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GIS를 이용한 토공 운반로 탐색 방법론 - 단지공사 사례를 중심으로 -
A GIS-Based Planning Methodology to Determine the Haul Route Layout in Complex Construction Projects 원문보기

大韓土木學會論文集, Journal of the Korean Society of Civil Engineers, D. 교통공학, 도로공학, 시공관리, 정보기술, 지역 및 도시계획, 철도공학, 측량 및 지형공간정보공학, v.30 no.6D, 2010년, pp.631 - 639  

강상혁 (한양대학교 건설환경공학과) ,  백경근 (한양대학교 건설환경공학과) ,  백현기 (한양대학교 건설환경공학과) ,  서종원 (한양대학교 건설환경공학과)

초록
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토공사는 단지조성 프로젝트에서 단일 공종으로는 가장 큰 비중을 차지하는 공정 중 하나이다. 토공사의 순조로운 진행을 위해 시공계획자는 적재 및 운반장비의 효율적인 조합, 공종과의 연계를 고려한 순차적 시공, 그리고 운반로 레이아웃과 같은 토공사 운영관련 문제들을 해결해야 한다. 특히 단지내 운반로는 토공생산성 및 공사비에 직접적인 영향을 미칠 뿐 아니라 한번 정해지면 그 관성 때문에 다른 경로로 변경하기 어려운 특성이 있기 때문에 신중한 의사결정이 요구된다. 본 연구는 시공계획자의 단지내 운반경로와 관련된 의사결정을 지원하기 위해 지형정보 분석에 기초한 효율적 운반로 발굴 방법론 개발을 목적으로 한다. 이를 위해 단지내 운반경로 레이아웃 결정시 고려되어야 할 필수 요소들을 설계 및 시공 전문가들의 경험법칙에 근거하여 5가지로 구분하여 설명하였다. 또한 효과적인 운반경로 도출을 위하여 GIS 환경에서 상기한 영향요소들을 적절히 반영, 분석할 수 있는 방법론을 제안하였다. 제안된 방법론을 현재 시공이 이루어지고 있는 사례현장에 적용하여 실용성을 검증한 결과 미세한 생산성 향상을 보인 것으로 분석되었다. 본 연구는 개선된 운반효율을 보장하고, 신뢰할 수 있는 단지내 운반로 레이아웃 시공계획 프레임웍을 제공하였다는 점에서 의미가 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The layout of haul routes within a construction site of large complex projects needs to be carefully determined as the productivity of earthwork activity heavily depends on the efficiency of the layout and the routes are not likely to change once they are settled. This paper aims to provide a constr...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 도출된 알고리즘의 현장 적용성을 검증하기 위하여 2010년 5월 현재 시공이 진행되고 있는 단지를 대상으로 본 방법론을 적용해 보았다. 그림 8은 대상현장의 절토 지역을 보여주고 있다.
  • 왜냐하면 지형의 경사가 높을수록 장비의 진입, 시공의 난이도 아울러 운반장비의 효율성이 저감되기 때문이다. 따라서 본 연구에서는 지반의 경사정보를 수치지도로부터 추출하여 경사의 차가 클수록 저항비용이 크게 할당되도록 데이터를 모델링하였다. 이 때 각 셀에 할당되는 저항비용값을 산정하기 위해 간단한 함수를 적용하였다.
  • 따라서 현장에서 절·성토 운반거리를 최소화하는 신설 도로의 노반을 우선적으로 시공하여 이를 운반로로 활용할 수 있도록 함수를 구성하였다.
  • 본 논문에서는 단지공사에서 단지내 운반작업에 부정적인 영향을 미치는 요소들을 토공계획에 합리적으로 반영하여 토사 이동경로의 잦은 변경을 극소화하고, 운반의 효율성을 극대화하여 궁극적으로는 생산성을 향상시킬 수 있는 토사 운반경로 계획 방법론을 제안한다. 제안된 방법론은 단지조성 공사장 내의 토공사 공정 영향요소들을 종합적으로 고려하도록 구성되었으며, 지형정보로 변환 가능한 영향요소의 효과적인 처리 및 분석을 위해 지리정보시스템(Geographic Information System, 이하 GIS)이 활용되었다.
  • 본 연구에서는 5가지의 영향요소를 복합적으로 고려하여 최적의 경로를 도출하기 위해 GIS를 도입하였다. 토공 생산성 영향요소들은 모두 지리·지형정보로 모델링이 가능하고 이러한 지형정보는 GIS 환경에서 효과적으로 처리·분석될 수 있다.
  • 이 때 저항비용의 합리적인 할당을 위하여 정성/정량적 평가를 기반으로 한 영향요소별 저항비용 함수를 정의하여 적용하였다. 이를 통해 궁극적으로 시공계획자에게 보다 효율적인 운반로 정보를 제공하기 위한 분석 프레임웍을 제시하였다. 사례 분석 결과 다소의 생산성 향상을 확인할 수 있었다.
  • 장비의 소음도는 덤프트럭 제조사에서 제공하는 장비의 제원을 참고할 수 있다. 장비마다 소음도가 상이하기 때문에 본 연구에서는 현재 공사장에서 가장 빈번히 사용되는 장비를 기준으로 계산하였다. 따라서 그림 5에 보인 바와 같이 소음에 대한 저항값은 이격거리가 47m에서 가까울수록 크게 할당 되도록 하였으며, 47m에서 멀어질수록 낮게 할당하였다.
  • 경험법칙은 현업 종사자들의 체험적으로 축적된 지식으로 운반로 도출을 위해 필수적으로 검토되어야 할 요구조건으로써 본 연구에 도움이 될 수 있다. 최적의 운반경로를 도출하기 위해 본 연구에서는 단지조성공사 설계 및 시공전문가 20명을 대상으로 현장 방문인터뷰를 실시하여 영향요소 도출 및 각 영향요소별 경험법칙을 조사하였다. 현업에서 두루 인정되어 적용되고 있는 전문가 경험법칙을 상기한 5가지 영향요소로 분류하여 표 1에 제시하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
원활한 토공사를 위해서 고려해야 하는 다양한 공정 영향요소에는 어떤 것들이 있는가? 따라서 토공사 공정진행의 양부에 따라 프로젝트 전체 공정의 순조로운 진행이 결정되기도 한다. 원활한 토공사를 위해서는 공사장 주변 주민들의 민원, 문화재 발굴 가능성, 공사장 내 기존 도로의 운반로로의 활용 유무, 향후 단지 내에 신설될 도로 등과 같은 다양한 공정 영향요소를 고려해야 한다. 그러나 이와 같은 영향요소가 제대로 고려되지 않아 예상치 못한 설계변경, 시공비 인상 등의 번거로운 결과가 야기된다.
본 연구에서 GIS는 어떤 역할을 하는가? 제안된 방법론은 단지조성 공사장 내의 토공사 공정 영향요소들을 종합적으로 고려하도록 구성되었으며, 지형정보로 변환 가능한 영향요소의 효과적인 처리 및 분석을 위해 지리정보시스템(Geographic Information System, 이하 GIS)이 활용되었다. 본 연구에서 GIS는 지형 및 공간 데이터를 효과적으로 처리, 관리할 수 있는 공간정보 기반의 데이터베이스 역할을 한다. 또한 본 논문에서 제안하는 운반경로 도출 알고리즘은 GIS 환경에서 제공하는 Spatial Analyst와 같은 확장된 공간분석 기능에 기초하고 있다.
운반로 시공기간과 비용에 가장 큰 영향을 끼치는 것은 지면의 경사도인데, 그 이유는 무엇인가? 운반로 시공기간과 비용에 가장 큰 영향을 끼치는 것은 지면의 경사도이다. 왜냐하면 지형의 경사가 높을수록 장비의 진입, 시공의 난이도 아울러 운반장비의 효율성이 저감되기 때문이다. 따라서 본 연구에서는 지반의 경사정보를 수치지도로부터 추출하여 경사의 차가 클수록 저항비용이 크게 할당되도록 데이터를 모델링하였다.
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참고문헌 (12)

  1. 강상혁(2009) GlS 기반의 토공운반경로 분석 방법론 개발, 박사학위논문, 한양대학교 대학원. 

  2. 박현용, 태용호, 우성권(2007) 운반작업의 영향요소분석을 통한 텀프트럭의 운반속도 산정방법에 관한 연구. 한국건설관리학회논문집, 한국건설관리학회, 제8권, 제3호, pp. 97-105. 

  3. 서종원, 강상혁(2005) GIS를 이용한 도로 공사의 시공계획에 관한 연구. 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제25권, 제2D호, pp. 287-295. 

  4. 최요순, 선우춘, 박형동(2007) 대규모 노천광산의 운반 효율성 향상을 위한 텀프트럭의 최적운반 경로 분석. 한국지구시스템공학회지, 한국지구시스템공학회, 제44권, 제6호, pp. 477-491. 

  5. 한국환경정책평가연구원(2002) 환경 영향의 합리적 예측평가를 위한 기법 연구. 한국환경정책평가연구원. 

  6. 환경부(2009) 소음진동규제법 시행령 제 2조. 

  7. Caterpillar Inc. (2007) Caterpillar performance handbook. edition 37. Caterpillar Inc., Peoria, III. 

  8. Christian, J. and Xie, T. (1996) Improving earthmoving estimating by more realistic knowledge. Canadian Journal of Civil Engineering, Vol. 23, No. 1, pp. 250-259. 

  9. Atkinson, D. M., Deadman, P., Dudycha, D., and Traynor, S. (2005) Milti-criteria evaluation and least cost path analysis for an article all-weather road. Applied Geography, Vol. 25, No. 4, pp. 287-307. 

  10. Dijkstra, E. W. (1959) A note on two problems in connection with graphs. Numerische Mathmatik, Vol. 1, pp. 269-271. 

  11. ESRI Inc. (2004) Using ArcGlS spatial analyst: ArcGlS9, ESRI Press, 4th Edition, Redlands, CA, pp. 23-54. 

  12. Marzouk, M. and Moselhi, O. (2004) Fuzzy clustering model for estimating haulers' travel time. Journal of Construction Engineering and Management, Vol. 130, No. 6, pp. 878-886. 

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