1. 서론
댐 및 저수지 시설물이 노후화 등의 문제로 안전성을 확보 하지 못하여 발생하는 붕괴사고는 하류부의 막대한 인명피해 와 재산피해를 야기한다. 국내에서는 이러한 대형 안전사고를 예방하고자 “시설물의 안전관리에 관한 특별법 (이하 시특법)”에 의해 댐 시설물을 규모 및 중요도에 따라 1, 2 종 시설물로 구분하고, 이에 대해 주기적으로 안전점검 및 정밀안전진단을 실시하도록 제도화하였다. 또한 진단 결과에 따라 보수·보강 등의 안전조치를 의무화하고 있다. 노후 시설물이 급격히 증가하는 최근의 추이로 볼 때 보수·보강에 투입되는 예산은 해 마다 증가될 것으로 예상된다. 따라서 댐 및 저수지 시설물을 구성하는 각 부재의 특성에 따라 효율적인 보수·보강의 범위 와 규모, 그리고 적절한 공법이 선정되어야 한다.
구조물 결함에 따른 보수·보강은 보수재료와 공법 선정 시 공법의 적용성, 구조적 안전성, 경제성 등을 종합적으로 검토 하여 결정하여야 하며 (MOLIT, 2011), 먼저 보수·보강의 범위 와 규모를 결정하고, 구조물의 상태를 파악한 후 보수·보강을 위한 재료와 공법을 선정해야 한다고 제시하고 있다(Bae, 2007). 보수·보강을 위한 재료와 공법에 대한 연구는 국내·외 에서 활발하게 진행되어 왔다. 대상시설물의 특성에 따라 다 양한 공법이 개발되고 있고 (Chen et al., 2014; Raftery and Kelly, 2015), 그에 따른 최신 연구동향도 다수 소개되었다(Chang, 2015; Franke et al., 2015).
성공적인 보수·보강을 위해서는 선진화된 공법을 개발하고 현장에 적용하여 검증하는 것도 중요하지만, 적절한 보수·보강 계획을 수립하는 것 또한 우선적으로 고려되어야 할 사항 이다. 특히 시설물의 신설에 비해 유지관리에 투입되는 예산이 해마다 증가되고 있는 최근의 상황에서는 제한된 예산과 인력이 보수·보강에 효율적으로 투자되어야 한다. 그런 면에 서 보수·보강이 이루어져야 하는 부재에 대해 우선순위를 선정하고 보수·보강의 범위와 규모를 산정하는 것은 성공적인 보수·보강 계획 수립을 위한 필수적인 요건이 된다.
과거에는 보수·보강 우선순위를 산정하기 위한 객관적인 데이터와 가이드라인이 부족하였다. 이에 따라 점검자나 실무자 들의 판단하에 보수·보강 우선순위가 결정되는 경우 효율적 인 예산집행이 어려운 경우가 발생하게 된다. 이를 극복하기 위해 Kim et al. (2003) 은 설문조사 및 면담조사 등을 통해 공 공건축물의 리모델링 우선순위를 산정한 바 있다. 그러나 이러한 방법에도 역시 설문자 및 면담자들의 판단이 개입될 개 연성이 있기에 보수·보강 우선순위를 도출하기 위한 표준화 된 방법론으로써의 한계를 포함할 수밖에 없다. 그러나 1995년 제정된 시특법에 의해 정밀점검 및 정밀안전진단이 의무 화 된지 20년이 경과한 현 시점에서는 그간 수행된 진단 및 점검 결과를 활용할 수 있을 정도로 데이터가 충분히 축적되었다. Ryu and Shin(2014) 은 현재까지의 정밀안전진단 결과 를 데이터베이스화하고 업무프로세스를 자동화할 수 있도록 시스템을 표준화하여 정밀안전진단 결과를 효과적으로 활용 할 수 있는 개선방안을 제시하기도 하였다. 축적된 정밀안전 진단 결과를 바탕으로 Oh and Kang(2012) 은 교량과 터널의 정밀안전진단 결과를 활용하여 시설물의 상태평가등급을 기 반으로 보수·보강 우선순위 결정하기 위한 방법론을 제시한 바 있다. 한편 Lee et al. (2009) 은 정밀안전진단결과를 이용하 여필댐의 파괴모드와 계측기의 중요도를 정량적으로 분석함으로써 계측항목의 유지보수에 대한 우선순위를 산정하였다.
이와 같이 정밀안전진단 결과를 활용하여 보수·보강 우선순위를 산정하기 위한 여러 연구가 진행되어 왔지만 댐및저수지 등 대형 수공구조물의 보수·보강에 대한 연구는 부족한 실 정이다. Park et al. (2012) 은 댐 및 저수지 시설물에 대해 기존 보수·보강 공법의 적용성을 수치적으로 검토하기도 하였지만, 보수·보강 우선순위를 산정하기 위한 구체적 방법론에 대한 연구는 수행된 바가 없다. 따라서 본 논문에서는 정밀안전진 단 결과를 활용하여 시설물의 상태에 따른 적절한 보수·보강 의 필요성을 판단하고 보수·보강 수준과 우선순위를 결정하기 위한 방법론을 실무에서 제안하고자 한다. 또한 이러한 방법론을 쉽고 빠르게 적용할 수 있도록 프로그램을 개발하고 그 적용성을 검증하였다.
이를 위해 댐및저수지의 상태평가 시 산정된 종합평가 결 과를 이용하여 하부 단계인 개별부재의 가중치 및 평가지수를 역산하고, 재산정된 가중치 및 평가지수를 이용하여 각 부 재에 대한 보수·보강 우선순위를 산정하였다. 개발된 방법론은 점검·진단 책임기술자 및 시설물 관리주체 담당자가 댐 시설물의 개별부재에 대한 보수·보강 실시 여부와 우선적으로 수행되어야 하는 개별부재를 판정할 수 있는 기준으로 활용 할 수 있도록 제안되었다.
2. 부재별 보수·보강 우선순위 방법론
2.1 댐 정밀안전진단 상태평가
댐 및 저수지 시설물에 대한 상태평가는 Fig. 1 과 같이 단계 별로 수행된다. 댐 또는 저수지는 일반적으로 통합시설물 (6단 계)에 해당하는 시설물로서 간주하고, 하위단계인 복합시설, 개별시설, 복합부재, 개별부재로 구분한다 (MOLIT, 2011). 댐 은 구조형식 및 축조재료, 세부 부재구분에 따라 다양한 형태 의 손상이 발생할 수 있으므로 댐 형식 및 부재별로 상태평가 또는 안전성평가를 하위부터 상위까지 단계별로 수행한다.
댐체, 여수로 등과 같이 면적이 넓은 시설을 1개의 개별부 재로 평가할 경우 일부에 발생한 손상이 평가결과에 미치는 영향이 크므로 비슷한 규모가 되도록 적절히 분할해야 한다. 상태평가를 위한 가장 첫 번째 단계로 각각 분할된 개별부재 (블록1, 블록2…) 에 나타난 손상 및 결함을 평가 유형별로 구 분하여 작성한 후 2단계에서 개별부재를 평가한다. 3단계에 서는 개별부재별 평가지수에 각 중요도를 산출하여 개별부재 의 집합으로서 복합부재 (댐마루, 하류사면, 상류사면…) 를평 가한다. 4단계에서 복합부재의 집합으로 개별시설 (댐체, 수로…) 을 평가하고, 개별시설의 평가지수와 각 시설별 중요도를 활용하여 5단계에서 복합시설 (토목시설, 기전시설)의 종합 평가지수를 산정한다. 최종적으로 복합시설 평가지수 및 각 중요도를 활용하여 통합시설물인 댐의 종합평가 지수를 산정 하여 대표 등급을 선정한다. 본 논문에서는 각 단계에서 산출 되는 평가지수와 중요도를 부재별 보수·보강 우선순위를 산 정하기 위한 계수로 활용하였다.
2.2 부재별 보수·보강 우선순위 산정 절차
Fig. 2 에 본 논문에서 제안한 부재별 보수·보강 우선순위 산정 방법론의 수행 절차를 도시하였다. 앞서 설명한 바와 같이 댐 시설물에 대한 안전점검 및 정밀안전진단의 종합평가는 평가대상에 대해 개별적으로 상태평가 및 안전성 평가를 실 시한 후 그 결과에 의해 산출된 상태평가지수와 안전성평가 지수를 비교하여 평가단계별로 그 결과를 취합하여 종합평가를 실시하고 있다.
따라서 상태평가에 의해 최종적으로 산정된 종합평가 결과를 이용하여 개별 부재의 상태평가값을 산정하기 위해 하부 단계의 가중치를 역산하고, 각 부재의 평가지수와 재산정된 가중치를 이용하여 각 부재에 대한 보수·보강 우선순위를 산정하였다.
2.3 부재별 보수·보강 우선순위 산정 프로그램
본 논문에서 제안한 방법론의 적용성과 기존의 정밀안전진단 자동화 소프트웨어의 활용성을 제고하기 위해 앞서 기술한 부재별 보수·보강 우선순위 산정 방법론의 절차를 따르는 프로그램을 개발하였다. 프로그램은 FORTRAN 언어로 작성 하였으며, 댐 상태평가의 2단계 개별부재 및 3단계 개별시설 에 대한 보수·보강의 우선순위를 산출하여 출력하도록 하였다.
프로그램의 각 수행 단계마다 보수·보강 평가값을 산정하기 위해 가중치를 역산하는 과정을 포함하였다. 개별부재의 보수·보강 평가값 산정을 위해 6단계 통합시설 (댐 시설물)부터 하 위 단계 (복합시설, 개별시설, 복합부재, 개별부재)의 가중치를 전체 합이 1이 되도록 역산하였다. 이때 4단계의 상태평가지 수는 안전성 평가를 미반영한 평가지수이며, 기전설비는 제외 된 토목시설에만 해당되는 값을 사용하였다. 또한 3단계 복합 부재별 가중평균합이 상위단계의 평가지수값과 일치되도록 보정계수를 적용하여 보정상태평가지수를 산출하였으며, 보 정상태평가지수에 전체기준 가중치를 각각 역산하여 우선순위평가지수를 산출함으로써 보수·보강을 위한 우선순위를 도출하였다.
3. 부재별 보수·보강 우선순위 산정을 위한 세부 절차
3.1 부재별 보수·보강 우선순위 산정을 위한 가중치 산정
Table 1 에는 본 논문에서 제안한 부재별 보수·보강 우선순 위 산정 방법론에 의해 각 단계별로 계산되는 과정을 포함하 는 정보를 수록하였다. 즉 상위단계부터 하위단계까지 어떠한 방식에 의해 계산이 이루어지는지를 나타내고 있다. 각 단계 의 평가등급을 결정하는 상태평가지수는 하위단계의 상태평 가지수에 가중치를 곱한 값들을 합하여 산정된다. 즉 6단계 통합시설인 ○○댐의 상태평가지수 E6은 5단계의 상태평가지 수(E5①~③)와 가중치 (W5①~③)의 가중평균 즉, E5①×W5① +E5②×W5②+E5③×W5③의 식에 의해 계산된 값이다. 여기서 가중치는 댐 상태평가 시 결정되는 중요도와 조정계수, 또는 면적비 등에 의해 산정되는 값이다.
Table 1
Priority calculation Example
Table 2 는 정밀안전진단 시 수행되는 통합시설의 종합평가 지수를 산정하는 평가표의 예를 나타낸 그림이며, 6단계 평가 에 있어서 5단계 복합시설인 비월류부, 월류부, 기타시설물의 가중치는 조정계수와 중요도의 곱을 전체 합으로 나눈 Σ(E5× A×W)/ΣA×W 식에 의해 결정된다. 즉, 비월류부의 가중치는 3×7/300 에 의해 0.070, 월류부의 가중치는 3×50/300 에 의해 0.500, 그리고 기타시설물의 가중치는 3×43/300 에 의해 0.430 으로 결정된다.
Table 2
Score card of Combined facility(Example)
위에서 언급한 6단계 통합시설의 상태평가지수 뿐만 아니 라, 각 하위 단계의 시설에 대한 상태평가지수는 일반적으로 각각의 시설을 구성하는 하위단계의 시설 또는 부재들의 상 태평가지수의 가중평균 형태로 산정된다.
3.2 부재간의 전체 비교를 위한 가중치 역산
각각의 상태평가지수와 가중치를 활용하여 부재별 보수·보 강 우선순위를 산정하기 위해 각 시설 또는 부재별로 산정되어 있는 가중치를 전체 부재에 대한 가중치로 환산할 필요가 있다. 예를 들어 Table 1 의 (8)열의 기타시설물에 대한 가중치 (W4③~W4⑥)는 5단계의 복합시설을 각각 구성하는 4단계 개 별시설 (취수시설, 방수시설, 발전소, 양안부)에 대한 가중치의 합이 1이 되도록 구성되어 있다. 이러한 가중치는 각각의 개별시설에 대한 가중치를 나타내므로 해당 부재의 평가점수와 가중치가 전체 시설 또는 부재에 있어 어느 정도의 중요도를 나타내는지 알 수 없다. 따라서 모든 개별부재 또는 복합부재 간의 비교를 위해 (9) 열 또는 (13) 열과 같이 전체 시설 또는 부재의 가중치 합이 1이 되도록 가중치를 재산정 하였고, 이를 위해 상위단계에서 하위단계로 내려가면서 가중치를 역산하였다. (8) 열의 W4③~W4⑥은 5단계 복합시설인 기타시설물에 대한 가중치이므로 (5) 열의 W5③의 값인 0.430 을 W4③~W4⑥ 의 가중치로 배분하여 전체 중 차지하는 비율을 도출하기 위 해 아래 Eq.(1) 과 같은 보정과정을 적용하였다.
즉, 기타시설물의 가중치인 W5③(0.430) 는 0.353: 0.251:
0.102: 0.294 의 비율로 배분되어 W4③′(0.152), W4④′(0.108), W4⑤′(0.044), W4⑥′(0.126) 의 값으로 재산정됨으로써, 각각의 가중치값이 전체 부재에 대한 가중치가 되도록 보정된다.
마찬가지 방법으로 하위단계의 부재에 대해서도 각 단계별 가중치에 한 단계의 상위단계에 해당하는 가중치를 곱함으로 써 전체기준에 대한 값을 역산하였다.
3.3 상태평가지수의 보정
4단계 종합평가에서는 상태평가지수와 안전성평가지수의 최소값을 선택하여 적용하도록 하고 있다. 안전성평가 결과에 따른 시설물의 보강은 일반적으로 개축 또는 성능개선에 해 당하는 대규모 공사를 수반하게 되나, 본 논문의 목적은 댐 시설물의 개별부재에 따른 손상정도에 대한 보수·보강 우선 순위를 산정하는 것으로, 안전성 평가에 의한 점수는 배제하고 상태평가 결과에 따라 보수·보강 우선순위를 산정하였다. 기존 정밀안전진단에서 3단계 복합부재를 이용하여 4단계 개 별시설에 대한 상태평가지수 ((7) 열)를 산정할 때는 하위단계 의 상태평가지수와 가중치를 곱하여 합하는 방식이 아닌 각 개별부재의 최대값과 최소값 및 규모를 반영하여 산정하는 Eq.(2) 와 같은 상태평가지수 산정식을 이용한다.
여기서, V1 = 0.3×(Max − Min), V2= Σ(E3×S)/(5×ΣS), S: 규 모, Max: 복합부재의 상태평가지수 (E3) 최대값, Min: 복합부재의 상태평가지수 (E3) 최소값.
본 방법론에서는 보수·보강을 위한 우선순위를 산정하기 위 해 2단계 개별부재 단계까지 역산된 가중치와 보정된 평가지 수의 곱을 이용하고 있다. 즉, 상태평가지수와 가중치의 곱에 대한 전체 합이 부재 또는 시설의 상태평가지수를 결정한다 고 가정하는 것이다. 따라서 3단계 상태평가지수와 가중치와 의 곱들을 합한 값이 4단계 상태평가지수와 일치하도록 (11) 열의 3단계 상태평가지수를 보정해 줄 필요가 있다.
(14) 열의 값은 Eq.(3) 에 나타낸 식과 같이 E4와 가중치 곱과 의 합에 의해 산정된 상태평가지수이다. 이 값은 Eq.(2) 에의 해 산정된 (7) 열의 상태평가지수와 상이하므로 각 개별시설에 해당하는 복합부재의 상태평가지수 ((11) 열)와 가중치 ((15) 열) 의 곱에 대한 합이 (7) 열의 E4가 되도록 (11) 열의 E3를 보정하고자 한다. 이를 위해 Eq.(4) 와 같이 (7) 열의 값을 (14) 열의 값으로 나누어 (15) 열의 보정계수를 산정하였다.
여기서, n= 각 4단계 개별시설에 포함되는 복합부재의 개수
Eq.(4) 에 의해 산정된 보정계수를 (11) 열의 E3에 곱하여 (16) 열의 보정상태평가지수를 계산하였다. 댐 상태평가에서는 낮은 상태평가지수가 낮은 등급을 갖도록 설정되어 있으므로 상태평가지수가 높은 경우 보수·보강 우선순위는 낮게 나타난다. 보정된 상태평가지수와 가중치의 곱을 보수·보강 우선 순위 산정을 위한 평가값으로 설정함으로써 높은 상태평가지 수가 높은 보수·보강 순위를 나타내도록 Eq.(5) 와 같이 점수 체계를 수정하여 재보정된 상태평가지수를 산정하였다.
3.4 최종 개별부재의 보수·보강 우선순위 산정절차
Eq.(6) 과 같이 (17) 열의 재보정된 상태평가지수와 (13) 열의 역산된 가중치의 곱을 보수·보강 우선순위 산정을 위한 우선 순위평가지수 ((18) 열)로 활용하였으며, 이에 따른 우선순위를(19) 열에 나타내었다.
Table 1 에는 생략하였지만 Table 3 에 나타낸 바와 같이 3단 계 복합부재들은 그 하위에 다수의 2단계 개별부재를 포함하고 있다. 본 논문의 보수·보강 우선순위 방법론의 목표는 최하위단계인 2단계 개별부재들이 상위 복합부재 또는 시설의 구분에 관계없이 전체 개별부재에 대해서 갖는 보수·보강 우선순위를 도출하는 것이다. 2단계 댐 상태평가 시 개별부재의 상태평가지수 (E2)는 균열, 백태, 박리, 박락 등의 손상상태에 따라 평가된 상태평가지수 (E1)의 최소값을 채택하도록 하고 있다. 따라서 Eq.(6) 에 의해 계산된 보수·보강 우선순위 산정 을 위한 평가값은 각 개별부재가 어느 정도의 보수·보강 정도 를 가지는지를 나타낼 수 있는 지표이지만, 각 개별부재가 같은 값을 가지더라도 손상의 개수와 1단계 상태평가지수 (E1) 의 정도에 따라 다른 보수·보강 우선순위를 나타낼 수 있다. 따라서 본 논문에서는 보수·보강에 대한 우선순위를 가장 하위단계까지 산정하기 위해 아래 Table 4 와 같은 3가지 단계의 기준을 적용하였다. 이때 기전설비의 평가결과는 종합평가에 이르기까지의 과정에서 포함되는 단계가 댐 형식이나 목적별로 상이하여 적용상 일반화하기 어렵기 때문에 분석에서 제외하였다.
Table 3
Each unit including stepwise condition assessment
Table 4
Priority evaluation criteria
먼저 앞서 기술한 바와 같이 Eq. (6) 에 의해 산정된 보수·보 강 우선순위평가지수를 이용해 1차적으로 우선순위를 산정한다. 최종적으로 동일한 평가값이 산정되었더라도 하위단계에서의 손상정도에 따라 상이한 보수·보강의 정도를 가질 수 있으므로, 2차적으로 개별부재에 포함된 손상의 개수를 평가기준으로 설정하였다. 즉, 평가값이 동일하더라도 손상의 개수 가 많을수록 높은 보수·보강에 대한 우선순위를 가진다. 마지막으로 평가값과 손상의 수가 모두 동일한 경우라 할지라도 각 개별부재에 나타난 손상의 정도는 다를 수 있으며, 이러한 손상의 정도는 1단계 상태평가지수인 E1에 의해 판단될 수 있으므로 본 논문에서는 1단계 상태평가지수의 총합을 보수·보강을 위한 우선순위 산정을 위한 지표로 설정하였다. 즉, 평가 값과 손상의 수가 같더라도 1단계 상태평가지수 (E1)의 합이 낮을수록 손상상태가 더 크다고 볼 수 있다.
본 논문에서 제시한 방법론의 목표는 최종적으로 2단계 개 별부재의 보수·보강 우선순위를 산정하는 데 있다. 그러나 의사결정 상황에 따라 보다 상위단계에서 보수·보강 수준을 결정하게 될 수 있으므로, 상위에서 하위단계로 내려가면서 각각 도출된 우선순위를 선택적으로 적용할 수 있도록 프로그램을 구성하였다. 즉, 각 개별부재의 전체 순위를 산정하여 세부적으로 보수·보강의 계획을 수립할 수도 있으나 3단계의 복합부재 보수·보강 우선순위 산정 결과를 이용하여 보다 광범 위한 기준에 의거, 보수·보강 계획을 수립할 수도 있다. Fig. 3에서는 3단계 복합부재중 월류부 하부피어가 가장 높은 순위를 나타냈으므로 넓은 범위에서 우선적으로 보수·보강 계획을 수립하고, 세부적으로 월류부 하부피어에 포함된 개별부재 중 우선순위가 높은 지점을 중심으로 계획을 수립하는 것이 가능할 것으로 판단된다.
4. 적용대상 댐에 대한 부재별 보수·보강 우선순위 산정
4.1 보수·보강 우선순위 산정 범위 및 적용대상 댐
본 논문에서 제안한 부재별 보수·보강 우선순위 선정 방법론과 개발된 프로그램의 적절성 및 적용성을 검토하였다. 앞 서 언급한 대로 본 논문의 보수·보강 우선순위 방법론은 전체 상태평가 단계중 필요한 단계에서 부재 또는 시설 간의 우선 순위를 산정할 수 있도록 구성되어 있다. 본 논문에서는 3단 계 복합부재 단위의 보수·보강 우선순위와 2단계 개별부재별 보수·보강 우선순위를 각각 산정하였고, 각각의 단계에서 산정된 보수·보강 우선순위가 어떠한 상관성을 가지는지를 분 석 하였다. 또한 정책결정자 또는 기술자들이 본 논문에서 제안한 방법론을 활용하기 위해 어떠한 부분을 주의해야 하는 지를 적용결과를 통해 살펴보았다. 2단계 개별부재 및 3단계 복합부재들 간의 보수·보강 우선순위를 산정하기 위해 댐 형 식별로 대상댐을 선정하여 프로그램을 적용하였다. 적용 대상 댐은 Table 5 와 같으며, 다양한 형식의 댐에 대해 프로그램을 적용함으로써 그 적용성을 검증하고자 하였다.
4.2 3 단계 복합부재별 보수·보강 우선순위 산정 결과
각 댐에 대한 3단계 복합부재별 보수·보강 우선순위에 대한 산정 결과를 Fig. 3 에 도시하였다. A댐은 콘크리트 중력식 댐으로서 월류부 하부피어가 가장 높은 보수·보강 우선순위 등 급을 나타내었다. 반면 좌안비월류부가 가장 낮은 보수·보강 우선순위를 나타내어 상태가 가장 양호한 것으로 나타났다. 대체로 월류부 개별시설에 포함된 복합부재들이 높은 보수· 보강 우선순위를 나타내었다.
B댐은 필댐으로서 침윤선이 형성되는 상류사면과 하류사면 에서 가장 높은 보수·보강 우선순위 등급을 나타내었다. 반면 감세지가 가장 낮은 보수·보강 우선순위를 나타내어 상태가 가장 양호한 것으로 나타났다.
C댐은 어스댐으로서 하류사면, 댐마루, 상류사면의 순으로 높은 보수·보강 우선순위 등급을 나타냈다. B댐과 마찬가지로 대체로 침윤선이 형성되는 댐체에 속하는 복합부재들에서 보수·보강의 필요성이 높은 것으로 나타났다. 반면 유입부가 가장 낮은 보수·보강 우선순위를 나타내어 상태가 가장 양호 한 것으로 나타났다.
D댐은 표면차수벽형 석괴댐으로 댐체 상류면이 가장 높은 보수·보강 우선순위 등급을 나타내었고, 진입옹벽이 가장 낮은 보수·보강 우선순위를 나타내어 상태가 가장 양호한 것으로 나타났다.
이상 결과로부터 댐 형식과 관계없이 댐체의 보수보강 우선 순위가 가장 높게 나타난 결론을 얻었다. 이는 전체 시설물에서 댐체가 차지하는 중요도 및 규모가 반영된 결과로 판단된다.
4.3 개별부재와 복합부재의 우선순위간 상관성 분석
각 댐 별로 2단계 개별부재간의 보수·보강 우선순위와 3단 계 복합부재간의 우선순위가 어떠한 상관성을 가지는지 알아 보고자 하였다. 이를 위해 2단계 개별부재들에 대해 분석된 순위를 5개 등급으로 나누어, 3단계 복합부재에 포함되는 2단 계 개별부재들이 어떠한 순위등급에 속하는지를 확인하였다. Table 6 에 각 적용 대상 별 개별부재 개수와 분석된 각 개별 부재들의 보수·보강 우선순위가 어떠한 등급에 속하는지를 나타내었고, 이에 따른 우선순위간 상관성 분석 결과를 Fig. 4 에 도시하였다.
Table 6
Number of individual part and priority grade
A댐의 경우 높은 보수·보강 우선순위를 나타낸 3단계 복합 부재내에 우선순위가 높은 등급에 속하는 개별부재 개수가 다수 분포되는 일반적인 결과를 나타냈다. 반면 월류부 상부 피어의 경우 복합부재의 우선순위는 3순위이나 그 안에 포함 되는 개별부재의 경우 우선순위가 낮은 3등급 이하 (4, 5 등급) 의 개별부재가 다수 분포하였다. 이는 월류부 상부피어의 면 적이 작아 4단계 개별시설 (여수로)평가 시 낮은 가중치가 부여되었기 때문인 것으로 판단된다. 또한 3단계 복합부재 평가 에서 다소 낮은 보수·보강 우선순위를 나타낸 우안 비월류부, 방수부 좌측 우측도류벽, 그리고 방수구에 포함된 개별부재의 보수·보강 우선순위는 높은 등급 (1등급)을 나타냈는데 이는 복합부재에 포함된 개별부재의 개수가 작은 경우 가중치 역 산 과정에서 개별부재에 높은 가중치가 부여된 이유 때문이라 판단된다.
B댐의 경우 높은 보수·보강 우선순위를 나타낸 3단계 복합 부재에 높은 등급의 개별부재 순위 등급의 개수가 분포되는 일반적인 결과를 나타내었다. 그러나 가배수로터널과 취수탑 과 같이 복합부재의 보수·보강 우선순위는 낮지만 그 안에 포함된 개별부재의 우선순위는 높은 등급을 나타내는 경우도 발생하였다. 이는 복합부재가 전체적으로 양호한 상태를 나타내더라도 일부 개별부재는 보수·보강이 필요한 상태인 경우가 발생할 수 있음을 보여주는 결과이며, 보수·보강 우선순위 산정 시 기술자는 이러한 부분을 간과하지 않아야 할 것으로 판단된다.
C댐과 D댐의 경우도 다른 댐과 마찬가지로 높은 보수·보강 우선순위를 나타낸 3단계 복합부재에 높은 등급의 개별부재 순위 등급의 개수가 다수 분포되는 일반적인 결과를 나타내었다. D댐의 비상방류터널의 경우 복합부재의 보수·보강 우선순위가 5위로 다소 높음에도 그 안에 포함된 개별부재의 순 위 등급은 다수가 5등급에 포함되는 결과를 나타내기도 하였다. 또한 D댐의 제체하류면과 같이 복합부재의 보수·보강 우선순위는 높으나 상태가 양호한 5등급의 순위등급을 가지는 개별부재를 다수 포함하는 경우도 나타났다. 제한된 예산과 시간으로 보수·보강을 실시하는 경우 기술자는 이러한 부분 을 참고하여 효율적인 보수·보강계획을 수립 할 수 있을 것으로 판단된다.
본 논문의 방법론은 기본적으로 댐 상태평가 결과를 이용하 여 분석한 결과이므로, 이러한 부분은 결국 기술자들이 개별 평가점수 및 손상수, 손상지수들의 값 등 정량적인 값을 기초로 하여 현장조사 등을 병행함으로써 의사결정을 위한 고민 이 필요한 부분이라 생각된다. 특히 개별부재와 복합부재의 우선순위간 상관성 분석의 일부 결과를 통해 개별부재의 개수가 적은 복합부재들은 상위단계의 평가를 위해 중요도와 조정계수 선정 시 가중치가 적절히 배정되도록 주의해야 한 다는 것 또한 확인할 수 있었다.
5. 결론
본 논문에서는 댐 정밀안전진단 상태평가 결과를 활용하여 부재별 보수·보강 우선순위 산정에 대한 방법론을 개발하고, 이를 4개의 댐에 적용하여 방법론의 적용성과 타당성을 검토 하였다. 분석된 주요 결과는 다음과 같다.
(1) 보수·보강 우선순위 방법론을 개발하기 위하여 댐 정밀 안전진단 상태평가 결과를 활용하였다. 상태평가 시 적용되는 가중치를 역산하여 보정상태평가지수 및 전체기준 가중치를 산출하였으며, 이를 이용하여 우선순위 평가 값을 도출함으로 써 보수·보강을 위한 우선순위를 산정하였다. 우선순위 평가 값, 개별부재가 가지는 손상의 수, 그리고 손상에 대한 상태평가지수의 합을 이용하여 보수·보강 우선순위를 결정하기 위 한 단계별 절차를 수립하였다.
(2) 복합부재의 보수·보강 우선순위를 산정한 결과, 시범 적용한 댐 모두 복합부재의 우선순위가 높은 경우 그 복합부재 에 속한 개별부재의 우선순위도 높게 산정되는 일반적인 결과를 나타내었다. 일부 적용에 있어 복합부재의 보수·보강 우선순위 평가 순위가 낮음에도 포함되는 개별부재는 높은 순위등급을 나타내는 경우가 다수 존재하였는데, 이는 복합부재 에 포함된 개별부재의 개수가 작은 경우 가중치 역산 과정에 서 개별부재에 높은 가중치가 부여된 이유 때문이라 판단된 다.
(3) 본 논문의 방법론은 댐 상태평가 결과만을 이용하여 분석한 결과이므로, 3단계와 2단계의 평가결과가 상이한 부분 에 대해서는 결국 기술자들이 개별 평가점수 및 손상 수, 손 지수를 정량화된 값을 기초로 현장조사 등을 병행함으로써 의사결정을 위한 고민이 필요한 부분이라 판단된다. 특히 이 러한 결과는 개별부재의 개수가 적은 복합부재들은 상위단계 의 평가를 위해 중요도와 조정계수 등을 선정할 때 가중치가 적절히 배정되도록 주의해야 한다는 것을 나타내기도 한다.
(4) 제한된 예산과 시간으로 보수·보강을 실시하는 경우 기술자는 본 연구를 통해 제시되는 부재별 보수·보강 우선순위 평가결과를 참고하여 효율적인 보수·보강 계획을 수립할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 댐 시설물과 동일한 평가 체계를 갖는 시설물인 수문, 제방, 하굿둑, 상하수도 등의 시설물에 개발된 방법론을 적용함으로써, 다양한 시설물에 대한 보수· 보강 우선순위를 선정하여 시설물별로 효율적인 보수·보강 계획을 수립할 수 있을 것으로 기대된다.
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