다시 뛰는 공정도시 서울!

문서번호 도로시설과-5714 결재일자 2023. 4. 18. 공개여부 부분공개(5) 방침번호 시 민 주무관 도로시설팀장 도로시설과장 안전총괄관 안전총괄실장 직무대리 김훈겸 유현선 고영준 김혁 04/18 최진석 협 조 스마트 유지관리 플랫폼 구축 현황 및 추진 계획 2023. 4. 안전총괄실 (도로시설과) ☞ 해당사항이 있는 부분에 ‘ ■ ’ 표시하시기 바랍니다. (※ 비고 : 필요시 검토내용 기재) 구 분 사전 검토항목 점검 사항 검토완료 해당없음 비 고 일반사항 정책일반 ◆ 제반 법규와 실태, 실제 현장의 의견 등을 검토하였습니까? (법령, 규칙, 통계·빅데이터, 시민의견 등) ■ □ ◆ 정책(사업) 집행의 직·간접적 영향 및 효과성을 분석하였습니까?(갈등, 약자, 일자리, 안전, 탄소 감축 등) ※ 약자 : 하단 세부 검토항목 점검 ■ □ ◆ 정책·계획·전시물·홍보물 등이 역사적 사실에 부합하는지 검토하였습니까? ■ □ ◆ 불필요한 외국어·외래어 표현 대신 바른 우리말을 사용하였습니까? ■ □ ◆ 정책·계획 등의 지속가능성을 검토하였습니까?(경제·사회·환경 등) ■ □ 약자와의 동행 목적 ◆ 경제적으로 취약한 약자를 지원하기 위한 사업인가? □ ■ ◆ 주거, 생계, 의료, 교육, 기타 분야 중 어느 것에 해당하는가? □ ■ 주거/생계/의료/교육/기타 ◆ 단순지원 사업과 사다리지원 사업 중 어느 것에 해당하는가? (단순 : 어려움 즉시 개선 / 사다리 : 계층 상향 또는 안정 유도) □ ■ 단순지원/ 사다리지원 ◆ 경제적으로 취약한 약자가 아니라 하더라도, 다양한 분야의 사회적 약자를 배려할 수 있는 수단을 포함하였는가? □ ■ 계획수립 ◆ 사업 대상자가 쉽고 편리하게 서비스를 활용할 수 있도록 사업을 구성하였는가? □ ■ 집행·홍보 ◆ 집행과정에서 발생할 수 있는 역효과를 최소화하기 위한 대안을 고려하였는가?(‘약자’ 낙인효과, 역차별 등) □ ■ ◆ 사업 대상자에게 적절한 홍보 수단을 채택하였는가? □ ■ 평가·환류 ◆ 사업효과를 측정할 수 있는 지표(산출, 과정, 성과 등)는 마련하였는가? 아닐 경우, 성과를 평가할 수 있는 대체·보완 수단이 존재하는가? □ ■ 스마트 유지관리 플랫폼 구축 현황 및 추진 계획 도로시설과장:고영준☎2133-1650 시설:유현선☎1661 담당:김훈겸☎1672 스마트 융합 기술을 활용하여 노후 도로시설물에 대한 선제적 관리를 위한「도로시설물 스마트 유지관리 플랫폼 구축 」에 대한 향후 추진계획임 Ⅰ 추진 배경 현재까지 인력에 의한 점검？사후적 보수보강 체계 유지 ？ 성수대교 붕괴(`94.10)이후 외관조사 위주의 안전점검 시행 ？ 시설물의 미래성능변화 예측을 통한 선제적 관리 미흡 최근 스마트기술(BIM,영상장치 등)에 기반한 무인, 상시 점검 및 안전관리 등 유지관리 패러다임 변화 필요 ？ 도로시설물 노후화에 따른 예측 불가한 새로운 유형의 결함 발생 ？ 정릉천고가 텐던 파단(`16.2) 등 기존 유지관리 기술의 한계성 부각 서울시 관내 PSC박스거더교 긴장재 유지관리 방안 학술용역(`17.06) - 모든 이력정보를 하나의 3차원 모델에 연결해서 관리하는 시스템 개발 필요 - 시설물의 상태를 자동적으로 판단하고 알려주는 AI 기술 개발 필요 - 센서 기반의 시설물 모니터링 시스템 도입 필요 - 제4차 산업혁명시대의 최첨단 유지관리기술들을 현장에 적용할 수 있는 고급 유지관리 전문가 충분한 확보 필요 Ⅱ 시범 사업 사업 개요 ？ 대 상 : 청담대교(시범사업) ？ 용역기간 : 2021.11 ~ 2022.12 ？ 소요예산 : 1,350백만원 ？ 사업내용 : 빅데이터·3D·미래기술 등을 활용한 스마트 관리방식 도입 ？ BIM구축, 무인체 활용 손상탐지 및 평가, 성능변화 예측시스템 구축 ※ BIM(Building Information Modeling) : 3차원 정보모델 기반, 시설물 정보를 통합하여 표현한 디지털 모형 추진 경위 ？ 기반시설물 스마트 유지관리 구축을 위한 실무·자문회의(’19년부터 총6회) - BIM(3차원 정보모델) 기반의 스마트 플랫폼 구축 필요 등 ？「도로시설물 스마트 유지관리 플랫폼 구축 용역」시행(‘21.11~’22.12) ？ 스마트 스마트 유지관리 플랫폼 세부 구성안 및 기술적용 계획 수립(1월~3월) ？ 대상교량 스마트 기술 적용(4월~11월) ⇒ BIM모델링, 영상장치 설치 및 데이터 수집, 교량 거동평가시스템 스마트 기술 적용 해외 사례 및 국내 실태 해 외 ？ 해외는 3D모델, 영상캠, AI 등 스마트기술 시대로 진입 - 미국 : 적기 투자관리 투자 실패로 `66~05년간 총 1,500회 교량 붕괴 ？3D모델 구축, 실제 교량점검에 신기술 드론 적용 점검 강화 -12년 오바마 정부 MAP-21 혁신법안 비준(국가적 차원의 적극적 예산투입) 미네소타주, 인텔사 : Al, 드론 실제 교량 적용 Maryland 대학 : 강교 점검 영상장치 - 일본 : `12년 “사사고 터널” 천정 붕괴 사고를 계기로 노후 인프라에 대비 ？센서, 영상장치를 주요 인프라에서 `20년 20%, `30년 100% 활용 목표 (국토교통성, 인프라 장수명화 계획 2015) ※ 데이터베이스 플랫폼을 활용한 데이터의 축적 및 공유 ※ 빅데이터를 통한 자산관리시스템 구축 시행(장기적 비용 및 리스크 관리) - 호 주 : New South Wales주 교량 자산관리 정보시스템 - 캐나다 : Alberta 교통국 도로인프라 자산관리 시스템 - 미 국 : FHWA(Federal Highway Administration) 자산관리시스템 국 내 ？ 국내는 스마트기술 유지관리 도입 초기 단계 - 국내는 스마트 유지관리에 대한 개별 요소기술 개발 및 적용 단계 - 요소기술들을 통합할 수 있는 플랫폼 구축체계 부재 ？ 국내 기관별 스마트 유지관리 실태 [국토안전관리원, 한국도로공사, 한국과학기술원] ？무선 IoT 기반 무선센서, 케이블 점검 영상장치 적용(영광,동이,진도대교) ？BIM기반 케이블교량 유지관리시스템 실무 적용(제2진도대교) ？영상 드론 기술개발 연구 중, 딥러닝을 통한 균열, 박락 탐지 가능(실험실 수준) [교량바닥판 영상점검] [케이블 영상점검] [교량박스 영상점검] [딥러닝을 통한 균열 감지] ？ 서울시 스마트 유지관리 실태 ？ 영상 점검장치 설치 : 교량 안전점검 및 공동구 화재감시 ？ 천호대교, 한남대교, 은평공동구 [교량점검 영상장치] [공동구 화재감시] 시범사업 성과 ？ BIM기반 유지관리 플랫폼 구축 - 교량 유지관리 이력정보 디지털화 및 활용도 증진 ？ 3D모델과 이력정보의 결합으로 직접 교량상태 파악 가능 ？ 시설물 이력정보의 표준화로 빅데이터 생성 가능 ？ 연도별/부재별/손상별 정보 표출 가능 ※ 웹 기반으로 개발되어 인터넷과 웹 브라우저만 있다면 어디서든 플랫폼에 접근가능 [BIM 기본 화면] [BIM 교량부재 표출] [상태평가 결과 및 물량 표출] [교량 내부 VR이미지] 플랫폼에서 확인 가능한 정보 ？시설물 기본 정보(준공년도, 규모, 구조형식 등) ？시설물 안전점검 / 상태평가(상태등급) 정보 / 손상 물량 및 VR 이미지 ？계측기 위치/계측데이터(센서 선택 및 데이터 확인) 및 거동평가 확인 ？ 현장 안전점검 자동화체계 구축 - 인력투입 저감 및 점검 정확도와 편의성 증진 ？ 현장에서 점검자가 전자야장에 직접 결함 작성/자동 저장 ？ 작성된 결함물량과 상태평가 결과, 외관조사망도가 자동 산출되어 플랫폼으로 전송 ？ 영상장치를 통한 점검 및 결함 검출 자동화 및 플랫폼 표출 ********************************************* ****************** **** ？ 모니터링 기반 시설물 거동평가시스템 구축 - 심각한 손상에 대한 사전 대응 가능한 상시 평가시스템 구축 ？ 현장 계측과 AI알고리즘을 통한 교량 안전성 확인 가능 ？ 점검공백 최소화(2시간 주기로 계측데이터 플랫폼 확인 가능) ？변위, 변형률, 경사각을 종합적으로 활용하여 특정범위 구조물의 전체 거동 추정 - 거동 추정 알고리즘이 플랫폼에 탑재됨 (미계측점의 거동까지 확인 가능) <현장 무선센서 설치 현황> 고정밀 무선 변위계 고정밀 무선 경사계 고정밀 무선 변형률계 실증 시험 Ⅲ 청담대교 시범 플랫폼 운영 및 구간 확대 계획 ********* ******************************************************************************************************************************************************************************************************************************************* 현재 시범구축된 청담대교 플랫폼은 여러 스마트 기술들이 융합된 형태로, 각 기술들의 연동 및 시스템 안전성에 대한 지속적인 확인 필요 ？ 확인사항 : 현장점검 및 무선센서 데이터의 BIM연동과 시스템 오류 상태 등 ********************************************************************** ********************************************************** 청담대교에 실용적인 스마트 유지관리 플랫폼을 완성하기 위해서는, 시범 운영을 통한 시스템 검토 및 교량 상태 확인과 점검사각지대 등 스마트 기술 추가 적용 필요 청담대교 플랫폼 운영 ？ 운영 목적 : 시범 플랫폼의 시스템 안전성 및 교량상태 확인 ？ 운영 기간 : ’23.1 ~ ’23.7 ？ 운영 부서 : 도로시설과, 서울시설공단(도로시설처) 시범운영을 통한 시스템 검토 ？ 현장 점검시 전자야장 시스템 확인 - 대상 스마트 기술 : 전자야장 + BIM플랫폼 - 확인 시기 : 시설물 정기점검시 - 적용 방법 : 청담대교 실제 현장에 전자야장 사용 - 참 석 자 : 도로시설과, 서울시설공단, 시범사업 용역사(다음기술단) - 확인 내용 ？ 전자야장 현장 기록시 편의성 및 문제점, 오류 발생 상태 등 ？ 전자야장 출력물의 정확도, 점검결과의 BIM플랫폼 업로드 확인 <현행 업무 흐름> ① 자료 수집 및 분석 ② 현장 조사 ③ 조사 결과 정리·기록 ④ 평가 ⑤ 보고서 작성 <전자야장 업무 흐름> 현장 조사(기존이력 바로 확인가능) 조사 및 평가결과 자동 출력 및 플랫폼 연계 ？ 영상장치 시스템 확인 - 대상 스마트 기술 : 영상캠 - 확인 시기 : 정기점검시 병행 *********************************** - 적용 방법 : 와이어캠(교량하부) 및 레일캠(강박스 내부) 설치 - 참 석 자 : 도로시설과, 서울시설공단, 시범사업 용역사(미래시티) - 확인 내용 ？ 영상장치 재점검을 통한 시설물 손상탐지(AI) 정확도 확인 ？ 결함정보에 대한 플랫폼 연계 표출 확인 ？ 영상장치 진입시설(와이어, 레일) 처짐 등 안전상태 확인 [와이어캠 점검 구간] [레일캠 점검 구간] ？ 무선계측 시스템 확인 - 대상 스마트 기술 : 모니터링 기반 시설물 거동평가시스템 - 확인 시기 : 월 2회 ************************ - 확 인 자 : 도로시설과, 서울시설공단, 서울기술연구원 - 확인 내용 ？ 다양한 환경요인(바람, 온도, 배터리 성능 등) 변화에 따른 수신 상태(제어) 확인 ？ 지속적인 계측 데이터 축적 상태 ？ 교량 외관 결함 상태 확인 - 확인 시기 : 정기점검시 영상장치로 확인 ************************************** *********** ******************************************** *************************** * ****************************** ？ 교량 거동 상태 확인 - 확인 시기 : 태풍, 지진, 강우 등 이상기후 발생시 수시 확인 ******************* - 확인 내용 ？ 계측 데이터를 통한 시설물 특이신호 확인 ？ 구조해석 프로그램 연동을 통한 교량 변위/응력값 확인(거동평가) 스마트기술 적용 필요 위치 조사 및 구간 확대 확대 개요 ？ 확대 목적 - 스마트 기술 추가 적용으로 점검사각지대 등 해소 ************************************************************ ？ 확대 구역 : 본선 및 기타 램프 등 ？ 확대 절차 - 플랫폼 시범 운영 중 스마트 기술이 추가적으로 필요한 구간 조사 ？ 현장조사(서울시 도로시설과, 서울시설공단, 민간전문가)를 통한 구간 설정 - 설정된 구간에 대하여 스마트 기술 적용 가능성 검토 확대구간 설치 대상기술 검토 ① 영상장치 점검 기술 - 와이어캠 : 청담대교 상부구조 바닥면 하면(콘크리트) - 레일캠 : 청담대교 강박스거더 내부 ？와이어캠 ************************************* *********************************** ************************* ？레일캠 *********************************** *********************************** ************************ ② 무선센서 계측 기술 - 변위계, 변형율계, 경사계 : 청담대교 강박스거더 내부 *********** **************************** ******************************************* ******************************** ************ *********************************************** *********************************** ********************************** ************ ******************************************** ******************************** ********************************* ************ *************************************** **************************************** ******************************************* ************************************************************************ ***************************************** [검토 결과] 와이어캠 및 레일캠을 이용한 점검기술은 이미 시범사업시 검증된 기술로 구간 확대시 적용이 가능하나, 드론의 경우 청담대교 GPS음역지역을 고려할 때 당장 적용은 불가하나, 향후 드론의 국내 기술 개발추이에 맞추어 적용 필요 구간 확대 및 기존시스템 연계 검토 청담대교 현장조사 ？ 조사 개요 - 일 시 : ’23.3.23 - 대 상 : 청담대교 본선 및 램프 구간 - 조 사 자 : 도로시설과, 서울시설공단, 민간전문가 등 - 조사내용 : 영상장치 및 무선계측기 적용 필요 위치 조사 ？ 조사 결과 ****************************** ********************************************** ******************************************** ************************** **************************************************** 본 교(6개구간 구분 : B,C,D,E,F,H 구간) 램프(5개소) (B)구간 (C)구간 (D,E,F,H)구간 B구간 도로교 하부 현황 점검대차를 이용한 내부 점검 구간 확대(안) ****************** **************************** ***************** *************************************************************************** **************************************** * ************* **************************** ****************** ***************** ********************************************* ******************************************* *********************************** * ****************** ********************************************* ***************************** ********************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************** **************************************************************************** 기존시스템 연계(부서 협의) ？ 협의 개요 - 일시 및 장소 : ’23.3.27. / 도로시설과 - 참석자 : 도로시설과, 교량안전과, 서울시설공단 - 협의내용 : 한강교량온라인감시시스템 연계 관련 ？ 협의 결과 - 청담대교 스마트 유지관리 플랫폼과 기존시스템 연계를 위해서는 별도 용역 시행 필요 ？ 시스템간 호환성 검증 및 연계를 위한 프로그램 개발 등이 필요 ？청담대교 기존 센서(한강교량온라인감시시스템) 현황 - 설치 위치 : 청담대교 V-Leg구간에 집중 설치(붕괴유발부재) - 설치 센서 : 변위계 4개, 경사계 4개, 온도계 4개 영상장치 및 계측기 설치(부서 협의) ？ 협의 개요 - 일시 및 장소 : ’23.3.30, 4.4. / 도로시설과 - 참석자 : 도로시설과, 서울시설공단, 서울기술연구원, 영상장치 민간전문가 - 협의내용 : 청담대교 스마트 기술 구간확대 관련 ************** ******************************************* ********************************** *********************************************************************** Ⅳ 향후 일정 행 추진 일정 구 분 기 간 내 용 소요 에산 시행 부서 **************** ******* ******************* ****************** ********************** * ******* **** ** ************* ********** ******************* ******** *********** **************** *** **** ** ************ ********************* **** *********************************** *********** ***** *************** **** ** 행정사항 ？ 시범사업 결과 및 플랫폼 사용 매뉴얼 서울시설공단 송부(`23.3) 붙 임 : 1. 스마트 유지관리 플랫폼 구성도 1부. 2. 스마트 유지관리의 기술 및 제도적 한계 1부. 3. 스마트 기술 활용관련 정부 정책 1부. 끝. 붙임1 스마트 유지관리 플랫폼 구성도 □ 플랫폼 개념도 □ 플랫폼 구성 및 세부기능 ？ 야장작성 자동화 - 전자야장(현장)에 작성된 정보는 플랫폼 서버로 전달, BIM 3D모델과 연동 - 열람하고자 하는 손상 위치와 부재별 손상정보가 3D모델에 표출 ？ 영상기반 손상탐지 - 영상으로 취득된 이미지를 AI가 분석하여 손상 종류와 물량 자동산출 - 손상 내용과 사진, 위치 정보가 플랫폼으로 전달 및 표출 ？ 현장 계측 및 거동평가 - 시설물 계측은 설치된 변위계, 경사계, 변형율계를 통해 이루어짐 - 계측데이터는 무선으로 계측서버로 전송 및 플랫폼과 연동(계측 상황 및 데이터 열람 가능) - DB화된 계측 정보를 자동 분석하여 시설물의 안전성을 평가/도시 붙임2 스마트 유지관리의 기술 및 제도적 한계 1. 기술적 한계 BIM기반 유지관리 플랫폼 ？ 플랫폼 연동을 위한 점검진단 기존 데이터 입력 필요 - 방대한 양의 시설물 이력정보 입력의 한계(사람이 직접 입력) ？ 기존 데이터 뿐만 아니라, 향후 점검, 보수보강 데이터까지 입력 필요 하여 엄청난 시간과 노력이 소요됨 ？ 교량의 BIM 모델링을 위한 도면 부족 - BIM모델링을 하기 위한 필수 도면 확보율 저조 ************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************ ？ 국내 표준정보모델 부재에 따른 BIM 소프트웨어 호환성 문제 - 설계, 시공, 유지관리를 통합할 수 있는 BIM기술 호환 필요 영상기반 점검 ？ 교량 결함에 대한 장기적인 딥러닝을 통한 고도화 검증 필요 ※ 딥러닝(deep learning) : 컴퓨터가 스스로 외부 데이터를 조합, 분석하여 학습하는 기술 - 청담대교 시범사업시 균열 탐지 위주로 검증하여, 다른 다수의 결함(박리, 박락, 철근노출, 누수 등)에 대하여 장기적인 추가 검증 필요 ？ 교량 형식에 따라 선택적 적용 가능, 기술 완성도 확보 필요 - 레일캠이나 외이어캠은 모두 교량의 측면 촬영 어려움 - 레일이나 와이어 시공이 어려운 교량에는 설치가 곤란 ？ 인프라(레일 및 와이어)에 대한 안전성 및 유지관리 필요 - 영상로봇이 이동하는 부대시설의 장기 구조안전성 및 내구성 확인 필요 ？ 현장 상주 형태의 로봇이 아니라, 필요시 로봇 별도 설치 - 레일이나 와이어는 교량에 설치되어 있으나, 로봇은 점검시마다 별도의 고소 작업차를 이용하여 설치 후 영상점검 실시 모니터링 기반 시설물 거동평가 ？ AI의 데이터 학습 및 알고리즘에 대한 장기적인 신뢰성 검증 필요 - 서울시 관리 교량 최초로 AI기반의 평가시스템을 도입하였으나 시범 과업기간이 짧아, 장기적인 데이터 축적이 미흡 ？ 첨단 무선센서의 장기적 수신상태 및 제어기능 검증 기간 필요 - 스마트 교량 관리시스템을 구현하기 위해서는 다양한 환경요인 (예:바람, 온도, 배터리 성능)의 변화에서도 정확하고 일관적인 정보를 제공할 수 있는 센서기술의 검증 ？ 첨단 무선센서와 구조해석 프로그램간의 장기적 연동 검증 필요 - 센서와 구조해석 프로그램 연동을 통하여 교량의 상시 안전성 확인 2. 제도적 한계 BIM표준 및 현행시스템 연계방안 미비 ？ 국가차원의 BIM표준 및 지침, 참고 실무적용 사례 부족 ？ 플랫폼 빅데이터 활용분야를 FMS 등의 현행 시스템에 효율적으로 통합운영하기 위한 제도적 연계방안 미비 로봇 등 스마트 기술 활용에 대한 대가기준 부재 ？ 스마트 기술에 대한 품셈, 진단을 위한 하드웨어, 소프트웨어 구축 비용 기준 부재 플랫폼에 적용하기 위한 스마트 기술 검증 및 인증 제도 부재 ？ 영상로봇 및 첨단센서의 AI분석 결과에 대한 인정 여부 ？ 스마트 기술 신뢰성 및 현장 적용성 검증 ？ 빅데이터 분석기술 활용을 위한 운영 지침 부재 ？ 디지털화된 점검 및 보수보강 자료(납품) 인정 여부 스마트 기술 전문가 부족 및 관련전문가 육성 제도 부재 ？ BIM도구 활용 및 프로세스 전문가, 무선센서 및 AI적용 전문가 부재 붙임3 스마트 기술 활용관련 정부 정책 최근 스마트 기술 활용을 위한 구체적인 전략 발표(`22.12) ？ 시설물의 안전 및 유지관리 기본계획(2023~2027)(국토교통부) - (스마트 안전진단) 인력 중심의 안전진단을 첨단기술 중심으로 전환할 수 있도록 제도를 일제정비하고, 관련 시스템 도입 추진 - (진단지침 정비) 로봇·드론 등 스마트기술 활용에 대한 대가 기준을 마련, 기술 활용에 걸림돌이 되는 진단지침 등 일제정비 - (하도급 규제 보완) IT분야 등 타 기업이 개발한 우수 첨단 기술을 현장에 적용할 수 있도록 하도급 규정 보완 - (BIM 제도정비) BIM데이터가 구축된 시설물을 대상으로 안전 진단을 시범 시행, 안전진단시 BIM 활용 지침·매뉴얼 등 정비 - (BIM 활용 확대) BIM 데이터의 활용성이 높은 1·2종 시설물 등에 대해 안전진단 시 활용을 제도화하는 등 단계적 확대 방안 마련 (시사점) 국내 스마트 기술 도입을 위하여, 중앙정부의 향후 관련정책 개선의지 포착 서울시에서는 중앙정부의 향후 움직임을 주시하며, 정부 정책에 맞는 방향으로 스마트 플랫폼 개선 필요

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