pc 부재 굽힘 수용력 계산 방법 |
| KR20200009726A (ko) | 2018-07-20 | 2020-01-30 | 한국건설기술연구원 | 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템 및 그 방법 |
-
2015
- 2015-05-04 KR KR1020150062724A patent/KR101636650B1/ko active IP Right Grant
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