[국내논문]표준단면을 이용한 터널 공사비 예측모델 개발 (II) - 공사비 변동 모델 및 검증 - A Standard Section-Based Approximate Cost Estimating Model on Tunnel (II) - Cost Variance Index Table and Test -원문보기
본 연구는 터널공사비 영향요인 분석 결과를 이용하여 터널 공사비 예측에 활용될 수 있는 모델을 제시하였다. 이를 위해 공사비 영향요인의 변화에 따른 공사비 변동 지수표를 구축하고, 이를 바탕으로 사업 환경의 변화에 따른 공사비 추정을 위한 절차를 제시하였다. 또한 최근 수행된 실제 프로젝트를 대상으로 제시된 터널 공사비 추정모델의 적정성을 검증하는 작업을 수행하였다. 표준단면 및 공사비 변동비를 바탕으로 한 공사비 예측에 있어 실제 프로젝트를 통한 검증결과 실제 설계 예정가격과 비교하여 -5% ~ +11%의 범위에서 추정되었다. 제시된 모델은 기획단계에서 사업의 기본적인 조건을 바탕으로 사업비를 추정하고, 설계 및 시공단계에서 설계 대안에 대한 경제성 평가, 설계조건, 지반조건, 시공환경의 변화, 공법, 자재, 장비의 변경에 따른 공사비의 영향을 효율적으로 평가하는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구는 터널공사비 영향요인 분석 결과를 이용하여 터널 공사비 예측에 활용될 수 있는 모델을 제시하였다. 이를 위해 공사비 영향요인의 변화에 따른 공사비 변동 지수표를 구축하고, 이를 바탕으로 사업 환경의 변화에 따른 공사비 추정을 위한 절차를 제시하였다. 또한 최근 수행된 실제 프로젝트를 대상으로 제시된 터널 공사비 추정모델의 적정성을 검증하는 작업을 수행하였다. 표준단면 및 공사비 변동비를 바탕으로 한 공사비 예측에 있어 실제 프로젝트를 통한 검증결과 실제 설계 예정가격과 비교하여 -5% ~ +11%의 범위에서 추정되었다. 제시된 모델은 기획단계에서 사업의 기본적인 조건을 바탕으로 사업비를 추정하고, 설계 및 시공단계에서 설계 대안에 대한 경제성 평가, 설계조건, 지반조건, 시공환경의 변화, 공법, 자재, 장비의 변경에 따른 공사비의 영향을 효율적으로 평가하는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
The paper provides an approximate cost estimating model that can be used for tunnel. Based on the previous study analyzed critical factors that have impact on tunnel construction cost, this paper establishes a cost variance index table that reflects the cost impacts due to the change of the critical...
The paper provides an approximate cost estimating model that can be used for tunnel. Based on the previous study analyzed critical factors that have impact on tunnel construction cost, this paper establishes a cost variance index table that reflects the cost impacts due to the change of the critical cost factors. An estimating procedure is described utilizing the index table. For the verification of the suggested model, the comparison of the estimated construction cost with real project cost is performed. The estimated results range from 95%~111% of the real project costs. As an approximate tunnel cost estimating model, the model can be utilized to quickly estimate tunnel construction costs based on the conceptual information at the planning stage and to efficiently make a decision on design alternatives.
The paper provides an approximate cost estimating model that can be used for tunnel. Based on the previous study analyzed critical factors that have impact on tunnel construction cost, this paper establishes a cost variance index table that reflects the cost impacts due to the change of the critical cost factors. An estimating procedure is described utilizing the index table. For the verification of the suggested model, the comparison of the estimated construction cost with real project cost is performed. The estimated results range from 95%~111% of the real project costs. As an approximate tunnel cost estimating model, the model can be utilized to quickly estimate tunnel construction costs based on the conceptual information at the planning stage and to efficiently make a decision on design alternatives.
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문제 정의
본 연구는 터널 공사비에 영향을 미치는 요인에 대한 분석결과를 바탕으로 기획, 설계 및 시공단계에서 사업비 추정및 설계 대안에 대한 공사비 변화의 정도를 평가할 수 있는 터널 공사비 예측모델 구축을 목표로 한다. 이를 위해 공사비 영향 요인의 변화에 따른 공사비 변동비에 대한 지수표 (Cost Variance Index Table)를 구축하고, 이를 바탕으로 사업 환경의 변화에 따른 공사비 추정을 위한 절차를 제시하고자 한다.
본 연구는 터널 공사비에 영향을 미치는 요인에 대한 분석결과를 바탕으로 기획, 설계 및 시공단계에서 사업비 추정및 설계 대안에 대한 공사비 변화의 정도를 평가할 수 있는 터널 공사비 예측모델 구축을 목표로 한다. 이를 위해 공사비 영향 요인의 변화에 따른 공사비 변동비에 대한 지수표 (Cost Variance Index Table)를 구축하고, 이를 바탕으로 사업 환경의 변화에 따른 공사비 추정을 위한 절차를 제시하고자 한다. 또한 최근 수행된 실제 프로젝트를 대상으로 제시된 공사비 추정모델의 적정성을 검증하는 작업을 수행하고자 한다.
이를 위해 공사비 영향 요인의 변화에 따른 공사비 변동비에 대한 지수표 (Cost Variance Index Table)를 구축하고, 이를 바탕으로 사업 환경의 변화에 따른 공사비 추정을 위한 절차를 제시하고자 한다. 또한 최근 수행된 실제 프로젝트를 대상으로 제시된 공사비 추정모델의 적정성을 검증하는 작업을 수행하고자 한다. 제시된 모델을 통하여 사업 기획단계에서 사업의 기본적인 조건을 바탕으로 사업비를 추정하고, 설계 및 시공 단계를 진행하면서 설계 대안에 대한 신속하고 개략적인 경제성 평가, 설계조건, 지반조건, 시공환경의 변화, 공법, 자재, 장비의 변경에 따른 공사비 영향을 신속히 평가할 수 있도록 지원할 수 있는 정보체계를 구축하고자 한다.
또한 최근 수행된 실제 프로젝트를 대상으로 제시된 공사비 추정모델의 적정성을 검증하는 작업을 수행하고자 한다. 제시된 모델을 통하여 사업 기획단계에서 사업의 기본적인 조건을 바탕으로 사업비를 추정하고, 설계 및 시공 단계를 진행하면서 설계 대안에 대한 신속하고 개략적인 경제성 평가, 설계조건, 지반조건, 시공환경의 변화, 공법, 자재, 장비의 변경에 따른 공사비 영향을 신속히 평가할 수 있도록 지원할 수 있는 정보체계를 구축하고자 한다.
본 연구에서는 터널공사의 수행에 있어 공사비에 영향을 미치는 요인에 대한 분석결과를 바탕으로 하고, 공사비 영향 요인별 공사비 변화의 정도를 지수화 하였으며, 이를 통해 터널공사의 설계 대안에 대한 경제성 평가 및 공사비 영향 평가에 활용할 수 있는 터널 공사비 예측절차를 제시하였다. 또한 최근 시행된 실제 프로젝트를 대상으로 하여 제시된 모델의 적정성에 대한 검증작업을 수행하였다.
제안 방법
터널 공사의 수량 및 공사비의 산출은 터널의 표준단면을 활용하여 각 지보패턴별 표준단면에 대한 M당 단위수량을 산출하고 적용연장을 곱하여 총괄수량을 집계하였다. 수량및 단가산출에 사용된 기준은 표 3과 같다.
수량및 단가산출에 사용된 기준은 표 3과 같다. 터널 공사비 영향요인 분석에 대한 연구결과를 바탕으로 공사비 예측을 지원하기 위한 영향요인별 공사비 변동비를 분석하였다.
신규, 설계변경에 따른 공사비 영향요인의 변화가 전체 공사비에 미치는 영향을 신속히 예측하기 위한 도구로 표준단면을 이용한 터널 공사비 변동비를 표로 정리하였으며 표 10과 같다.
셋째, 각 터널별로 공사비 추정의 기준이 되는 지보패턴Type-1의 M당 공사비를 산정한다. 본 연구에서는 모델터널의 M당 공사비에 각 터널과 모델터널의 단면적 비율을 곱하여 공사비를 산정하는 방법을 적용하였다. 지보패턴 Type1이 없는 경우 임의의 한 개의 지보패턴에 대한 공사비를 같은 방식으로 구한 후 해당 지보패턴의 모델터널 변동비로 나누어 Type-1의 M당 공사비를 구할 수 있다.
넷째, 산정된 지보패턴 Type-1의 M당 공사비에 각 지보 패턴별 변동비 누계값을 곱하여 M당 추정 공사비를 산출한다. 산출된 추정 M당 공사비에 각 지보패턴별 적용 연장을 곱하여 전체 추정공사비를 산정한 후 실시설계 NATM터널 공사비와 비교하여 정확도를 비교하여 공사비 산정 모델을 검증하였다. 그림 2는 본 연구에서 제시한 공사비 예측 모델을 이용하여 터널 공사비 산정하는 절차를 나타내고 있으며, 표 11 ~ 표 14는 터널 공사비 변동모델을 활용한 공사비 산정 및 검증 사례를 보여준다.
도출된 공사비 산정 모델의 정확도 및 실효성에 대한 검증을 수행하였다. 최근 실시설계가 완료된 4개의 NATM터널을 대상으로 공사비 산정 모델에 의하여 산정된 추정공사비와 실제 실시설계의 공사비 차이를 비교하여 정확도를 알아보았다.
본 연구에서는 터널공사의 수행에 있어 공사비에 영향을 미치는 요인에 대한 분석결과를 바탕으로 하고, 공사비 영향 요인별 공사비 변화의 정도를 지수화 하였으며, 이를 통해 터널공사의 설계 대안에 대한 경제성 평가 및 공사비 영향 평가에 활용할 수 있는 터널 공사비 예측절차를 제시하였다. 또한 최근 시행된 실제 프로젝트를 대상으로 하여 제시된 모델의 적정성에 대한 검증작업을 수행하였다. 검증 결과 예측모델은 실제 설계 예정가격과 비교하여 -5% ~ +11%의 범위에서 예측할 수 있음을 검증할 수 있었으며, 개략적인 공사비 추정모델로서의 적용성을 파악할 수 있었다.
도출된 공사비 산정 모델의 정확도 및 실효성에 대한 검증을 수행하였다. 최근 실시설계가 완료된 4개의 NATM터널을 대상으로 공사비 산정 모델에 의하여 산정된 추정공사비와 실제 실시설계의 공사비 차이를 비교하여 정확도를 알아보았다. 검증방법은 다음과 같은 단계로 수행하였다.
둘째, 각 NATM터널의 공사비 영향요인 7가지에 대한 적용 현황을 정리한 후 공사비 산정 모델을 이용하여 영향요인별 변동비를 지보패턴별로 확정하고 변동비 누계 값을 구 한다. 특수 지보패턴인 Type-6의 변동비는 Type-5 변동비의 110%를 적용하기로 한다.
셋째, 각 터널별로 공사비 추정의 기준이 되는 지보패턴Type-1의 M당 공사비를 산정한다. 본 연구에서는 모델터널의 M당 공사비에 각 터널과 모델터널의 단면적 비율을 곱하여 공사비를 산정하는 방법을 적용하였다.
대상 데이터
본 연구의 범위는 철도(복선) 분야를 대상으로 하고, 국내 터널건설의 주류를 이루고 있는 굴착 공법인 NATM을 대상으로 하였다. 공종은 터널공사비의 가장 큰 비중을 차지하며, 다양한 대안이 적용될 수 있는 토공 및 지보공을 주요 연구 범위로 하였다.
본 연구의 범위는 철도(복선) 분야를 대상으로 하고, 국내 터널건설의 주류를 이루고 있는 굴착 공법인 NATM을 대상으로 하였다. 공종은 터널공사비의 가장 큰 비중을 차지하며, 다양한 대안이 적용될 수 있는 토공 및 지보공을 주요 연구 범위로 하였다.
성능/효과
검증에 적용된 4개의 실시설계 과업의 내용과 검증결과 에대한 정확도는 표 15와 같다. 본 연구에서 제시한 공사비산정모델에 대한 검증을 수행한 결과, 공사비 산정 모델의 정확도는 95%~111%의 범위를 보여 개략공사비 추정에 있어 대체로 신뢰할만한 수준을 보여주었다. 제시된 공사비 산정 모델은 부대공의 영향을 반영하지 않은 것으로 부대공의 영향까지 고려한 공사비 산정 모델을 개발하는 경우 정확도를 더 높일 수 있을 것으로 기대된다.
또한 최근 시행된 실제 프로젝트를 대상으로 하여 제시된 모델의 적정성에 대한 검증작업을 수행하였다. 검증 결과 예측모델은 실제 설계 예정가격과 비교하여 -5% ~ +11%의 범위에서 예측할 수 있음을 검증할 수 있었으며, 개략적인 공사비 추정모델로서의 적용성을 파악할 수 있었다.
첫째, 과업별 실시설계 공사비 중에서 NATM터널 공사비를 추출하고 이 공사비에서 본 연구대상에서 제외된 터널 보강 공사비를 뺀 금액에 필요한 경우 에스컬레이션을 적용 하여 산정된 공사비를 실시설계 NATM터널 공사비로 한다.
후속연구
본 연구에서 제시한 공사비산정모델에 대한 검증을 수행한 결과, 공사비 산정 모델의 정확도는 95%~111%의 범위를 보여 개략공사비 추정에 있어 대체로 신뢰할만한 수준을 보여주었다. 제시된 공사비 산정 모델은 부대공의 영향을 반영하지 않은 것으로 부대공의 영향까지 고려한 공사비 산정 모델을 개발하는 경우 정확도를 더 높일 수 있을 것으로 기대된다.
본 공사비 산정 모델을 활용하여 1개의 지보패턴에 대한 공사비 정보만으로 전체 NATM터널에 대한 신속한 개략공사비의 추정이 가능하고 각 공사비 영향요인의 변동시 간편하게 공사비 변화를 예측할 수 있어 선형 및 터널 계획, 공법선정 및 설계변경 등에 대한 의사결정의 기초자료로 손쉬운 활용을 기대할 수 있다.
기존에 지역별, 공종별 공사비 영향요인을 고려한 지수는 많이 활용되고 있으나 사업수행 단계에서 설계 및 공사 대안에 대한 경제적 측면에서의 평가에 대한 의사결정을 신속히 지원할 수 있는 지수표 작성에 대한 연구는 부족하였던 것이 현실이다. 본 연구는 터널공사를 대상으로 주요 공사비 영향요인을 분석하고, 표준 설계단면에 대한 공사비 영향 지수표를 구축하고, 이를 바탕으로 다양한 설계 및 공법대안에 대한 지수표의 적용사례 및 그 적정성을 검증하는 연구를 수행함으로써 향후 이에 대한 다양한 데이터의 축적을 위한 기반을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구에서 제시된 터널 공사비 예측모델은 터널의 토공을 주요 연구범위로 하고 있어 구조물공, 부대공 등에 대한 지속적인 추가연구를 필요로 한다. 또한, 장대터널이 증가하는 추세에 맞추어 장대터널에 맞는 환기설비, 방재시설, 갱구부 등에 대한 대안평가를 지원하기 위한 보완연구를 통하여 예측 결과의 정확도를 개선할 수 있을 것으로 사료된다.
본 연구에서 제시된 터널 공사비 예측모델은 터널의 토공을 주요 연구범위로 하고 있어 구조물공, 부대공 등에 대한 지속적인 추가연구를 필요로 한다. 또한, 장대터널이 증가하는 추세에 맞추어 장대터널에 맞는 환기설비, 방재시설, 갱구부 등에 대한 대안평가를 지원하기 위한 보완연구를 통하여 예측 결과의 정확도를 개선할 수 있을 것으로 사료된다. 또한 본 연구는 공사비 산정기준으로 표준품셈 데이터를 활용함으로써 설계예정가격 측면에서의 공사비 영향을 평가한 것으로 향후 실제 작업 생산성 데이터를 활용함으로써 실적 공사비 측면에서의 영향에 대한 연구와 병행되어야할 것이다.
또한, 장대터널이 증가하는 추세에 맞추어 장대터널에 맞는 환기설비, 방재시설, 갱구부 등에 대한 대안평가를 지원하기 위한 보완연구를 통하여 예측 결과의 정확도를 개선할 수 있을 것으로 사료된다. 또한 본 연구는 공사비 산정기준으로 표준품셈 데이터를 활용함으로써 설계예정가격 측면에서의 공사비 영향을 평가한 것으로 향후 실제 작업 생산성 데이터를 활용함으로써 실적 공사비 측면에서의 영향에 대한 연구와 병행되어야할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
기획/타당성 조사 단계에서는 무엇을 적용하여 공사비 추정에 활용되고 있는가?
현재 국내의 경우 장비수급, 공사비, 시공성 측면에서 대부분의 터널이 NATM공법으로 건설되고 있어 본 지침에서는 NATM공법에 의한 건설단가를 제시하고 있는 것으로 평가된다. 기획/타당성 조사 단계에서는 각 지침에서 제공하는 표준공사비 단가를 적용하여 공사비 추정에 활용되고 있으나, 설계 단계에서는 주요 공종별 개략 수량을 산출하여 공사비를 산정하고 있는 것이 현실이다. 그러나 공종별 개략 수량 산출방법은 많은 시간과 자원이 투입되며, 공사에 대안을 평가하기 위한 공사비 예측기술로써의 신속한 의사결정과 공사비 분석에 한계가 있다.
본 연구에서 제시한 공사비산정모델에 대한 검증을 수행한 결과, 공사비 산정 모델의 정확도는 얼마의 범위를 보였는가?
검증에 적용된 4개의 실시설계 과업의 내용과 검증결과 에대한 정확도는 표 15와 같다. 본 연구에서 제시한 공사비산정모델에 대한 검증을 수행한 결과, 공사비 산정 모델의 정확도는 95%~111%의 범위를 보여 개략공사비 추정에 있어 대체로 신뢰할만한 수준을 보여주었다. 제시된 공사비 산정 모델은 부대공의 영향을 반영하지 않은 것으로 부대공의 영향까지 고려한 공사비 산정 모델을 개발하는 경우 정확도를 더 높일 수 있을 것으로 기대된다.
참고문헌 (11)
건설교통부(2005) 국도건설공사 설계실무 요령
건설교통부(2007) 도로업무편람
한국철도시설공단(2004) 철도설계편람(토목편), (사)대한토목학회
한국철도시설공단(2005) 철도공사 수량 및 단가산출 기준, 한국철도시설공단
한국건설기술연구원(2006) 2006년 상반기 건설공사 실적공사비 적용 공종 및 단가, 한국건설기술연구원
Chou, Jui-Sheng., Wang, Linlin., Chong, Wai Kiong., and O'Connor, and James T. (2005) Preliminary Cost Estimates Using Probabilistic Simulation for Highway Bridge Replacement Projects
Kim, G. H., Seo, D. S., and Kang, K. I. (2005) Hybrid models of neural networks and genetic algorithms for predicting preliminary cost estimates, Journal of Computing in Civil Engineering, Vol. 208, No. 19
Trefor P. Williams (2003) Predicting final cost for competitively bid construction projects using regression models, International Journal of Project Management, Vol. 21, pp. 593-599
Trefor P. Williams, Sudha Lakshminarayanan, and Harold Sackrowitz (2005) Analyzing bidding statistics to predict completed project cost, Computing in Civil Engineering, Vol. 179, No. 157
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