모니터링 시스템 구축목적

모니터링 시스템이란 구조물의 계측을 통해 얻어진 구조응답을 이용하여 구조물의 상태를 파악하고 그에 따른 조치를 취할 수 있도록 해주는 시스템이다. 2차 세계대전 이전에는 구조물의 정밀검사와 하중등급에 대한 체계적인 방법이나 기준이 없었으나, 전후 여러 국가에서 기준을 설정하고 구조물의 정밀검사가 일반화되었는데 이 시기가 구조물 정밀검사의 초기 발전단계라 할 수 있다. 이 시기에는 대부분 검사자의 주관적인 견해나 경험에 의해 구조물의 정밀검사 결과가 좌우되었다. 이러한 방법은 노동집약적이고 비용이 많이 소요되었으며 만족할 만한 결과를 주지 못했다.

이러한 문제를 개선하기 위하여 구조물 정밀검사시스템의 개발을 연구하게 되었는데 이는 비용이 저렴하고 고성능 자동화, 원거리 데이터 획득, 연속적인 신호처리, 광범위한 의사결정 관리 및 높은 신뢰성을 구현하도록 하는데 많은 노력을 기울이고 있다.

과거에는 가설공사 중에 정밀도 관리나 설계과정을 확인할 목적으로 주로 현장계측이 행해졌다. 그러나 최근의 계측은 시공간뿐만 아니라 공용중 구조물의 안전진단 또는 유지관리를 위한 모니터링 시스템의 핵심적은 도구로서 일시적 혹은 장기적으로 수행된다. 또한 토목 구조물의 대형화에 따른 시공 중 사고는 공사에 막대한 시간적, 금전적 피해를 발생시킬 수 있기 때문에 정밀한 시공의 요구로 공용 중 안전한 사용성을 확보하기 위한 계측 모니터링 시스템뿐만 아니라 시공간 정밀하고 안전한 시공관리를 위해서도 계측 모니터링 시스템이 사용된다.

선진 각국의 경우 컴퓨터의 발달과 더불어 1970년대부터 구조물 관리 업무의 전산화에 관심을 가져왔으며 80년대 들어서면서 본격적으로 개발업무에 박차를 가해왔다. 선진국에서의 시공 중 현장계측은 70년대 경부터 활발히 이루어졌으나 국내의 경우는 80년대 지하철 공사시 굴착공사를 위한 지하 가설 구조물에 대한 현장계측을 시행하면서 보급되기 시작하였으며 현재는 지하철 공사 뿐만 아니라 교량, 터널, 댐, 고층건물의 지하굴착공사, 기존 구조물에의 근접시공, 도로포장, 사면안전, 성토공사 안정성 등 각종 공사에 널리 활용되고 있다. 근래에는 전자기술의 발달로 계측관련기기가 날로 발달하고 고성능의 데이터수록기와 컴퓨터를 현장에 도입할 수 있어 지금까지 방대한 작업량과 시간이 소요되었던 계측데이터의 처리와 분석이 신속하고 효율적으로 이루어질 수 있게 되었다.

한편 안전하고 정밀한 시공을 위해 시공 중에만 실시하던 계측관리는 공용간 구조물의 건전성평가를 위한 유지관리정보 제공과 통행안정성 확보, 유사구조물의 설계 및 해석기술개발을 위한 정보제공을 위하여도 수행된다.

또한 계측 및 모니터링 시스템은 구조물의 손상을 초기에 파악하여 유지관리 비용을 최적화하는데도 활용되고 있다. 모니터링 시스템에서 얻어진 주요 자료들은 초기설계 및 해석치와 비교 보정한 후 구조물의 현재 상태를 파악하여 필요시 잔존 수명이나 보수시기를 예측 및 판단하는데 이용된다. 적절한 시기에 보수가 이루어진다면 작은 비용으로도 효율적으로 구조물의 기능을 어느 수준 이상으로 유지할 수 있지만 보수시기를 놓치면 많은 보수비용을 소비하고도 소기의 효과를 얻기 힘들게 된다. 또한 구조물의 거동에 이상이 발견되면 인적, 물적 손실을 입기 전에 경보를 발할 수도 있으므로 구조물의 기능 유지를 위한 감시 수단으로도 필요하다.

토목구조물의 모니터링 시스템 구축목적은 다음과 같이 요약할 수 있다.

1. 구조해석 및 설계시에 가정한 수학적 모델의 타당성을 검토하며 시공조절을 위한 기초자료를 제공하여 부실시공 방지 및 시공단계별 안전도를 검토가능하게 한다.

2. 구조물의 개통 전 초기값을 계측하고 이를 근거로 하여 시공 후 구조물 상ㅇ에 따른 건전성평가 및 유지관리 효율성 확보가 가능하게 한다.

3. 공용중 사용자의 안전을 위해 구조안전도에 대한 위험수준에 이를 경우 자동경보시스템이 작동하도록 하여 안전사고를 미연에 방지할 수 있도록 한다.

4. 장기계측 시스템에서 획득된 구조상태 데이터를 바탕으로 시공, 설계 및 유지관리에 대한 피드백 정보를 제공한다.