[논문]초기 사업단계에서 표준공정모델을 이용한 가스 플랜트 공사의 개략적 공사기간 산정

문성우; 박상천; 권기남

초기 사업단계에서 표준공정모델을 이용한 가스 플랜트 공사의 개략적 공사기간 산정
Approximate Estimating of Plant Construction Duration Using a Standard Schedule Model 원문보기

한국건설관리학회논문집 = Korean journal of construction engineering and management, v.10 no.2 = no.48, 2009년, pp.26 - 33

문성우 (부산대학교 토목공학과) , 박상천 (부산대학교 토목공학과) , 권기남 (부산대학교 토목공학과)

초록
AI-Helper

건설사업의 단계별 진행에 따라서 공정 스케줄의 정확도에 대한 요구수준이 달라진다. 본 연구의 목적은 건설사업의 초기단계에서 활용할 수 있는 표준공정모델을 제시하여 신속하게 전체 개략공기를 산정하는 체계를 제시하는 것이다. 표준공정모델을 적용하여 작업공정을 모듈화하고, Top-down 식 접근으로 상위레벨에서 공정모듈 간 작업연관관계를 분석함으로써 신속하게 프로젝트의 공사기간을 산정할 수 있다. 표준공정모델의 타당성을 검증하기 위해서 각 공정모듈의 작업기간이 일정하다고 가정하고, 가스 플랜트 공정에 대하여 적용시켰다. 그 결과 표준공정모델을 사용하여 계산한 개략 공사기간과 공정관리 툴을 사용한 상세 공사기간은 -3.1% 부터 +15.0%까지의 범위에서 차이를 가졌다. 이러한 결과는 제시된 표준공정모델이 일정 수준의 신뢰성을 가지는 공정 스케줄 정보를 제공하고, 사업기획과 타당성 분석 등 건설사업의 초기단계에서 신속하게 의사결정을 도울 수 있다는 것을 보여준다.

Abstract ▼ AI-Helper

The required level of detail in scheduling depends on the stages in the construction life-cycle. The objective of this study is to provide a Standardized Schedule Model (SSM) with an aim to facilitate the estimating of construction duration in the planning stage. The SSM modularizes work items; establishes relations between preceding and succeeding activities; and calculates approximate construction duration. The estimated duration of the SSM was compared with the detailed duration from the commercial scheduling tool using actual work activities. The difference showed to be ranged between -3.1% and +15%, which demonstrates that the SSM can be feasibly applied to the approximate estimation of construction duration.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

부록 I은 가스 플랜트 공사의 공정항목을 분류한 결과이며, 각 항목은 공정모듈로 처리되어서 표준 공정모델의 구축에 활용됐다. 공정을 세부적으로 분석하기 위해서는 구역(Area)도 포함시켜야 하지만, 본 논문은 상위레벨에서의 개략적인 공기를 산정하기 위해서 기초연구로써, 단순화를 위해서 구역은 표준공정모델에 포함하지 않았다. 단, 구역를 고려하기 위해서는 표준공정모델을 각 구역별로 별도로 적용시킬 수 있을 것이다.
논문에서 제시한 표준공정관리는 공정관리에 필요한 정보가 제한되어 있는 상태에서 공정기간을 산정하는 기초연구이다. 연구범위는 국내 대형 엔지니어링 사가 수행한 해외 가스 플랜트 공정의 실적사례를 중심으로 구성했다.
건설사업의 초기단계에서는 기획과 타당성 분석 등 의사결정에 필요하며, 이 경우 전체 공사기간에 대하여 신속한 공정정보를 필요로 한다. 본 연구에서는 가스 플랜트 프로젝트의 표준공정모델을 구축하여 사업초기에 신속하게 개략 공사기간을 산정하는 체계를 제시했다. 제시된 표준공정모델은 신속하게 신뢰성 있는 개략 공사기간을 산정함으로써 사업 초기 단계에서 필요로 하는 정적수준 이상의 정확성을 가지는 공정정보를 제공한다.
본 연구의 목적은 표준공정모델을 제시하여 건설사업의 공정 관리 시 초기단계에서 개략적인 공사기간을 산정할 수 있도록 돕는 것이다. 표준공정모델은 공정항목의 상위레벨로 구성되는 공정모듈과 이들 간 작업연관관계로 구성된다.

가설 설정

여기서 작업기간의 산정은 공정관리자의 판단에 의존하게 된다. 따라서 표준공정모델을 사용하여 계산한 전체 공사기간의 오차가 예측 작업기간에서 발생한 것인지 또는 표준공정모델의 신뢰성에서 발생하는 것인지를 판단하기 위해서는 공정모듈의 소요시간을 일정하다고 가정한 후 비교 평가해야 한다.

제안 방법

그림 6은 표준공정모델을 이용하여 개략공기를 산정하기 위해서 개발한 알고리즘이다. 공정관리 표준모델을 구성하는 공정 모듈의 작업 연관관계를 기본으로 각 공종모듈의 Path를 구하며, 이 후 각 공정모듈의 작업기간과 함께 공정모듈 간 Lag Time을 이용하여 각 Path별 작업기간을 산정한다. 그림 4의 8개 Path 중 최초 시작시점에서 마지막 종료시점에 도달하는 시간이 가장 긴 경로가 Critical Path가 되며, 식 (2)와 같이 전체 공사기간을 산정할 수 있다.
셋째, 전체 공사기간을 예측하기 위해서 개략 공사기간 산정 알고리즘을 개발했다. 마지막으로, 수립한 공정관리 표준모델을 실제 가스 플랜트 사례에 적용하여 표준공정모델의 수립과 개략 공사기간 산정에 적용했다.
본 논문에서 표준공정모델의 구축과 활용은 4단계로 수행됐다. 첫째, 공정관리 표준모델의 구축을 위해서 가스 플랜트의 실적자료를 바탕으로 대표 공정항목을 선정했다.
이러한 공정정보는 유사한 건설공사의 과거 공정자료를 분석하여 얻을 수 있으며, 선후행 관계에 대한 Lag Time을 선행모듈의 작업 진척율을 사용하여 표현할 수 있다. 본 논문에서는 엔지니어링 회사의 공정자료를 분석하고, 공정 담당자와 인터뷰하여 공정모듈 간 선후행관계와 Lag Time을 설정했다. 그림 2는 도출된 선후행 관계를 기본으로 하여 선행작업에 대한 후행작업의 상대적 착수 또는 종료시점을 나타낸 것이다.
둘째, 선정한 대표 공정항목을 공정 특징에 따라서 모듈화 했으며, 공정모듈 간 작업 연관관계와 Lag Time을 표시했다. 셋째, 전체 공사기간을 예측하기 위해서 개략 공사기간 산정 알고리즘을 개발했다. 마지막으로, 수립한 공정관리 표준모델을 실제 가스 플랜트 사례에 적용하여 표준공정모델의 수립과 개략 공사기간 산정에 적용했다.
본 연구에서는 가스 플랜트 프로젝트의 표준공정모델을 구축하여 사업초기에 신속하게 개략 공사기간을 산정하는 체계를 제시했다. 제시된 표준공정모델은 신속하게 신뢰성 있는 개략 공사기간을 산정함으로써 사업 초기 단계에서 필요로 하는 정적수준 이상의 정확성을 가지는 공정정보를 제공한다. 실제 가스 플랜트 공사의 공정사례에 적용한 결과 제시된 표준공정모델은 1) 작업간의 선후행 관계를 체계적으로 구조화할 수 있으며; 2) 건설공사의 공정흐름을 쉽게 파악할 수 있고; 3) 복잡한 공정항목을 단순화한 공정모듈을 통하여 신속하게 개략 공사기간을 산정할 수 있다는 것을 보여줬다.
본 논문에서 표준공정모델의 구축과 활용은 4단계로 수행됐다. 첫째, 공정관리 표준모델의 구축을 위해서 가스 플랜트의 실적자료를 바탕으로 대표 공정항목을 선정했다. 둘째, 선정한 대표 공정항목을 공정 특징에 따라서 모듈화 했으며, 공정모듈 간 작업 연관관계와 Lag Time을 표시했다.
표준공정모델을 이용하여 구한 개략 공사기간과 비교하기 위해서, 다음에는 실제 가스 플랜트 공사에 사용됐던 세부 공정 데이터를 공정관리 툴에 입력하여 일정계산을 수행했다. 일정계산 결과 세부 공정항목을 고려한 Area 3의 상세 공사기간은 789일로 나타났으며, 표준공정모델에서 구한 개략 공사기간과 약 +5.

대상 데이터

본 논문에서 제시한 표준공정모델은 그림 3에서 기술한 바와 같이 8개의 Path로 구성되며, 8개의 Path 중 최대값을 가지는 공정이 주공정 (Critical Path)이다. 주공정이 가지는 전체 공사 기간은 그림 6의 개략 공사기간 산정 알고리즘을 적용하여 계산한다.
본 연구에서는 국내 대형 엔지니어링 사가 수행한 해외 가스 플랜트 공정사례를 분석하여 대표 공정항목의 선정에 활용했다. 공정항목의 분류는 기존에 적용된 공정항목을 중심으로 유사한 작업을 취합하는 방법으로 수행했다.
논문에서 제시한 표준공정관리는 공정관리에 필요한 정보가 제한되어 있는 상태에서 공정기간을 산정하는 기초연구이다. 연구범위는 국내 대형 엔지니어링 사가 수행한 해외 가스 플랜트 공정의 실적사례를 중심으로 구성했다. 제시된 표준공정모델은 개략공사기간 산정을 위한 일반적인 방법을 제시하며, 실무적용시에는 기업과 사업 특성에 맞도록 체계를 세워야 할 것이다.
표준공정모델의 검증을 위해서 표준공정모델에 사용하지 않은 별도의 △△ 가스 플랜트 공사 공정 데이터를 적용했다. △△ 가스 플랜트 공사는 Area 1부터 Area 5까지 5개 공사구역으로 이뤄지며, 표 2와 같은 공정항목별 작업기간을 가지고 있다.

이론/모형

본 논문에서 제시하는 표준공정모델의 신뢰성은 모델을 구성하는 작업연관관계와 Lag Time의 의해서 결정된다. 계획단계에서 표준공정을 사용하여 실제 공정을 예측하기 위해서는 각 공정모듈의 작업기간을 산정해야 한다.
표준공정모델의 수립 시 필요한 작업연관관계는 Precedence Diagram Method (PDM)을 적용했다. 작업 선후행 관계는 PDM에서 사용하는 1) Start to Start (SS), 2) Start to Finish, 3) Finish to Start (FS), 그리고 4) Finish to Finish (FF) 등 4가지 관계유형을 사용했다 (표 1).

성능/효과

제시된 표준공정모델은 신속하게 신뢰성 있는 개략 공사기간을 산정함으로써 사업 초기 단계에서 필요로 하는 정적수준 이상의 정확성을 가지는 공정정보를 제공한다. 실제 가스 플랜트 공사의 공정사례에 적용한 결과 제시된 표준공정모델은 1) 작업간의 선후행 관계를 체계적으로 구조화할 수 있으며; 2) 건설공사의 공정흐름을 쉽게 파악할 수 있고; 3) 복잡한 공정항목을 단순화한 공정모듈을 통하여 신속하게 개략 공사기간을 산정할 수 있다는 것을 보여줬다. 이와 같이 공정모듈와 작업연관관계, 그리고 Lag Time을 이용하여 구축된 표준공정모델은 사업초기에 전체 공기의 파악은 물론 사업 타당성 조사와 사업계약시 다양한 형태의 의사결정을 지원할 수 있다는 것을 보여줬다.
첫째, 공정관리 표준모델의 구축을 위해서 가스 플랜트의 실적자료를 바탕으로 대표 공정항목을 선정했다. 둘째, 선정한 대표 공정항목을 공정 특징에 따라서 모듈화 했으며, 공정모듈 간 작업 연관관계와 Lag Time을 표시했다. 셋째, 전체 공사기간을 예측하기 위해서 개략 공사기간 산정 알고리즘을 개발했다.
표 3은 Area 1부터 Area 5까지 실적자료의 공정모듈별 작업 기간을 기본으로 하여 표준공정모델을 사용하여 계산한 개략 공사기간과 상업용 공정관리 툴을 사용하여 가스 플랜트 공사의 세부 공정항목을 기준으로 계산한 상세 공사기간을 비교한 결과이다. 사례 적용을 통해서 나타난 2가지 방법의 결과를 비교해 보면 표준공정모델을 이용한 개략 공사기간은 상세 공사기간과 대비하여 -3.1%부터 +15.0%까지의 차이가 발생되는 것을 알 수 있다. 이러한 계산결과는 표준공정모델이 일정 수준이상의 신뢰성을 가지고 있다는 것을 보여준다.
실제 가스 플랜트 공사의 공정사례에 적용한 결과 제시된 표준공정모델은 1) 작업간의 선후행 관계를 체계적으로 구조화할 수 있으며; 2) 건설공사의 공정흐름을 쉽게 파악할 수 있고; 3) 복잡한 공정항목을 단순화한 공정모듈을 통하여 신속하게 개략 공사기간을 산정할 수 있다는 것을 보여줬다. 이와 같이 공정모듈와 작업연관관계, 그리고 Lag Time을 이용하여 구축된 표준공정모델은 사업초기에 전체 공기의 파악은 물론 사업 타당성 조사와 사업계약시 다양한 형태의 의사결정을 지원할 수 있다는 것을 보여줬다. 본 연구는 플랜트 사업의 공정 데이터를 쉽게 구하기 힘든 관계로 Lag Time 산정 시 많은 데이터를 적용하지 못한 한계점이 있다.
표준공정모델을 이용하여 구한 개략 공사기간과 비교하기 위해서, 다음에는 실제 가스 플랜트 공사에 사용됐던 세부 공정 데이터를 공정관리 툴에 입력하여 일정계산을 수행했다. 일정계산 결과 세부 공정항목을 고려한 Area 3의 상세 공사기간은 789일로 나타났으며, 표준공정모델에서 구한 개략 공사기간과 약 +5.7%의 차이를 보여준다.

후속연구

공정을 세부적으로 분석하기 위해서는 구역(Area)도 포함시켜야 하지만, 본 논문은 상위레벨에서의 개략적인 공기를 산정하기 위해서 기초연구로써, 단순화를 위해서 구역은 표준공정모델에 포함하지 않았다. 단, 구역를 고려하기 위해서는 표준공정모델을 각 구역별로 별도로 적용시킬 수 있을 것이다. 그림 1은 가스 플랜트에 대하여 구한 표준공정 모델의 구성을 보여준다.
이러한 계산결과는 표준공정모델이 일정 수준이상의 신뢰성을 가지고 있다는 것을 보여준다. 또한 더 많은 수의 공정 데이터를 분석하면 가스 플랜트뿐만 아니라 다양한 건설공사의 공정관리에 적용할 수 있을 것이다.
또한 표준공정모델의 구축 시 공정 관리자가 공사여건을 고려하여 Lag Time을 조정할 수 있도록 정보화 시스템을 개발하면 더욱 체계적이고 과학적인 공정관리를 수행할 수 있을 것이다.
이와 같이 공정모듈와 작업연관관계, 그리고 Lag Time을 이용하여 구축된 표준공정모델은 사업초기에 전체 공기의 파악은 물론 사업 타당성 조사와 사업계약시 다양한 형태의 의사결정을 지원할 수 있다는 것을 보여줬다. 본 연구는 플랜트 사업의 공정 데이터를 쉽게 구하기 힘든 관계로 Lag Time 산정 시 많은 데이터를 적용하지 못한 한계점이 있다. 한계점을 극복하기 위해서 향후 연구에서는 많은 실적 공정데이터를 분석해야 하며, 공정 데이터를 보완하여 작업 연관관계와 Lag Time을 수립해야 할 것이다.
연구범위는 국내 대형 엔지니어링 사가 수행한 해외 가스 플랜트 공정의 실적사례를 중심으로 구성했다. 제시된 표준공정모델은 개략공사기간 산정을 위한 일반적인 방법을 제시하며, 실무적용시에는 기업과 사업 특성에 맞도록 체계를 세워야 할 것이다.
작업분류체계의 상위레벨에서 대표 공정항목을 모듈화하고, 설정된 공정모듈에 대하여 작업 연관관계를 설정하면 건설공사의 특성에 맞는 표준공정모델을 제공할 수 있다. 표준공정모델에 의한 공정관리는 건설사업 초기단계에서 체계적으로 개략 공사기간을 산정하는 방안을 제공할 것이다.
본 연구는 플랜트 사업의 공정 데이터를 쉽게 구하기 힘든 관계로 Lag Time 산정 시 많은 데이터를 적용하지 못한 한계점이 있다. 한계점을 극복하기 위해서 향후 연구에서는 많은 실적 공정데이터를 분석해야 하며, 공정 데이터를 보완하여 작업 연관관계와 Lag Time을 수립해야 할 것이다. 다수의 공정 데이터를 확보할 수 있으면 표준공정모델의 신뢰성을 높일 뿐만 아니라 통계적 접근도 가능하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	공정관리란?	공정관리는 작업분할, 작업순서, 작업소요시간을 산정하여 공정 스케줄을 작성하는 것을 주요한 절차로 한다 (PMBOK, 2000). 플랜트와 같은 대규모 건설공사에서는 많은 수의 작업공정이 처리된다는 점을 고려할 때 작업공정을 도출하고, 작업연관관계를 수립하는 절차는 현장에 대한 깊은 경험과 지식, 그리고 많은 시간을 소요하게 된다.
	실제 가스 플랜트 공사의 공정사례에 적용한 결과 제시된 표준공정모델은 무엇을 알려주었는가?	제시된 표준공정모델은 신속하게 신뢰성 있는 개략 공사기간을 산정함으로써 사업 초기 단계에서 필요로 하는 정적수준 이상의 정확성을 가지는 공정정보를 제공한다. 실제 가스 플랜트 공사의 공정사례에 적용한 결과 제시된 표준공정모델은 1) 작업간의 선후행 관계를 체계적으로 구조화할 수 있으며; 2) 건설공사의 공정흐름을 쉽게 파악할 수 있고; 3) 복잡한 공정항목을 단순화한 공정모듈을 통하여 신속하게 개략 공사기간을 산정할 수 있다는 것을 보여줬다. 이와 같이 공정모듈와 작업연관관계, 그리고 Lag Time을 이용하여 구축된 표준공정모델은 사업초기에 전체 공기의 파악은 물론 사업 타당성 조사와 사업계약시 다양한 형태의 의사결정을 지원할 수 있다는 것을 보여줬다.
	본 논문에서 표준공정모델의 구축과 활용은 어떻게 수행됐는가?	본 논문에서 표준공정모델의 구축과 활용은 4단계로 수행됐다. 첫째, 공정관리 표준모델의 구축을 위해서 가스 플랜트의 실적자료를 바탕으로 대표 공정항목을 선정했다. 둘째, 선정한 대표 공정항목을 공정 특징에 따라서 모듈화 했으며, 공정모듈 간 작업 연관관계와 Lag Time을 표시했다. 셋째, 전체 공사기간을 예측하기 위해서 개략 공사기간 산정 알고리즘을 개발했다. 마지막으로, 수립한 공정관리 표준모델을 실제 가스 플랜트 사례에 적용하여 표준공정모델의 수립과 개략 공사기간 산정에 적용했다.

참고문헌 (10)

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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