[논문]모듈러 공장생산 프로세스 개선을 위한 컨베이어시스템 적용 방안 - 공장생산 중심으로 -

배병윤; 김경래; 차희성; 신동우

doi:10.6106/kjcem.2012.13.5.103

모듈러 공장생산 프로세스 개선을 위한 컨베이어시스템 적용 방안 - 공장생산 중심으로 -
To Improve Production Process of the Modular Using the Conveyor System 원문보기

한국건설관리학회논문집 = Korean journal of construction engineering and management, v.13 no.5, 2012년, pp.103 - 112

배병윤 (아주대학교 대학원 건축공학과) , 김경래 (아주대학교 건축학부) , 차희성 (아주대학교 건축학부) , 신동우 (아주대학교 건축학부)

초록
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최근 우리나라가 선진국대열에 들어서고 생활수준이 높아지면서 건설 산업에서는 높은 인건비와 노무자의 부족으로 인해 외국인 노동자의 비중이 점차 늘어나고 있는 실정이다. 모듈러 공법은 전체공정의 50%~90%를 공장에서 제작하여 이것을 운반한 후 현장에서 설치하는 공법으로 현장에서 공정을 최소화하여 공기를 단축하고 품질을 향상시킬 수 있으며, 현장 공기의 단축으로 인건비 절감에 효과적이다. 현재 국내 모듈러는 2003년 신기초등학교를 시작으로 군 병영시설에 확대 적용되고 있지만 모듈러 공법의 장점인 짧은 공사기간과 낮은 비용의 제작은 이루어지지 않는 실정이다. Toyota 자동차 생산방식인 컨베이어시스템 방식을 모듈제작공정에 도입함으로써 자동화생산과 시간, 인력의 소모량을 크게 단축할 수 있고 이에 따라 생산 비용과 품질, 공기 향상으로 시장의 활성화를 기대할 수 있다. 따라서 본 연구는 실제 국내 모듈러 공법 프로젝트를 통하여 공장생산방식의 문제점 해결을 위해 컨베이어시스템 적용방법을 제시하고 적용한 컨베이어시스템의 수익성 분석을 하고자 한다. 제작 모듈의 형태에 따라 다르지만 본 연구의 실험모듈을 기준으로 일일 생산량 7.36개를 기준으로 투자 회수 기간까지 20개월이 소요 된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Republic of Korea is recently becoming an advanced country with increasing standard of living. This is causing a lack of employment in the construction industry because of high labor costs and it is resulting rapid increase in foreign labors. Modular Method of Construction can be defined as 50%~90% of the entire process is completed in factory, and transferred to construction field to install. The main purpose of this process is to minimize the entire process that possibly can be done at construction field in order to maximize the quality. The current local usage of Modular Method of Construction started at Shin Ki Elementary School during 2003 and it is widely used for military facilities. It should be used more because it has strengths of spending short time period to complete and low production costs. It can make a change if Modular Method of Construction is applied. Toyota is currently producing vehicle with conveyor system and if Modular Method of Construction is applied, then it is possible to reduce the waste of labor, and automatic production time. Expansion of the modular Market can be expected by applying this method because it will improve producing costs, high quality, and enforced process. This research tried to solve the problem of factory's manufacturing production by applying local Modular Method of Construction to provide suggestions and analyze the profitability with applied conveyor system. It is depending on produced model, but this research's model will take 20 months including assessment of payback period.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구는 국내 모듈러 공장생산 프로세스를 개선하기 위해 컨베이어시스템생산방식을 적용한 모듈러 공장생산 프로세스의 방안을 제시하는데 그 목적이 있다.

가설 설정

본 연구에서 생산성과 투입인력의 검증을 하기 위하여 다음과 같은 표준 모듈을 가정하였다.

제안 방법

국내 모듈러 회사인 A기업은 표 2에서 보여주는 것과 같이 2010년 14,000명의 노무자 숙소 및 부대시설을 괌의 Dos AMANTES에 45개의 모듈러로 건설하였다. 535,334m²의 대지 면적에 건축 연면적이 124,253m²에 이르는 대규모 사업으로 총 공사기간 40개월 동안 1구간을 8개월 만에 완성하는 것을 목표로 5개월 동안의 한국에서 공장생산 완료 후 현지로 운반하여 괌의 Dos AMANTES에 시공하였다.
공장 가동 시간은 07:50분 조회 후 09:00부터 시작하여 오전 작업시간 3시간과 중식 후 오후작업시간 5시간으로 총 작업시간 8시간을 기준으로 하고, 공장 내 총 작업인원은 표 8의 투입인력 현황에 의해 총 105명으로 정 직원 5명, 외주업체 10명, 노무자 90명으로 세 분류의 투입인력을 고려하여 노무비 산정한다.
둘째, 단계별 모듈제작에 원활한 재료사용과 작업자의 동선정리를 위해 그림 5과 같이 각각의 공정에 맞는 재료를 작업위치 옆에 적재하여 맡은 공정 안에서 작업자가 타 공정으로 벗어나는 일을 사전에 방지하도록 한다.
본 연구에서는 공정마다 투입자재의 위치를 고정시키도록 함으로써 노무자들 동선의 겹침 현상을 차단하고 철골조립과 마감 공정에 잉여 인력 발생 단계에서 컨베이어벨트 라인을 2개의 라인으로 분배하여 최초 예정투입인원 74명의 인원이 원활히 작업할 수 있는 작업공간을 확보하였다.
컨베이어의 규칙적인 이동이 생산관리체계에 직접적으로 연결되므로 마무리 단계에서 점검만 하면 되기 때문에 대량 생산에 적합하다. 본 연구에서는 모듈러의 국∙내외 적용현황과 공장 제작 과정에서 프로세스를 분석하고, 국내 모듈러 회사의 프로젝트를 조사대상으로 하여 문제점을 분석하여 해결 방안으로 생산성향상과 투입가능인원의 개선안을 제시하여, 기존 생산방법과 컨베이어 시스템을 사용한 생산방법을 모의실험을 통해서 검증하여 타당성과 수익성 분석을 실시하였다(그림 2 참조).
실제 공장 내부의 프로세스는 각각의 공정에서 다음공정으로 이동시키는 오버크레인사용의 지연과 모듈에 사용되는 부재들의 투입과정에서 지게차의 원활한 투입이 되지 않거나 노무자가 직접 자재를 운반하여 작업하는 경우가 발생하고, 다음 공정의 이동 없이 작업자가 직접 이동하여 작업하는 경우가 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 첫째, 노무자의 작업위치가 고정될 수 있도록 작업을 유도하고 연속된 작업을 위해 그림 4과 같이 체인 식 전동 컨베이어벨트를 설치하여 대기시간의 발생을 줄이고자 한다.
현재 공장생산단계에서는 표6에서와 같이 노무자들의 투입이 원활이 이루어지지 않으므로 생산량저하에 원인이 되었다. 작업 인원의 원활한 투입을 위해 첫째, 철골조 조립단계를 2개의 프로세스로 분할하여 같은 인원을 분할 시켜 제작단계의 지체 현상 없이 제작이 가능하도록 유도하였다. 둘째, 모듈러의 내부 작업은 투입인원을 최대 3명으로 제한하기 위해 내부 작업이 시작되는 <1-5>에서부터 단위 프로세스를 분할하여 그림 6과 같이 두 개의 라인으로 제작되도록 하여 모듈 내부공간의 작업이 원활히 하도록 한다.
표 15와 같이 개선 공장생산 프로세스의 재료비는 5,348,836원이고 노무비는 824,410원이며, 경비는 114,015원으로 모듈 한 개를 생산하는데 드는 비용은 총 6,287,261원으로 분석되었고, 비용 산출은 표준품셈을 기준으로 하되, 공장 생산의 효율성을 고려하여 공장 간접비를 포함하여 산정하였다.

대상 데이터

최근 국내의 군부대나 노후 주거 시설들의 안전과 성능 저하 문제를 향상시키기 위하여 개선사업을 추진하고, 향후 군 구조 개편 시 탄력적으로 대처할 수 있도록 모듈러 시스템을 채택하여 2005년부터 시험시공을 실시하였고 현재 부분적으로 본 공법을 적용하여 시공 중에 있다.

성능/효과

57%부족하게 생산되었다. 결과적으로 하루 생산량이 목표량에 미치지 못하면서 전체공기가 59일에서 82.6일로 21일 늦어지게 되었다. 이것은 모듈의 이동과 자재의 이동과정에서 지체시간이 발생하여 총 생산율이 71.
공장가동을 위한 초기 설치비용을 분석한 결과 표 17 기존 공장생산 프로세스 투자비용과 같이 기존 공장생산 프로세스의 찬넬 레일 바퀴와 우레탄바퀴, 도비용 바퀴를 포함한 설치비용은 292,380,000원이고 표 18에서 개선 공장생산 프로세스의 초기 투자비용은 코너 이동을 위한 커브벨트컨베이어 4개와 프로세스의 총 길이 160m에 설치할 벨트구동 롤러컨베이어를 포함한 설치비용 10억 원으로 나타났다. 개선 공장생산 프로세스의 초기 투자비용은 10억 원으로 기존 공장생산 프로세스의 초기 투자비용 292,380,000원에 비해 707,620,000원의 추가 투자비 가 필요하다.
기존공장생산 프로세스의 공정별 분석결과 87개의 작업들이 94분 동안 작업하였다. 공정별 작업이 18개가 차이 나는 것은 기존방식에서 모듈을 이동할 때 오버크레인의 사용으로 크레인 결속작업과 크레인 해체작업이 있었지만 개선프로세스에서는 크레인 결속∙해체작업이 나타나지 않았고, 작업에 사용되는 자재들의 이동시간이 작업대의 설치로 인해 단축됨으로써 18개의 작업이 줄어들고 29분의 단축 효과가 있는 것으로 분석되었다. 기존 공장생산 프로세스의 모듈 당 생산소요시간 94분은 하루에 5.
또한 현재 저조한 공장 가동률이 향상됨에 따라 생산성 및 경비가 절감되고 대량운반을 통한 운반비절감에 효과적이다. 그러나 이러한 장점에도 불구하고 모듈러공법은 몇 가지 측면에서 생산성 개선이 필요하며, 그림 1와 같이 타 공법에 비해 모듈러 공법은 공장생산 비율이 가장 높고 전체 공정의 50~80%까지 공장에서 이루어지기 때문에 공장생산의 생산성을 개선하면 효과적으로 생산성을 향상 시킬 수 있다.
단위 모듈사이즈 3,000*6,000*3,200mm로 하루 공장가동 시간을 8시간과 한 달 작업 가능 일을 25일로 가정한 결과 재료비는 같은 모듈 제작과정이므로 다르지 않고, 노무비의 경우 기존 공장생산 프로세스와 개선 공장생산 프로세스의 모듈 당 총 노무비 차이는 126,700원으로 철골공과 보통 인부가 각각 57,900원과 62,300원씩으로 가장 큰 차이가 발생 하였다.
둘째, 모듈러의 내부 작업은 투입인원을 최대 3명으로 제한하기 위해 내부 작업이 시작되는 에서부터 단위 프로세스를 분할하여 그림 6과 같이 두 개의 라인으로 제작되도록 하여 모듈 내부공간의 작업이 원활히 하도록 한다.
경비의 경우 기존과 개선의 모듈 당 총 경비의 차이는 62,622원으로 기존에서 10ton오버크레인의 사용이 줄고, 기존 공장생산 프로세스에서 사용되지 않았던 컨베이어벨트가 개선 공장생산 프로세스에서 21,250원이 사용되었다. 컨베이어 벨트의 사용은 절단기와 타공기 사용에는 영향이 없고, 지게차와 5ton오버크레인 사용을 각각 7,200원과 40,400원씩 줄일 수 있었다. 투자 회수를 위한 모듈의 생산개수는 총3,684개로서 생산 기간은 약 20개월이다.
투자비용회수를 위한 모듈생산개수 3,683개를 생산하기 위해서 공장 가동시간을 8시간으로 가정하고 한 달 공장가동일을 25일로 가정하여 기존 공장생산 프로세스와 개선 공장생산 프로세스의 생산소요일을 분석한 결과 그림 8 모듈러 3,683개 생산소요일 에서 보이는 것과 같이 기존 공장생산 프로세스 28.45개월과 개선 공장생산 프로세스 19.72개월로 컨베이어벨트사용에 따른 투자비용회수기간은 약 20개월이 소요된다.
프로젝트의 공장생산프로세스를 분석한 결과 초기단계의 철골공사는 공장 내 작업 공간 부족으로 옥외작업을 하고 표 4에서와 같이 철골공사 목표작업량 7.6개에 비해서 1일 실제작업량은 5.1개로 2.5개가 부족하게 생산된다.
이와 같이 <1-4>에서 10명이 작업을 하지 못하고 <1-5>에서 15명이 참여하지 못했으며 <1-6>에서 5명이 작업을 하지 못하였다. 한 개의 모듈에 내부 작업 인원이 한정되어 있지만 목표 투입작업인원을 높게 책정하여 결과적으로 투입인원은 목표투입인원에 비해 62.74%에 미치지 못하였다. 표 6에서와 같이 하루에 7개의 모듈을 생산하는 것을 계획하였지만 실제로 하루에 5개의 모듈을 생산하여 약 28.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	모듈러 공법의 장점은?	최근 우리나라가 선진국대열에 들어서고 생활수준이 높아지면서 건설 산업에서는 높은 인건비와 노무자의 부족으로 인해 외국인 노동자의 비중이 점차 늘어나고 있는 실정이다. 모듈러 공법은 전체공정의 50%~90%를 공장에서 제작하여 이것을 운반한 후 현장에서 설치하는 공법으로 현장에서 공정을 최소화하여 공기를 단축하고 품질을 향상시킬 수 있으며, 현장 공기의 단축으로 인건비 절감에 효과적이다. 현재 국내 모듈러는 2003년 신기초등학교를 시작으로 군 병영시설에 확대 적용되고 있지만 모듈러 공법의 장점인 짧은 공사기간과 낮은 비용의 제작은 이루어지지 않는 실정이다.
	모듈러 공법이란 무엇인가?	최근 우리나라가 선진국대열에 들어서고 생활수준이 높아지면서 건설 산업에서는 높은 인건비와 노무자의 부족으로 인해 외국인 노동자의 비중이 점차 늘어나고 있는 실정이다. 모듈러 공법은 전체공정의 50%~90%를 공장에서 제작하여 이것을 운반한 후 현장에서 설치하는 공법으로 현장에서 공정을 최소화하여 공기를 단축하고 품질을 향상시킬 수 있으며, 현장 공기의 단축으로 인건비 절감에 효과적이다. 현재 국내 모듈러는 2003년 신기초등학교를 시작으로 군 병영시설에 확대 적용되고 있지만 모듈러 공법의 장점인 짧은 공사기간과 낮은 비용의 제작은 이루어지지 않는 실정이다.
	컨베이어시스템이 대량 생산에 적합한 이유는?	컨베이어시스템은 사용하는 작업 방식과 가공 또는 조립할 수 있는 유닛을 컨베이어로 반송하고 공정을 몇 개의 작업으로 나누어 순차 배열하여 컨베이어의 말단에서 최종 공정을 끝내는 방식을 일컫는다. 컨베이어의 규칙적인 이동이 생산관리체계에 직접적으로 연결되므로 마무리 단계에서 점검만 하면 되기 때문에 대량 생산에 적합하다. 본 연구에서는 모듈러의 국∙내외 적용현황과 공장 제작 과정에서 프로세스를 분석하고, 국내 모듈러 회사의 프로젝트를 조사대상으로 하여 문제점을 분석하여 해결 방안으로 생산성향상과 투입가능인원의 개선안을 제시하여, 기존 생산방법과 컨베이어 시스템을 사용한 생산방법을 모의실험을 통해서 검증하여 타당성과 수익성 분석을 실시하였다(그림 2 참조).

참고문헌 (7)

김갑득 (2009). "OSM 공법을 적용한 저비용 주택시스템 개발 연구", 대학건축학회 논문집 Vol.25 No.6
박재식.박태근 (2006). "모듈러 공법을 적용한 군시설공사의 초기투자비 분석에 관한 연구", 대한건축학회 학술발표대회 논문집 Vol.26 No.1(구조계)
박재식.박태근(2006). "모듈러공법을 적용한 군시설공사의 개선방안에 관한 연구", 한국건설관리학회 학술발표대회 논문집 2006-11
조봉호.고광호.김홍진(2009). "모듈러건축 시스템 기술개방 동향 및 적용 사례" RIST, 포항산업과학연구원
조봉호.이재승.차희성 (2010). "식스-시그마를 이용한 군 독신자 숙소용 모듈러 건축 시스템 개발", 한국건설관리학회 논문집 v.11 n.6
이광복.김경래.신동우.차희성 (2011). "유닛 모듈러 공법의 효율성 확보를 위한 공장제작, 운반, 현장설치의 최적공정 제안. 한국건설관리학회 논문집, v.12 n.6
(주)포스코.(주)포항산업과학연구원 (2004). "프레임-스터드패널형 건축 모듈러유닛의 구조 시스템, 공장제작, 현장설치 공법", 신기술지정 제 435호

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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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