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문제 정의
- 개략공사비 산정모델의 적용목적은 발주처나 용역회사, 혹은 건설업자 등 도로공사를 함에 있어서 구조물(RC라멘)의 예산집행 또는 적정성 문제, 타당성에 대한 검토시간과 노력을 절감시키고 보다 정확하고 정밀하게 검토를 하여 보다 효율적으로 활용하고자 함에 있다.
- 본 연구는 RC라멘교의 특징을 최대한 고려하였으며, 기본설계 단계에서 가용한 정보를 도출하고 개략견적방법론의 고찰을 통해 공사비예측의 정확성을 향상시킬 수 있는 방법론으로서 대표공종물량, 회귀방정식, 합성단가, 공사비지수 등을 적절히 조합함으로써 기본설계단계의 개략공사비 산정모델을 개발하였다. 본 연구에서 제시한 개략공사비 산정모델의 검증결과 기존의 모델에 비해 오차율이 크게 개선된 것으로 나타났다.
제안 방법
- 그룹핑 결과 그림 4에서와 같이 노출사교가 27개 교량으로서 가장 많고 노출직교가 11개 교량, 지중사교가 4개 교량, 지중직교가 1개 교량으로 나타났다. 4가지 형태(type) 모두 모델링을 하여야 하나 자료수집의 어려움으로 우선 가장 많은 자료를 확보한 노출사교(27개 교량)를 대상으로 개략공사비 산정모델을 구축하였다.
- 공사비에 미치는 영향요인의 도출은 공사비에 대한 각 영향요인별 상관분석을 실시하였으며, 공사비 비중분석결과를 바탕으로 공사비 비중 및 중요도가 높은 항목을 대표공종으로 선정하였다. 개략공사비 산정모델은 각 대표공종별로 회귀방정식 또는 직접산정식, 철근비율, 기타요율을 사용하여 공종별 수량을 산정하고 이에 합성단가나 실적단가를 곱하는 대표물량방식으로 공사비를 추정하는 모델을 개발하였다. 그림 1은 본 연구의 절차와 방법을 나타내고 있다.
- 우리나라 도로의 대부분은 고속국도와 일반국도로 나눠진다. 고속국도의 경우 한국도로공사의 자체 모델을 사용하고 있으므로 대상에서 제외하고 일반국도의 교량을 조사하였다. 일반국도의 교량을 조사한 결과 표 2 및 그림 2와 같이 PSC Beam교와 Steel Box 거더교 그리고 RC라멘교가 전체교량의 70%를 차지하는 것으로 나타났다.
- 공사비에 미치는 영향요인의 도출은 공사비에 대한 각 영향요인별 상관분석을 실시하였으며, 공사비 비중분석결과를 바탕으로 공사비 비중 및 중요도가 높은 항목을 대표공종으로 선정하였다. 개략공사비 산정모델은 각 대표공종별로 회귀방정식 또는 직접산정식, 철근비율, 기타요율을 사용하여 공종별 수량을 산정하고 이에 합성단가나 실적단가를 곱하는 대표물량방식으로 공사비를 추정하는 모델을 개발하였다.
- 기본설계단계에서의 공사비관련 가용정보를 알아보기 위해서 표 5(김경주, 2007)와 같이 일반적인 사업수행단계별 사업비 예측 프로세스를 분석하였다. 기본설계단계에서의 구조물과 관련한 주요업무내용은 구조물의 기본설계를 하는 것이다.
- 06%)를 적용하였다. 기초공의 경우도 강관 파일공을 대표공종으로 선정하여 기초 깊이 당 말뚝본수를 이용하여 기초공 공사비를 추정하였다.
- 사용자가 기본적인 입력자료를 입력하면 대표물량과 단가 데이터베이스가 자동으로 계산되어 져서 전체 공사비가 산정되는 구조로 되어 있다. 단가 데이터베이스에는 공사비지수를 이용하여 현재의 단가로 보정된 자료가 제공될 수 있도록 하여 항상 최신공사비가 산정되도록 하였다.
- 또한 각 공종별 물량이나 비용이 전체 공사비와 어떤 상관관계를 보이는지 분석하기 위하여 공사비 내역을 분개하고 교량의 가설위치나 가설형태에 따른 그룹핑(Grouping)을 실시하였다.
- RC라멘교의 특징을 살펴보면 PSC Beam교량이나 Steel Box 거더교량과는 다르게 폭대비 교량의 길이가 매우 짧은 편이며 길이나 폭에 비해 높이가 상대적으로 높다는 특징이 있다. 또한상부 구조와 하부구조를 따로 나누지 않는 일체형식으로 되어있기 때문에 개략공사비 모델링시 상부구조와 하부구조로 나누지 않고 일체형인 본체공으로 모델링한다. 그리고 공사비가 작은 소규모이므로 공사비 영향인자에 의한 민감도가 아주 높은 것으로 나타났다.
- 모델의 검증방법은 1경간 노출/사교를 비교대상으로 선정하여 모델에서 산정한 공사비를 설계공사비와 비교하였고, 현재 국토해양부에서 제시하고 있는 투자평가지침과, 한국도로공사에서 사용하고 있는 예비타당성 조사지침을 실제공사비와 함께 비교하였다. 검증용 교량의 기본정보는 표 11과 같다.
- 표 1은 개략공사비추정기법의 적용현황을 정리한 것으로서 각 기법의 특징에 따라 적용대상과 용도가 달라짐을 알 수 있다. 본 연구에서 적용한 개략견적방법은 변수견적법과 기본단가법을 일부 응용한 것이지만 전혀 새로운 기법으로 공사비 내역서의 단위공종 중 공사비 비율이 큰 공종을 대표공종으로 하고 이 공종의 물량을 회귀방정식이나 직접산정식에 의해 산출하는 대표공종법으로서 대표공종의 단가는 개별공종의 합성단가와 단위공종당 실적단가를 이용하였다.
- 본 연구의 대상이 되는 교량을 선정하기 위하여 대상선정기준으로서 범용성을 채택하였다. 우리나라 도로의 대부분은 고속국도와 일반국도로 나눠진다.
- 본체공 및 토공의 10가지의 대표공종을 선정 후 각 대표공종의 특성에 맞는 상관분석을 실시하여 회귀방정식 혹은 산정식을 이용하여 표 7과 같은 방법으로 물량을 산출하였다. 다만 비계공은 가용한 정보를 바탕으로 비계의 수량을 정확히 예측하기 어렵기 때문에 본체공 대비 비율을 곱해서 산출하는 방법을 사용하였으며, 부대공의 경우 교량마다의 변수가 심하고 총공사비 중 부대공이 차지하는 공사비비율이 작은 것을 감안하여 평균요율(9.
- 연구의 방법으로는 기존의 개략견적기법을 조사하여 본 연구에 적합한 기법을 개발한 결과 대표공종방식을 바탕으로 하고 응용도구로서 회귀방정식을 이용하였다. 과거 공사비 자료수집은 2001년 이후 설계된 RC라멘교 43개에 대한 보고서, 내역서, 도면, 수량산출서를 수집, 활용하여 분석하였다.
- 이 모델의 적용시점은 설계단계 중에서 기본설계 단계로써 가용한 정보의 양이 상세하지는 않지만 어느 정도의 정보를 알 수 있는 단계로써 입력정보인 교량의 폭원, 높이, 연장, 부재의 두께, 심도, 기초길이, 기초높이 등 주로 구조물의 사이즈에 대한 정보를 얻을 수 있는 단계로 정하였다. 그 외 사용자의 입력정보로는 교량의 차로수, 교량의 형태(직교/사교), 가설상태(지중/노출), 파일길이 등이 필요하다.
- 이러한 부위별 공사비 데이터베이스(Database)를 바탕으로 시간, 물량, 품질 등에 대한각종 지수 및 전문가적 판단을 통한 보정작업을 통해 조정하고 이에 따라 과거 실적데이터로부터 비율에 의해 물량 혹은 비용을 산정하는 방법, 도면에 기초하여 개략물량을 산정하는 방법, 시장조사 등을 통해 예산을 책정하는 방법 등을 사용하여 개략공사비를 산정한다.(그림 5 참조)
- 이러한 점을 보완하고자 RC라멘교만의 특성을 고려하여 모델을 고안하였고 기본설계단계에서의 가용한 정보가 무엇인지를 정확히 파악하여 그것들을 활용하여 정확한 공사비 예측을 하였다. 이러한 정보를 이용하여 대표공종을 도출하고 가용한 정보와 대표공종을 보다 효율적으로 분석함에 따라 공사비 오차를 최소화 할 수 있는 모델을 제안하였다.
- 이러한 점을 보완하고자 RC라멘교만의 특성을 고려하여 모델을 고안하였고 기본설계단계에서의 가용한 정보가 무엇인지를 정확히 파악하여 그것들을 활용하여 정확한 공사비 예측을 하였다. 이러한 정보를 이용하여 대표공종을 도출하고 가용한 정보와 대표공종을 보다 효율적으로 분석함에 따라 공사비 오차를 최소화 할 수 있는 모델을 제안하였다.
- 본체공에는 날개벽과 접속슬라브가 포함되며 날개벽의 경우 형태와 크기가 일정하지 않기 때문에 특별한 규칙을 찾을 수 없었다. 접속슬라브의 경우는 교량의 폭에 어느 정도 비례하지만 본체공 물량의 10% 정도를 차지하므로 날개벽과 함께 전체교량의 평균물량을 구해서 본체공에 더해주는 방식을 채택하였다.
- 그림 10은 회귀식 산정을 위한 산점도와 상관관계를 나타낸 그림으로 체적을 기반으로 하는 것과 상관계수가 높게 나타나는 것을 알 수 있다. 토공은 기초의 평균단면적을 기반(base)으로 하여 심도를 입력하면 물량이 자동산출되고 여기에 건설기술연구원에서 발표하는 실적단가를 이용하여 공사비가 산정되도록 구성하였다. 기초공은 강관파일이 있는 경우 사용자의 선택에 의해서 말뚝의 길이와 본수가 결정되고 부대공은 토공공사비의 9.
대상 데이터
- 연구의 방법으로는 기존의 개략견적기법을 조사하여 본 연구에 적합한 기법을 개발한 결과 대표공종방식을 바탕으로 하고 응용도구로서 회귀방정식을 이용하였다. 과거 공사비 자료수집은 2001년 이후 설계된 RC라멘교 43개에 대한 보고서, 내역서, 도면, 수량산출서를 수집, 활용하여 분석하였다.
- 그 중 PSC Beam교와 Steel Box 거더교는 타 연구기관에서 연구대상으로 선정하였으므로 본 연구는 RC라멘교를 대상으로 선정하였다.
- 10%로 나타났다. 따라서 토공의 대표공종은 공사비 비중이 큰 3개 공종으로 선정하였다.
- 본 연구를 위해 수집된 43개의 교량의 대표공종 중 본체공은 총 15개의 대공종 중 공사비 비중이 큰 7개 공종을 대표공종으로 선정하였으며 본체공에 대한 각 대표공종의 공사비 비율은 표 6과 같다.
- 본 연구의 범위는 건설시설물의 기획, 계획, 타당성조사, 기본 설계, 실시설계, 시공, 유지관리의 생애주기중 기본설계단계를 대상으로 개략공사비 산정모델을 제시하는 것으로 하며, 일반국도의 RC라멘교를 대상으로 한다.
성능/효과
- RC라멘교의 경우 공사비특성을 분석하기 위하여 유사한 공사비특성을 나타내는 그룹별로 Grouping을 실시하였다. 그룹핑 결과 그림 4에서와 같이 노출사교가 27개 교량으로서 가장 많고 노출직교가 11개 교량, 지중사교가 4개 교량, 지중직교가 1개 교량으로 나타났다. 4가지 형태(type) 모두 모델링을 하여야 하나 자료수집의 어려움으로 우선 가장 많은 자료를 확보한 노출사교(27개 교량)를 대상으로 개략공사비 산정모델을 구축하였다.
- 또한상부 구조와 하부구조를 따로 나누지 않는 일체형식으로 되어있기 때문에 개략공사비 모델링시 상부구조와 하부구조로 나누지 않고 일체형인 본체공으로 모델링한다. 그리고 공사비가 작은 소규모이므로 공사비 영향인자에 의한 민감도가 아주 높은 것으로 나타났다.
- 본체공 및 토공의 10가지의 대표공종을 선정 후 각 대표공종의 특성에 맞는 상관분석을 실시하여 회귀방정식 혹은 산정식을 이용하여 표 7과 같은 방법으로 물량을 산출하였다. 다만 비계공은 가용한 정보를 바탕으로 비계의 수량을 정확히 예측하기 어렵기 때문에 본체공 대비 비율을 곱해서 산출하는 방법을 사용하였으며, 부대공의 경우 교량마다의 변수가 심하고 총공사비 중 부대공이 차지하는 공사비비율이 작은 것을 감안하여 평균요율(9.06%)를 적용하였다. 기초공의 경우도 강관 파일공을 대표공종으로 선정하여 기초 깊이 당 말뚝본수를 이용하여 기초공 공사비를 추정하였다.
- 기초형식과 관련하여 토질조사는 기본설계단계에서 실시되나 개략적인 수준에 지나지 않고 옹벽의 유무 등도 결정되지 않는 수준이다. 따라서 기본설계단계에서의 가용한 정보는 설계관련 전문가와의 인터뷰조사결과 구조물본체의 개략적인 모양과 차로수, 교량의 형태(직교/사교), 가설상태(지중/노출) 정도로 정의할 수 있는 것으로 나타났다.
- 본 연구는 RC라멘교의 특징을 최대한 고려하였으며, 기본설계 단계에서 가용한 정보를 도출하고 개략견적방법론의 고찰을 통해 공사비예측의 정확성을 향상시킬 수 있는 방법론으로서 대표공종물량, 회귀방정식, 합성단가, 공사비지수 등을 적절히 조합함으로써 기본설계단계의 개략공사비 산정모델을 개발하였다. 본 연구에서 제시한 개략공사비 산정모델의 검증결과 기존의 모델에 비해 오차율이 크게 개선된 것으로 나타났다. 향후 본 논문에서 제외된 3가지 그룹(Group)에 대한 모델과 지역에 따라 달라지는 단가보정 등을 추가 연구하여 정밀도를 향상시킬 필요가 있다.
- 본 연구에서 제안하고 있는 모델안(-9.5%~6.3%)은 투자평가지침의 오차범위(-40%~3%)와 예비타당성 조사지침의 오차범위(-47%~24%)보다 비교적 정확한 공사비를 추정할 수 있는 것으로 나타났다. 이러한 결과가 나타난 이유는 투자평가지침과 예비타당성조사지침의 경우 공사비 영향요인을 감안하지 않은 단순단가방식 즉 m당 혹은 m2당 단가를 사용함으로써 오차범위가 크게 나타났고 본 연구의 모델안은 영향요인을 감안하였기때문에 오차범위가 적게 나타난 것으로 판단된다.
- 3%)은 투자평가지침의 오차범위(-40%~3%)와 예비타당성 조사지침의 오차범위(-47%~24%)보다 비교적 정확한 공사비를 추정할 수 있는 것으로 나타났다. 이러한 결과가 나타난 이유는 투자평가지침과 예비타당성조사지침의 경우 공사비 영향요인을 감안하지 않은 단순단가방식 즉 m당 혹은 m2당 단가를 사용함으로써 오차범위가 크게 나타났고 본 연구의 모델안은 영향요인을 감안하였기때문에 오차범위가 적게 나타난 것으로 판단된다.
- 고속국도의 경우 한국도로공사의 자체 모델을 사용하고 있으므로 대상에서 제외하고 일반국도의 교량을 조사하였다. 일반국도의 교량을 조사한 결과 표 2 및 그림 2와 같이 PSC Beam교와 Steel Box 거더교 그리고 RC라멘교가 전체교량의 70%를 차지하는 것으로 나타났다.
- 표 6에서 알 수 있듯이 비계를 포함한 7개의 대표공종의 적용범위(coverage)가 약 95.38%정도로 본체공 총공사비에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 기타공종은 운반비를 포함하여 아스팔트방수, 스티로폼, 자재대(시멘트), 스페이서 설치 등으로 본체공에서 차지하는 비율이 아주 작은(4.
후속연구
- 본 연구에서 제시한 개략공사비 산정모델의 검증결과 기존의 모델에 비해 오차율이 크게 개선된 것으로 나타났다. 향후 본 논문에서 제외된 3가지 그룹(Group)에 대한 모델과 지역에 따라 달라지는 단가보정 등을 추가 연구하여 정밀도를 향상시킬 필요가 있다.
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