그림 1-1-1. 국내 철도교각 붕괴 사례 32

그림 1-1-2. 노후 철도 교량 유지관리 흐름의 문제점 33

그림 1-1-3. 수중부 교각 세굴 34

그림 1-1-4. 시공불량에 의한 교각 손상 34

그림 2-1-1. 건설 연도별 도로교 교량현황 38

그림 2-1-2. 소천교의 손상 상태 40

그림 2-1-3. 후천교의 손상 상태 41

그림 2-1-4. 세천교의 손상 상태 41

그림 2-1-5. 이안천교의 손상 상태 42

그림 2-1-6. 중천교의 손상 상태 42

그림 2-1-7. 금강교의 손상 상태 43

그림 2-1-8. 감천철교 피해사례 46

그림 2-1-9. 영동선 철교 47

그림 2-1-10. 국도 38번 미로교 피해사례 48

그림 2-1-11. 국도 38번 하정 1교 피해사례 48

그림 2-1-12. 국도 38번 하정 2교 피해사례 48

그림 2-1-13. 국도 59번 용수교 피해사례 49

그림 2-1-14. 국도 59번 원일교 피해사례 49

그림 2-1-15. 삼척지역 오십천 미로교 임시교량 피해사례 50

그림 2-1-16. 삼척지역 오십천 고사 지역 철도 피해 50

그림 2-1-17. 낙동강 구포교 피해사례 51

그림 2-1-18. 만봉천 교량 피해사례 51

그림 2-1-19. 갈거리천교 전경 54

그림 2-1-20. 조천 제2교 전경 54

그림 2-1-21. 미호천교(상) 전경 54

그림 2-1-22. 미호천교(하) 전경 55

그림 2-1-23. 백천교(상) 전경 55

그림 2-1-24. 마미포천교 전경 55

그림 2-1-25. 신대천교 전경 56

그림 2-1-26. 증약천교 전경 56

그림 2-1-27. 진평천교(상) 전경 56

그림 2-1-28. 진평천교(하) 전경 57

그림 2-1-29. 강청천교(상) 전경 57

그림 2-1-30. 강청천교(하) 전경 57

그림 2-1-31. 이원천교 전경 58

그림 2-1-32. 심천천교(상) 전경 58

그림 2-1-33. 심천천교(하) 전경 58

그림 2-1-34. 금단천교 전경 60

그림 2-1-35. 중리천교 전경 60

그림 2-1-36. 함안천교 전경 60

그림 2-1-37. 군북천교 전경 61

그림 2-1-38. 반성천교 전경 61

그림 2-1-39. 옥산천교 전경 61

그림 2-1-40. 왕전천교 전경 62

그림 2-1-41. 삼랑진천교 전경 62

그림 2-1-42. 무군천교 전경 62

그림 2-1-43. 덕곡천교 전경 63

그림 2-1-44. 조산천교 전경 65

그림 2-1-45. 기천천교 전경 65

그림 2-1-46. 영천천교 전경 65

그림 2-1-47. 모화천교 전경 66

그림 2-1-48. 입실천교 전경 66

그림 2-1-49. 활성천교 전경 66

그림 2-1-50. 괘능천교 전경 67

그림 2-1-51. 북천교 전경 67

그림 2-1-52. 형산강교 전경 67

그림 2-1-53. 사방천 제2교 전경 68

그림 2-1-54. 염평천교 전경 68

그림 2-1-55. 안냉천 제1교 전경 68

그림 2-1-56. 안냉천 제2교 전경 69

그림 2-1-57. 달전천교 전경 69

그림 2-1-58. 교촌천교 전경 71

그림 2-1-59. 광암천교 전경 71

그림 2-1-60. 구룡천교 전경 71

그림 2-1-61. 안평천 제1교 전경 72

그림 2-1-62. 안평천 제2교 전경 72

그림 2-1-63. 장성천교 전경 72

그림 2-1-64. 월평천교 전경 73

그림 2-1-65. 오남천교 전경 73

그림 2-1-66. 경암천 제1교 전경 73

그림 2-1-67. 소천교 전경 75

그림 2-1-68. 후천교 전경 75

그림 2-1-69. 세천교 전경 75

그림 2-1-70. 공검교 전경 76

그림 2-1-71. 제1환천교 전경 76

그림 2-1-72. 죽령천교 전경 83

그림 2-1-73. 연화천교 전경 83

그림 2-1-74. 와룡천교 전경 83

그림 2-1-75. 미천5교 전경 84

그림 2-1-76. 미천4교 전경 84

그림 2-1-77. 미천3교 전경 84

그림 2-1-78. 미천2교 전경 85

그림 2-1-79. 미천1교 전경 85

그림 2-1-80. 후죽천교 전경 85

그림 2-1-81. 남천교 전경 86

그림 2-1-82. 운곡천교 전경 86

그림 2-1-83. 대평천교 전경 86

그림 2-1-84. 이화천교 전경 87

그림 2-1-85. 금천교 전경 87

그림 2-1-86. 화전천교 전경 87

그림 2-1-87. 운산천2교 전경 88

그림 2-1-88. 운산천1교 전경 88

그림 2-1-89. 삼산천교 전경 88

그림 2-1-90. 신녕천교 전경 89

그림 2-1-91. 신덕천교 전경 89

그림 2-1-92. 용호천교 전경 89

그림 2-1-93. 호당천교 전경 90

그림 2-1-94. 내성천교 전경 90

그림 2-1-95. 춘양천1교 전경 90

그림 2-1-96. 춘양천2교 전경 91

그림 2-1-97. 옥천 제1교 전경 91

그림 2-1-98. 옥천 제2교 전경 91

그림 2-1-99. 미곡천1교 전경 92

그림 2-1-100. 현동천1교 전경 92

그림 2-1-101. 현동천2교 전경 92

그림 2-1-102. 현동천3교 전경 93

그림 2-1-103. 비동천1교 전경 93

그림 2-1-104. 비동천2교 전경 93

그림 2-1-105. 원곡천1교 전경 94

그림 2-1-106. 원곡천2교 전경 94

그림 2-1-107. 승부천교 전경 94

그림 2-1-108. 결둔천1교 전경 95

그림 2-1-109. 결둔천2교 전경 95

그림 2-1-110. 비학천교 전경 95

그림 2-1-111. 석포천교 전경 96

그림 2-1-112. 양지천교 전경 96

그림 2-1-113. 육송천1교 전경 96

그림 2-2-1. 계측을 실시한 교각의 제원 및 외관 98

그림 2-2-2. 교량 2P의 진동 시 속도 진폭의 경시변화 비교 99

그림 2-2-3. 수위가 다른 경우의 미동의 푸리에 스펙트럼 비교 99

그림 2-2-4. 탐색범위의 차이에 따른 고유진동수 잔차의 변동계수 100

그림 2-2-5. 해석 데이터 길이와 고유진동수 잔차의 변동계수와의 관계 100

그림 2-2-6. 파워 스펙트럼 면적비 101

그림 2-2-7. 고유진동수와 건전도 진단 지표의 관계 101

그림 2-2-8. 건전도 진단 지표의 장기계측결과 102

그림 2-2-9. 고유진동수와 건전도 진단 지표의 관계(장기계측) 102

그림 2-2-10. 교각 건전도 평가의 흐름 103

그림 2-2-11. 새로운 홍수 시 안전관리 시스템 104

그림 2-2-12. 세굴 시 고유진동수의 산출 104

그림 2-2-13. 모형 교각의 설치와 가속도계의 배치 상황 106

그림 2-2-14. 미동 측정으로부터 교각의 고유진동수를 특정하는 알고리즘 107

그림 2-2-15. B 교량의 평수 시와 증수 시 유황 107

그림 2-2-16. 거더하부수위의 변화와 고유진동수의 변화 108

그림 2-2-17. 원형교각 주위 흐름 및 세굴 개념도 110

그림 2-2-18. 유수에 의한 교각의 침식 예 110

그림 2-2-19. 확대기초 교각모형의 제원 111

그림 2-2-20. 모의지반 종류 및 제원 111

그림 2-2-21. 모의된 지반의 지반상수 112

그림 2-2-22. 진동실험 구성도 113

그림 2-2-23. 가진 및 가속도센서 113

그림 2-2-24. 세굴을 모의한 근입깊이 변화별 실험 순서 113

그림 2-2-25. 세굴심 증가에 따른 모드별 고유진동수의 변화 114

그림 2-2-26. 세굴심 증가에 따른 교축방향 고유진동수의 변화율 114

그림 2-2-27. 세굴심 증가에 따른 교축직각방향 고유진동수의 변화율 114

그림 3-1-1. 실대형 교각의 전경 118

그림 3-1-2. 상재하중 적재 과정 119

그림 3-1-3. 타격방향 및 계측방향 120

그림 3-1-4. 타격방향 및 계측방향 120

그림 3-1-5. Time - acceleration history 121

그림 3-1-6. Calculation of natural frequency 121

그림 3-1-7. Calculation of phase 122

그림 3-1-8. 1th mode of prototype abutment (Surcharge load 0 tonf) 123

그림 3-1-9. Phase difference of prototype abutment (1th mode) 123

그림 3-1-10. 2nd mode of prototype abutment (Surcharge load 0 tonf) 124

그림 3-1-11. Phase difference of prototype abutment (2nd mode) 124

그림 3-1-12. 3rd mode of prototype abutment (Surcharge load 0 tonf) 125

그림 3-1-13. Phase difference of prototype abutment (3rd mode) 125

그림 3-1-14. 4th mode of prototype abutment (Surcharge load 0 tonf) 126

그림 3-1-15. Phase difference of prototype abutment (4th mode) 126

그림 3-1-16. Numerical analysis condition of scour progression 127

그림 3-1-17. Variation of natural frequency according to scour progression 128

그림 3-1-18. Variation of natural frequency according to surcharge load (1th ~ 4th mode) 129

그림 3-2-1. 풍화토의 입도 분포 곡선 131

그림 3-2-2. 모형 교각의 정면, 후면, 측면, Y방향, Z방향 정의 132

그림 3-2-3. 측정 시스템 132

그림 3-2-4. 실내 모형 교각 실험 측정 시스템 133

그림 3-2-5. 원주형 콘크리트 공시체 (100mm×200mm) 134

그림 3-2-6. 탄성파 속도 측정 135

그림 3-2-7. 뒤틀림 응답 측정시, 센서 설치 위치 및 타격 위치 136

그림 3-2-8. 근입깊이 150mm에서 시간영역 가속도계 신호 137

그림 3-2-9. 측면세굴에 따른 시간 영역 가속도계 신호 137

그림 3-2-10. 근입깊이 150mm 고정 조건에서 Y방향 및 Z방향 타격 138

그림 3-2-11. 모형 교각의 폭 변화 139

그림 3-2-12. 폭변화에 따른 Y방향 신호의 시간영역 및 주파수영역 그래프 140

그림 3-2-13. 폭변화에 따른 Z방향 신호의 시간영역 및 주파수영역 그래프 141

그림 3-2-14. 폭 변화에 따른 Y방향 및 Z방향 공진주파수 변화 그래프 142

그림 3-2-15. 모형 교각의 길이 변화 143

그림 3-2-16. 길이변화에 따른 Y방향 신호의 시간영역 및 주파수영역 그래프 144

그림 3-2-17. 길이변화에 따른 Z방향 신호의 시간영역 및 주파수영역 그래프 145

그림 3-2-18. 길이변화에 따른 Y방향 및 Z방향 공진주파수 변화 그래프 146

그림 3-2-19. 모형 교각의 높이 변화 147

그림 3-2-20. 높이변화에 따른 Y방향 신호의 시간영역 및 주파수영역 그래프 148

그림 3-2-21. 높이변화에 따른 Z방향 신호의 시간영역 및 주파수영역 그래프 149

그림 3-2-22. 높이변화에 따른 Y방향 및 Z방향 공진주파수 변화 그래프 150

그림 3-2-23. 형상비 변화에 따른 Y방향 정규화된 공진주파수 변화 그래프 151

그림 3-2-24. 형상비 변화에 따른 Z방향 정규화된 공진주파수 변화 그래프 151

그림 3-2-25. 돌출높이 300mm 고정 조건에서 근입깊이 변화 153

그림 3-2-26. 표준교각의 근입깊이 변화 154

그림 3-2-27. 근입깊이에 따른 Y방향 신호의 시간영역 및 주파수영역 그래프 155

그림 3-2-28. 근입깊이에 따른 Z방향 신호의 시간영역 및 주파수영역 그래프 156

그림 3-2-29. 근입깊이에 따른 Y방향 및 Z방향 공진주파수 변화 그래프 157

그림 3-2-30. 근입깊이에 따른 Y방향 신호의 시간영역 및 주파수영역 그래 (표준교각) 159

그림 3-2-31. 근입깊이에 따른 Z방향 신호의 시간영역 및 주파수영역 그래프 (표준교각) 160

그림 3-2-32. 근입깊이에 따른 Y방향 및 Z방향 공진주파수 변화 그래프 (표준교각) 161

그림 3-2-33. 표준교각에서 측면세굴 162

그림 3-2-34. 표준교각에서 바닥세굴 162

그림 3-2-35. 파워 반감 대역폭 163

그림 3-2-36. 측면세굴에 따른 Y방향 신호의 시간영역 및 주파수영역, 모빌리티, Q값 그래프 (표준교각) 165

그림 3-2-37. 측면세굴에 따른 Z방향 신호의 시간영역 및 주파수영역, 모빌리티, Q값 그래프 (표준교각) 166

그림 3-2-38. 측면세굴에 따른 Y방향 및 Z방향 공진주파수 변화 그래프 (표준교각) 167

그림 3-2-39. 측면세굴에 따른 Y방향 및 Z방향 모빌리티 변화 그래프 (표준교각) 167

그림 3-2-40. 측면세굴에 따른 Z방향 Q값 변화 그래프 (표준교각) 168

그림 3-2-41. 바닥세굴에 따른 Y방향 신호의 시간영역 및 주파수영역, 모빌리티, Q값 그래프 (표준교각) 170

그림 3-2-42. 바닥세굴에 따른 Z방향 신호의 시간영역 및 주파수영역, 모빌리티, Q값 그래프 (표준교각) 171

그림 3-2-43. 바닥세굴에 따른 Y방향 및 Z방향 공진주파수 변화 그래프 (표준교각) 172

그림 3-2-44. 바닥세굴에 따른 Y방향 및 Z방향 모빌리티 변화 그래프 (표준교각) 172

그림 3-2-45. 바닥세굴에 따른 Z방향 Q값 변화 그래프 (표준교각) 173

그림 3-2-46. 뒤틀림 응답 측정시, 센서 설치 위치 및 타격 위치 174

그림 3-2-47. 풍화토 지반과 건조된 모래지반 174

그림 3-2-48. 표준교각의 근입깊이 변화 (풍화토) 175

그림 3-2-49. 표준교각의 측면세굴 (풍화토) 176

그림 3-2-50. 표준교각의 바닥세굴 (풍화토) 176

그림 3-2-51. 측면세굴에 따른 시간 영역 가속도계 신호 (풍화토) 178

그림 3-2-52. 근입깊이에 따른 Y방향 신호의 시간영역 및 주파수영역 그래프 (풍화토) 179

그림 3-2-53. 근입깊이에 따른 Z방향 신호의 시간영역 및 주파수영역 그래프 (풍화토) 180

그림 3-2-54. 근입깊이에 따른 Y방향 및 Z방향 공진주파수 변화 그래프 (풍화토) 181

그림 3-2-55. 측면세굴에 따른 Y방향 신호의 시간영역 및 주파수영역 그래프 (풍화토) 182

그림 3-2-56. 측면세굴에 따른 Z방향 신호의 시간영역 및 주파수영역 그래프 (풍화토) 183

그림 3-2-57. 측면세굴에 따른 Y방향 및 Z방향 공진주파수 변화 그래프 (풍화토) 184

그림 3-2-58. 바닥세굴에 따른 Y방향 신호의 시간영역 및 주파수영역 그래프 (풍화토) 185

그림 3-2-59. 바닥세굴에 따른 Z방향 신호의 시간영역 및 주파수영역 그래프 (풍화토) 186

그림 3-2-60. 바닥세굴에 따른 Y방향 및 Z방향 공진주파수 변화 그래프 (풍화토) 187

그림 3-3-1. 교각 충격진동실험 189

그림 3-3-2. 교각 고유진동수 분석결과 190

그림 3-3-3. 교각 Mode Shape 분석결과 191

그림 3-3-4. 교각 충격진동실험 현황 192

그림 3-3-5. 교각 고유진동수 분석결과 193

그림 3-3-6. 교각 Mode Shape 분석결과 194

그림 3-3-7. 교각 충격진동실험 현황 195

그림 3-3-8. 교각 고유진동수 분석결과 196

그림 3-3-9. 교각 Mode Shape 분석결과 197

그림 3-3-10. 교각 충격진동실험 현황 198

그림 3-3-11. 교각 고유진동수 분석결과 199

그림 3-3-12. 교각 Mode Shape 분석결과 200

그림 3-3-13. 교각 충격진동실험 현황 201

그림 3-3-14. 교각 고유진동수 분석결과 202

그림 3-3-15. 교각 Mode Shape 분석결과 203

그림 3-3-16. 교각 충격진동실험 현황 204

그림 3-3-17. 교각 고유진동수 분석결과 205

그림 3-3-18. 교각 Mode Shape 분석결과 207

그림 3-3-19. 교각 충격진동실험 현황 208

그림 3-3-20. 교각 고유진동수 분석결과 209

그림 3-3-21. 교각 Mode Shape 분석결과 210

그림 3-3-22. 교각 충격진동실험 현황 211

그림 3-3-23. 교각 고유진동수 분석결과 212

그림 3-3-24. 교각 Mode Shape 분석결과 213

그림 3-3-25. 교각 충격진동실험 현황 214

그림 3-3-26. 교각 고유진동수 분석결과 215

그림 3-3-27. 교각 Mode Shape 분석결과 216

그림 3-3-28. 교각 충격진동실험 현황 217

그림 3-3-29. 교각 고유진동수 분석결과 218

그림 3-3-30. 교각 Mode Shape 분석결과 219

그림 3-3-31. 교각 충격진동실험 현황 220

그림 3-3-32. 교각 고유진동수 분석결과 221

그림 3-3-33. 교각 Mode Shape 분석결과 222

그림 3-3-34. 교각 고유진동수 분석결과 224

그림 3-3-35. 교각 Mode Shape 분석결과 226

그림 3-3-36. 교각 충격진동실험 현황 227

그림 3-3-37. 교각 고유진동수 분석결과 228

그림 3-3-38. 교각 Mode Shape 분석결과 229

그림 3-3-39. 교각 충격진동실험 현황 230

그림 3-3-40. 교각 고유진동수 분석결과 231

그림 3-3-41. 교각 Mode Shape 분석결과 232

그림 3-3-42. 교각 충격진동실험 현황 233

그림 3-3-43. 교각 고유진동수 분석결과 234

그림 3-3-44. 교각 Mode Shape 분석결과 235

그림 3-3-45. 평판재하시험 절차 237

그림 3-3-46. 평판재하시험 결과 지지력과 침하량 관계 238

그림 3-3-47. 평판재하시험 현장 238

그림 3-3-48. 탄성파 시험 결과 239

그림 3-3-49. 슈미트 해머 시험 방법 및 결과 도출 239

그림 3-3-50. 충격하중 실험 계획 및 방법 241

그림 3-3-51. 교각 세굴 모사 계획 241

그림 3-3-52. 교각 파괴실험 계획 242

그림 3-3-53. 교각 파괴실험 결과 도출 242

그림 3-3-54. 세굴모사를 위한 포크레인 계획 242

그림 3-3-55. 청량천교 P3의 교축방향 고유진동수 (0 ~ 100Hz) 243

그림 3-3-56. 청량천교 P3의 교축방향 고유진동수 (0 ~ 30Hz) 243

그림 3-3-57. 청량천교 P3의 교축방향 위상차 244

그림 3-3-58. 청량천교 P3의 교축직각방향 고유진동수 (0 ~ 100Hz) 244

그림 3-3-59. 청량천교 P3의 교축직각방향 고유진동수 (0 ~ 30Hz) 245

그림 3-3-60. 청량천교 P3의 교축직각방향 위상차 245

그림 3-3-61. 청량천교 P4의 교축방향 고유진동수 (0 ~ 100Hz) 246

그림 3-3-62. 청량천교 P4의 교축방향 고유진동수 (0 ~ 30Hz) 246

그림 3-3-63. 청량천교 P4의 교축방향 위상차 247

그림 3-3-64. 청량천교 P4의 교축직각방향 고유진동수 (0 ~ 30Hz) 247

그림 3-3-65. 청량천교 P4의 교축직각방향 고유진동수 (0 ~ 30Hz) 248

그림 3-3-66. 청량천교 P4의 교축직각방향 위상차 248

그림 3-3-67. 청량천교 P4의 교축방향 외측 고유진동수 (0 ~ 100Hz) 249

그림 3-3-68. 청량천교 P4의 교축방향 외측 위상 249

그림 3-3-69. 청량천교 P5의 교축방향 고유진동수 (0 ~ 100Hz) 250

그림 3-3-70. 청량천교 P5의 교축방향 고유진동수 (0 ~ 30Hz) 250

그림 3-3-71. 청량천교 P5의 교축방향 위상차 251

그림 3-3-72. 청량천교 P5의 교축직각방향 고유진동수 (0 ~ 100Hz) 251

그림 3-3-73. 청량천교 P5의 교축직각방향 고유진동수 (0 ~ 30Hz) 252

그림 3-3-74. 청량천교 P5의 교축직각방향 위상차 252

그림 3-3-75. 청량천교 P5의 교축방향 외측 고유진동수 (0 ~ 100Hz) 253

그림 3-3-76. 청량천교 P5의 교축방향 외측 위상차 253

그림 3-4-1. 머신러닝 데이터 생성을 위한 교각 형상 (기하형상 및 구속조건 변화 예) 257

그림 3-4-2. 교각 데이터 라틴 하이퍼큐브 샘플링 (데이터 1,000 개) 257

그림 3-4-3. 데이터 1번 타격 해석에 의한 응답 FFT 분석 258

그림 3-4-4. FFT 해석 결과 반영을 통한 머신러닝 데이터 구축 (데이터 1,000 개) 258

그림 3-5-1. 학습 데이터 262

그림 3-5-2. 출력데이터의 학습과 평가 데이터 분포(seed=123) 263

그림 3-6-1. 실험 데이터베이스 ERD(Entity Relationship Diagram) 265

그림 3-6-2. MongoDB 설치과정 270

그림 3-6-3. MongoDB 설치결과 270

그림 3-6-4. 취합작업 결과 271

그림 3-6-5. 원본데이터 272

그림 3-6-6. 원본데이터와 분석결과 시각화 272

그림 3-6-7. 시스템 아키텍처 273

그림 3-6-8. 운영 시스템 구조 274

그림 3-6-9. 시스템 메인 화면 276

그림 3-6-10. 교각 정보 리스트 화면 277

그림 3-6-11. 교각 리스트 상세 정보 화면(1) 278

그림 3-6-12. 교각 리스트 상세 정보 화면(2) 279

그림 3-6-13. 위험평가 리스트 조회 화면 280

그림 3-6-14. 시스템 인터페이스 구성 281

그림 3-6-15. 매뉴얼 애니메이션 스토리 보드(1) 282

그림 3-6-16. 매뉴얼 애니메이션 스토리 보드(1) 283

그림 3-6-17. 집중 호우를 표현한 이미지 284

그림 3-6-18. 세굴이 발생하는 과정을 표현한 이미지 284

그림 3-6-19. 교각 하부 진단의 어려움을 표현한 이미지 285

그림 3-6-20. 충격 진동실험을 표현한 이미지 285

그림 4-1-1. 개발기술의 구성 288

그림 4-1-2. 기술 준비 수준 289