[논문]콘크리트 내 철근 부피 공제가 물량산출에 미치는 영향

황경훈; 김성아; 진상윤

doi:10.6106/kjcem.2012.13.6.024

콘크리트 내 철근 부피 공제가 물량산출에 미치는 영향
An Effect Analysis of Subtracting Rebar Volumes in Reinforced Concrete Members on Quantity Take-off 원문보기

한국건설관리학회논문집 = Korean journal of construction engineering and management, v.13 no.6, 2012년, pp.24 - 32

황경훈 (성균관대학교 u-City공학과) , 김성아 (성균관대학교 건설환경시스템공학과) , 진상윤 (성균관대학교 u-City공학과)

초록
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철근콘크리트는 건축공사에서 가장 많이 활용되는 구조형식이다. 철근콘크리트 구조물의 콘크리트 물량은 건설 프로젝트에서 많은 비용과 물량을 차지한다. 콘크리트 물량은 전체 공사비에 큰 영향을 미치므로, 물량 부족과 과잉으로 인해 전체 공사비가 변동되지 않도록 관리하는 것이 중요하다. 일반적으로 콘크리트 물량은 거푸집 내 철근의 부피를 공제하지 않고, 거푸집 내 전체 부피로 계산한다. 이는 거푸집 내 설치되는 철근의 부피를 공제하지 않았기 때문에 정확한 콘크리트 물량이라고 할 수 없다. 실제 건설 현장에서도 정확한 물량을 산출하지 못하여 물량 과잉과 부족으로 인해 자원낭비와 추가비용 등이 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서 콘크리트 물량오차의 원인 중에 하나인 철근 부피 공제가 콘크리트 물량에 미치는 영향을 분석하였다. BIM기반 물량산출을 통해 철근 부피를 공제한 콘크리트 물량의 차이를 비교한 결과, 1~2%의 물량차이는 기존 콘크리트의 자재 할증 1%를 포함하고 있는 것으로 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

Reinforced Concrete is the most dominant structure type for buildings in South Korea. Reinforced Concrete is one of materials having the most cost and quantity at construction projects. It is important to manage concrete quantity so that the total project cost is not affected due to underestimate or overestimate of its quantity. Generally the concrete quantity is taken-off based on the volume of the space inside forms without subtracting volumes of rebar embedded, which cannot be considered to make quite accurate results. Resource waste and extra cost due to over or under estimate of quantity occur since they cannot estimate accurate quantity at practices. Therefore, the objective of this paper is to analyze the effect of the volume for rebars embedded in reinforced concrete members. By comparing the quantity based on the existing method with the one from BIM data, it was found that about 1~2% of quantity discrepancy was observed while the typical concrete waste rate is 1 % at the current practice.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 별도의 계산과정 없이 정확한 철근 부피가 산출되는 BIM을 적용함으로써, 기존 콘크리트 물량과 철근 부피를 공제한 콘크리트 물량을 비교하고자 한다. 이를 통해 철근 체적에 따른 콘크리트 물량차이를 규명하고, 콘크리트 물량 부족과 낭비가 발생하지 않는 정확한 물량산출 방안을 제시하는데 의의가 있다.
따라서 본 연구에서는 보다 정확한 물량산출을 위한 새로운 산출방법의 필요성을 보이고, 테스트 대상을 통해 발생하는 콘크리트 물량오차의 정도를 파악하고, 물량오차를 줄일 수 있는 방안을 모색하기 위해 최근 정확한 물량산출 방안으로 대두되고 있는 BIM 모델을 활용하여 콘크리트의 물량 오차를 줄이고, 정확한 물량을 산출할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.
본 연구는 콘크리트 내 철근 부피 공제가 물량산출에 미치는 영향을 분석하여, 시공단계에서 자재 발주 시 정확한 물량을 산출 하는데 목적이 있다. 이에 연구 범위는 콘크리트와 철근 물량 산출로 한정된다.
본 연구에서는 콘크리트 물량 부족과 과잉에 따른 낭비를 줄이고, 정확한 콘크리트 물량을 산출하기 위하여 철근 부피 공제가 콘크리트 물량에 미치는 영향에 관하여 분석하였다. 분석 과정은 철근 부피를 공제하지 않는 기존 물량산출 방식과 정확한 철근 물량산출이 가능한 BIM을 통해 철근 부피를 공제한 물량 산출 방식을 테스트 하고, 그 결과 값을 비교하는 것으로 진행되었다.
둘째, BIM에 대한 적용과 필요성에 관련된 질문을 추가로 작성하였다. 이는 본 연구에서 적용한 BIM기반 물량산출 결과가 향후 건설현장에 도입될 수 있을지 가능성을 살펴보고, 기여도를 예측하기 위함이다.
이러한 과정을 통해 본 연구에서는 시공 현장에서 발생 가능한 여러 오차 원인을 배제하고, 철근 부피 공제만으로 인한 콘크리트 물량오차를 검토 하였다. 그 결과 1~2% 가량의 물량차이가 나타났으며, 이는 철근비 또는 철근량과 관련이 있는 것으로 밝혀졌다.
철근 부피 공제에 따른 실제 소요물량과 기존 물량산출 방식에 따른 콘크리트 물량의 차이 및 정확도를 확인하기 위하여, 본 연구에서는 철근콘크리트 구조물을 BIM기반 물량산출 테스트 대상으로 선정하였다. 모델링 규칙에 의해 기존 물량산출 방식과 차이날 수 있으므로(김영진 외 2012) 모든 부재의 중복 없이 모델링하는 것을 원칙으로 하였다.
설문 문항은 크게 두 가지로 구성하였다. 첫째, 콘크리트 타설시 발생하는 물량 오차의 원인과 발생현황에 관한 질문이다. 여기에는 물량 오차가 발생하는 유형, 발생빈도, 발생 정도, 원인 등으로 내용을 작성하였다.

제안 방법

11개 유형에 대한 물량산출은 정착과 이음이 이어지는 부위로 국한하였고, 정착과 이음에 따른 물량변화를 비교하였다. 물량 산출 결과 `표 2`와 같이 정착과 이음에 따라 부재가 동일한 크기이더라도 그 물량에 차이가 있음을 확인할 수 있다.
구조물을 이루는 기둥, 보, 벽, 바닥이 만나는 부위에 대하여‘그림 5’와 같이 6가지 유형으로 분류하였다.
연구 절차는 기존 문헌 고찰과 함께 콘크리트 타설시 물량오차 발생 현황과 문제점을 파악하고, 철근 부피 공제의 필요성을 확인하기 위해 현업의 전문가들을 대상으로 설문조사를 시행하는 것으로 진행하였다. 그리고 3차원 철근 배근 모델을 통해 물량이 자동으로 산출되는 BIM기반 물량산출을 적용하여, 기존 콘크리트 물량산출 방법과 철근 부피를 공제한 물량산출 결과를 비교∙분석 하고자 한다. 이를 통해 정확한 콘크리트 물량산출을 위한 새로운 방향을 제시할 수 있을 것으로 판단한다.
다른 유형의 부재와 가장 많이 만나는 보를 기준으로 접합 유형을 구분하고, 부재별 이음과 정착 유무에 따라 구분하였다. 내력벽과 기둥이 인접하는 경우는 기둥에 대한 내력벽의 접합으로 보았다.
구조물을 이루는 기둥, 보, 벽, 바닥이 만나는 부위에 대하여‘그림 5’와 같이 6가지 유형으로 분류하였다. 다른 유형의 부재와 가장 많이 만나는 보를 기준으로 접합 유형을 구분하고, 부재별 이음과 정착 유무에 따라 구분하였다. 내력벽과 기둥이 인접하는 경우는 기둥에 대한 내력벽의 접합으로 보았다.
여기에는 물량 오차가 발생하는 유형, 발생빈도, 발생 정도, 원인 등으로 내용을 작성하였다. 둘째, BIM에 대한 적용과 필요성에 관련된 질문을 추가로 작성하였다. 이는 본 연구에서 적용한 BIM기반 물량산출 결과가 향후 건설현장에 도입될 수 있을지 가능성을 살펴보고, 기여도를 예측하기 위함이다.
물량산출 테스트는 기존 콘크리트 물량산출 결과와 BIM 기반 물량산출 결과를 비교하는 것으로 진행하였다. BIM기반 물량산출에서 모델의 수준은 철근 배근이 가능한 수준으로, AIA에서 규정하는 LOD(Level Of Development) 400을 기준으로 모델링 하였다.
본 연구에서 정확한 물량산출을 위해 적용된 BIM의 인지도와 향후 BIM도입 가능성을 살펴보기 위해 설문 문항을 추가로 작성하였다.
그러나 이는 시공단계 이전에 BIM을 통해 철근 물량을 산출하고자 할 때 문제가 되는 것으로, 시공단계를 대상으로 하는 본 연구에서는 이러한 문제가 해당되지 않는다. 본 연구에서는 시공단계에서 2차원 시공도를 제작하는 대신, 3차원 철근 배근 모델을 제작하는 방안을 채택하였다.
설문 문항은 크게 두 가지로 구성하였다. 첫째, 콘크리트 타설시 발생하는 물량 오차의 원인과 발생현황에 관한 질문이다.
첫째, 콘크리트 타설시 발생하는 물량 오차의 원인과 발생현황에 관한 질문이다. 여기에는 물량 오차가 발생하는 유형, 발생빈도, 발생 정도, 원인 등으로 내용을 작성하였다. 둘째, BIM에 대한 적용과 필요성에 관련된 질문을 추가로 작성하였다.
연구 절차는 기존 문헌 고찰과 함께 콘크리트 타설시 물량오차 발생 현황과 문제점을 파악하고, 철근 부피 공제의 필요성을 확인하기 위해 현업의 전문가들을 대상으로 설문조사를 시행하는 것으로 진행하였다. 그리고 3차원 철근 배근 모델을 통해 물량이 자동으로 산출되는 BIM기반 물량산출을 적용하여, 기존 콘크리트 물량산출 방법과 철근 부피를 공제한 물량산출 결과를 비교∙분석 하고자 한다.
우선 철근 부피 공제의 필요성을 도출하기 위해 실제 현장에서 타설시 콘크리트 물량에 차이가 발생하는지, 발생한다면 어느 정도로 발생하고, 철근 부피가 이러한 물량차이에 영향을 미치는지를 확인해야 했다. 이를 위하여 본 연구에서는 현장 근무 경험자를 대상으로 다음과 같은 설문조사를 실시하였다.
콘크리트 타설시 발생하는 물량 오차의 유형을 알아보고, 오차가 얼만큼 차이 나는지, 발생하는 빈도는 어느 정도인지, 현장 근무자가 생각하기에 물량 오차가 발생하는 원인은 무엇인지 설문 문항을 크게 네가지로 나누어 조사하였다. 그 결과 그림 3과 같이 나타났다.

대상 데이터

BIM 모델링에 사용된 프로그램l은 국내에서 주로 사용되고 있는 건축분야 BIM Tool 중 Graphisoft사의 ArchiCAD를 사용하였다. ArchiCAD는 철근배근을 위한 Tool이라기 보다 일반적인 건축물 모델링을 위한 Tool이다.
설문방법은 e-mail과 방문 인터뷰를 통하여 총 52명을 대상으로 조사하였다. 그림 2에서와 같이 설문조사 결과 응답자는 대부분 대리 이하 직급이 73%, 공사와 공무 담당자가 92%로 나타났다.
본 연구는 콘크리트 내 철근 부피 공제가 물량산출에 미치는 영향을 분석하여, 시공단계에서 자재 발주 시 정확한 물량을 산출 하는데 목적이 있다. 이에 연구 범위는 콘크리트와 철근 물량 산출로 한정된다.
테스트 대상은‘그림 5’의 6가지 접합부 유형을 포함하고 있으며, 층 단위의 물량 검토가 가능한‘그림 6’과 같은 구조물로 선정하였다.

데이터처리

본 연구에서는 콘크리트 물량 부족과 과잉에 따른 낭비를 줄이고, 정확한 콘크리트 물량을 산출하기 위하여 철근 부피 공제가 콘크리트 물량에 미치는 영향에 관하여 분석하였다. 분석 과정은 철근 부피를 공제하지 않는 기존 물량산출 방식과 정확한 철근 물량산출이 가능한 BIM을 통해 철근 부피를 공제한 물량 산출 방식을 테스트 하고, 그 결과 값을 비교하는 것으로 진행되었다.

이론/모형

물량산출 테스트는 기존 콘크리트 물량산출 결과와 BIM 기반 물량산출 결과를 비교하는 것으로 진행하였다. BIM기반 물량산출에서 모델의 수준은 철근 배근이 가능한 수준으로, AIA에서 규정하는 LOD(Level Of Development) 400을 기준으로 모델링 하였다. 철근은 주근과 늑근을 대상으로 3차원 모델링 하였으며, 스페이서 등과 같은 부속자재는 모델링 범위에서 제외하였다.

성능/효과

1개 층의 콘크리트 타설을 기준으로 물량을 비교했을 때에는 약 2%의 물량차이가 나타났다. 2%의 물량차이는 절대적인 수치라고 볼 수 없다.
5.1에서 각 부재별로 철근비 또는 배근량에 따라 철근의 부피가 다르고 그로 인한 물량 차이가 크다는 것을 알 수 있었다. 철근 배근이 집중적으로 모이는 곳은 부재와 부재가 만나는 접합부이다.
설문조사 결과 `그림 4와 같이 응답자의 98%가 BIM 적용시 효과가 있을 것이라고 기대하고 있으며, 응답자 대부분 BIM 도입과 그에 따른 효과를 기대하고 있는 것으로 드러났다. BIM 적용에 따른 기대 효과로는 정확한 물량산출(43%)에 이어 물량산출의 편의성(26%)이 두 번째로 많은 응답을 보였다. BIM 적용에 있어서 물량산출 또는 견적이 절반이상의 기대를 차지하는 만큼 BIM기반 물량산출이 BIM 도입과 함께 향후 국내 건설 산업에 도입될 가능성이 크며, 본 연구결과의 기여도 역시 높을 것으로 판단된다.
이러한 과정을 통해 본 연구에서는 시공 현장에서 발생 가능한 여러 오차 원인을 배제하고, 철근 부피 공제만으로 인한 콘크리트 물량오차를 검토 하였다. 그 결과 1~2% 가량의 물량차이가 나타났으며, 이는 철근비 또는 철근량과 관련이 있는 것으로 밝혀졌다. 따라서 본 연구에서는 철근 부피를 공제하지 않은 콘크리트 체적은 1%의 자재 할증을 포함하고 있다는 결론을 도출하였다.
이는 벽과 바닥이 보와 기둥보다 상대적으로 철근비가 상대적으로 적기 때문에 정착과 이음철근에 따른 철근량도 적어진 것이다. 동일한 기둥이더라도 구조평면의 구성에 따라 즉, 인접한 부재의 종류에 따라 물량에 차이가 날 수 있음을 보이며 부재 내 철근비에 따라 물량차이가 발생함을 알 수 있다.
따라서 본 연구에서는 철근 부피 공제는 1~2% 가량의 콘크리트 물량차이를 일으키고 있으며, 철근 부피를 공제하지 않은 콘크리트 체적은 1%의 자재 할증을 포함하고 있음을 밝혔다. 이는 콘크리트 물량오차의 다른 원인이 없는 경우, 철근콘크리트 자재할증 1%를 더하지 않아도 물량이 부족하지 않다는 것을 의미한다.
그 결과 1~2% 가량의 물량차이가 나타났으며, 이는 철근비 또는 철근량과 관련이 있는 것으로 밝혀졌다. 따라서 본 연구에서는 철근 부피를 공제하지 않은 콘크리트 체적은 1%의 자재 할증을 포함하고 있다는 결론을 도출하였다.
시공시 콘크리트 물량 오차가 발생하는 유형을 묻는 질문에서는 물량 과잉이 58%, 물량 부족이 40%를 차지하였다. 반면에 시공물량 오차가 없는 경우, 즉 콘크리트 물량이 부족하지도 남지도 않는 적당한 때는 2%로 거의 없는 것으로 나타났다. 또한 시공시 물량오차가 발생하는 빈도는 응답자의 경험에 의한 횟수로 10번 중에 1번은 물량오차가 발생한다고 응답한 수가 9명(24.
설문조사 결과 `그림 4와 같이 응답자의 98%가 BIM 적용시 효과가 있을 것이라고 기대하고 있으며, 응답자 대부분 BIM 도입과 그에 따른 효과를 기대하고 있는 것으로 드러났다. BIM 적용에 따른 기대 효과로는 정확한 물량산출(43%)에 이어 물량산출의 편의성(26%)이 두 번째로 많은 응답을 보였다.
시공시 콘크리트 물량 오차가 발생하는 유형을 묻는 질문에서는 물량 과잉이 58%, 물량 부족이 40%를 차지하였다. 반면에 시공물량 오차가 없는 경우, 즉 콘크리트 물량이 부족하지도 남지도 않는 적당한 때는 2%로 거의 없는 것으로 나타났다.
접합부 유형별 검토 결과, 보, 기둥, 슬라브 등 부재간 만나는 부위에 철근의 정착과 이음이 발생하는데, 정착과 이음이 많을수록 단위면적당 철근량이 커져 콘크리트 물량에 영향이 있는 것으로 나타났다. 철근비와 철근량에 따라 콘크리트 물량오차는 상대적으로 크게 나타났으며, 철근비가 큰 기둥과 보의 경우 정착과 이음에 따른 물량차이가 크게 발생하는 것으로 나타났다.
철근 부피 공제 결과 전체 콘크리트 물량차이는 1.91%로 나타났다. 이는 철근콘크리트 자재 할증 1%보다 높은 수치이다.
접합부 유형별 검토 결과, 보, 기둥, 슬라브 등 부재간 만나는 부위에 철근의 정착과 이음이 발생하는데, 정착과 이음이 많을수록 단위면적당 철근량이 커져 콘크리트 물량에 영향이 있는 것으로 나타났다. 철근비와 철근량에 따라 콘크리트 물량오차는 상대적으로 크게 나타났으며, 철근비가 큰 기둥과 보의 경우 정착과 이음에 따른 물량차이가 크게 발생하는 것으로 나타났다.

후속연구

BIM 적용에 따른 기대 효과로는 정확한 물량산출(43%)에 이어 물량산출의 편의성(26%)이 두 번째로 많은 응답을 보였다. BIM 적용에 있어서 물량산출 또는 견적이 절반이상의 기대를 차지하는 만큼 BIM기반 물량산출이 BIM 도입과 함께 향후 국내 건설 산업에 도입될 가능성이 크며, 본 연구결과의 기여도 역시 높을 것으로 판단된다.
그러므로 레미콘 1% 물량 절감은 6백억원의 비용을 절감할 수 있다. 따라서 본 연구에서 제안한 콘크리트 물량산출 방식이 건설업뿐만 아니라 자재절감으로 인한 녹색 성장에도 도움이 될 것으로 기대된다.
콘크리트 물량 과잉 역시 자원 낭비와 추가비용 등을 발생시킨다. 따라서 정확한 물량산출을 위해 기존 콘크리트 물량산출 오차의 정도를 파악하고, 물량오차를 줄일 수 있는 새로운 물량산출 방법에 관한 연구가 필요하다.
또한 본 연구에서는 3차원 철근 배근 모델이 단순히 시공도(Shop-Drawing)을 작성하는데 끝나는 것이 아니라 콘크리트 물량 검토에도 활용될 수 있음을 보여주었다. 비록 테스트 규모가 작고, 실제 콘크리트 타설량과 비교하지는 못하였으나, 철근 부피 공제를 통한 콘크리트 물량 차이를 정량적으로 제시하였다는데 의미가 있다.
이러한 연구결과를 토대로 향후 레미콘 정량 미준수, 타설시 진동다짐 등으로 인한 콘크리트 물량차이를 밝히는데 활용될 것이며, 더 많은 사례분석과 유형화를 통해 보다 정확한 오차율을 제시할 것으로 기대한다.
그리고 3차원 철근 배근 모델을 통해 물량이 자동으로 산출되는 BIM기반 물량산출을 적용하여, 기존 콘크리트 물량산출 방법과 철근 부피를 공제한 물량산출 결과를 비교∙분석 하고자 한다. 이를 통해 정확한 콘크리트 물량산출을 위한 새로운 방향을 제시할 수 있을 것으로 판단한다.
현장 근무자를 대상으로 한 설문조사에서 콘크리트 물량오차의 원인 중에 하나가 철근 부피 공제이며, 레미콘 정량 미준수, 타설시 진동다짐으로 인한 요인들도 존재하기 때문이다. 이와 같이 철근 부피 공제를 통해 보다 정확한 콘크리트 물량을 산출할 수 있으며, 다른 오차 원인들로 인한 물량오차 정도를 정확하게 분석할 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	건축공사에서 콘크리트는 어떤 형태로 반입되는가?	건축공사에서 콘크리트는 레미콘의 형태로 현장에 반입되고 있으며, 이에 레미콘의 품질관리와 운송관리가 주요 현안이 되어 왔다. 관련 연구로는 레미콘의 품질관리 요소(강도, 워커빌리티, 균일성, 내구성, 수밀성, 경제성)에 대한 개선(한천구 2003) 및 에너질 절감방안에 관한 연구(이혁재 2011)와 콘크리트 타설 시간 준수를 위한 정보화(문성우와 홍승문 2007) 및 레미콘 운송관리 연구 등이 있다(여양두 외 2010).
	주요 건설자재 중 철근과 레미콘이 차지하는 전체 재료비는 어떠한가?	2010년 조달청에서 발주한 공공건축물 중 일부를 선정하여 유형별 공사비를 분석한 자료에 의하면, 주요 건설자재 중에서 철근과 레미콘이 전체 재료비의 10.8%, 6.7%로 많은 비중을 차지하는 것으로 나타났다(조달청 2010). 이는 철근과 레미콘 비용이 전체 공사비에 상당한 영향을 미치는 것을 의미한다.
	철근과 레미콘 비용이 공사비에 미치는 영향을 최소화 하기위해 중요한 것은 무엇인가?	이는 철근과 레미콘 비용이 전체 공사비에 상당한 영향을 미치는 것을 의미한다. 이러한 공사비에 대한 영향력을 최소화하기 위해서는 정확한 물량산출을 통해 철근과 레미콘의 낭비를 줄이고 예기치 않은 물량부족으로 비용이 초과되는 것을 방지하는 것이 중요하다.

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Shen Z., and Issa R.R.A. (2010)." Quantitative Evaluation of the BIM-Assisted Construction Detailed Cost Estimates", ITcon, Vol.15, pp. 234-257
Shin, H. M. (2011). "Analysis and Design of Reinforced Concrete Bridge Column Based on BIM", The Proceedings of the Twelfth EASEC12, Vol.14, pp. 2160-2163

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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