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문제 정의
- 과 같다. 본 연구에서는 이러한 공사비 견적과 설계정보의 관계를 고려하여 개산 견적 시점을 명확히 구분하기 위해 계획 단계부터 실제도면이 생성되기 시작하는 초기 기본설계단계까지를 개산견적(Schematic Estimating)의 시기로 정의하고, 기획 및 계획단계의 견적은 개념견적(Conceptual Estimating)으로, 실시설계단계의 견적은 상세견적과 실행견적으로 구분하였다.
- 이에 본 연구에서는 공공건축프로젝트 초기단계에서 발주자가 신뢰할 수 있고, 가변적 건축물 용도의 조합과 규모에 따라 탄력적 대응이 가능한 개산견적 모델의 개발을 연구의 목적으로 한다.
제안 방법
- 1) 문헌조사를 통해 개산견적, 데이터 분석방법 등의 이론적 고찰을 실시한다.
- 2) 기존 연구방법의 문제점을 분석하고 이를 개선하는 개산견적 개념 모델을 제시한다.
- 3) 프로젝트의 도면, 예산내역서 등을 분석하여 특성을 파악하고, 공사비 영향요인을 도출하여 개산견적방법을 제시한다.
- 4) 제시된 개산견적방법으로 사례연구를 실시하고 그 효용성을 검증한다.
- 이를 개선하기 위해 실적사례의 도면과 건축물 설계기준을 상호 비교하여 건축물을 구성하는 여러 포함시설을 나열하고 건축 양상에 맞게 주요 용도별로 분류하여 공사비 영향변수로 설정하였다. 그런 다음, 변수별 상관관계 분석을 통해 공사비 영향변수로서의 활용가능성을 입증하고 독립변수로 지정하여 다중회귀 분석을 통해 용도별 시설단가 관계함수를 도출하였다. 그리고 소요수량을 함수에 대입함으로써 공사비를 예측하는 용도별 분류에 의한 공사비 산정 개념을 제안하였다.
- 도출된 공사비 산정모델을 검증하기 위해 회귀분석에 이용된 실적자료 외에 표 10과 같이 10개의 별도 표본자료를 무작위로 추출하여 검증을 실시하였다. 그리고 단위면적당 기준단가를 사용하고 있는 현행 군사시설 공사비 산정방식과 연면적을 독립변수로 설정하여 회귀분석을 통해 공사비를 산정하는 통계적 기법과의 비교를 병행하였다.
- 그리고 실적공사비 데이터를 공사비지수를 적용하여 현가화한 다음, 회귀분석 등의 통계분석 방법을 활용하거나 사례기반추론과 같은 인공지능을 이용하여 입력변수와 출력변수인 공사비 사이의 관계함수 또는 연결강도를 도출한다. 그리고 도출된 관계식과 연결강도에 의해 합성가격 기준의 공사비를 추정하고 집계하여 전체공사비를 산정한다.
- 공공프로젝트의 경우, 대부분의 설계기준은 표 2와 같이 건축물을 구성하는 다양한 내부시설중 기능이 유사한 시설들을 용도별로 묶어서 구분한다. 그리고 사용인원이나 시설물을 대표하는 사물을 선정하여 단위 ㎡당 기준을 수립한 다음, 이를 설계의 기본으로 활용한다.
- 그런 다음, 변수별 상관관계 분석을 통해 공사비 영향변수로서의 활용가능성을 입증하고 독립변수로 지정하여 다중회귀 분석을 통해 용도별 시설단가 관계함수를 도출하였다. 그리고 소요수량을 함수에 대입함으로써 공사비를 예측하는 용도별 분류에 의한 공사비 산정 개념을 제안하였다. 모델의 신뢰성을 확인하기 위해 대표적 군사시설인 병영생활관을 대상으로 용도별 공사비 산정 개념을 모델화 하고 신규사례를 대상으로 검증을 실시하였다.
- 기존의 공공프로젝트 계획단계에서의 개산견적 방법론들은 대부분 공사비 영향변수를 기존 문헌이나 연구에서 도입하거나 추가하여 입력변수로 한다. 그리고 실적공사비 데이터를 공사비지수를 적용하여 현가화한 다음, 회귀분석 등의 통계분석 방법을 활용하거나 사례기반추론과 같은 인공지능을 이용하여 입력변수와 출력변수인 공사비 사이의 관계함수 또는 연결강도를 도출한다. 그리고 도출된 관계식과 연결강도에 의해 합성가격 기준의 공사비를 추정하고 집계하여 전체공사비를 산정한다.
- 그리고 해당 사례의 직접공사비를 한국건설기술연구원에서 작성하는 건설공사비 지수를 이용하여 ‘08년 금액으로 환산하고 용도별 시설면적에 대한 코스트 데이터를 분석하였다.
- 셋째, 표준공종 대입법에 의한 공사비 산출로 유사사례의 공사비 분석을 통해 공종별 단가를 추정하고 이를 이용해 나머지 공종에 대한 공사비를 추론하는 방법. 넷째, 공종별로 건축물의 부위를 구별하고 부위별로 공사비가 차지하는 비율을 이용하여 단가를 추정하는 방법. 마지막으로, 인공신경망(ANN, Artificial Neural Network), 유전자 알고리즘(Genetic Algorithm), 사례 기반추론(CBR, Case Based Reasoning) 기법과 같은 인공지능을 이용한 방법으로 프로젝트별 입력 값과 목표 값인 건축공사비 간의 관계를 신경망의 구조로 연결하고 학습시킨 후, 기억된 연결강도를 회상하여 학습에 사용되지 않았던 프로젝트의 실적데이터를 가지고 공사비를 추정하는 방법으로 분류된다.
- 도출된 공사비 산정모델을 검증하기 위해 회귀분석에 이용된 실적자료 외에 표 10과 같이 10개의 별도 표본자료를 무작위로 추출하여 검증을 실시하였다. 그리고 단위면적당 기준단가를 사용하고 있는 현행 군사시설 공사비 산정방식과 연면적을 독립변수로 설정하여 회귀분석을 통해 공사비를 산정하는 통계적 기법과의 비교를 병행하였다.
- 첫째로, 통계자료에 따라 단위면적당 단가를 결정한 뒤에 소요면적을 곱하여 공사비를 산출하는 단위기준에 의한 방법. 둘째, 회귀분석, 몬테카를로 시뮬레이션 등 통계적 모델을 이용해 도출된 회귀식의 결과 중 설명력이 높은 것을 이용하여 직접공사비를 추정하는 방법. 셋째, 표준공종 대입법에 의한 공사비 산출로 유사사례의 공사비 분석을 통해 공종별 단가를 추정하고 이를 이용해 나머지 공종에 대한 공사비를 추론하는 방법.
- 그리고 소요수량을 함수에 대입함으로써 공사비를 예측하는 용도별 분류에 의한 공사비 산정 개념을 제안하였다. 모델의 신뢰성을 확인하기 위해 대표적 군사시설인 병영생활관을 대상으로 용도별 공사비 산정 개념을 모델화 하고 신규사례를 대상으로 검증을 실시하였다.
- 둘째, 회귀분석, 몬테카를로 시뮬레이션 등 통계적 모델을 이용해 도출된 회귀식의 결과 중 설명력이 높은 것을 이용하여 직접공사비를 추정하는 방법. 셋째, 표준공종 대입법에 의한 공사비 산출로 유사사례의 공사비 분석을 통해 공종별 단가를 추정하고 이를 이용해 나머지 공종에 대한 공사비를 추론하는 방법. 넷째, 공종별로 건축물의 부위를 구별하고 부위별로 공사비가 차지하는 비율을 이용하여 단가를 추정하는 방법.
- 용도별 분류체계를 이용하여 집행실적사례의 설계도면을 주거 및 복지시설, 행정 및 작전시설, 급식시설로 분할하여 각 시설별 면적의 합을 이용해 용도별 면적을 산출하였다. 그리고 해당 사례의 직접공사비를 한국건설기술연구원에서 작성하는 건설공사비 지수를 이용하여 ‘08년 금액으로 환산하고 용도별 시설면적에 대한 코스트 데이터를 분석하였다.
- 이를 개선하기 위해 실적사례의 도면과 건축물 설계기준을 상호 비교하여 건축물을 구성하는 여러 포함시설을 나열하고 건축 양상에 맞게 주요 용도별로 분류하여 공사비 영향변수로 설정하였다. 그런 다음, 변수별 상관관계 분석을 통해 공사비 영향변수로서의 활용가능성을 입증하고 독립변수로 지정하여 다중회귀 분석을 통해 용도별 시설단가 관계함수를 도출하였다.
- 국내외에서 연구된 계획단계에서의 개산견적 산출방법은 적용 방법에 따라 5가지 정도로 구분할 수 있다. 첫째로, 통계자료에 따라 단위면적당 단가를 결정한 뒤에 소요면적을 곱하여 공사비를 산출하는 단위기준에 의한 방법. 둘째, 회귀분석, 몬테카를로 시뮬레이션 등 통계적 모델을 이용해 도출된 회귀식의 결과 중 설명력이 높은 것을 이용하여 직접공사비를 추정하는 방법.
- 코스트 데이터 분석은 순수하게 용도별 조합 및 규모가 직접 공사비에 미치는 영향정도를 파악하기 위해 기존 문헌 및 연구 자료에서 언급하는 공사비 영향변수(연면적, 층수, 지붕형태, 구조형식, 마감형태 등)중 연면적을 제외하고 동일한 조건으로 고정시킨 상태에서 진행하였다.
대상 데이터
- 주거 및 복지시설은 기본적으로 구성되기 때문에 코스트 DB에 항상 값이 존재하지만 행정 및 작전시설과 급식시설의 경우 선택적으로 조합되기 때문에‘0’의 값을 가지는 데이터들이 존재한다. 그러므로 결과 값에 영향을 미치지 않도록 3개의 시설이 모두 포함된 실적사례만을 대상으로 실시하였다.
- 본 연구는 계획단계에서의 개산견적을 연구의 범위로 하며, 공공건축프로젝트를 대상으로 한다. 또한 제안하는 개산견적 방법의 타당성 검증을 위한 사례연구는 군사시설에 해당하는 육군 병영생활관을 대상으로 수행하였으며, 다음과 같은 절차와 방법으로 진행하였다.
- 본 연구는 계획단계에서의 개산견적을 연구의 범위로 하며, 공공건축프로젝트를 대상으로 한다. 또한 제안하는 개산견적 방법의 타당성 검증을 위한 사례연구는 군사시설에 해당하는 육군 병영생활관을 대상으로 수행하였으며, 다음과 같은 절차와 방법으로 진행하였다.
- 제안된 개념모델을 구현하기 위해‘05~‘09년 사이에 집행된 독립 중대급 이상 육군 병영생활관 신축사업 데이터 54건을 수집하였다.
데이터처리
- 상관관계 분석을 통해 영향변수로 활용가능하다고 증명된 용도별 면적과 직접공사비와의 관계함수를 도출하기 위해 대표적 모수추정 방법의 하나인 회귀분석을 활용하였다. 회귀분석은 하나의 종속변수와 하나 또는 여러 개의 독립변수들 간의 관계를 분석하는 통계기법(김태근, 2006)으로서 상관관계 분석에 나타난 바와 같이 종속변수와 독립변수간의 관계가 선형을 보이고 있으므로, 선형관계를 적용시키기에 편리한 다중선형회귀모형으로 가정하여 함수관계를 파악하는 것이 적합하다.
- 용도별로 분류된 3개의 시설이 통계적으로 공사비에 영향을 미치는 정도와 공사비를 예측하기 위한 영향변수로서 활용가능한지 확인하기 위해 상관관계 분석을 실시하였다. 주거 및 복지시설은 기본적으로 구성되기 때문에 코스트 DB에 항상 값이 존재하지만 행정 및 작전시설과 급식시설의 경우 선택적으로 조합되기 때문에‘0’의 값을 가지는 데이터들이 존재한다.
이론/모형
- 호주의 경우, 모든 건설 사업은 AIQS(The Australian Institute of Quantity Surveyors)에서 규정하는 절차와 방법을 따르고 있다. 비용분석 방법은 영국 BCIS(Building Cost Information Service)의 SFCA(Standard Form of Cost Analysis)와 유사한 부위별 비용분석(Elemental Cost Analysis)을 사용한다. 특히 호주를 비롯한 영연방의 공사비 예측시스템은 QS(Quantity Surveyor)를 발주자 및 계약자 모두가 고용하여 프로젝트 기획부터 종료까지 체계적인 사업비 관리를 실시하는 코스트 플래닝 테크닉을 사용하여 설계를 최적화하기 위한 노력을 기울이는 것이다.
성능/효과
- M38 과 M39번 데이터에서 동일한 조건에 연면적이 유사하고 용도별 시설의 조합도 동일한 경우에는 직접공사비가 비슷하지만, M01 과 M02, M08 과 M09, M22 와 M23번 데이터에서 용도별 시설의 조합과 면적 차에 따라 직접공사비의 차이가 크게나는 것을 확인 할 수 있다. 따라서 용도별 조합과 규모가 공사비에 영향을 미치는 요인으로 작용한다는 것을 추정할 수 있다.
- 실적사례의 설계도면을 국방시설설계기준과 비교분석한 결과, 병영생활관은 국방시설설계기준에서 정의하는 8개의 시설 분류체계로 분류되어, 생활실을 포함하여 34가지 포함시설로 표 4와 같이 구성되어 있었다. 또한, 표 5와 같이 시설규모의 크기에 따른 주요 포함시설 구성을 분석한 결과 주거시설, 독립중대급 행정시설, 급식시설(병사식당, 간부식당, 식기세척장, 식량 창고)을 제외한 위생시설, 저장 및 정비시설, 교육시설, 복지시설은 면적차이만 있을 뿐, 규모에 관계없이 기본적으로 구성되었다. 그리고 대대급 이상의 규모에서 구성될 수 있는 행정시설, 작전시설, 의료시설은 하나의 패키지 형태로 모두 함께 설계되거나 제외되었다.
- 본 연구의 회귀분석 결과는 위의 4가지 경우에 모두 해당되지 않으므로 다중공선성으로부터 안전하며 통계적 유의성을 확보하였다고 간주할 수 있다.
- 분석 결과를 토대로 시설분류체계를 실적사례와 분석하여 건축양상에 맞게 주거 및 복지시설, 행정 및 작전시설, 급식시설 3개의 용도로 표 6과 같이 재분류한 결과, 병영생활관은 주거 및 복지시설을 기본으로 필요에 따라 행정 및 작전시설, 급식시설과 선택적 조합에 의해 구성된다고 볼 수 있었다.
- Teicholz(1993)11)는 바람직한 예측방법이 갖추어야 할 조건중 하나로 단순함을 제시하였다. 예측의 정확성, 공정성, 적시성, 안정성 등을 확보할 수 있는 범위 내에서 충분히 단순해야 비로소 모델 활용이 가능하다는 것이다. 이는 예측방법론 개발 시 사용자 관점의 효율적인 개산견적 모델 개발의 중요성을 강조한 것으로 판단할 수 있다.
- 이를 통해 개산견적의 정밀성을 향상시킬 수 있고 설계대안 변화에 따른 수량과 구성항목의 변화에 탄력적으로 대응할 수 있으며 사용자 니즈(Needs)를 반영한 용도별 선택적 조합과 그 규모의 따른 맞춤형 공간을 계획할 수 있고 다양한 설계 대안에 대한 비용비교가 가능하다.
- 코스트 데이터 분석결과 표 7과 같이 층수, 지붕형태, 구조형식, 마감형태가 동일하고, 유사 연면적을 가진 병영생활관 실적 사례가 용도별로 분류된 주거 및 복지시설, 행정 및 작전시설, 급식시설의 조합유무나 그 면적차이에 따라 공사비의 차이가 현저하게 나타나는 것을 알 수 있었다.
- 표 11에서의 검증결과 용도별 분류에 의한 개산견적 모델은 오차범위 -1.63 ~ 3.05%이며 평균절대오차 1.54로서 현행 군사시설 공사비 산정 방법인 기준단가에 의한 개산견적방법과 연면적을 제외한 공사비 영향변수를 통제하고 실시한 회귀분석에 의한 개산견적방법과 비교하여 정확도가 상당히 향상되었다. 또한 오차의 표준편차가 0.
후속연구
- 제안 모델은 공공프로젝트 계획단계에서 활용될 수 있는 개산 견적 방법이나 제안모델의 범용성을 충분히 입증하기 위해서는 다양한 건물유형과 구조방식에 대한 실적 정보의 체계적인 축적과 분석이 필요하다. 그리고 공사비에 영향을 미치는 변수를 추가하고 회귀식을 수정해 나가는 연구가 이루어져야 한다. 이를 통해 제안모델을 공공프로젝트 건축공사비 개산견적 시스템으로 발전시킬 수 있을 것이다.
- 그리고 공사비에 영향을 미치는 변수를 추가하고 회귀식을 수정해 나가는 연구가 이루어져야 한다. 이를 통해 제안모델을 공공프로젝트 건축공사비 개산견적 시스템으로 발전시킬 수 있을 것이다.
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