JST((http://www.jst.go.jp/)는 이번에 독창적인 연구를 하였는데, 강철 구조 도로 교량의 실시간 모니터링·진단 시스템의 개발에 관한 것이었다. 이 시스템의 개발은 대학교와 연구기관의 협동 연구를 통해 실용화에 성공하였다고 한다.
지진 등의 재해가 발생한 직후에는 도로 통행을 규제하여 일련의 안전 점검이 필요하다. 이런 이유로 도로 통행이 재개될 때까지 많은 시간이 걸려 사회·경제적으로 많은 손실을 유발하고, 대부분의 도로교량은 건설한 지 40년에 이르러, 교량의 심각한 손상이 의심되고 있다.
이 기술은 광섬유 센서를 이용하여 도로 교량의 단차나 간격, 진동, 경사 등의 데이터를 계측해 도로 교량의 이상이나 손상을 검지한다. 이 기술은 도로 교량에 설치한 광섬유 센서로부터 데이터를 수집하여 데이터 중계지점을 경유하고 중앙의 정보 센터에서 데이터 해석을 통해 실시간으로 복수의 도로 교량을 종합적으로 모니터한다. 또한 감시 카메라 영상과 광섬유 센서의 데이터로부터 도로에 손상을 주는 차량 중량, 차종의 통행 데이터를 자동 수집할 수 있다.
이 기술에 의해 지진 등의 재해 시에는 정확하게 피해 상황을 파악할 수 있고 신속하게 통행 재개 판정이 가능해진다. 또한, 도로 교량의 낙하 징후나 중대한 손상 등의 조기 발견에 활용된다. 더욱이 차중 및 차종의 통행 데이터로부터 손상 정도를 예측하여 우선 보수해야 할 도로 교량을 예측할 수 있어 효율적인 유지 관리가 가능하게 된다. 이 시스템은 복수의 도로를 종합적으로 감시할 수 있어 전국의 약 15만 도로 교량에 적용할 수 있을 것으로 기대되고 있다.
현재 지진 등의 재해 시에는 도로 교통을 규제한 다음에 일련의 안전 점검을 실시하므로 도로 교통의 재개에는 많은 시간이 필요하다. 특히 국가 기간 노선의 경우 수시간의 통행금지는 경제 및 사회적으로 큰 손실을 발생시킨다. 또한, 대지진 시에는 교통망 두절, 정체에 의해 물자 수송 지연에 심각한 피해를 주므로 신속하게 안전한 수송로를 확보하는 것이 중요한 과제이다.
도로 교량의 약 40%가 고도 성장기에 건설되어 많은 도로 교량에는 벌써 다양한 손상이 발생하고 있다. 이 때문에 지진 등의 재해 시는 물론 과적 차량이 반복되는 통행 등에 의해 교량에 큰 피해가 발생할 수 있다. 그러나 도로 교량의 손상을 파악하려면 일련의 육안 진찰이나 초음파 측정기 등을 사용한 보편적인 진단 방법에 의존할 수밖에 없었다.
이번 기술은 광섬유 센서로 도로 교량 상태를 연속적으로 감시할 수 있고, 교량에 설치한 광섬유 센서로부터 도로 교량의 단차나 간격, 진동, 경사 등에 관한 다양한 데이터를 연속적으로 수집하여 해석하는 것으로 도로 교량의 이상이나 손상을 검지하게 된다. 또한 광섬유 센서의 데이터로 차량 중량을 추정하고, 감시 카메라의 영상 정보와 조합해 차종 판별을 실시하여 도로 교량의 손상 요인이 되고 있는 차량 중량과 차종의 통행 데이터를 자동으로 수집하게 되었다.
이 기술은 복수의 도로 교량에 설치한 광섬유 센서로부터 다양한 데이터를 수집하여 중계지점으로부터 중앙의 정보 센터에 데이터를 송신해 종합적으로 데이터 축적과 해석을 실시하여 도로 교량의 이상 상태를 검지한다. 또한 이 기술은 장기간 안정적으로 동작하여 재해 발생 시에도 계속해 계측이 가능하도록 내구성이 높은 전원 계통과 통신 네트워크, 센터 설비를 적용하였다고 한다.
이 기술은 차량 중량을 측정하는 WIM(Weight-In-Motion) 기술에 의해 차량 중량을 추정함과 동시에 감시 카메라 영상과의 통합 해석에 의해 차종 판별을 실시하고, 손상의 주요인이 되고 있는 차중·차종의 통행 데이터를 자동 수집한다. 또한 실시간으로 교량의 변위나 경사를 계측하여 교량의 이상 검지나 재해 시의 피해 상황을 파악한다. 도쿄 내 3개소의 교량에 광섬유 센서를 설치해 정보 센터에서 데이터의 수집과 해석을 실시하는 네트워크 시스템을 구축하였고, 장기간 모니터링을 실시하였다. 그 결과 차량 중량의 추정 오차가 표준 편차 ±15% 이내, 차종 인식률 80% 이상의 결과를 보였다고 한다.(그림)
이런 기술의 도입 효과로는 통행 여부의 의사결정과 도로 교량의 열화 상태를 조기에 발견하여 안전에 기여할 수 있다.
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