[공학저널 전찬민 기자] 최근 폭염, 폭우 등 극한 기후 영향으로 도로시설물의 훼손, 기능 저하로 도로시설 노후화율이 크게 상승해 위험에 노출되고 있어, 4차 산업혁명 첨단기술의 활용에 의한 미래형 도로인프라 관리 요구가 크게 증대되고 있다.
국토교통부의 제 2차 도로관리계획(2021~ 2025)에서는 2019년 9월 기준 도로시설물 노후화율(공용년수 30년 이상)은 3~15% 수준이며, 도로 교량은 10년 내 노후화율이 46%에 달할 것으로 전망돼 도로 교량의 노후화 진행속도가 가장 빠른 것으로 분석되고 있다.
현재 국토안전관리원의 시설물통합정보관리시스템(FMS)은 1~3종 교량을 포함한 시설물의 이력, 설계도서, 안전점검과 정밀안전진단 실시결과, 보수·보강이력 등의 정보를 관리하고 있고, 국도 교량의 경우 한국건설기술연구원의 ‘교량 및 터널 통합관리시스템’을 통해서 관리하고 있다. 또한 고속도로 교량은 한국도로공사에서 도로정보통합플랫폼의 ‘HBMS’를 통해 관리하고 있다.
기존의 교량관리시스템(BMS)들은 교량 일반정보에서부터 부재별 손상점검, 보수보강 등을 관리하고 있어 중소규모 교량의 경우 일반정보와 부재 정보가 약 350여 항목으로 구성되고, 유효 부재별 외관조사 정보 500여 항목 등 대략 800여 항목의 정보입력이 필요하다. 이로 인해 유지관리를 위한 입력항목이 과다하고 비 그래픽 기반으로 부재인지가 어려워 시설물 유지관리 효율이 크게 저하되고 있다.
이에 따라 국토교통부는 글로벌 건설기술 추이를 반영해 BIM(3D정보모델)을 기반으로 하는 스마트 건설기술을 개발하는 기술정책을 적극적으로 추진하고 있으며, 건설산업 BIM 기본지침(2020)을 제정하고 BIM 전면 설계 시행으로 향후 건설단계 준공도면은 BIM 모델로 납품된다. 이러한 환경변화와 함께 디지털 트윈, IoT, AI, 로봇/자동장비, 빅데이터, 5G 등 첨단기술 기반으로 한 스마트 유지관리로의 전환이 불가피할 것으로 예상되고 있다.
스마트 유지관리는 3차원 BIM 정보모델 기반으로 손상점검과 보수보강이 이뤄져야 하는데 전국의 일반국도 교량만 8850개소로 유지관리 대상 교량이 방대해 BIM 모델의 구축에 막대한 기간과 비용이 소요되고, 스마트 유지관리 전환에 큰 장애 요인으로 작용된다. 또한 BIM 전면 설계 시행으로 건설준공 대상 교량이 BIM 모델로 납품될 경우 교량관리시스템(BMS)에서 BIM 건설준공 정보모델을 수용할 수 있는 스마트 유지관리체계로 전환이 매우 시급한 시점이다.
국토교통부는 이러한 현안 문제를 극복하기 위해 2021년 ‘교량 3차원 모델 기반 정보관리체계 개발’을 한국건설기술연구원을 통해 추진했으며, ㈜고려소프트웨어가 위탁 개발을 수행하고 있다. 이 개발에서는 건설단계의 모델을 유지관리단계로 이관 활용할 수 있도록 BIM 정보표준체계를 도입하고 PSCI거더와 RC슬래브 형식 교량을 대상으로 3차원 자동화 모델링 소프트웨어와 BIM 기반의 시각화 유지관리를 위한 BIM 웹과 모바일 뷰어를 개발했다.
또한 이 사업에서는 건설단계의 BIM 정보분류체계를 적용한 80여 개의 BIM 라이브러리를 개발해 건설단계에서도 활용할 수 있다. 이를 조합하는 방식의 ‘자동화 BIM 모델링 소프트웨어 개발’로 중급 BIM 모델러가 8시간 정도 소요되는 교량 모델링을 초급 엔지니어가 20분 이내에 정보를 포함한 BIM 모델링을 완료할 수 있게 돼 획기적으로 시간 단축시키고 비용을 절감하게 됐다.
스마트 유지관리로 전환을 위한 핵심은 다양한 교량모델의 기본정보와 부재 손상·보수보강 정보 등을 시각화 서비스하고 현장의 손상점검을 위한 모바일 손상점검 서비스 등을 교량관리시스템(BMS)과 연동해 운영할 수 있는 ’3D모델 기반 교량점검관리시스템‘ 구축을 위한 표준화된 프레임워크가 도입돼야 하는 것이다.
고려소프트웨어 남정용 대표이사(사진)는 “SOC 시설물의 건설단계를 거쳐 유지관리 단계로 이관할 때 별도의 추가적인 정보구축 없이 간단한 절차에 의한 정보 이관이 가능할 수 있도록 기본정보를 공유해야 한다”며 “건설단계에서 유지관리단계까지 표준체계를 통해 기본정보를 공유하는 것이 시설물의 전 생애주기를 확보하기 위한 필수 요건이다”라고 말했다.
올해 사업에서는 교량 전 생애주기 검증 차원에서 고려소프트웨어가 개발한 SOC BIM 정보 플랫폼 KaceBIM을 도입해 ‘3D모델기반 교량점검관리시스템’ 프로토타입(Prototype)을 개발했다. 이를 통해 건설준공 모델과 자동화 BIM 모델을 각각 이관 탑재해 현행 BMS와 연계를 검증하는 시험적용을 성공적으로 마쳤다.
이 사업결과를 바탕으로 3D BIM 정보모델 구축효율의 극대화가 실현되고 건설단계에서 유지관리단계까지 교량의 전 생애주기가 확보돼 BIM 기반의 스마트 유지관리체계로 전환 가능한 기반을 구축한 것으로 평가되고 있다.
남 대표는 “향후에는 교량 자동화 모델링 범위를 확대 개발하고, 교량의 BIM 정보모델을 확보 탑재하며 ‘3D모델기반 교량점검관리시스템’을 개발해 BMS 연계를 추진할 예정”이라며 “IoT 기술과 연계한 첨단 손상점검기술 개발과 디지털 트윈기술을 적용해 재난 관제기술도 지속적으로 개발을 추진해 첨단 스마트 유지관리체계로의 전환을 기대해 본다”고 말했다.
