KR20170017659A - 성능기반 구조물 노후화 예측 시스템 - Google Patents

성능기반 구조물 노후화 예측 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 성능기반 구조물 노후화 예측 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 시간에 따라 변화하는 시설의 내구성 함수, 안전성 함수, 사용성 함수 및 제3자 영향도 함수를 포함하는 군에서 선택된 적어도 둘 이상의 함수를 조합하여 성능 평가 함수를 도출하는 함수 도출 모듈; 및 입력받은 시간을 상기 도출된 성능 평가 함수에 적용하여, 상기 시설의 상기 시간에서의 성능 점수를 산출하는 상태 예측 모듈을 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 성능기반 구조물 노후화 예측 시스템에 따르면, 내구성 함수, 안전성 함수, 사용성 함수 및 제3자 영향도 함수를 포함하는 군에서 선택된 적어도 둘 이상의 함수를 조합하여 성능 평가 함수를 도출함으로써, 시설의 노후화에 영향을 미치는 다양한 요소를 성능 예측에 반영할 수 있고, 여러 함수의 가중합을 통해 성능 평가 함수를 도출함으로써, 시설에 따라 각 요소들이 노후화 예측에 미치는 영향의 정도를 조절하여 최적화 된 성능 평가 함수를 도출할 수 있으며, 다양한 시설의 노후화 예측에 적용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 도출된 성능 평가 함수를 이용해 특정 시간에서의 성능 점수를 산출함으로써, 원하는 시점에서의 시설의 성능을 정확하게 예측할 수 있고, 시설의 보수보강에 따라 수정된 성능 평가 함수를 도출하여 사용함으로써, 시설의 보수보강 결과를 효율적으로 반영하여 노후화 예측을 정확하게 할 수 있다.

Description

성능기반 구조물 노후화 예측 시스템{STRUCTURE DETERIORATION PRODICTION SYSTEM BASED ON THE PERFORMANCE}
본 발명은 노후화 예측 시스템에 관한 것으로서, 성능 평가 함수를 도출하여 특정 시점의 시설의 성능을 예측할 수 있는 성능기반 구조물 노후화 예측 시스템에 관한 것이다.
산업 인프라는 각 기관이나 시설별로 개별 관리되고 있는데, 산업화 초기 및 고도 성장기에 건설된 산업 인프라는, 이미 오랫동안 사용되어 노후화가 진행된 상태이며, 향후 사용연수 증가에 따라 노후화 가속이 예상되는 상황이다.
이와 같이, 각종 시설의 노후화에 대비하여 점검, 보수, 보강 등으로 관리를 하기 위해서는, 노후화에 따른 성능의 정확한 예측이 선행되어야 한다. 특히, 노후 시설의 복구비용은 노후화 정도에 비례하여 급격히 증가하는 경향을 보이므로, 점검이나 보강 시점 등을 미리 결정하고 사전 관리를 하기 위해서는, 시설의 미래 성능을 정확하게 예측하기 위한 기술이 필요하다.
본 발명과 관련된 선행기술로서, 공개특허 제10-2008-0005699호(발명의 명칭: 상수도관망 노후도 성능평가 및 정비개량계획수립 시스템과 그 방법, 공개일자: 2008년 01월 15일) 등이 개시된 바 있다. 그러나 아직까지, 다양한 산업 시설에 적용할 수 있는 노후화 예측 기술에 대해서는 개발된 바가 없는 실정이다.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 내구성 함수, 안전성 함수, 사용성 함수 및 제3자 영향도 함수를 포함하는 군에서 선택된 적어도 둘 이상의 함수를 조합하여 성능 평가 함수를 도출함으로써, 시설의 노후화에 영향을 미치는 다양한 요소를 성능 예측에 반영할 수 있고, 여러 함수의 가중합을 통해 성능 평가 함수를 도출함으로써, 시설에 따라 각 요소들이 노후화 예측에 미치는 영향의 정도를 조절하여 최적화 된 성능 평가 함수를 도출할 수 있으며, 다양한 시설의 노후화 예측에 적용할 수 있는, 성능기반 구조물 노후화 예측 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 도출된 성능 평가 함수를 이용해 특정 시간에서의 성능 점수를 산출함으로써, 원하는 시점에서의 시설의 성능을 정확하게 예측할 수 있고, 시설의 보수보강에 따라 수정된 성능 평가 함수를 도출하여 사용함으로써, 시설의 보수보강 결과를 효율적으로 반영하여 노후화 예측을 정확하게 할 수 있는, 성능기반 구조물 노후화 예측 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 성능기반 구조물 노후화 예측 시스템은,
노후화 예측 시스템으로서,
시간에 따라 변화하는 시설의 내구성 함수, 안전성 함수, 사용성 함수 및 제3자 영향도 함수를 포함하는 군에서 선택된 적어도 둘 이상의 함수를 조합하여 성능 평가 함수를 도출하는 함수 도출 모듈; 및
입력받은 시간을 상기 도출된 성능 평가 함수에 적용하여, 상기 시설의 상기 시간에서의 성능 점수를 산출하는 상태 예측 모듈을 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 함수 도출 모듈은,
상기 선택된 적어도 둘 이상의 함수에 대하여 미리 정해진 가중치를 이용해, 가중합하여 상기 성능 평가 함수를 도출할 수 있다.
바람직하게는, 상기 내구성 함수는,
염해, 중성화, 박리, 박락, 철근노출, 탄산화, 동해 및 알칼리골재반응을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 상태요소 함수로부터 도출될 수 있다.
바람직하게는, 상기 안전성 함수는,
균열, 염해, 중성화, 철근노출, 탄산화, 동해, 알칼리골재반응, 하중조건변화, 지하수위, 강도변화 및 내진을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 상태요소 함수로부터 도출될 수 있다.
바람직하게는, 상기 사용성 함수는,
균열, 누수, 변위, 박리, 박락, 배수상태 및 유지관리효율도를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 상태요소 함수로부터 도출될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제3자 영향도 함수는,
박리, 박락, 배수상태, 발전시설정지피해, 지하수위, 환경피해 및 강도변화를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 상태요소 함수로부터 도출될 수 있다.
바람직하게는,
상기 시설의 보수보강에 따라 상기 성능 평가 함수를 수정하여, 수정된 성능 평가 함수를 도출하는 보수보강 분석 모듈을 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 성능기반 구조물 노후화 예측 시스템에 따르면, 내구성 함수, 안전성 함수, 사용성 함수 및 제3자 영향도 함수를 포함하는 군에서 선택된 적어도 둘 이상의 함수를 조합하여 성능 평가 함수를 도출함으로써, 시설의 노후화에 영향을 미치는 다양한 요소를 성능 예측에 반영할 수 있고, 여러 함수의 가중합을 통해 성능 평가 함수를 도출함으로써, 시설에 따라 각 요소들이 노후화 예측에 미치는 영향의 정도를 조절하여 최적화 된 성능 평가 함수를 도출할 수 있으며, 다양한 시설의 노후화 예측에 적용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 도출된 성능 평가 함수를 이용해 특정 시간에서의 성능 점수를 산출함으로써, 원하는 시점에서의 시설의 성능을 정확하게 예측할 수 있고, 시설의 보수보강에 따라 수정된 성능 평가 함수를 도출하여 사용함으로써, 시설의 보수보강 결과를 효율적으로 반영하여 노후화 예측을 정확하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 성능기반 구조물 노후화 예측 시스템의 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 성능기반 구조물 노후화 예측 시스템에서, 특정 시간에서의 성능 점수를 산출하는 과정을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 성능기반 구조물 노후화 예측 시스템에서, 시설 점검에 따른 성능 평가 함수를 예를 들어 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 성능기반 구조물 노후화 예측 시스템에서, 보수보강 분석 모듈에 의해 도출된 수정된 성능 평가 함수를 예를 들어 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’ 되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’ 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’ 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 성능기반 구조물 노후화 예측 시스템(100)의 구성을 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 성능기반 구조물 노후화 예측 시스템(100)은, 함수 도출 모듈(110) 및 상태 예측 모듈(120)을 포함하여 구성될 수 있으며, 보수보강 분석 모듈(130)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 본 발명은, 함수 도출 모듈(110)이 내구성 함수, 안전성 함수, 사용성 함수 및 제3자 영향도 함수를 포함하는 군에서 선택된 적어도 둘 이상의 함수를 조합하여 성능 평가 함수를 도출하고, 상태 예측 모듈(120)이 도출된 성능 평가 함수를 이용해 특정 시간에서의 시설의 성능 점수를 산출할 수 있다. 따라서 내구성, 안전성, 사용성, 제3자 영향도 등, 시설의 노후화에 영향을 미치는 다양한 요소를 함수를 통해 성능 예측에 반영하여, 원하는 시점에서의 시설의 성능을 정확하게 예측할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 성능기반 구조물 노후화 예측 시스템(100)에서, 특정 시간에서의 성능 점수를 산출하는 과정을 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 성능기반 구조물 노후화 예측 시스템(100)에서는, 함수 도출 모듈(110)이 시간을 독립 변수로 하고 성능 점수를 종속 변수로 하는 성능 평가 함수를 도출할 수 있다. 상태 예측 모듈(120)은, 도출된 성능 평가 함수를 이용하여, 특정 시각(T1)에서의 성능 점수(P1)를 도출할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 성능기반 구조물 노후화 예측 시스템(100)을 구성하는 각 구성요소에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
함수 도출 모듈(110)은, 시간에 따라 변화하는 시설의 내구성 함수, 안전성 함수, 사용성 함수 및 제3자 영향도 함수를 포함하는 군에서 선택된 적어도 둘 이상의 함수를 조합하여 성능 평가 함수를 도출할 수 있다. 특히, 함수 도출 모듈(110)은, 선택된 적어도 둘 이상의 함수에 대하여 미리 정해진 가중치를 이용해, 가중합하여 성능 평가 함수를 도출할 수 있다. 여기에서, 미리 정해진 가중치는, 내구성 함수, 안전성 함수, 사용성 함수 및 제3자 영향도 함수 각각에 따라 서로 상이할 수 있으며, 동일한 함수에 대한 가중치도 시설에 따라 상이할 수 있다.
이와 같이, 함수 도출 모듈(110)이 선택된 복수의 함수의 가중합을 통해 성능 평가 함수를 도출하기 때문에, 시설에 따라 각 요소들이 노후화 예측에 미치는 영향의 정도를 조절하여 해당 시설에 최적화 된 성능 평가 함수를 도출할 수 있다. 또한, 미리 정해진 가중치를 조절함으로써, 다양한 시설의 노후화 예측을 위한 성능 평가 함수를 용이하게 도출할 수 있다.
이하에서는, 성능 평가 함수의 도출에 사용될 수 있는 내구성 함수, 안전성 함수, 사용성 함수 및 제3자 영향도 함수 각각에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
내구성 함수는, 염해, 중성화, 박리, 박락, 철근노출, 탄산화, 동해 및 알칼리골재반응을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 상태요소 함수로부터 도출할 수 있다.
안전성 함수는, 균열, 염해, 중성화, 철근노출, 탄산화, 동해, 알칼리골재반응, 하중조건변화, 지하수위, 강도변화 및 내진을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 상태요소 함수로부터 도출할 수 있다.
사용성 함수는, 균열, 누수, 변위, 박리, 박락, 배수상태 및 유지관리효율도를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 상태요소 함수로부터 도출할 수 있다.
제3자 영향도 함수는, 박리, 박락, 배수상태, 발전시설정지피해, 지하수위, 환경피해 및 강도변화를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 상태요소 함수로부터 도출할 수 있다.
각각의 상태요소 함수는, 시간을 독립변수로 하고 성능 점수를 종속 변수로 하는 함수로서, 각 상태요소가 시간의 변화에 따라 시설의 성능에 미치는 영향을 나타낼 수 있다.
함수 도출 모듈(110)은, 선택된 상태요소 함수에 미리 정해진 가중치를 곱하여 내구성 함수, 안전성 함수, 사용성 함수 또는 제3자 영향도 함수를 도출할 수 있다. 시설의 특성 및 시설이 노출된 환경에 따라 내구성 함수, 안전성 함수, 사용성 함수 또는 제3자 영향도 함수의 도출에 필요한 상태요소는 상이할 수 있으며, 대상 시설에 따라 가중치를 조절함으로써 각 상태요소의 해당 시설에 대한 영향도를 결정할 수 있다.
또한, 균열, 염해 등과 같이, 내구성 함수, 안전성 함수, 사용성 함수 및 제3자 영향도 함수의 각 함수들은, 다른 함수와 중복되는 상태요소 함수를 포함할 수 있다. 이때, 상태요소 함수 자체는 중복되더라도, 균열과 같은 상태요소 함수가 안전성 함수와 사용성 함수에 미치는 영향은 각각 상이할 수 있다. 이와 같은 영향의 정도는 미리 정해진 가중치를 조절하여 설정할 수 있다.
상태 예측 모듈(120)은, 입력받은 시간을 도출된 성능 평가 함수에 적용하여, 특정 시간에서의 시설의 성능 점수를 산출할 수 있다. 즉, 관리자 디바이스 등으로부터 입력받은 시간(T1)을, 도 2에 도시된 바와 같이 성능 평가 함수에 적용하여 성능 점수(P1)를 산출함으로써, 시설의 노후화에 따른 성능을 예측할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 성능기반 구조물 노후화 예측 시스템(100)에서, 시설 점검에 따른 성능 평가 함수를 예를 들어 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 성능기반 구조물 노후화 예측 시스템(100)에서는, 함수 도출 모듈(110)에서 시설의 점검 결과를 이용하여 성능 평가 함수를 수정할 수 있다. 따라서 점검시 이후의 시간(T2)을 입력받으면, 상태 예측 모듈(120)은 이전의 성능 평가 함수에 따른 성능 점수(P2)가 아닌, 점검 결과가 반영된 성능 평가 함수로부터 정확한 성능 점수(P2')를 도출할 수 있다.
보수보강 분석 모듈(130)은, 시설의 보수보강에 따라 성능 평가 함수를 수정하여, 수정된 성능 평가 함수를 도출할 수 있다. 즉, 보수보강 분석 모듈(130)은, 시설의 보수보강에 따른 변경 내용을 분석하고, 함수 도출 모듈(110)과 연동하여 분석된 변경 내용에 따라 수정된 성능 평가 함수를 도출할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 성능기반 구조물 노후화 예측 시스템(100)에서, 보수보강 분석 모듈(130)에 의해 도출된 수정된 성능 평가 함수를 예를 들어 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 성능기반 구조물 노후화 예측 시스템(100)에서는, 보수보강 분석 모듈(130)의 분석에 따라 도출된 수정된 성능 평가 함수를 사용함으로써, 시설의 보수보강 결과를 효율적으로 반영하여 노후화 예측을 정확하게 할 수 있다. 즉, 보수보강 이후의 시간(T3)을 입력받으면, 상태 예측 모듈(120)은 이전의 성능 평가 함수에 따른 성능 점수(P3)가 아닌, 보수보강 분석 결과가 반영된 수정된 성능 평가 함수로부터 성능 점수(P3')를 도출할 수 있다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 본 발명의 일실시예에 따른 성능기반 구조물 노후화 예측 시스템
110: 함수 도출 모듈
120: 상태 예측 모듈
130: 보수보강 분석 모듈

Claims (7)

  1. 노후화 예측 시스템으로서,
    시간에 따라 변화하는 시설의 내구성 함수, 안전성 함수, 사용성 함수 및 제3자 영향도 함수를 포함하는 군에서 선택된 적어도 둘 이상의 함수를 조합하여 성능 평가 함수를 도출하는 함수 도출 모듈(110); 및
    입력받은 시간을 상기 도출된 성능 평가 함수에 적용하여, 상기 시설의 상기 시간에서의 성능 점수를 산출하는 상태 예측 모듈(120)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 성능기반 구조물 노후화 예측 시스템(100).
  2. 제1항에 있어서, 상기 함수 도출 모듈(110)은,
    상기 선택된 적어도 둘 이상의 함수에 대하여 미리 정해진 가중치를 이용해, 가중합하여 상기 성능 평가 함수를 도출하는 것을 특징으로 하는, 성능기반 구조물 노후화 예측 시스템(100).
  3. 제1항에 있어서, 상기 내구성 함수는,
    염해, 중성화, 박리, 박락, 철근노출, 탄산화, 동해 및 알칼리골재반응을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 상태요소 함수로부터 도출되는 것을 특징으로 하는, 성능기반 구조물 노후화 예측 시스템(100).
  4. 제1항에 있어서, 상기 안전성 함수는,
    균열, 염해, 중성화, 철근노출, 탄산화, 동해, 알칼리골재반응, 하중조건변화, 지하수위, 강도변화 및 내진을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 상태요소 함수로부터 도출되는 것을 특징으로 하는, 성능기반 구조물 노후화 예측 시스템(100).
  5. 제1항에 있어서, 상기 사용성 함수는,
    균열, 누수, 변위, 박리, 박락, 배수상태 및 유지관리효율도를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 상태요소 함수로부터 도출되는 것을 특징으로 하는, 성능기반 구조물 노후화 예측 시스템(100).
  6. 제1항에 있어서, 상기 제3자 영향도 함수는,
    박리, 박락, 배수상태, 발전시설정지피해, 지하수위, 환경피해 및 강도변화를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 상태요소 함수로부터 도출되는 것을 특징으로 하는, 성능기반 구조물 노후화 예측 시스템(100).
  7. 제1항에 있어서,
    상기 시설의 보수보강에 따라 상기 성능 평가 함수를 수정하여, 수정된 성능 평가 함수를 도출하는 보수보강 분석 모듈(130)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 성능기반 구조물 노후화 예측 시스템(100).
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