KR20090072223A - Methodology of network level optimum management system for infrastructures based on life cycle performance and cost - Google Patents

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박경훈
임종권
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Abstract

An optimum management system building method of a network level based on life cycle performance and cost of infrastructures is provided to build the optimum maintenance management strategy of an individual structure level according to a given budget, thereby realizing a maintenance management system in advance. A maintenance management structure and a budget are built based on a project level of an infrastructure. Future budget establishment/repair and reinforcement/reconstruction priority are selected based on a network level about the entire infrastructure. The optimum management method satisfying a limited condition in a project level and a network level is built while repetitively performing the two steps. A budget by year becomes equal by repetitively performing the optimum process of the network level and the project level.

Description

사회기반 구조물의 생애 주기 성능 및 비용에 기초한 네트워크 수준의 최적 관리 체계 수립 방법{METHODOLOGY OF NETWORK LEVEL OPTIMUM MANAGEMENT SYSTEM FOR INFRASTRUCTURES BASED ON LIFE CYCLE PERFORMANCE AND COST}METHODOLOGY OF NETWORK LEVEL OPTIMUM MANAGEMENT SYSTEM FOR INFRASTRUCTURES BASED ON LIFE CYCLE PERFORMANCE AND COST}

본 발명은 본 발명은 교량 및 터널 등의 사회기반 구조물에 대한 개별 구조물 수준의 정보와 전체 구조물 수준의 정보 교환을 통해 개별 구조물의 최적 유지 관리 전략 수립과 전체 구조물 수준에서 최적 유지 관리 예산을 수립할 수 있는 사회기반 구조물의 생애 주기 성능 및 비용에 기초한 네트워크 수준의 최적 관리 체계 수립 방법에 관한 것이다.The present invention is to establish the optimal maintenance strategy of the individual structures and to establish the optimal maintenance budget at the entire structure level through the exchange of information on the individual structure level and information of the entire structure level for the social infrastructure such as bridges and tunnels The present invention relates to a method for establishing an optimal management system at the network level based on the life cycle performance and cost of social infrastructure.

1970년대 이후 고도성장기에서는 사회기반 구조물 건설 자체가 주관심사였는데 이 기간에는 사회기반 구조물에 대한 특별한 유지 관리 전략 없이 손상된 부재의 교체를 통한 관리 방법이 사회기반 구조물의 유지 관리에 있어 주된 해법이었다.In the period of high growth since the 1970s, the construction of social infrastructure itself was the subject matter. During this period, the management method through the replacement of damaged parts without special maintenance strategy for social infrastructure was the main solution for the maintenance of infrastructure.

그리고, 1990년대 중반 교량을 비롯한 다중이용 구조물의 붕괴 사고로 인해 사회기반 구조물의 유지 관리에 대한 관심과 인식이 제고되었다.In the mid-1990s, the collapse of multi-use structures, including bridges, increased the interest and awareness of the maintenance of infrastructure.

이후, 10여 년 동안 사회기반 구조물의 안전하고 합리적인 유지 관리를 위 한 많은 노력과 발전이 이루어져 왔는데 최근 들어 사회기반 구조물의 유지 관리에 있어 문제 발생 시의 조치 수준을 넘어 사전에 수립된 전략을 바탕으로 사회기반 구조물을 유지 관리하려는 노력이 진행중이다.Since then, a lot of efforts and developments have been made for the safe and rational maintenance of infrastructures for more than a decade. Recently, the maintenance of infrastructures has been based on pre-established strategies that go beyond the measures taken when problems arise. Efforts are being made to maintain social infrastructure.

이러한, 노력은 구조적이고 세부적인 관점에서는 구조물을 구성하고 있는 부재(Element Level) 및 부재들의 조합으로 이루어진 개별 구조물(Project Level) 수준에서 재료 및 역학적 특성에 따른 열화, 보수 보강 효과의 평가 등이 이루어지고 있다.These efforts are made in terms of structural and detailed aspects, and evaluations of deterioration and repair reinforcement effects according to materials and mechanical properties are made at the individual project level composed of the element level and the combination of members. ought.

또한, 경제적이고 거시적인 관점에서는 전체 구조물(Network Level)의 관리를 위한 효과적인 방법 및 미래 예산의 수립을 위한 노력이 이루어지고 있다.In addition, from an economic and macro perspective, efforts are being made to establish effective methods and future budgets for the management of the entire network level.

현재에는 사회기반 구조물을 구성하고 있는 세부적인 부재(또는 요소)들의 생애 주기 성능 변화와 이에 따른 비용 추정을 통해 다중적 조합의 최적화에 따른 구체적인 유지 관리 전략 및 비용을 수립하거나 자산관리 개념에서 사회기반 구조물의 상태변화를 개략적으로 가정하여 경제적인 관점에 주안점을 두고 관리하려는 두 방향으로 진행되어 왔다.At present, the life cycle performance of the detailed members (or elements) that make up the social infrastructure structure and the cost estimation accordingly establish concrete maintenance strategies and costs according to the optimization of multiple combinations, Assuming a change of state of the structure, it has been proceeded in two directions to manage the economic point of view.

그러나, 최근 미국 미시시피 주의 교량과 같은 주요 사회기반 구조물의 붕괴 사고에서 알 수 있듯이 정확한 구조물의 성능 평가와 이에 따른 합리적인 유지 관리 조치를 위한 예산의 책정 및 분배는 불가분의 관계에 있다고 할 수 있다.However, as can be seen from the recent collapse of major social infrastructure such as the bridge in Mississippi, USA, it is inseparably related to the accurate evaluation of structure performance and the budgeting and distribution for reasonable maintenance measures.

따라서, 기존의 사회기반 구조물의 관리 체계가 가지고 있는 한계를 극복하고 미시적으로는 개별 부재 및 시스템의 생애 주기 성능과 생애 주기 비용의 평가와 거시적으로는 독립적(예를 들면, 교량, 터널, 항만 등)인 사회기반 구조물 전 체에 대한 관리 주체의 자산 개념에서 예방적 유지 관리가 고려된 경제적인 예산의 수립 및 배분이 이루어질 수 있는 실용적 방법의 개발이 필요한 실정이다.Therefore, it overcomes the limitations of existing social infrastructure management systems and is microscopically independent of the assessment of life cycle performance and life cycle costs of individual members and systems (eg bridges, tunnels, ports, etc.). It is necessary to develop a practical way to establish and allocate an economic budget considering preventive maintenance in the concept of asset management of the entire social infrastructure.

이러한, 사회기반 구조물 중 교량의 경우에 대해 보다 상세히 설명하면, 종래에는 개별 교량 수준에서 생애 주기 성능 및 비용 조건을 함께 고려하여 유지 관리 체계를 개선시켜 최적의 유지 관리 전략을 수립하는 방법이 개발되었다.In detail, in the case of bridges among social infrastructures, a method of establishing an optimal maintenance strategy has been developed by improving the maintenance system in consideration of the life cycle performance and the cost conditions at the individual bridge level. .

이때, 종래의 유지 관리 전략 수립 방법은 교량의 시간에 따른 성능변화와 생애 주기 비용을 고려한 유지 관리를 위해 유지 관리 비용, 유지 관리 조치의 적용 시기, 적용된 조치에 따른 성능 향상 정도와 같은 변수들을 결정하여 유지 관리 조치의 비용, 적용 시점과 그에 따른 성능의 변화를 고려하여 개별 교량의 유지 관리 전략을 수립하게 된다.At this time, the conventional method for establishing a maintenance strategy determines variables such as maintenance cost, timing of applying maintenance measures, and degree of performance improvement according to the applied measures for maintenance considering the performance change and life cycle cost of the bridge over time. The maintenance strategy for the individual bridges will be established taking into account the cost of maintenance measures, the time of application, and the resulting change in performance.

그러나, 일반적으로 교량 관리자는 관할구역 내에 다수의 교량을 동시에 관리하여야 하며, 이러한 관리는 교량의 안전과 결부되어있는 교량 성능과 요구하거나 주어지는 예산과 관련된 비용을 모두 고려한 최적의 관리 전략을 필요로 하게 된다.In general, however, bridge managers must simultaneously manage multiple bridges within their jurisdiction, which requires an optimal management strategy that takes into account both the bridge performance associated with the bridge's safety and the costs associated with the required or given budget. do.

이러한, 최적의 관리 전략은 관리 대상 전체 교량에 대하여 충분한 안전 성능을 확보하면서 발생하는 유지 관리 비용을 최소화하고, 미래의 관리 예산 예측을 통해 향후 요구되는 예산의 수립과 급격한 예산의 증감을 방지하기 위하여 예방적 유지관리를 통한 예산의 균일화가 가능한 방법이 되어야 할 것이다.This optimal management strategy minimizes the maintenance costs incurred while securing sufficient safety performance for the entire bridge to be managed and prevents the establishment of the required budget and the rapid increase or decrease of the budget through future management budget prediction. It should be a way to equalize the budget through preventive maintenance.

국내의 경우 1990년대를 전후하여 교량의 급격한 건설이 이루어졌으며, 대략 20여년 후부터 유지관리 수요가 증가할 것으로 예상되며, 약 45~50년 후부터는 개축 수요 또한 증가할 것으로 판단할 수 있다.In Korea, bridges have been rapidly built around the 1990s, and the demand for maintenance is expected to increase from about 20 years, and the demand for reconstruction will increase from about 45-50 years.

따라서, 지속적인 교량의 성능평가 및 비용추정을 통해 향후 발생 될 유지관리 수요 및 개축 수요를 파악하여, 예방적 유지관리조치를 통해 급격한 예산의 증대를 분산화하고, 예산의 부족으로 교량성능을 확보하지 못하여 발생 될 수 있는 갑작스런 교통의 통제나 붕괴 등의 문제 발생을 최소화하여야 할 것이다.Therefore, through continuous performance evaluation and cost estimation of bridges, we will identify future maintenance demands and renovation demands, and by using preventive maintenance measures, decentralize the rapid increase in budgets and fail to secure bridge performance due to lack of budgets. The occurrence of problems such as sudden traffic control or collapse should be minimized.

지금까지 기존의 국내 교량관리에 적용되고 있는 최적화는 유지관리의 조치를 단순히 보수보강하거나 교체만으로 구분하여 각 보수보강의 구체적인 공법에 따른 성능 및 비용의 변화를 고려하지 못하고 있다.So far, the optimization applied to the existing domestic bridge management does not take into account the change in performance and cost according to the specific construction method of each reinforcement by dividing maintenance measures into simply reinforcement or replacement.

또한, 네트워크 수준에서 전체 교량구조물에 대한 향후 성능 및 비용의 예측은 전혀 이루어지지 않고 있다.In addition, no prediction of future performance and cost for the entire bridge structure at the network level is made.

따라서, 본 발명은 개별 구조물 수준(Project Level)에 대한 최대 성능과 최소 비용을 동시에 만족하는 보수보강 및 교체 시기와 보수보강 공법과 이에 따른 비용의 추정을 통해 전체 구조물 수준(Network Level)에서 충분한 안전수준을 일정하게 유지하면서 미래의 예산을 수립하고 주어진 예산에 따라 다시 개별 구조물 수준의 최적 유지 관리 전략을 수립하여 예방적 유리 관리 체계의 도입 효과를 가져오고 미래 유지 관리 예산을 일정한 수준으로 최적화시킬 수 있는 사회기반 구조물의 생애 주기 성능 및 비용에 기초한 네트워크 수준의 최적 관리 체계 수립 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention provides sufficient safety at the entire network level through estimation of reinforcement and replacement time and repair reinforcement method and cost according to the maximum performance and minimum cost for the individual project level at the same time. It is possible to establish future budgets while maintaining a constant level, and then to establish optimal maintenance strategies at the individual structure level according to the given budget, bringing the effect of introducing a preventive glass management system and optimizing future maintenance budgets to a certain level. It aims to provide a network-level optimal management system based on the life cycle performance and cost of social infrastructure.

본 발명의 실시 예에 따른 사회기반 구조물의 생애 주기 성능 및 비용에 기초한 네트워크 수준의 최적 관리 체계 수립 방법은 (a) 개별 부재 및 사회기반 구조물의 프로젝트 수준에서의 유지 관리 전략 및 예산 수립 단계; (b) 상기 사회기반 구조물 전체에 대한 네트워크 수준에서의 장래 예산 수립 및 보수보강, 개축 우선 순위를 선정하는 단계; 및 (c) 상기 (a) 단계 및 (b) 단계를 반복 수행하여 프로젝트 수준 및 네트워크 수준에서 제한된 조건을 만족하는 최적의 관리 방법을 수립하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, a method for establishing an optimal management system at a network level based on life cycle performance and cost of a social infrastructure includes: (a) establishing a maintenance strategy and a budget at a project level of an individual member and a social infrastructure; (b) selecting priorities for future budgeting, reinforcement and reconstruction at the network level for the entire infrastructure; And (c) repeating steps (a) and (b) to establish an optimal management method that satisfies the limited conditions at the project level and the network level.

본 발명의 실시 예에 따른 사회기반 구조물의 생애 주기 성능 및 비용에 기초한 네트워크 수준의 최적 관리 체계 수립 방법에서 상기 (b) 단계는 상기 사회 기반 구조물 전체의 장래 성능 평가와 추정된 장래 예산을 이용하여 예방적 유지 관리 전략의 도입으로 특정 연도에 예산이 치우치지 않고 유지 관리 전체 기간에 걸쳐 유사한 수준의 유지 관리 예산이 소요되도록 네트워크 수준 및 프로젝트 수준의 최적화 과정을 반복적으로 수행하여 연도별 예산을 균일화하는 미래 연도별 예산 수립 단계를 더 포함한다.In the method of establishing an optimal management system at the network level based on the life cycle performance and cost of the social infrastructure according to an embodiment of the present invention, the step (b) is performed by using the future performance evaluation and the estimated future budget of the entire social infrastructure. The introduction of a preventive maintenance strategy ensures that annual budgets are equalized by repeatedly performing network- and project-level optimizations so that budgets are not biased in a particular year, but require similar maintenance budgets throughout the entire maintenance period. It further includes budgeting steps for each future year.

본 발명의 실시 예에 따른 사회기반 구조물의 생애 주기 성능 및 비용에 기초한 네트워크 수준의 최적 관리 체계 수립 방법에서 상기 (b) 단계는 상기 미래 연도별 예산 수립 단계 수행 시 프로젝트 수준에서 개별 사회기반 구조물의 시간에 따른 누적 유지 관리 비용이 정해질 때 상기 개별 사회기반 구조물의 비용의 합을 통해 전체 관리 사회기반 구조물의 유지 관리 예산을 수립하고, 특정한 시점에 네트워크 수준에서 전체 사회기반 구조물에 대한 유지 관리 예산이 정해진 경우 각 개별 사회기반 구조물별로 당초 수립된 유지 관리 예산을 유사한 비율로 조정하여 프로젝트 수준에서 각 개별 사회기반 구조물의 유지 관리 전략을 새롭게 수립하는 연도별 누적 예산에 따른 예산 수립 단계를 더 포함한다.In the method of establishing an optimal management system at the network level based on the life cycle performance and cost of the social infrastructure according to an embodiment of the present invention, the step (b) is performed at the project level when performing the budgeting step for each future year. When the cumulative maintenance costs over time are determined, the sum of the costs of the individual infrastructures establishes the budget for the maintenance of the entire management infrastructure, and the maintenance budget for the entire infrastructure at the network level at a specific point in time. In this case, the budgeting step according to the cumulative budget for each year is further included, by adjusting the original maintenance budget for each individual infrastructure in a similar ratio to newly establish the maintenance strategy for each individual infrastructure. .

본 발명의 실시 예에 따른 사회기반 구조물의 생애 주기 성능 및 비용에 기초한 네트워크 수준의 최적 관리 체계 수립 방법에서 상기 (b) 단계는 상기 네트워크 수준에서 최적화된 연도별 유지 관리 예산이 정해진 경우 개별 교량의 성능 수준에 따라 목표 성능 수준에 가까운 성능 수준으로 개별 교량들이 최적화되도록 하여 그때의 성능 수준을 유지하기에 적합한 유지 관리 예산을 배분하는 미래 연도별 예산 배분 단계를 더 포함한다.In the method of establishing an optimal management system at the network level based on the life cycle performance and cost of the social infrastructure according to an embodiment of the present invention, step (b) is performed when the annual maintenance budget optimized at the network level is determined. It further includes a budget allocation step for each future year, in which individual bridges are optimized to a performance level close to the target performance level according to the performance level, thereby allocating an appropriate maintenance budget to maintain that performance level.

본 발명의 실시 예에 따른 사회기반 구조물의 생애 주기 성능 및 비용에 기초한 네트워크 수준의 최적 관리 체계 수립 방법에서 상기 (b) 단계는 상기 예산의 제약이 있을 경우 정해진 예산 내에서 네트워크 수준에서 전체 사회기반 구조물의 성능이 안전에 문제가 없는 수준으로 제시하기 위해 프로젝트 수준에서 각 개별 사회기반 구조물은 제한된 조건을 만족시키는 최적 유지관리 전략을 정해진 유지관리 기간 동안의 제한된 비용을 고려하여 선정하고, 상기 예산의 제약이 없는 상태에서 얻어진 해에서 제한된 예산을 만족시키는 해만을 추출한 해 집합에 대하여 최적 유지관리 전략을 결정하여 상기 예산의 제약을 만족시키면서 정해진 유지 관리 기간 동안 성능 및 비용이 최적으로 균형 잡힌 유지 관리 전략을 선택하는 최적 해를 찾는 단계를 더 포함한다.In the method of establishing an optimal management system at the network level based on the life cycle performance and cost of the social infrastructure according to an embodiment of the present invention, the step (b) is based on the entire social infrastructure at the network level within a predetermined budget when the budget is limited. At the project level, each individual infrastructure-based structure selects an optimal maintenance strategy that satisfies the limited conditions in consideration of the limited cost for the specified maintenance period, and presents the performance of the structure to the level of safety-free. Determine the optimal maintenance strategy for a set of solutions that extract only solutions that satisfy the limited budget from the solutions obtained without constraints, and maintain the optimal balance of performance and cost for the specified maintenance period while satisfying the budget constraint. More steps to find the best solution to choose It should.

본 발명의 실시 예에 따른 사회기반 구조물의 생애 주기 성능 및 비용에 기초한 네트워크 수준의 최적 관리 체계 수립 방법은 상기 (b) 단계에서 목표 성능수준이 정해진 경우 상기 네트워크 수준에서 미래의 사회기반 구조물 유지 관리 예산을 수립하는 과정에서 상기 사회기반 구조물을 특정 목표 성능 이상으로 관리하기 위해 목표 성능을 만족하면서 최소 비용이 발생하는 시나리오를 선정할 수 있도록 상기 프로젝트 수준에서 상기 개별 사회기반 구조물의 해 집합에서 성능지수가 목표 성능 이상이면서 상기 비용이 최소가 되는 해를 선택하여 상기 네트워크 수준에서 전체 사회기반 구조물에 대하여 유사한 수준의 성능을 유지하면서 전체 소요 유지 관리 예산을 산정하여 최적 해를 찾는 단계를 더 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the method for establishing an optimal management system at a network level based on the life cycle performance and cost of a social infrastructure includes maintaining and managing future social infrastructure at the network level when a target performance level is determined in the step (b). In the budgeting process, the index of performance in the solution set of the individual infrastructures at the project level is selected so that the least cost scenario can be selected while satisfying the target performance in order to manage the infrastructures above a specific target performance. Selecting a solution that is more than a target performance and has a minimum cost, and finds an optimal solution by calculating a total required maintenance budget while maintaining a similar level of performance for the entire infrastructure at the network level.

본 발명의 실시 예에 따른 사회기반 구조물의 생애 주기 성능 및 비용에 기 초한 네트워크 수준의 최적 관리 체계 수립 방법에서 상기 (c) 단계는 상기 개별 사회기반 구조물 수준에서 성능과 비용을 고려하여 수립된 최적 유지 관리 전략 및 예산의 결과를 바탕으로 전체 사회기반 구조물에 대해 분석된 특정 연도별 유지 관리 전략의 구성 및 예산을 수립하는 단계를 더 포함한다.In the method of establishing an optimal management system at the network level based on the life cycle performance and cost of the social infrastructure according to an embodiment of the present invention, the step (c) is an optimum established by considering the performance and cost at the individual social infrastructure structure level. Based on the results of the maintenance strategy and budget, the method further includes establishing and budgeting a specific yearly maintenance strategy analyzed for the entire infrastructure.

본 발명의 실시 예에 따른 사회기반 구조물의 생애 주기 성능 및 비용에 기초한 네트워크 수준의 최적 관리 체계 수립 방법에서 상기 (c) 단계는 상기 네트워크 수준에서 결정되어 투입되는 연도별 예산의 증감에 따라 개별 사회기반 구조물의 성능을 일정 수준 이상으로 유지시켜주기 위하여 상기 개별 사회기반 구조물 수준에서 최적 유지 관리 전략 및 예산 수립을 통해 유지 관리 방법 및 조치 시기의 조정을 수행하여 상기 사회기반 구조물에 구조적인 성능에 문제가 발생되기 전에 사전적 유지 관리 조치를 적용하는 예방적 유지 관리 체계 수립 단계를 더 포함한다.In the method for establishing an optimal management system at the network level based on the life cycle performance and cost of the social infrastructure according to an embodiment of the present invention, step (c) is performed by the individual society according to the increase and decrease of the annual budget inputted at the network level. In order to maintain the performance of the base structure above a certain level, it is necessary to adjust the maintenance method and the timing of action through the establishment of an optimal maintenance strategy and budget at the level of the individual infrastructure. It further includes establishing a preventive maintenance system to apply proactive maintenance measures before they occur.

본 발명은 교량 및 터널 등의 사회기반 구조물을 유지 관리하는 데 있어서 개별 구조물 수준에서의 유지 관리 전략과 비용을 이용하여 네트워크 수준에서 미래 예산을 수립하고 네트워크 수준에서 관리 대상 사회기반 구조물에 대한 예산의 제약이 있을 경우 제한된 예산 내에서 전체 사회기반 구조물에 대하여 일정한 수준의 안전을 확보하면서 프로젝트 수준에서 개별 사회기반 구조물의 새로운 유지 관리 전략의 수립과 새롭게 수립된 프로젝트 수준에서의 결과를 바탕으로 네트워크 수준에서 전체 관리 대상 사회기반 구조물에 대한 최적 관리가 가능하여 실질 적인 예방 유지 관리 체계의 실현을 가능하게 할 수 있다.In the present invention, in the maintenance of social infrastructure such as bridges and tunnels, the future budget is established at the network level using the maintenance strategy and the cost at the individual structure level, and the budget for the social infrastructure to be managed at the network level is established. In the case of constraints, at the network level based on the establishment of a new maintenance strategy for the individual infrastructure at the project level and the results at the newly established project level, while ensuring a certain level of safety for the entire infrastructure within a limited budget. Optimal management of the entire infrastructure to be managed can be enabled, enabling the realization of a preventive maintenance system.

또한, 본 발명은 사회기반 구조물의 관리 주체 및 관리자들의 네트워크 수준에서 전체 사회기반 구조물에 대한 장기적인 유지 관리 예산의 수립이나 관리하는 전체 사회기반 구조물의 안전을 확보하면서 정해진 예산의 제약을 만족시키면서 원하는 시점의 예산 집행에 합리적으로 활용할 수 있다.In addition, the present invention is a desired point of time while satisfying the budget constraints while ensuring the safety of the entire infrastructure to establish or manage the long-term maintenance budget for the entire infrastructure at the network level of management entities and managers of the infrastructure infrastructure Can be used reasonably for budget execution.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 사회기반 구조물의 생애 주기 성능 및 비용에 기초한 네트워크 수준의 최적 관리 체계 수립 방법을 나타내는 도면이고, 도 2는 프로젝트 수준에서의 최적 유지 관리 전략 및 예산 수립 방법을 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a method for establishing an optimal management system at a network level based on life cycle performance and cost of a social infrastructure according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram illustrating a method for establishing an optimal maintenance strategy and a budget at a project level. It is a figure which shows.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 사회기반 구조물의 생애 주기 성능 및 비용에 기초한 네트워크 수준의 최적 관리 체계 수립 방법은 개별 부재 및 사회기반 구조물의 프로젝트 수준에서의 유지 관리 전략 및 예산 수립 단계, 전체 사회기반 구조물에 대한 네트워크 수준에서의 장래 예산 수립 및 보수보강, 개축 우선 순위를 선정하는 단계 및 상기 두 단계 반복을 통한 프로젝트 및 네트워크 수준에서 제한된 조건을 만족하는 최적의 관리 방법을 수립하는 단계로 이루어진다.1 and 2, a method for establishing an optimal management system at a network level based on life cycle performance and cost of a social infrastructure according to an exemplary embodiment of the present invention is a maintenance strategy at a project level of an individual member and a social infrastructure. Optimal management method that satisfies the limited conditions at the project and network level through the steps of budgeting and budgeting, future budgeting and reinforcement at the network level for the entire social infrastructure, selecting priorities for reconstruction, and repeating the above two steps It consists of establishing a step.

여기서, 개별 부재 및 교량의 프로젝트 수준에서의 유지 관리 전략 및 예산 수립 단계는 도 2에 도시된 바와 같이 생애 주기 성능 평가 단계(100), 생애 주기 비용 평가 단계(200) 및 최적 유지 관리 시나리오 생성 단계(300)로 이루어진다.Here, the maintenance strategy and budgeting step at the project level of individual members and bridges is a life cycle performance evaluation step 100, a life cycle cost evaluation step 200 and an optimal maintenance scenario generation step as shown in FIG. It consists of 300.

이때, 생애 주기 평가 단계(100)는 기본적인 교량 정보(99)가 주어지면 해당 교량과 유사한 형식의 교량들에 대한 유지 관리 이력(101)의 통계분석을 해당 교량의 유지 관리 이력(101)의 분석을 통해 부재별 열화인자를 분석(102)하고 해당 열화인자별 보수보강 대안을 선정(103)한다.At this time, the life cycle evaluation step 100 is a statistical analysis of the maintenance history (101) of the bridge for the bridges of the similar type to the bridge given the basic bridge information (99) Through analyzing the deterioration factor for each member (102) and select the reinforcement alternative for each deterioration factor (103).

이때, 각 부재의 열화인자별 기초 신뢰도 해석모델(104)에 따라 초기 신뢰도 평가(105)가 이루어지며 이러한 초기 신뢰도 평가(105)에 따라 각 부재의 열화인자별 열화도가 산정된다.At this time, an initial reliability evaluation 105 is performed according to the basic reliability analysis model 104 for each deterioration factor of each member, and the deterioration degree for each deterioration factor of each member is calculated according to the initial reliability evaluation 105.

그리고, 유지 관리 이력(101)의 분석에 따라 초기 상태 평가 모델(106)이 결정된다.Then, the initial state evaluation model 106 is determined according to the analysis of the maintenance history 101.

또한, 열화인자별 보수보강 대안 선정(103) 값과 초기 신뢰도 평가 모델(105) 값에 따라 보수보강 효과 분석(107)이 수행되고, 초기 상태 평가 모델(106) 값에 따라 부재별 성능 평가(109)가 이루어진다.In addition, the reinforcement reinforcement effect analysis 107 is performed according to the reinforcement reinforcement alternative selection 103 value and the initial reliability evaluation model 105 value for each deterioration factor, and the performance evaluation for each member according to the initial state evaluation model 106 value ( 109) is made.

이때, 부재별 성능 평가(109)는 현재의 점검 및 진단 등의 상태 평가(108) 결과에 따라 갱신될 수 있다.In this case, the performance evaluation 109 for each member may be updated according to the result of the status evaluation 108 such as the current inspection and diagnosis.

부재별 성능 평가(109) 결과는 신뢰지수 곡선 및 상태지수 곡선 등의 부재별 성능 곡선(110)을 작성하게 되고, 파손 확률에 따른 파손 비용(204)의 추정에 적용되어진다.The result of the performance evaluation 109 for each member produces a performance curve 110 for each member such as a confidence index curve and a state index curve, and is applied to the estimation of the failure cost 204 according to the failure probability.

생애 주기 비용 평가 단계(200)는 해당 교량의 교통 특성 등의 기본 교량 정보(99)와 도로 이용자 비용 추정을 위한 개발된 회귀모델(200)을 통해 이용자 비용을 추정(202)하며 교량 유지 관리 이력(101)으로부터 부재별 유지 관리 비용 정보(203) 추정을 위한 분석을 실시한다.The life cycle cost evaluation step 200 estimates user costs through basic bridge information 99, such as traffic characteristics of the bridge, and a regression model 200 developed for estimating road user costs. An analysis for estimating maintenance cost information 203 for each member is performed from 101.

그리고, 선정된 열화인자별 보수보강 대안(103)과 유지 관리 비용정보(203)로부터 일반적인 유지 관리 활동에 따른 보수보강 비용 분석(205)을 수행하고 파손확률에 따른 년 파손비용(204)으로부터도 보수보강 비용 분석(205)을 수행한다.Also, from the selected deterioration reinforcement alternative 103 and maintenance cost information 203, the reinforcement cost analysis 205 according to general maintenance activities is performed, and from the annual damage cost 204 according to the probability of failure. Reinforcement cost analysis 205 is performed.

이에 따라, 보수보강 비용 분석(205)과 보수보강 효과 분석(107)에 따라 적용 보수보강 대안 선택(206)이 이루어진다.Accordingly, the application reinforcement alternative selection 206 is made according to the reinforcement cost analysis 205 and the reinforcement effect analysis 107.

그리고, 최적 유지 관리 시나리오 생성 단계(300)는 상술한 생애 주기 평가 단계(100)와 생애 주기 비용 평가 단계(200)의 결과를 이용하여 최적화 알고리즘(304)에 의해 생성된다.The optimal maintenance scenario generation step 300 is generated by the optimization algorithm 304 using the results of the life cycle evaluation step 100 and the life cycle cost evaluation step 200 described above.

부재별 성능곡선(110)과 선택된 적용 보수보강 대안(206)을 바탕으로 비용과 성능간의 트레이드오프(Tradeoff) 된 부재별 최적 유지 관리 시나리오(301)가 최적화 알고리즘(304)에 의해 생성된다.Based on the member-specific performance curve 110 and the selected application reinforcement alternative 206, a tradeoff between cost and performance is generated by the optimization algorithm 304.

그리고, 부재별 성능곡선(110)은 체계 신뢰성 또는 가중치계수(302)에 의해 시스템 성능곡선(303)으로 통합되며 부재별 유지 관리 조치에 따른 종속관계가 고려되어 교량 시스템 수준에서 최적 유지 관리 시나리오(305)가 최적화 알고리즘(304)을 통해 생성된다.In addition, the performance curve 110 for each member is integrated into the system performance curve 303 by the system reliability or weighting factor 302, and the dependency relationship according to the maintenance measures for each member is taken into consideration so that the optimal maintenance scenario (at the bridge system level) 305 is generated via the optimization algorithm 304.

이와 같이 개별 부재 및 교량의 프로젝트 수준에서의 유지 관리 전략 및 예산을 수립하는 단계를 수행한 후에는 수립된 개별 부재 및 교량의 프로젝트 수준 에서의 유지 관리 전략 및 예산 수립 정보를 이용하여 전체 교량에 대한 네트워크 수준에서의 장래 예산 수립 및 보수보강, 개축 우선 순위를 선정하는 단계를 수행한다.After this step of establishing maintenance strategies and budgets for individual parts and bridges at the project level, the maintenance strategies and budgeting information for the individual parts and bridges at the project level can be used for the entire bridge. To set the priorities for future budgeting, remuneration, and reconstruction at the network level.

이때, 전체 교량에 대한 네트워크 수준에서의 장래 예산 수립 및 보수보강, 개축 우선 순위를 선정하는 단계는 상기 개별 부재 및 교량의 프로젝트 수준에서의 유지 관리 전략 및 예산 수립 단계를 통해 전송된 정보를 분석하여 전체 교량 정보를 검출한 후 검출된 정보를 이용하여 전체 사회기반 구조물의 장래 성능 평가 및 장래 예산을 추정한다.At this time, the step of setting the prior budget, rehabilitation, and reconstruction priorities at the network level for the entire bridge is analyzed by analyzing the information transmitted through the maintenance strategy and budgeting steps at the project level of the individual member and bridge After detecting the total bridge information, we estimate the future performance and estimate the future budget of the entire infrastructure using the detected information.

이때, 장래 성능 평가 및 장래 예산 추정 단계에서는 개별 교량 수준에서 성능과 비용을 고려하여 수립된 최적 유지 관리 전략 및 예산의 결과를 바탕으로 전체 교량에 대해 분석된 특정 연도별 유지관리 전략의 구성 및 예산의 수립이 가능하게 한다.At this time, in the performance evaluation and future budget estimation stage, the composition and budget of the specific annual maintenance strategy analyzed for the entire bridge based on the result of the optimal maintenance strategy and budget established considering the performance and cost at the individual bridge level To enable the establishment of

이후, 전체 사회기반 구조물의 장래 성능 평가와 추정된 장래 예산을 이용하여 예방적 유지 관리 전략의 도입으로 특정 연도에 예산이 치우치지 않고 유지 관리 전체 기간에 걸쳐 유사한 수준의 유지 관리 예산이 소요되도록 네트워크 수준 및 프로젝트 수준의 최적화 과정을 반복적으로 수행하여 연도별 예산을 균일화하는 미래 연도별 예산 수립 단계를 수행한다.After that, the introduction of a preventive maintenance strategy, using the future performance assessment of the entire infrastructure and the estimated future budget, ensures that a similar maintenance budget is spent over the entire maintenance period, without biasing the budget for a particular year. It performs the budgeting step of the future year to equalize the yearly budget by repeatedly performing the level and project level optimization process.

이때, 미래 연도별 예산 수립 단계 수행 시 프로젝트 수준에서 개별 사회기반 구조물(예를 들면, 교량)의 시간에 따른 누적 유지 관리 비용이 정해지면 개별 교량의 비용의 합을 통해 전체 관리 교량의 유지 관리 예산의 수립이 가능하며 특 정한 시점에 네트워크 수준에서 전체 교량에 대한 유지 관리 예산이 정해진 경우에는 각 개별 교량별로 당초 수립된 유지 관리예산을 유사한 비율로 조정하여 프로젝트 수준에서 각 개별 교량의 유지 관리 전략을 새롭게 수립하는 연도별 누적 예산에 따른 예산 수립 단계를 수행한다.At this time, if the cumulative maintenance cost according to the time of the individual social infrastructure (eg bridge) is determined at the project level when performing the budgeting step for the future year, the maintenance budget of the entire management bridge through the sum of the costs of the individual bridges If the maintenance budget for the entire bridge is determined at the network level at a specific point in time, then the maintenance budget for each individual bridge can be adjusted at a similar level by adjusting the original maintenance budget for each individual bridge. Perform budgeting steps based on the cumulative annual budget.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이 프로젝트 수준에서 개별 교량의 시간에 따른 누적 유지 관리 비용이 정해지면 개별 교량의 비용의 합을 통해 전체 관리 교량의 유지 관리 예산 수립이 가능하며 특정한 시점에 네트워크 수준에서 전체 교량에 대한 유지 관리 예산이 정해진 경우 각 개별 교량별로 당초 수립된 유지 관리 예산을 유사한 비율로 조정하여 프로젝트 수준에서 각 개별 교량의 유지 관리 전략을 새롭게 수립한다.That is, as shown in FIG. 4, if the cumulative maintenance cost of the individual bridges is determined at the project level, the maintenance budget of the entire management bridge can be established through the sum of the costs of the individual bridges. When the maintenance budget for the entire bridge is established, a new strategy for maintenance of each individual bridge is established at the project level by adjusting the original maintenance budget for each individual bridge in a similar proportion.

미래 연도별 예산을 수립한 후에는 개별 사회기반 구조물의 배정 가능 비용을 산정한 후 배정 예산과 책정 예산을 비교한다.After establishing a budget for each future year, the allocation cost of the individual infrastructure is calculated and then compared with the budget.

이때, 네트워크 수준에서 최적화된 연도별 유지 관리 예산이 정해진 경우 개별 교량의 성능 수준에 따라 목표 성능 수준에 가까운 성능 수준으로 개별 교량들이 최적화되도록 하여 그때의 성능 수준을 유지하기에 적합한 유지 관리 예산을 배분하는 미래 연도별 예산 배분 단계를 수행한다.At this time, if the optimized annual maintenance budget is determined at the network level, the individual bridges are optimized to the performance level close to the target performance level according to the performance level of the individual bridges, and the appropriate maintenance budget is allocated to maintain the performance level at that time. Perform budget allocation steps for each future year.

이와 같은 미래 연도별 예산 수립 및 분배 단계는 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 교량 신설, 유지 관리 수요 발생 및 개측 수요가 발생 등과 같이 유지 관리 전체 기간에 걸쳐 사회기반 구조물이 일정 성능 수준을 유지할 수 있도록 일정한 수준의 예산을 균일하게 하는 것이다.As shown in FIG. 3A and FIG. 3B, the budgeting and distribution step for each future year maintains a certain level of performance of the infrastructure based on the entire maintenance period such as the construction of a bridge, generation of maintenance demand, and opening demand. To make sure that the budget is uniform.

이때, 프로젝트 수준에서 각 교량을 구성하는 부재들의 부재 수준의 성능(상태지수, 신뢰지수) 및 비용을 시스템 수준의 성능 및 비용으로 취합하는 것은 수학식 1에 의해 이루어진다.In this case, it is achieved by Equation 1 to combine the member level performance (state index, confidence index) and the cost of the members constituting each bridge at the project level with the system level performance and cost.

Figure 112007094512798-PAT00001
Figure 112007094512798-PAT00001

여기서

Figure 112007094512798-PAT00002
는 각 시간 t에서 교량의 시스템상태지수, 시스템 최소신뢰지수, 시스템 비용합; N은 고려된 부재의 수; λ는 상태지수에 대한 부재별 가중치.here
Figure 112007094512798-PAT00002
Is the sum of the system health index, system minimum confidence index, and system cost of the bridge at each time t; N is the number of members considered; λ is the weight for each member for the state index.

또한, 네트워크 수준에서 성능 및 비용은 프로젝트 수준 결과들의 함수로 이루어지며 개념적으로 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.In addition, performance and cost at the network level are made as a function of project level results and can be conceptually represented as Equation 2.

Figure 112007094512798-PAT00003
Figure 112007094512798-PAT00003

여기서

Figure 112007094512798-PAT00004
는 각각 시간 t에서 교량의 네트워크 수준에서의 상태지수, 신뢰지수, 비용합;
Figure 112007094512798-PAT00005
은 프로젝트 수준에서 관리 대상 교량시스템 각각의 상태지수, 신뢰지수, 비용합; n은 관리되고 있는 교량 수; f는 프로젝트 수준의 교량 결과를 바탕으로 네트워크 수준의 결과 도출을 위해 정의되는 함수(function).here
Figure 112007094512798-PAT00004
Is the state index, confidence index, and cost sum at the network level of the bridge at time t, respectively;
Figure 112007094512798-PAT00005
Is the sum of the state index, confidence index, and cost of each bridge system to be managed at the project level; n is the number of bridges being managed; f is a function defined to derive network level results based on project level bridge results.

이와 같은 미래 연도별 예산 수립 및 분배 단계에서 예산의 제약이 있을 경우에는 도 5에 도시된 바와 같이 정해진 예산 내에서 네트워크 수준에서 전체 교량의 성능이 안전에 문제가 없는 수준으로 제시하기 위해 프로젝트 수준에서 각 개별 교량은 제한된 조건을 만족시키는 최적 유지관리 전략을 정해진 유지관리 기간 동안의 제한된 비용을 고려하여 선정하고, 예산의 제약이 없는 상태에서 얻어진 해에서 제한된 예산을 만족시키는 해만을 추출한 해 집합에 대하여 최적 유지관리 전략을 결정하여 예산의 제약을 만족시키면서 정해진 유지 관리 기간 동안 성능 및 비용이 최적으로 균형 잡힌 유지 관리 전략을 선택하는 최적 해를 찾는다.If there are budget constraints in the future budgeting and distribution stages as shown in FIG. 5, the performance of the entire bridge at the network level within the budget set as shown in FIG. Each individual bridge selects the optimal maintenance strategy that satisfies the limited conditions in consideration of the limited costs during the specified maintenance period, and extracts only the solution that satisfies the limited budget from the solution obtained without budget constraints. Determine the optimal maintenance strategy to find the optimal solution to select a maintenance strategy that best balances performance and cost over a given maintenance window while meeting budget constraints.

여기서, 도 5는 연도별 누적 예산에 따른 예산 수립 방법을 나타내는 도면이다.Here, FIG. 5 is a diagram illustrating a budget establishment method according to an annual cumulative budget.

일반적으로 교량의 수가 증가하고 노후화될수록 정해진 예산은 항상 충분하지 못하는 것이 현실이다. In general, as the number of bridges increases and ages, the budget is not always sufficient.

이러한 경우 정해진 예산 내에서 네트워크 수준에서 전체 교량의 성능이 안 전에 문제가 없는 수준으로 제시되어야 한다.In such a case, the performance of the entire bridge at the network level within the budget should be presented at a safe level.

만약, 향후 10년 동안 수립된 네트워크 수준의 교량 유지 관리 예산이 도 5와 같이 제한되어 있을 때 프로젝트 수준에서 각 개별 교량은 제한된 조건을 만족시키는 최적 유지 관리 전략을 정해진 유지 관리 기간 동안의 제한된 비용을 고려하여 선정하게 된다.If the network-level bridge maintenance budget established for the next 10 years is limited as shown in Figure 5, at the project level, each individual bridge will have a limited cost during the maintenance period, which will determine the optimal maintenance strategy that satisfies the limited conditions. The selection is made with consideration.

이러한 경우 예산의 제약이 없는 상태에서 얻어진 해에서 제한된 예산을 만족시키는 해만을 추출한 해 집합에 대해 최적 유지 관리 전략을 결정함으로써 예산의 제약을 만족시키면서 정해진 유지 관리 기간 동안 성능 및 비용이 최적으로 균형 잡힌 유지 관리 전략을 선택할 수 있다.In this case, the optimal maintenance strategy for the set of solutions that extract only the solutions that meet the limited budget from the solutions obtained without budget constraints is optimally balanced for performance and cost during the specified maintenance period while satisfying the budget constraints. You can choose a maintenance strategy.

일 예로, 10여 년 동안의 유지 관리 예산이 3억 원으로 제한되어 있을 경우 도 5와 같이 전체 해들 중 10년 동안의 비용이 3억 원 이하인 대안을 선정하여 선택된 대안들 가운데서 균형잡힌 해를 찾을 수 있다.For example, if the maintenance budget for 10 years is limited to 300 million won, a balanced year among the selected alternatives may be selected by selecting an alternative having a cost of 300 million won or less for 10 years among the total years as shown in FIG. You can find it.

그리고, 목표 성능수준이 정해진 경우에는 도 6에 도시된 바와 같이 네트워크 수준에서 미래의 교량 유지 관리 예산을 수립하는 과정에서 교량을 특정 목표 성능 이상으로 관리하기 위해 목표성능을 만족하면서 최소 비용이 발생하는 시나리오를 선정할 수 있도록 프로젝트 수준에서 개별 교량의 해 집합에서 상태지수가 목표성능 이상이면서 비용이 최소가 되는 해를 선택하여 네트워크 수준에서 전체 교량에 대하여 유사한 수준의 성능을 유지하면서 전체 소요 유지관리 예산을 산정하여 최적 해를 찾는다.When the target performance level is determined, as shown in FIG. 6, in the process of establishing a future bridge maintenance budget at the network level, the minimum cost is generated while satisfying the target performance in order to manage the bridge above a specific target performance. In order to select a scenario, select a solution at the project level with a state index above the target performance and a minimum cost in the set of individual bridges to maintain a comparable level of performance for the entire bridge at the network level while maintaining the overall required budget. To find the optimal solution.

여기서, 도 6은 목표 성능 수준을 정하였을 경우 최소 비용을 갖는 최적 해 를 찾는 방법을 나타내는 도면이다.6 is a diagram illustrating a method of finding an optimal solution having a minimum cost when a target performance level is determined.

네트워크 수준에서 미래의 교량 유지 관리 예산을 수립하는 과정에서 교량을 특정 목표 성능 이상으로 관리하고자 할 경우가 발생할 수 있다.In developing future bridge maintenance budgets at the network level, you may want to manage bridges above specific target performance.

이러한 경우 목표 성능을 만족하면서 최소 비용이 발생하는 시나리오를 선정할 수 있어야 한다.In this case, you should be able to select the scenario that meets the target performance and incurs the least cost.

예를 들어, 교량의 관리 주체가 교량의 성능지수를 80 이상으로 관리하고자 할 경우 도 6과 같이 프로젝트 수준에서 개별 교량의 해 집합에서 성능지수가 80 이상이면서 비용이 최소가 되는 해를 선택하여 네트워크 수준에서 전체 교량에 대하여 유산한 수준의 성능을 유지하면서 전체 소요 유지 관리 예산의 선정이 가능하게 된다.For example, if the bridge management entity wants to manage the performance index of the bridge at 80 or higher, the solution level of the individual bridge at the project level is 80 or more in the solution set of individual bridges at the project level. It is possible to select the total required maintenance budget while maintaining the legacy level of performance for the entire bridge at the level.

이와 같이 미래 연도별 예산 배분 정보를 이용하여 전체 사회기반 구조물의 보수보강 및 개축 우선 순위를 산정한다.As such, the priorities for reinforcement and reconstruction of the entire social infrastructure are calculated using budget allocation information for each future year.

이후, 산정된 전체 사회기반 구조물의 보수보강 및 개축 우선 순위를 이용하여 네트워크 수준에서 결정되어 투입되는 연도별 예산의 증감에 따라 개별 사회기반 구조물의 성능을 일정수준 이상으로 유지시켜 주기 위하여 개별 사회기반 구조물 수준에서 최적 유지 관리 전략 및 예산 수립을 통해 유지 관리 방법 및 조치 시기의 조정을 수행하여 사회기반 구조물에 구조적인 성능에 문제가 발생 되기 전에 사전적 유지 관리조치를 적용하도록 유지 관리 전략을 수립하는 예방적 유지 관리 체계의 수립 단계를 수행한다.Afterwards, in order to maintain the performance of individual social infrastructures above a certain level according to the increase and decrease of annual budgets determined and input at the network level using the calculated reinforcement and reconstruction priorities of the entire social infrastructure structures. By establishing optimal maintenance strategies and budgets at the structure level, adjustments are made to the timing of maintenance methods and actions to establish a maintenance strategy to apply proactive maintenance measures before structural performance problems arise in the infrastructure. Carry out the establishment of a preventive maintenance system.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 사회기반 구조물의 생애 주기 성능 및 비용에 기초한 네트워크 수준의 최적 관리 체계 수립 방법은 교량 및 터널 등의 사회기반 구조물을 유지 관리하는 데 있어서 개별 구조물 수준에서의 유지 관리 전략과 비용을 이용하여 네트워크 수준에서 미래 예산을 수립하고 네트워크 수준에서 관리 대상 사회기반 구조물에 대한 예산의 제약이 있을 경우 제한된 예산 내에서 전체 사회기반 구조물에 대하여 일정한 수준의 안전을 확보하면서 프로젝트 수준에서 개별 사회기반 구조물의 새로운 유지 관리 전략의 수립과 새롭게 수립된 프로젝트 수준에서의 결과를 바탕으로 네트워크 수준에서 전체 관리 대상 사회기반 구조물에 대한 최적 관리가 가능하여 실질적인 예방 유지 관리 체계의 실현을 가능하게 할 수 있게 된다.As described above, the method for establishing an optimal management system at the network level based on the life cycle performance and cost of the social infrastructure according to the embodiment of the present invention is performed at the individual structure level in maintaining the social infrastructure such as bridges and tunnels. Use a maintenance strategy and costs to establish a future budget at the network level and, if there is a budget constraint on the managed infrastructure at the network level, ensure that the project has a certain level of safety for the entire infrastructure within the limited budget. Based on the establishment of a new maintenance strategy for individual social infrastructure structures at the level and the results at the newly established project level, optimal management of the entire social infrastructure structure to be managed at the network level is possible, enabling the practical preventive maintenance system to be realized. Can It is.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 사회기반 구조물의 생애 주기 성능 및 비용에 기초한 네트워크 수준의 최적 관리 체계 수립 방법은 사회기반 구조물의 관리 주체 및 관리자들의 네트워크 수준에서 전체 사회기반 구조물에 대한 장기적인 유지 관리 예산의 수립이나 관리하는 전체 사회기반 구조물의 안전을 확보하면서 정해진 예산의 제약을 만족시키면서 원하는 시점의 예산 집행에 합리적으로 활용할 수 있게 된다.In addition, the method for establishing an optimal management system at the network level based on the life cycle performance and cost of the social infrastructure according to an embodiment of the present invention provides long-term maintenance of the entire social infrastructure at the network level of the management entities and managers of the social infrastructure. The security of the entire social infrastructure that establishes or manages the budget can be secured while satisfying the budget constraints and making reasonable use of the budget at the desired time.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 사회기반 구조물의 생애 주기 성능 및 비용에 기초한 네트워크 수준의 최적 관리 체계 수립 방법을 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a method of establishing an optimal management system at a network level based on life cycle performance and cost of a social infrastructure according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2는 프로젝트 수준에서의 최적 유지 관리 전략 및 예산 수립 방법을 나타내는 도면이다.2 is a diagram illustrating an optimal maintenance strategy and budgeting method at the project level.

도 3a 및 도 3b는 예방적 유지 관리를 통한 미래 예산의 균등한 분배 개념을 나타내는 도면이다.3A and 3B illustrate an equal distribution concept of future budgets through preventive maintenance.

도 4는 연도별 누적 예산에 따른 예산 수립 방법을 나타내는 도면이다.4 is a diagram illustrating a budget establishment method according to a yearly cumulative budget.

도 5는 예산의 제약이 있을 경우 제약 조건을 만족하는 최적 해를 찾는 방법을 나타내는 도면이다.5 is a diagram illustrating a method of finding an optimal solution that satisfies a constraint when there is a budget constraint.

도 6은 목표 성능 수준을 정하였을 경우 최소 비용을 갖는 최적 해를 찾는 방법을 나타내는 도면이다.6 is a diagram illustrating a method of finding an optimal solution having a minimum cost when a target performance level is determined.

Claims (8)

(a) 개별 부재 및 사회기반 구조물의 프로젝트 수준에서의 유지 관리 전략 및 예산 수립 단계;(a) a maintenance strategy and budgeting phase at the project level of individual absences and infrastructure; (b) 상기 사회기반 구조물 전체에 대한 네트워크 수준에서의 장래 예산 수립 및 보수보강, 개축 우선 순위를 선정하는 단계; 및(b) selecting priorities for future budgeting, reinforcement and reconstruction at the network level for the entire infrastructure; And (c) 상기 (a) 단계 및 (b) 단계를 반복 수행하여 프로젝트 수준 및 네트워크 수준에서 제한된 조건을 만족하는 최적의 관리 방법을 수립하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 사회기반 구조물의 생애 주기 성능 및 비용에 기초한 네트워크 수준의 최적 관리 체계 수립 방법.(c) repeating steps (a) and (b) to establish an optimal management method that satisfies the limited conditions at the project level and the network level. And how to establish an optimal management system at the network level based on cost. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 (b) 단계는Step (b) is 상기 사회기반 구조물 전체의 장래 성능 평가와 추정된 장래 예산을 이용하여 예방적 유지 관리 전략의 도입으로 특정 연도에 예산이 치우치지 않고 유지 관리 전체 기간에 걸쳐 유사한 수준의 유지 관리 예산이 소요되도록 네트워크 수준 및 프로젝트 수준의 최적화 과정을 반복적으로 수행하여 연도별 예산을 균일화하는 미래 연도별 예산 수립 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사회기반 구조물의 생애 주기 성능 및 비용에 기초한 네트워크 수준의 최적 관리 체계 수립 방법.Using the future performance evaluation of the entire infrastructure and the estimated future budget, the introduction of a preventive maintenance strategy will ensure that a similar maintenance budget is required throughout the entire maintenance period without any bias in the budget. And a step of establishing a budget for each year based on the life cycle performance and cost of the social infrastructure, characterized in that it further comprises a step of optimizing the annual budget by repeatedly performing a project level optimization process. . 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 (b) 단계는Step (b) is 상기 미래 연도별 예산 수립 단계 수행 시 프로젝트 수준에서 개별 사회기반 구조물의 시간에 따른 누적 유지 관리 비용이 정해질 때 상기 개별 사회기반 구조물의 비용의 합을 통해 전체 관리 사회기반 구조물의 유지 관리 예산을 수립하고, 특정한 시점에 네트워크 수준에서 전체 사회기반 구조물에 대한 유지 관리 예산이 정해진 경우 각 개별 사회기반 구조물별로 당초 수립된 유지 관리 예산을 유사한 비율로 조정하여 프로젝트 수준에서 각 개별 사회기반 구조물의 유지 관리 전략을 새롭게 수립하는 연도별 누적 예산에 따른 예산 수립 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사회기반 구조물의 생애 주기 성능 및 비용에 기초한 네트워크 수준의 최적 관리 체계 수립 방법.When carrying out the budgeting step for each future year, when the cumulative maintenance cost of each social infrastructure is determined at the project level, the maintenance budget of the entire management social infrastructure is established through the sum of the costs of the individual social infrastructure. If the maintenance budget for the entire social infrastructure is determined at the network level at a specific point in time, the maintenance strategy of each individual social infrastructure at the project level is adjusted by adjusting the original maintenance budget for each individual infrastructure at a similar rate. The method of establishing an optimal management system at the network level based on the life cycle performance and cost of the social infrastructure, characterized in that it further comprises a budgeting step according to the yearly cumulative budget to establish a new. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 (b) 단계는Step (b) is 상기 네트워크 수준에서 최적화된 연도별 유지 관리 예산이 정해진 경우 개별 교량의 성능 수준에 따라 목표 성능 수준에 가까운 성능 수준으로 개별 교량들이 최적화되도록 하여 그때의 성능 수준을 유지하기에 적합한 유지 관리 예산을 배분하는 미래 연도별 예산 배분 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사회기반 구조물의 생애 주기 성능 및 비용에 기초한 네트워크 수준의 최적 관리 체계 수립 방법.If the optimized annual maintenance budget is determined at the network level, the individual bridges are optimized to the performance level close to the target performance level according to the performance level of the individual bridges, thereby allocating a maintenance budget suitable for maintaining the performance level at that time. A method of establishing an optimal management system at the network level based on the life cycle performance and cost of the social infrastructure, further comprising a budget allocation step for each future year. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 (b) 단계는 Step (b) is 상기 예산의 제약이 있을 경우 정해진 예산 내에서 네트워크 수준에서 전체 사회기반 구조물의 성능이 안전에 문제가 없는 수준으로 제시하기 위해 프로젝트 수준에서 각 개별 사회기반 구조물은 제한된 조건을 만족시키는 최적 유지관리 전략을 정해진 유지관리 기간 동안의 제한된 비용을 고려하여 선정하고, 상기 예산의 제약이 없는 상태에서 얻어진 해에서 제한된 예산을 만족시키는 해만을 추출한 해 집합에 대하여 최적 유지관리 전략을 결정하여 상기 예산의 제약을 만족시키면서 정해진 유지 관리 기간 동안 성능 및 비용이 최적으로 균형 잡힌 유지 관리 전략을 선택하는 최적 해를 찾는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사회기반 구조물의 생애 주기 성능 및 비용에 기초한 네트워크 수준의 최적 관리 체계 수립 방법.If there is a constraint of the budget, each individual infrastructure is required to maintain an optimal maintenance strategy that satisfies the limited conditions. It selects in consideration of the limited cost during the specified maintenance period, and determines the optimal maintenance strategy for the solution set that extracts only the solution that satisfies the limited budget from the solution obtained in the absence of the budget constraint to satisfy the budget constraint. And a network level optimal management system based on the life cycle performance and cost of the infrastructure, characterized in that it further comprises the step of finding an optimal solution for selecting a maintenance strategy that is optimally balanced between performance and cost for a given maintenance period. How to establish. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 (b) 단계에서 목표 성능수준을 정해진 경우 상기 네트워크 수준에서 미래의 사회기반 구조물 유지 관리 예산을 수립하는 과정에서 상기 사회기반 구조물을 특정 목표 성능 이상으로 관리하기 위해 목표 성능을 만족하면서 최소 비용이 발생하는 시나리오를 선정할 수 있도록 상기 프로젝트 수준에서 상기 개별 사 회기반 구조물의 해 집합에서 성능지수가 목표 성능 이상이면서 상기 비용이 최소가 되는 해를 선택하여 상기 네트워크 수준에서 전체 사회기반 구조물에 대하여 유사한 수준의 성능을 유지하면서 전체 소요 유지 관리 예산을 산정하여 최적 해를 찾는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사회기반 구조물의 생애 주기 성능 및 비용에 기초한 네트워크 수준의 최적 관리 체계 수립 방법.If the target performance level is determined in the step (b), the minimum cost is satisfied while the target performance is satisfied in order to manage the infrastructure in the future at the network level in order to manage the infrastructure above a specific target performance. To select the scenarios that occur, select a solution at the project level where the performance index is above the target performance and the cost is minimal in the solution set of the individual social infrastructure structures, and then similar to the overall social infrastructure structures at the network level. A method of establishing an optimal management system at a network level based on the life cycle performance and cost of a social infrastructure, comprising: calculating an overall required maintenance budget while maintaining a level of performance. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 (c) 단계는Step (c) is 상기 개별 사회기반 구조물 수준에서 성능과 비용을 고려하여 수립된 최적 유지 관리 전략 및 예산의 결과를 바탕으로 전체 사회기반 구조물에 대해 분석된 특정 연도별 유지 관리 전략의 구성 및 예산을 수립하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사회기반 구조물의 생애 주기 성능 및 비용에 기초한 네트워크 수준의 최적 관리 체계 수립 방법.Based on the results of the optimal maintenance strategy and budget established in consideration of performance and cost at the level of the individual infrastructure, the step of establishing and budgeting a specific yearly maintenance strategy analyzed for the entire infrastructure is further established. A method for establishing an optimal management system at the network level based on the life cycle performance and cost of the social infrastructure. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 (c) 단계는Step (c) is 상기 네트워크 수준에서 결정되어 투입되는 연도별 예산의 증감에 따라 개별 사회기반 구조물의 성능을 일정 수준 이상으로 유지시켜주기 위하여 상기 개별 사회기반 구조물 수준에서 최적 유지 관리 전략 및 예산 수립을 통해 유지 관리 방법 및 조치 시기의 조정을 수행하여 상기 사회기반 구조물에 구조적인 성능에 문제가 발생되기 전에 사전적 유지 관리 조치를 적용하는 예방적 유지 관리 체계 수립 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사회기반 구조물의 생애 주기 성능 및 비용에 기초한 네트워크 수준의 최적 관리 체계 수립 방법.In order to maintain the performance of individual social infrastructures above a certain level according to the increase and decrease of the annual budget determined and input at the network level, a maintenance management method and an optimal management strategy and budget establishment at the individual social infrastructure structures level and Life cycle of the social infrastructure, further comprising the step of establishing a preventive maintenance system that performs an adjustment of the timing of the action to apply proactive maintenance before the structural performance problem occurs in the social infrastructure. How to establish an optimal management system at the network level based on performance and cost.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101398031B1 (en) * 2011-12-20 2014-05-28 한국건설기술연구원 Budget Making System for Maximizing the Assets Value of Social Infrastructures
KR101429219B1 (en) * 2012-06-27 2014-08-12 한국건설기술연구원 Decision making system for cross asset management of infrastructure
KR20160095237A (en) 2015-02-02 2016-08-11 한국건설기술연구원 System for performance measurement of social infrastructure, and method for the same
WO2017026710A1 (en) * 2015-08-07 2017-02-16 주식회사 에스코컨설턴트 Performance-based structure deterioration prediction system and asset management system capable of estimating maintenance expenses through deterioration prediction

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