경량기포혼합토는 경량성으로 인해 구조물 등에 작용하는 하중이 저감되어 연약지반의 뒷채움 재료로 사용되지만, 일반토사에 비하여 초기시공비용이 많이 소요되어 아직 국내에서는 많이 적용되고 있지 않다. 주로 뒷채움 재료는 초기시공비가 적게 소요되는 일반토사를 사용하고 있으나, 일반토사의 덧씌우기 공법은 횟수가 증가함에 따라 사용연수가 감소된다. 특히 연약지반에 설치된 BOX구조물이나 교대 뒷채움 인근의 단차 발생 시 덧씌우기 공법은 일시적인 대체공법은 가능하지만, 덧씌우기 두께에 대한 하중만큼 추가 하중이 발생하게 되므로 결국 단차에 대한 해결책은 되지 못한다. 따라서 본 연구에서는 BOX구조물 뒷채움 재료인 일반토사와 경량기포혼합토의 두 가지 대안에 대하여 LCC 분석을 실시하고 경제적 측면에서 보다 합리적인 의사결정을 할 수 있는 경제성 분석을 제시하고자 하였다. 그 결과 경량기포혼합토가 일반토사에 비해 초기시공비용은 많이 소요되지만 유지관리 측면에서는 비용이 더 적게 소요되어 경제성을 확보할 수 있는 것으로 분석되었다.
경량기포혼합토는 경량성으로 인해 구조물 등에 작용하는 하중이 저감되어 연약지반의 뒷채움 재료로 사용되지만, 일반토사에 비하여 초기시공비용이 많이 소요되어 아직 국내에서는 많이 적용되고 있지 않다. 주로 뒷채움 재료는 초기시공비가 적게 소요되는 일반토사를 사용하고 있으나, 일반토사의 덧씌우기 공법은 횟수가 증가함에 따라 사용연수가 감소된다. 특히 연약지반에 설치된 BOX구조물이나 교대 뒷채움 인근의 단차 발생 시 덧씌우기 공법은 일시적인 대체공법은 가능하지만, 덧씌우기 두께에 대한 하중만큼 추가 하중이 발생하게 되므로 결국 단차에 대한 해결책은 되지 못한다. 따라서 본 연구에서는 BOX구조물 뒷채움 재료인 일반토사와 경량기포혼합토의 두 가지 대안에 대하여 LCC 분석을 실시하고 경제적 측면에서 보다 합리적인 의사결정을 할 수 있는 경제성 분석을 제시하고자 하였다. 그 결과 경량기포혼합토가 일반토사에 비해 초기시공비용은 많이 소요되지만 유지관리 측면에서는 비용이 더 적게 소요되어 경제성을 확보할 수 있는 것으로 분석되었다.
The lightweight bubble mixture soil is used for soft ground rear-filling material by applying reduced weight on structure. However, comparing with the general soil, it is not applied in domestic because of initial phase cost of construction. General soil, which has lower initial phase cost is usuall...
The lightweight bubble mixture soil is used for soft ground rear-filling material by applying reduced weight on structure. However, comparing with the general soil, it is not applied in domestic because of initial phase cost of construction. General soil, which has lower initial phase cost is usually used for rear-filling, but the use of overlay method of general soil is reduced as the number of layers increases. Especially box structure placed in soft ground or the overlay method when gap near pier rear-filling can be replaced with temporary alternative method, however, it can't be a solution to gap by generation of extra weight of thickness of overlaying. Therefore, execute LCC analysis of two alternative-the general and the lightweight bubble mixture soils, which are rear-filling material of box structure- and present economical analysis in order to make resonable decision from the economics. As a result, although the lightweight bubble mixture soil takes higher initial phase cost than the general soil, it has been analyzed to procure economical efficiency by having less cost of maintenance.
The lightweight bubble mixture soil is used for soft ground rear-filling material by applying reduced weight on structure. However, comparing with the general soil, it is not applied in domestic because of initial phase cost of construction. General soil, which has lower initial phase cost is usually used for rear-filling, but the use of overlay method of general soil is reduced as the number of layers increases. Especially box structure placed in soft ground or the overlay method when gap near pier rear-filling can be replaced with temporary alternative method, however, it can't be a solution to gap by generation of extra weight of thickness of overlaying. Therefore, execute LCC analysis of two alternative-the general and the lightweight bubble mixture soils, which are rear-filling material of box structure- and present economical analysis in order to make resonable decision from the economics. As a result, although the lightweight bubble mixture soil takes higher initial phase cost than the general soil, it has been analyzed to procure economical efficiency by having less cost of maintenance.
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문제 정의
아래 표 6의 경량기포혼합토 특징 중 경량성으로 인한 하중저감의 단차에 따른 덧씌우기 비용과 일반토사 사용 시 발생되는 단차에 따른 덧씌우기 비용을 LCC 분석을 통하여 두 대안의 경제성을 고려하고자 한다. 그 이유로 경량기포혼합토는 초기시공비는 많이 소요되지만, 국소보수횟수나 전구간보수횟수 등 유지 관리비용은 일반토사에 비하여 적게 소요되며, 단순히 초기시공 비용만으로는 어느 대안이 더 좋다고 판단하기에는 무리가 있기 때문에 LCC 분석을 통해 두 대안의 경제성을 고려하고자 한다.
따라서 BOX구조물 뒷채움 재료 선정 시 일반토사를 적용하는 방법과 경량기포혼합토를 적용하는 방법의 각 대안의 LCC를 비교∙분석함으로써 보다 합리적인 의사결정을 지원할 수 있는 경제성 분석을 제시하는 것을 연구의 목적으로 한다.
따라서 본 연구에서의 경제성 분석은 화폐의 시간적 가치를 가장 적절히 고려할 수 있는 현가법과 연가법을 이용하여 비용을 등가 환산하고 이를 비교∙분석 하고자 한다.
본 연구는 BOX구조물 뒷채움 재료 선정에 있어서 일반토사와 경량기포혼합토의 경제적 선택을 위하여 LCC 경제성 분석을 실시하였으며, 그 결과는 다음과 같다.
본 연구는 BOX구조물 뒷채움 재료 선정에 있어서 일반토사와 경량기포혼합토의 적용에 따른 LCC 분석을 실시하고자 한다. LCC 분석을 위한 항목으로는 국소보수비용, 전구간보수비용, 덧씌우기 횟수 등이며, 이 항목들로 LCC 분석을 실시하여 정량적인 평가 기준을 제시한다.
가설 설정
기준할인율은 기획예산처가 고시한 도로사업의 타당성분석 기준 할인율인 6%를 적용하였으며, 초기공사비와 덧씌우기 비용을 LCC 분석하였다. 단, 하중에 의한 유지보수비와 기타 비용은 두 대안 모두 동일한 것으로 가정하였다.
덧씌우기 주기 및 두께는 건설시험사업소의 00 인근의 현황을 기준으로 비용을 추정하였다. 비용 추정은 전구간보수비용과 국소보수비용으로 구분하되 국소보수비용의 경우 철거를 포함하도록 하며 전구간 보수비용은 철거 없이 덧씌우기 공정을 가정하여 추정하였다.
제안 방법
(1) 경량기포혼합토 및 LCC 분석에 대한 문헌 고찰을 통하여 대안을 분석의 대안을 검토한다.
(3) LCC 분석을 통하여 대안들의 경제성 분석을 한다.
(4) 민감도 분석을 실시하고 결과를 제시한다.
본 연구는 BOX구조물 뒷채움 재료 선정에 있어서 일반토사와 경량기포혼합토의 적용에 따른 LCC 분석을 실시하고자 한다. LCC 분석을 위한 항목으로는 국소보수비용, 전구간보수비용, 덧씌우기 횟수 등이며, 이 항목들로 LCC 분석을 실시하여 정량적인 평가 기준을 제시한다.
경량기포혼합토 적용 시 유지보수는 전구간보수를 대상으로 5년에 1회, 국소보수는 1년에 1회를 적용하였고, 일반토사의 경우 국소보수는 연간 2회, 전구간보수는 2년에 1회를 기준으로 하되 보수 횟수는 매년 달라질 수 있으므로 별도로 민감도 분석을 실시하였으며, 위 금액은 시공비, 재료비, 운반비를 포함한 금액이며 2008년 기준 불변가격으로 경제성 평가 시 매년도의 물가상승률을 반영하도록 한다.
기준시점은 분석의 편의를 위하여 2008년 1월 1일을 기준시점으로 하였으며 분석방법은 현금할인법 중 순현재가치법을 사용하였으며, 1995년부터 2008년까지의 평균 물가상승률인 3%를 적용하였다. 기준할인율은 기획예산처가 고시한 도로사업의 타당성분석 기준 할인율인 6%를 적용하였으며, 초기공사비와 덧씌우기 비용을 LCC 분석하였다. 단, 하중에 의한 유지보수비와 기타 비용은 두 대안 모두 동일한 것으로 가정하였다.
이상의 LCC 분석의 결과 경량기포혼합토를 적용한 대안의 경제성이 일반토사에 비하여 월등한 수준의 물가상승률이나 할인율에 따른 민감도 분석은 의미가 없다. 다만, 국소보수의 경우 연간 몇 차례 보수를 실시하느냐에 따라 비용차이가 크기 때문에 이에 대하여 민감도 분석을 실시한다.
민감도 분석의 범위는 현재 일반토사의 경우 연간 2회를 기준으로 하고 있으므로 국소보수를 실시하지 않는 경우를 포함하여 0회에서 6회까지 민감도 분석을 실시하였다. 분석기준은 현재 가치할인가격이며, 분석 결과는 표 14와 같다.
본 연구에 있어서 초기공사비를 추정하기 위하여 부산 지역의 사례를 적용하였으며, 사례지역은 경량기포혼합토 적용 시 일반적인 도로보수만 필요로 하며, 일반토사 적용 시 단차의 발생으로 일반적인 도로보수 및 국소보수가 필요로 하였다. 이와 같은 시공법을 전제로 경량기포혼합토 사용 대안의 초기 공사비와 일반토사 사용 대안의 초기공사비의 비교결과는 아래 표 7과 같다.
아래 표 6의 경량기포혼합토 특징 중 경량성으로 인한 하중저감의 단차에 따른 덧씌우기 비용과 일반토사 사용 시 발생되는 단차에 따른 덧씌우기 비용을 LCC 분석을 통하여 두 대안의 경제성을 고려하고자 한다. 그 이유로 경량기포혼합토는 초기시공비는 많이 소요되지만, 국소보수횟수나 전구간보수횟수 등 유지 관리비용은 일반토사에 비하여 적게 소요되며, 단순히 초기시공 비용만으로는 어느 대안이 더 좋다고 판단하기에는 무리가 있기 때문에 LCC 분석을 통해 두 대안의 경제성을 고려하고자 한다.
대상 데이터
단, 평가를 위해서는 기 시행된 부산 00도로를 적용대상으로 하며, 연구의 진행방법은 다음과 같다.
덧씌우기 주기 및 두께는 건설시험사업소의 00 인근의 현황을 기준으로 비용을 추정하였다. 비용 추정은 전구간보수비용과 국소보수비용으로 구분하되 국소보수비용의 경우 철거를 포함하도록 하며 전구간 보수비용은 철거 없이 덧씌우기 공정을 가정하여 추정하였다.
본 연구에서는 일반토사와 경량기포혼합토의 LCC 경제성 분석을 위하여 부산 00도로를 대상으로 비교∙분석 하였다. 사례 대상 지역의 지반은 연약지반으로써 일반토사 시공 시 지반침하 및 부동침하로 인한 문제점이 발생하여 경량기포혼합토 적용 사례 지역으로 선정하였다.
본 연구에서는 일반토사와 경량기포혼합토의 LCC 경제성 분석을 위하여 부산 00도로를 대상으로 비교∙분석 하였다. 사례 대상 지역의 지반은 연약지반으로써 일반토사 시공 시 지반침하 및 부동침하로 인한 문제점이 발생하여 경량기포혼합토 적용 사례 지역으로 선정하였다.
적용 구간은 도로 폭: 20m, 4차로 구간이며, 과업 적용 대상으로는 통로박스 6개소이다. 적용 구간 박스위치 및 규격은 다음의 표 3과 같다.
이론/모형
기준시점은 분석의 편의를 위하여 2008년 1월 1일을 기준시점으로 하였으며 분석방법은 현금할인법 중 순현재가치법을 사용하였으며, 1995년부터 2008년까지의 평균 물가상승률인 3%를 적용하였다. 기준할인율은 기획예산처가 고시한 도로사업의 타당성분석 기준 할인율인 6%를 적용하였으며, 초기공사비와 덧씌우기 비용을 LCC 분석하였다.
성능/효과
(1) 현금할인법을 사용하여 각 대안의 LCC 분석을 실시한 결과 경량기포혼합토를 사용할 경우 사용연수가 8년 째 되는 해부터 경량기포혼합토가 경제적인 것으로 분석되었다.
(2) 대상 과업구간의 사용기간을 20년으로 볼 때 경량기포혼합토 적용 대안의 경제적 이득은 현재가치 할인가격을 기준으로 14억 7천만원으로 분석되었으며, 20년간의 경상가격을 비교할 경우의 차액은 40억 원으로 예상되며 이는 경량기포혼합토 사용 대안 공사비의 2배에 달하는 금액이다.
(3) LCC 분석 결과 경량기포혼합토 사용 대안의 경우 유지보수비가 일반토사 적용대안과 비교하여 매우 적게 드는 것으로 나타났으며, 부분보수의 횟수에 따라 달라지지만 운영기간 6년이내에 경제성을 확보할 수 있을 것이다.
민감도 분석을 실시한 결과 사용대안을 20년 이상으로 가정할 때 부분보수 횟수에 상관없이 모든 대안에서 경량기포혼합토 적용대안의 경제성이 더욱 높은 것으로 분석 되었다.
유지보수 비용에 따른 민감도 분석을 실시한 결과 유지보수 비용이 증가할수록 경량기포혼합토의 경제성이 더 좋은 것으로 분석되었다.
유지보수 비용이 10% 증가 할 경우 현재가치할인가격은 17억 9천 6백만원으로 분석되었다. 이는 유지보수 비용이 10% 증가할 때 유지보수 비용이 증가하지 않았을 때의 경량기포혼합토 사용대안보다 3억 2천 5백만원 정도의 경제성이 더 확보되었다.
유지보수 비용이 20% 증가 할 경우 현재가치할인가격은 20억 8백만원으로 분석되었다. 이는 유지보수 비용이 20% 증가할 때 유지보수 비용이 증가하지 않았을 때의 경량기포혼합토 사용대안보다 6억 1천 1백만원 정도의 경제성이 더 확보되었다.
이상의 LCC 분석의 결과 경량기포혼합토를 적용한 대안의 경제성이 일반토사에 비하여 월등한 수준의 물가상승률이나 할인율에 따른 민감도 분석은 의미가 없다. 다만, 국소보수의 경우 연간 몇 차례 보수를 실시하느냐에 따라 비용차이가 크기 때문에 이에 대하여 민감도 분석을 실시한다.
현금흐름 분석결과 일반토사 대안의 경상가격 총 합은 97억 1천오백만원, 현재가치 할인가격의 총 합은 51억원으로 분석되었으며, 경량기포혼합토의 경상가격 총 합은 56억 5천만원, 현재 가치 할인가격의 총 합은 36억 3천만원으로 분석 되었다.
현금흐름할인법으로 두 대안의 LCC 분석을 실시한 결과 현재가치 할인가격 합계가 일반토사 사용대안 보다 경량기포혼합토 사용대안이 14억 7천만원 정도 적게 소요되는 것으로 분석되었다.
후속연구
본 연구에서는 일반토사와 경량기포혼합토의 두 대안 중 LCC 경제성 분석은 경량기포혼합토가 더 경제적인 것으로 분석 되었으며, 향후 BOX구조물의 뒷채움 재료 선정 시 경제성 분석의 참고 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
경량기포혼합토의 특징은 무엇인가?
경량기포혼합토는 재료의 경량성으로 인하여 구조물 등에 작용하는 하중이 작아 덧씌우기 공법에 의한 단차이를 줄일 수 있으며, 유지보수비용도 일반토사에 비하여 더 적게 소요되는 특징이 있다. 그러나 초기시공비가 일반토사보다 많이 소요되어 아직 국내에는 많이 적용되고 있지 않다.
연약지반의 도로는 어떤 문제점이 나타나고 있는가?
국내 연약지반의 도로는 잔류침하량 10㎝, 압밀도 90%내외로 설계하고 있으나, 이는 허용잔류침하량, 2차 압밀침하량 및 덧씌우기 시 발생되는 추가적인 침하량을 고려하면 공용 후 발생되는 단차는 10㎝ 이상이 될 수밖에 없으며, 연약지반의 도로는 지반침하 및 부동침하 같은 문제점들이 나타나고 있다.
경량기포혼합토가 국내에서 많이 적용되고 있지 않은 이유는 무엇인가?
경량기포혼합토는 재료의 경량성으로 인하여 구조물 등에 작용하는 하중이 작아 덧씌우기 공법에 의한 단차이를 줄일 수 있으며, 유지보수비용도 일반토사에 비하여 더 적게 소요되는 특징이 있다. 그러나 초기시공비가 일반토사보다 많이 소요되어 아직 국내에는 많이 적용되고 있지 않다.
참고문헌 (9)
국토해양부 도로설계기준, 2005
권석현, 'LCC 방법에 의한 도로포장형식의 경제성 분석에 관한 연구', 석사학위논문, 중앙대학교 건설대학원, 2000
김주철, '준설토를 사용한 경량기포혼합토의 거동에 관한 실험적 연구', 박사학위 논문, 단국대학교, 2002
박태근, 'Life Cycle Cost 분석에 의한 공동주택의 최적설계 방법론에 관한 연구', 박사학위 논문, 서울대학교 대학원, 1992
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