서울 도로시설물 선제적 유지관리 위해
기반시설의 통합관리시스템 개선 필요
도로시설물 관리의 어려움
도로시설물 관리는 지방자치단체의 핵심 업무 중 하나로, 시설물의 노후화, 예산 부족, 그리고 효율적인 유지관리 체계의 부재와 같은 여러 문제에 직면해 있다. 특히 도로시설물의 노후화는 안전사고 발생 가능성을 높이고, 그로 인해 발생하는 사후 유지보수 비용도 점차 증가하고 있다. 이러한 상황에서 지방자치단체는 도로시설물의 선제적 유지관리를 위해 체계적이고 전략적인 접근이 필요하지만, 현재의 예산 운용 방식과 관리 시스템은 이를 효과적으로 지원하지 못하는 실정이다.
1) 예산 부족과 배분의 비효율성
지방자치단체의 기반 시설 유지관리 예산은 제한적이며, 필요한 항목별로 효율적으로 배분되지 못하는 어려움이 있다. 예산편성 절차는 정부의 지원과 지방자치단체 간 협력이 필요하지만, 현재는 중앙정부에 의해 일괄적으로 배정된다.
2) 도로시설물의 복잡성과 다양성
도로시설물은 구조물, 포장, 배수 시설 등 다양한 요소로 이루어져 있어, 유지관리 과정에서 높은 복잡성을 동반한다. 각 시설물은 고유한 특성과 용도에 따라 유지관리 주기와 방법이 달라지며, 이를 반영하지 않은 단순한 예산 배분은 관리 효율성이 저하되고, 장기적으로 더 큰 비용 부담을 초래할 수 있다.
3) 현장 기반 데이터의 부족
도로시설물의 상태를 정확히 진단할 수 있는 신뢰도 높은 데이터가 부족하다. 이는 유지관리 전략의 수립 과정에서 정확성과 효율성이 저하되는 주요 원인으로 작용한다. 특히 시설물 관리에 필요한 정량적 데이터가 충분히 확보되지 않아, 선제적 유지관리를 위한 과학적이고 체계적인 접근이 어려운 실정이다.
도로포장의 선제적 유지관리의 필요성
도로포장은 교통 안전성과 직결되는 핵심 요소로, 사후 유지보수보다 선제적 유지관리를 통해 비용 절감과 안전성 강화를 동시에 달성할 수 있다.
1) 노후화 문제의 심각성
한국도로공사와 서울시의 연구에 따르면, 도로포장의 노후화는 10년 이상 도로에서 급격히 진행되며, 이를 방치하면 유지보수 비용이 기하급수적으로 증가한다. 또한 도로포장의 열화는 교통사고 발생률과 밀접하게 연관되어 있어, 이를 예방하기 위한 선제적 관리가 필수적이며, 선제적 유지관리를 통해 장기적인 안전성과 경제적 효율성을 확보할 수 있다.
2) 비용효과성
선제적 유지관리는 장기적으로 사후 보수와 비교하여 비용 효율적이다. 예를 들어 경미한 열화 단계에서 유지보수를 진행하면 중대한 열화로 진행된 후의 복구 비용에 비해 비용을 30~50% 절감할 수 있다는 연구 결과가 이를 뒷받침한다. 생애주기 비용 분석 결과, 선제적 유지보수는 도로포장의 수명을 효과적으로 연장하고 재포장 주기를 늦추는 데 영향을 미치며, 유지관리 비용의 총합을 크게 줄일 수 있다.
3) 도로 안전성 향상
선제적 유지관리는 차량의 주행 안전성을 확보하는 데 중요한 역할을 하며, 이는 교통사고 감소로 직결된다. 도로 상태가 양호할수록 사고 위험을 효과적으로 줄일 수 있다. 또한 양호한 도로 상태는 차량의 연료 효율성을 높이고 탄소 배출량을 줄이는 부가적인 환경적 이점을 제공한다. 이는 경제적 비용 절감과 환경 보호라는 두 가지 목표를 동시에 달성할 수 있음을 의미한다.
도로포장의 선제적 유지관리를 위한 기반 시설 통합관리시스템 개선 방안
1) 도로포장 노후 예측 모델 개발
이 연구는 선제적 유지관리 방법의 유형 및 대응적 유지관리 방법에 대한 선제적 유지관리의 범위, 지방자치단체가 정한 서비스 관리 기준, 예산 제약, 개입 시기 등 다양한 요인에 따른 선제적 유지관리의 이점을 고려하여, 유연한 도로망을 위한 경제성 평가 프레임워크를 제안하고자 한다. 도로포장 상태를 예측하기 위한 도로 평탄성 지수에 기반한 열화 곡선을 개발하고, 이 열화 곡선을 사용하여 도로 단위의 비용과 상태를 추정할 수 있는 도로포장 노후 예측 모델을 개발하였다.
2) 생애주기 비용 분석 방법 개발
도로 평탄성 지수에 기반한 열화 곡선은 이 연구의 기초가 되는 것으로 점검 데이터와 선제적 유지관리 전략 구현을 기반으로 도로포장 상태를 예측하는 데 사용하였다. 지수 곡선은 많은 선행 연구에서 도로 열화를 효과적으로 나타내는 모델로, 이 연구는 도로 평탄성 지수에 기반한 도로 열화 모델을 개발하였다.
이 연구는 ‘도로 유지관리에서 선제적 유지관리를 통해 어떤 이점을 기대할 수 있는가?’라는 연구 질문에 답하기 위해 대응적 유지관리와 선제적 유지관리의 비율, 선제적 유지관리의 유형, 최대 50년 동안 필요한 서비스 가능성 등 다양한 시나리오를 고려하여 도로 유지관리에서 선제적 유지관리의 장기적인 효과를 조사했다. 또한 선제적 유지관리 전략이 적용된 도로와 그렇지 않은 도로의 열화 곡선을 별도로 모델링하여 경제성 평가 프레임워크를 제안했다.
이 연구의 사례로 사용된 ‘제2자유로’ 고속도로 사례 연구에서는 연간 및 총 도로 유지관리 비용을 예측하기 위해 선제적 유지관리 적용 범위에 대한 민감도 분석을 수행했다. 그 결과 50년 동안의 도로 유지보수 비용 시뮬레이션 결과를 통해 선제적 유지관리 구현 여부에 따른 고속도로의 예상 비용을 확인할 수 있었다.
3) 통합관리시스템 제안
이 연구는 이러한 연구 결과를 기반으로 웹 기반의 도로포장 선제적 유지관리를 위한 통합관리시스템을 제안하였다. 해당 연도의 국제 평탄성 지수를 업로드하는 것으로 시작하며, 이 연구에서 가정한 최소 도로포장 기준, 적용하고자 하는 선제적 유지관리 공법 유형, 비용의 단위, 시뮬레이션하고자 하는 기간 등에 대한 정보를 조정할 수 있도록 하여, 다양한 조건에서 도로포장에 대한 선제적 유지관리에 필요한 비용 및 선제적 유지관리로 인한 비용 절감의 효과와 관리 도로의 포장 상태를 동시에 확인할 수 있다.
4) 선제적 유지보수 효과 분석
도로포장 유지관리에 선제적 유지관리 전략을 적용하였을 때, 선제적 유지관리 공사 유형에 따라 최대 29.7%의 비용 절감을 기대할 수 있다. 이러한 절감 효과는 주로 최소 서비스 요구량을 초과하는 도로 유닛의 수가 감소되기 때문으로 분석된다. 선제적 유지관리의 구현 범위는 비용 절감에 영향을 미치며, 선제적 유지관리 유형 1(슬러리 실링)의 경우 6.9%에서 23.9%까지, 선제적 유지관리 유형 2(마이크로 표면 처리)의 경우 9.5%에서 29.7%까지 절감할 수 있다. 또한 도로 재포장 주기는 선제적 유지관리의 적용 범위가 증가함에 따라 연장된다.
도로 단위의 평균 국제 평탄성 지수가 주기적인 패턴을 따르기 때문에 선제적 유지관리 전략을 적용하더라도 비용 절감 효과는 특정 기간에 따라 차이가 발생할 수 있다.
선제적 유지관리의 적용 범위를 0%에서부터 점차 확대할수록 수리해야 하는 도로 유닛의 연평균 국제 평탄성 지수값이 높아져 유지관리 도로 상태가 약간 악화되는 것으로 분석되었다. 이는 선제적 유지관리 전략은 도로 유닛의 서비스 수명을 연장하기 때문에 도로 유닛이 허용할 수 없는 서비스 가능성 수준(IRIthr)에 가까운 높은 국제 평탄성 지수값으로 더 오래 유지된다. 허용할 수 없는 서비스 가능성 수준(IRIthr) 값이 증가하면 평균 국제 평탄성 지수값의 변동이 커져 선제적 유지관리 비용 절감 효과에 영향을 미칠 수 있다.
이 연구 결과는 도로포장 관리에서 선제적 유지관리 전략 구현을 통한 비용 절감의 잠재력을 강조한다. 특히 장기적 관점에서 매우 뚜렷한 차이를 보인다. 선제적 유지관리 전략 구현으로 인한 비용 절감의 정도는 기간에 따라 다를 수 있지만, 일반적으로 도입 후 약 10년이 지나면 비용 절감 효과가 확인되며, 30년과 50년 간격으로 뚜렷한 감소를 관찰할 수 있다.
또한 도로 유지보수 기관이나 지자체에 도로 유지보수 시 선제적 유지관리 전략을 도입할 때 기대할 수 있는 비용 감소 시뮬레이션 결과를 제시함으로 단기적인 분석으로 인한 이점에 대한 오해를 피하고 장기적인 도로 유지보수 예산을 크게 절감할 수 있는 선제적 유지관리 전략 실행을 촉진할 것으로 기대한다.
특히 이 연구는 도로시설 관리 기관인 지방자치단체가 도로 유지관리 예산 배분을 설정할 때 이러한 예상 비용 시뮬레이션 결과에 근거하여 매년 단기(2~3년), 중기(5~7년), 장기(10~15년) 계획을 정기적으로 수립하고 수정할 수 있는 근거를 제시하였다.