[논문]오브젝트-파라미터기반 건축마감공사비 개산견적 모델

구교진; 박성호; 박성철; 송종관

문제 정의

매우 중요하다. 그래서 개산견적은 공사비를 고려한 설계 의사결정 업무와 밀접한 연계성을 가지고 수행되어야 할 뿐만 아니라, 정확한 공사비 산출을 그 목적으로 한다. 개산견적에 관한 기존의 방법과 모델들은 보다 신뢰성 있는 견적 결과를 도출하기 위해 계속 진행되어 왔다.
본 연구에서는 설계자의 의사결정을 지원하여 업무의 효율성을 높일 수 있는 오브젝트기반 개산견적 방식과 용이하게 공사비 산출을 할 수 있는 파라미터기반 견적방식, 이들의 상호 보완적 관계를 조합한 개산견적 방법을 제시하였다. 또한, 사용자에 의한 추가공사 항목 공사비를 고려하여 보다 정확한 개산견적 결과를 도출할 수 있는 오브젝트-파라미터기반 건축마감공사비 산정 모델을 개발하였다.
본 연구에서는 주요 의사결정이 공사비에 가장 큰 영향을 미치는 기본설계단계에서 설계자의 공사비 산정을 지원하는 모델을 개발하고자 한다. 모델의 적용 대상 프로젝트는 지상 15층 이상, 연면적 15,000m2 이상의 SRC조 고층 사무소 프로젝트로 제한하고, 건축마감공사비 산정 모델 개발로 범위를 설정하였다.
그러나 부위별 프로토타입만을 기반으로 하는 견적방법은 정확성 확보에 한계가 있으며, 연면적, 건축면적 등과 같은 프로젝트 파라미터에 의해 용이하게 산정될 수 있는 작업항목에 대한 연구가 미흡하였다. 이에 본 연구에서는 보다 정확하고 신뢰성 있는 견적결과를 예측할 수 있는 오브젝트-파라미터기반 개산견적 모델을 개발하고자 한다.

제안 방법

1) 공사비 예측에 관한 기존 국내외 연구 및 시스템을 조사하고, 문제점을고찰한다.
개산견적의 정확도는 설계도서가 완성되지 않은 단계이기 때문에 부정확할 수밖에 없으며, 이 정확도를 정량적으로 측정하여 시스템의 실무 적용성 및 효용성을 검증하였다. 사례적용을 위해 앞서 활용되 었던 두 개의 실제 프로젝트와 비슷한 규모의 프로젝트의 도면, 물량산출서, 그리고 내역서를 활용하였다.
기본설계단계 마감공사비 산정에서 분류된 파라미터 작업 항목 대한 공사비를 예측하기 위해 설계도서의 완성이 미비한 기본설계 단계에서 획득할 수 있는 정보(연면적, 건축면적, 지상·지하층연면적, 지상 . 지하층수 외벽면적, 외벽개구부 면적 등)인 건축개요적 영향요인을 활용하였다. 파라미터에 의한 개략견적은 설계가 진행되는 기본설계단계에서 건축개요 정보들에 의해 쉽고 빠르게 계산될 수 있다.
기존 연구보다 신뢰성 있는 개산견적을 위한 요구조건을 반영한 오브젝트-파라미터기반 개산견적 모델(Object & Parameter based Schematic Estimation Model, 이하 OPSEM)의 프레 임워크를 그림 1에 도식화 하였다. 먼저 신규 프로젝트의 개산견적을 위해서 사례 프로젝트를 기반으로 공종별 내역서, 도면, 수량산출서 등을 분석하여 부위별 분류체계(Element Breakdown Structure, 이하 EBS)를 적용한 오브젝트 DB가 구축된다(그림 1의(1)).
그리고 그림 2와 같이 EBS에 의해 분류되고 설계자의 입력에 의해 구해지는 주요 작업항목과 주요항목의 수량에 따라 구해질 수 있는 부속 작업항목으로 분리하고, 이를 통해 두 항목간의 관계식을 정립한다(그림 1의(2)). 또한 비(非)오브젝트 작업항목인 파라미터 작업항목(그림 1의 (3))과 추가공사 항목(그림 1의(4))을 분류한 후, 산출식 및 공사비 산정방식을 제시한다. 이와 같이 설계자는 수동적 인 산출방식이 아닌 OPSEM을 통해서 원하는 오브젝트를 용이하게 선택하고 수정할 수 있어 개산견적의 효용성이 높아질 수 있다.
관계를 조합한 개산견적 방법을 제시하였다. 또한, 사용자에 의한 추가공사 항목 공사비를 고려하여 보다 정확한 개산견적 결과를 도출할 수 있는 오브젝트-파라미터기반 건축마감공사비 산정 모델을 개발하였다. 제안된 모델에서는 다양한 마감공사비 항목 및 구성요소들의 단가정보를 묶은 오브젝트 작업항목과 건축물의 연면적, 건축면적 등의 독립변수에 의해 산출되는 파라미터 작업항목, 프로젝트의 특정 공사인 추가공사 항목으로 분류하고 각 속성에 맞는 공사비 산출식을 정립하여 이전 방식보다 신뢰성이 향상된 견적결과를 도출할 수 있도록 하였고, 제시된 모델을 바탕으로 시스템을 구축하였다.
6%의 상당한 공사비 비중을 차지하고 있는 것으로 봤을 때, 파라미터 작업항목과 더불어 추가공사 항목들이 직접적으로 마감공사비의 예측에 미치는 영향도 크다는 것을 알 수 있다. 본 연구에서는 공사비 항목의 한 분류로서 추가공사 항목 을 고려하였고, 추가공사 항목의 예로는 엘리베이터, 무빙워크, 헬리포트 설치, 창상부 보강, 아트타일 배면마감, 전동롤스크린' 등이 있다. 추가공사 항목은 오브젝트 또는 파라미터 작업항목으로 결정될 수 없는 항목들이다.
본 연구에서는 사용된 오브젝트 는 위의 부위별 프로토타입이 가진 특성이외에도 주요항목과 부속항목간의 관계식 및 비(非)오브젝트 작업항목의 파라미터 관계식등과 관련된 행위(behavior)를 수행한다. 이를 통해 이전보다 가능한 한 개산견적의 오차율 범위를 축소하여 보다 정확한 견적이 가능하다.
본 연구에서는 우선 파라미터 작업항목을 실적 공사비 내역서로부터 추출하기 위해 1차 분류에서 오브젝트와 비(非)오브젝트 항목을 구분하였고, 2차 분류에서는 견적분야에서 30년 이상의 실무경력이 있는 전문가들의 면담을 실시하여 비(非)오브젝트 항목들로부터 파라미터 작업항목을 분류하였다. 마지막으로 회귀분석을 통해 검증을 실시하여 파라미터 작업항목의 최종 분류하여, 표 6과 같이 전체 마감공사비 대비 오브젝트, 파라미터, 추가공사 항목의 전체 공사비에 대한 비율을 분석하였다.
사례 공사비 내역서를 통해 얻은 정보로부터 오브젝트의 주요 작업 항목과 부속 작업항목, 파라미터 작업항목, 그리고 사용자에 의한 추가공사 항목을 분류하였고(표 3), 각 항목에 대한 정의는 다음과 같다.
도출할 수 있다. 사용자가 오브젝트를 선택 시, 견적시간을 단축시키고 보다 신뢰성 높은 견적결과를 도출하기 위해 표 5의 2개 사례 프로젝트 일위대가 및 수량산출서로부터 약 50개의 오브젝트 부속 작업항목에 대한 산식을 정립하고, 부속 작업항목을 가진 오브젝트 선택 시 자동계산에 의해 시스템에서 실행되도록 하였다.
실무 효용성 검증을 위해 사례 프로젝트의 기준층(4-19층)의 실내에 해당하는 건축 마감공사비를 기존연구의 견적방식과 오브젝트 기반 개산견적 시스템을 활용한 방식, 그리고 오브젝트-파라미터기반 개산견적 시스템으로 각각 수행하고, 그에 소요되는 결과물의 실제공사비 대비 오차율(为을 비교하였다. 마감공사비 산출에 사용된 실은 총 7개로 ELEV.
위와 같은 분석절차로 2개의 실적 공사의 내역서로부터 파라미터 작업항목을 추출하였고, 해당 프로젝트의 연면적, 지상층 연면적, 지하층 연면적 등과 같이 설계초기에서 얻을 수 있는 정보를 각 파라미터 작업항목과 비교한 후, 가장 큰 추출회귀계수값(기울기)이 도출되는 독립변수를 사용하였다(표 8 참고). 통계적인 유의성 확보에는 사례의 수가 적지만, 지속적으로 사례가 축적되어 신뢰성을 갖게 될 때를 고려한 초기단계의 회귀분석 방법론 차원에서 연구가 진행되었다.
이를 해결하기 위한 방안으로 본 연구에서는 작업항목들을 오브젝트기반 작업항목, 파라미터에 의한 작업항목, 사용자에 의한 추가 작업항목 등으로 분류하고 구성요소간의 관계를 정립하여 발전시킨 '오브젝트-파라미터 기반 기본설계단계 건축마감공사비 산정' 모델을 개발하였다.
또한, 사용자에 의한 추가공사 항목 공사비를 고려하여 보다 정확한 개산견적 결과를 도출할 수 있는 오브젝트-파라미터기반 건축마감공사비 산정 모델을 개발하였다. 제안된 모델에서는 다양한 마감공사비 항목 및 구성요소들의 단가정보를 묶은 오브젝트 작업항목과 건축물의 연면적, 건축면적 등의 독립변수에 의해 산출되는 파라미터 작업항목, 프로젝트의 특정 공사인 추가공사 항목으로 분류하고 각 속성에 맞는 공사비 산출식을 정립하여 이전 방식보다 신뢰성이 향상된 견적결과를 도출할 수 있도록 하였고, 제시된 모델을 바탕으로 시스템을 구축하였다. 시스템의 유효성 검증을 위해 유사사례 프로젝트의 16개층으로 구성된 기준층의 7개실을 대상으로 건축 마감공사비 개산견적 결과의 오차율을 분석하였다.

대상 데이터

개발하고자 한다. 모델의 적용 대상 프로젝트는 지상 15층 이상, 연면적 15,000m2 이상의 SRC조 고층 사무소 프로젝트로 제한하고, 건축마감공사비 산정 모델 개발로 범위를 설정하였다. 연구의 방법 및 수행절차는 다음과 같다.
실무 적용성 및 효용성을 검증하였다. 사례적용을 위해 앞서 활용되 었던 두 개의 실제 프로젝트와 비슷한 규모의 프로젝트의 도면, 물량산출서, 그리고 내역서를 활용하였다.(표9)
실무 적용성을 확인하기 위해 건물용도가 오피스 건축물인 두 개의 사례 프로젝트를 사용하였고, 표 5는 사용된 프로젝트의 개요를 나타낸 것이다.

데이터처리

4) 제안된 모델의 타당성을 검증하기 위해 사례 프로젝트를 대상으로 기존 견적방식과 본 모델의 결과값 비교를 통해 실무 효용성 평가를 실시한다.
파라미터 작업항목을 분류하였다. 마지막으로 회귀분석을 통해 검증을 실시하여 파라미터 작업항목의 최종 분류하여, 표 6과 같이 전체 마감공사비 대비 오브젝트, 파라미터, 추가공사 항목의 전체 공사비에 대한 비율을 분석하였다. 이를 통해 오브젝트 작업항목(주요작업항목과 부속작업항목)이 프로젝트 1과 2에서 각각 72.
제안된 모델에서는 다양한 마감공사비 항목 및 구성요소들의 단가정보를 묶은 오브젝트 작업항목과 건축물의 연면적, 건축면적 등의 독립변수에 의해 산출되는 파라미터 작업항목, 프로젝트의 특정 공사인 추가공사 항목으로 분류하고 각 속성에 맞는 공사비 산출식을 정립하여 이전 방식보다 신뢰성이 향상된 견적결과를 도출할 수 있도록 하였고, 제시된 모델을 바탕으로 시스템을 구축하였다. 시스템의 유효성 검증을 위해 유사사례 프로젝트의 16개층으로 구성된 기준층의 7개실을 대상으로 건축 마감공사비 개산견적 결과의 오차율을 분석하였다. 분석결과, 본 시스템을 활용할 경우 기존의 개산견적 방식보다 더 효과적으로 정확한 공사비를 산정할 수 있었다.
최종적으로 오브젝트-파라미터 기반 개산견적 시스템에 적용되어질 추정된 회귀식을 도출하기 위해 회귀계수 추정법으로는 최소제곱법을 사용하였고, Microsoft Excel XP® 프로그램의 데이터분석 중 회귀분석 기능을 활용하였다. 예를 들어, 아래의 식(1)을 바탕으로 층간 방화구획의 회귀식을 추정하기 위해 2개의 프로젝트에서 추출 회귀계수가 가장 유사한 지상층연면적을 독립변수로 사용하고 다음과 같이 독립변수값(x)과 수량(Y)과의 추정된 회귀식을 도출하였다.

성능/효과

시스템의 유효성 검증을 위해 유사사례 프로젝트의 16개층으로 구성된 기준층의 7개실을 대상으로 건축 마감공사비 개산견적 결과의 오차율을 분석하였다. 분석결과, 본 시스템을 활용할 경우 기존의 개산견적 방식보다 더 효과적으로 정확한 공사비를 산정할 수 있었다. 향후 다양하고 충분한 유사 사례프로젝트의 추가적인 DB구축을 통해 파라미터 항목의 회귀분석을 활용한 공사비 산출식의 신뢰도를 향상시켜야 할 것이다.
마지막으로 회귀분석을 통해 검증을 실시하여 파라미터 작업항목의 최종 분류하여, 표 6과 같이 전체 마감공사비 대비 오브젝트, 파라미터, 추가공사 항목의 전체 공사비에 대한 비율을 분석하였다. 이를 통해 오브젝트 작업항목(주요작업항목과 부속작업항목)이 프로젝트 1과 2에서 각각 72.5%, 83.6%로 높은 비중을 차지하고 있었다. 이는 오브젝트 항목들이 마감공사비 산정에서 상당히 중요하고 공사비 조정에 민감하게 반응하는 항목임을 보여준다.
4%로 나타났다. 이와 같이 본 시스템을 활용할 경우 설계 대안에 대한 정확한 공사비 산정 측면에서 OBSES에 비해 상당히 효과적으로 견적의 오차를 크게 줄일 수 있는 것으로 나타났다.
이러한 특정 공사들은 발주자의 의도에 따라서 대안별로 공사비용면에서 큰 차이를 나타낼 수 있기 때문에 개산견적 시 고려해야 신뢰성 있는 견적을 할 수 있다. 표 6의 프로젝트 1과 2가 각각 15.2%, 8.6%의 상당한 공사비 비중을 차지하고 있는 것으로 봤을 때, 파라미터 작업항목과 더불어 추가공사 항목들이 직접적으로 마감공사비의 예측에 미치는 영향도 크다는 것을 알 수 있다. 본 연구에서는 공사비 항목의 한 분류로서 추가공사 항목 을 고려하였고, 추가공사 항목의 예로는 엘리베이터, 무빙워크, 헬리포트 설치, 창상부 보강, 아트타일 배면마감, 전동롤스크린' 등이 있다.

후속연구

향후 다양하고 충분한 유사 사례프로젝트의 추가적인 DB구축을 통해 파라미터 항목의 회귀분석을 활용한 공사비 산출식의 신뢰도를 향상시켜야 할 것이다. 또한, 마감공사비의 예측 정확도를 보다 향상시킬 수 있는 재료의 실적단가 업데이트에 관련한 연구가 필요할 것이며, 파라미터 작업항목의 공사비 산정에 있어서 사례 DB 추가 시, 회귀식이 지속적으로 업데이트가 가능한 시스템에 대한 연구가 필요할 것이다.
분석결과, 본 시스템을 활용할 경우 기존의 개산견적 방식보다 더 효과적으로 정확한 공사비를 산정할 수 있었다. 향후 다양하고 충분한 유사 사례프로젝트의 추가적인 DB구축을 통해 파라미터 항목의 회귀분석을 활용한 공사비 산출식의 신뢰도를 향상시켜야 할 것이다. 또한, 마감공사비의 예측 정확도를 보다 향상시킬 수 있는 재료의 실적단가 업데이트에 관련한 연구가 필요할 것이며, 파라미터 작업항목의 공사비 산정에 있어서 사례 DB 추가 시, 회귀식이 지속적으로 업데이트가 가능한 시스템에 대한 연구가 필요할 것이다.

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