비정형 건축물 공사의 생산성 분석 및 향상방안 - 노출콘크리트 공사를 중심으로 - An Analysis and Improvement of Free Form Building's Construction Productivity - Focused on Exposed Concrete Work -원문보기
2007년 독일의 건축 잡지 바우넷에서 선정한 세계 5대 설계사들의 2006 ~ 2010년 설계한 전체 설계 중 25%가 비정형 건축물로, 비정형 건축물은 도시, 국가의 랜드마크로서 그 사회적, 경제적 파급효과가 매우 크다. 국내 또한 인천세계도시축전 기념관, 킨텍스 제2전시관, 동대문디자인 플라자 등 비정형 건축물이 증가하고 있다. 그러나 이러한 설계 트렌드 및 증가하고 있는 비정형 건축물의 수요에 반해 이를 충족할 만한 비정형 건축 프로젝트의 설계 및 시공 관리 경험 부족으로 인해 비정형 프로젝트는 수익성을 기대하기 어렵고, 완공 후에도 많은 문제들이 부각되고 있다. 특히 국내 인력의 비정형 프로젝트 수행 경험부족으로 인해 불확실한 공사비 예측, 설계 과다변경 등으로 인해 완공 후에도 품질 문제를 비롯한 공사비 상승 관련 문제들이 계속 발생하고 있으며, 이와 같은 비정형 건축물의 특성을 고려하지 못한 초기 계획은 프로젝트 수행 시 실제와 그 차이가 커 프로젝트 관리 리스크로 작용하지만 아직 비정형 건축물 프로젝트 관련 실적자료나 사례분석 자료 구축은 미비로 인해 어려움을 겪고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 비정형 건축물 공사 중 생산성이 낮은 공종을 선정하여 작업 프로세스 분석 및 실제 현장 생산성 자료 분석을 통해 실질적인 생산성 자료 구축 및 비정형 건축물 공사 생산성 향상 방안을 제시하고자 한다.
2007년 독일의 건축 잡지 바우넷에서 선정한 세계 5대 설계사들의 2006 ~ 2010년 설계한 전체 설계 중 25%가 비정형 건축물로, 비정형 건축물은 도시, 국가의 랜드마크로서 그 사회적, 경제적 파급효과가 매우 크다. 국내 또한 인천세계도시축전 기념관, 킨텍스 제2전시관, 동대문디자인 플라자 등 비정형 건축물이 증가하고 있다. 그러나 이러한 설계 트렌드 및 증가하고 있는 비정형 건축물의 수요에 반해 이를 충족할 만한 비정형 건축 프로젝트의 설계 및 시공 관리 경험 부족으로 인해 비정형 프로젝트는 수익성을 기대하기 어렵고, 완공 후에도 많은 문제들이 부각되고 있다. 특히 국내 인력의 비정형 프로젝트 수행 경험부족으로 인해 불확실한 공사비 예측, 설계 과다변경 등으로 인해 완공 후에도 품질 문제를 비롯한 공사비 상승 관련 문제들이 계속 발생하고 있으며, 이와 같은 비정형 건축물의 특성을 고려하지 못한 초기 계획은 프로젝트 수행 시 실제와 그 차이가 커 프로젝트 관리 리스크로 작용하지만 아직 비정형 건축물 프로젝트 관련 실적자료나 사례분석 자료 구축은 미비로 인해 어려움을 겪고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 비정형 건축물 공사 중 생산성이 낮은 공종을 선정하여 작업 프로세스 분석 및 실제 현장 생산성 자료 분석을 통해 실질적인 생산성 자료 구축 및 비정형 건축물 공사 생산성 향상 방안을 제시하고자 한다.
The Global's top five Design Firms selected from BauNetz a German architectural magazine in 2007 designed free form building design which was 25% of the overall design by 2006-2010. Free form building is a landmark of the city and the country so its social and economic impacts are very large. In cas...
The Global's top five Design Firms selected from BauNetz a German architectural magazine in 2007 designed free form building design which was 25% of the overall design by 2006-2010. Free form building is a landmark of the city and the country so its social and economic impacts are very large. In case of Korea, free form buildings such as Tribowl in Incheon, KINTEX Exhibition hall 2 and Dongdaemun Design Plaza have increased. However, those the increase in design trends and, the needs due to the lack of free form building design and construction management experience, free form building projects can't be expected to profitability and have a number of problems after completion. Especially, there are many excessive quality problems and the rising cost due to design changes frequently and lack of experience and data. Thus an initial plan regardless of considering of free form building's characteristics can be a huge risk because of the difference with the plan and actual projects, yet there aren't free form building project's performance data and case studies related to productivity. In this study, through selection of low-construction productivity works and an analysis of the work process and productivity data, hope to propose an actual field productivity of free form building and the ways to improve productivity.
The Global's top five Design Firms selected from BauNetz a German architectural magazine in 2007 designed free form building design which was 25% of the overall design by 2006-2010. Free form building is a landmark of the city and the country so its social and economic impacts are very large. In case of Korea, free form buildings such as Tribowl in Incheon, KINTEX Exhibition hall 2 and Dongdaemun Design Plaza have increased. However, those the increase in design trends and, the needs due to the lack of free form building design and construction management experience, free form building projects can't be expected to profitability and have a number of problems after completion. Especially, there are many excessive quality problems and the rising cost due to design changes frequently and lack of experience and data. Thus an initial plan regardless of considering of free form building's characteristics can be a huge risk because of the difference with the plan and actual projects, yet there aren't free form building project's performance data and case studies related to productivity. In this study, through selection of low-construction productivity works and an analysis of the work process and productivity data, hope to propose an actual field productivity of free form building and the ways to improve productivity.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 비정형 건축물 공사 중 생산성이 낮은 공종의 작업 프로세스 분석 및 사례분석을 통한 비정형 건축물의 시공 생산성 지수(공종에 따른 표준품셈 생산성 대비 비정형 건축물 사례현장 생산성)를 통해 생산성향상 방안을 도출하여 비정형 건축물 프로젝트의 리스크 저감을 목표로 한다.
따라서 본 연구에서는 비정형 건축물의 작업 프로세스 분석을 통해 일반 건축물 대비 생산성 저해 요인 분석과 이에 대한 실제 사례 현장의 생산성 자료를 검증 자료로 뒷받침하여 생산성 연구의 정량적 접근에 의의가 있으며, 연구를 통해 도출한 생산성 자료를 바탕으로 향후 비정형 건축물 초기 공사 계획 및 리스크 관리에 기여하고자 한다.
본 연구에 앞서 비정형 건축물 관련 연구들에서 비정형 건축물을 어떻게 정의하고 있는지 살펴보았다. 비정형 건축물 외장 패널에 대해 연구한 김선우의 연구에서는 비정형 건축물을 건축물의 전체 또는 일부가 기울거나(tilted), 좁아지거나(taperd), 뒤틀린(twisted) 형태이거나, 자유로운 곡선 형태를 가지고 있는 건축물로 정의하고 있으며(Kim 2008), 비정형 건축의 설계변경 특성에 대해 연구한 하지희의 논문에서는 정형 건축물이란 platonic solid로 구성된 매스형태를 갖는 건축물을 말하고, 비정형 건축물이랑 platonic solid를 벗어나 불규칙적인 외피를 갖는 형태로 구성된 건축물이라고 정의하였다(Ha 2011).
본 연구에서는 비정형 건축물 공사 수행 시 일반 정형 건물 시공과 달리 공기 증가 및 공사비 증가 리스크가 가장 큰 건축 공종(이하 비정형 공종)을 선정하여 그 차이가 얼마나 발생하는지 사례분석을 통해 실증 자료 제시 및 개선방안을 살피고, 시행착오 최소화 및 비정형 건축물 시공 생산성 향상을 목표로 한다.
본 장에서는 현재까지의 비정형 건축물 관련 연구 동향 분석 및 건설 생산성 관련 연구 분석을 통해 시사점을 도출하고 비정형 건축물 프로젝트에서의 노무 생산성 향상방안 제시를 위한 기초 연구를 수행한다.
이에 본 연구에서는 비정형 건축물 프로젝트 시공관리자들과의 면담을 통해 비정형 건축물 생산성 관리 리스크가 큰 작업으로 비정형 노출콘크리트 공사, 비정형 외부 판재 공사, 비정형 수장공사를 선정하여 그 중 자재제작 및 현장운송 등과 같은 현장관리 외부요인이 아닌 현장 내 작업 생산성의 영향이 큰 비정형 노출콘크리트 공사를 대상으로 사례 현장 비정형 노출콘크리트로 시공된 4개 건물의 실제 생산성 자료를 분석하였다.
가설 설정
1단계는 비정형 노출콘크리트 세부 작업별 생산성관리 리스크가 가장 큰 작업을 도출하는 단계로 2단계에서 생산성 분석의 대상이 된다. Fig. 3~6은 사례현장의 각 동별 예정공정 계획 및 실시공정표를 바탕으로 작업일은 실제 현장 작업일은 반영하여 주 1일 휴무, 6일 업무로 가정하였으며, 노무량은 각 작업별 1층 벽체, 기둥, 슬래브, 파라펫 시공에 투입된 인원이며, 공정표는 노출콘크리트 구간의 완료 시까지의 공사 기간 및 투입인원의 합으로 분석하였다.
제안 방법
2단계에서는 생산성 관리 리스크가 가장 큰 작업의 생산성이 일반적으로 생산성 기준으로 사용되는 품셈 대비 발생하는 차이를 분석하기 위해 물량과 투입 인원 자료를 바탕으로 품셈과 비교하여 비정형 건축물에서의 작업의 생산성을 분석을 실시하였다.
그러나 이러한 비정형 특성은 비정형 건축물이라 하여 모든 건축 공종에 해당되는 것은 아니며, 부위마다 그 성격 또한 다르다. 따라서 본 연구에서는 다루고자 하는 공종의 선정은 비정형 건축물에서 중점 관리해야할 공종들을 대상으로 하여 관련 공사의 실무경험이 있는 전문가와 면담을 통해 비정형 건축물 공사 수행 시 생산성 관리 리스크(본 연구에서는 계획 대비 실제투입 자원으로 정의함)가 가장 큰 공종으로, 비정형 노출콘크리트 공사, 비정형 외부 판재공사, 비정형 수장공사를 선정하였다.
따라서 본 연구에서는 공사 수행 리스크가 큰 이 세 공종 중에서도 공장 제작 및 물류관리 리스크와 같이 외부요인이 아닌 내부요인을 중점으로 연구 범위를 한정하였다. 또한 시공자가 현장에서 생산성 관리 가능한 비정형 노출콘크리트 공사의 생산성 향상을 목표로 4장에서는 비정형 노출콘크리트 공사의 작업 프로세스 분석 및 실제 현장 사례분석을 통해 일반 건축물 대비 비정형 건축물에서의 노출콘크리트 공사와의 생산성 차이를 분석하고자 한다.
본 절에서는 앞서 선정한 비정형 공종 중 현장작업 반복성이 낮아 학습률 및 작업생산성이 낮은 비정형 노출콘크리트의 공사의 생산성 분석을 위해 사례현장을 선정하여 B-1, B-2, B-3, B-4동의 비정형 노출콘크리트 시공사례를 분석하였다. B현장에 시공된 비정형 노출콘크리트는 3차원 곡면의 비정형 노출 콘크리트 공사로서 국내 시공사례가 거의 없으며 해외에서는 이러한 비정형 노출 콘크리트 공사를 위해 리브(rib)와 합판을 이용한 거푸집공법이 사용되고 있다(최소연 2012).
이러한 비정형 건축물은 현재도 세계 곳곳에 지역을 대표하는 랜드마크로 성장하고 있으며, 제 2, 3의 빌바오 효과를 기대받고 있다. 비정형 건축물의 증가추이를 정량적으로 분석하고자 Fig. 1 과 같이 2007년 바우넷에서 선정한 세계 5대 설계사1)들의 1991 ~ 2010년 작품 중 비정형 건축물의 증가 추이를 분석하였다(이강 2011).
본 연구의 수행 절차는 다음과 같다. 우선 비정형 건축물관련 국내외 연구동향을 살펴본 후 건설공사관리 생산성 저해요인관련 연구를 분석하여 비정형 건축물에서의 생산성 저해요인의 기초자료로 활용한다. 그리고 전문가와 면담을 통해 비정형이란 형태적 특성에 의해 생산성이 계획 대비 실제 투입 자원의 차이가 많이 발생하는 공종을 선정하여 실제 현장 사례를 검토하여 작업 프로세스 분석과 일반적으로 생산성의 기준으로 삼는 품셈과의 비교를 통해 선정한 공종의 현장 생산성 분석 및 저해요인을 파악하고 결론에서는 이에 대한 생산성 향상방안을 제시하고자 한다.
비정형 노출콘크리트 공사 작업 프로세스 분석을 통해 생산성 관리 리스크가 가장 큰 작업은 거푸집 시공이라 예상 하였다. 이를 검증하기 위해 1단계로 B현장의 B-1, B-2, B-3, B-4의 각 동별 계획대비 실시 공기 및 투입인력 자료를 거푸집 시공, 철근배근, 콘크리트 타설 및 먹매김 작업별로 분석하여 계획 대비 실제 투입 자원의 차이가 가장 큰 작업을 생산성 관리 리스크가 큰 작업으로 분석하였다.
4) 비정형 노출콘크리트 철근 배근 작업은 다른 작업에 비해 생산성 관리 리스크는 가장 작다. 하지만 도면검토를 통해 가공 물량을 신청하고 철근 가공도와 일치하는지 확인 후 내부 거푸집 곡률에 따라 곡가공하여 검측 후 최공 시공을 수행한다. 또한 노출면의 품질확보를 위해 피복두께 확보를 철저히 해야 하는 점과 같이 품질관리 사항이 많다는 점이 일반 철근 공사에 비해 생산성이 낮은 주요인으로 분석되었으며, 이를 고려하여 계획을 수립해야 한다.
대상 데이터
Fig. 4은 B-1동의 작업별 계획 대비 실시공정표 및 계획투입 인원 및 실제 투입 인원으로 실제 B-1동의 규모는 지하 3층부터 지상 1층까지지만 본 연구에서는 노출콘크리트인 지상1층만의 공정 및 인원을 분석하였으며 건축면적은 679m2로 계획대비 실제 공사시작일은 약 2주 지연되었다.
따라서 본 연구에서는 공사 수행 리스크가 큰 이 세 공종 중에서도 공장 제작 및 물류관리 리스크와 같이 외부요인이 아닌 내부요인을 중점으로 연구 범위를 한정하였다. 또한 시공자가 현장에서 생산성 관리 가능한 비정형 노출콘크리트 공사의 생산성 향상을 목표로 4장에서는 비정형 노출콘크리트 공사의 작업 프로세스 분석 및 실제 현장 사례분석을 통해 일반 건축물 대비 비정형 건축물에서의 노출콘크리트 공사와의 생산성 차이를 분석하고자 한다.
주요 생산성 저해요인으로는 곡면 리브(Rib) 제작을 위한 숙련공 부족과 Mock-up 및 3차원 모델링 좌표데이터를 통한 도면 추출 기술 및 정확한 시공도작성이다. 사례 현장에서는 비정형 벽의 2차원 단면도를 추출하기 위해 단면도를 300mm간격으로 상세하게 단면도를 제작하여 시공 품질을 확보 할 수 있었다.
성능/효과
1) 비정형 노출콘크리트 생산성 관리 리스크는 작업프로세스 분석에서 예측한 것과 같이 거푸집 공사, 콘크리트 타설, 철근배근 순으로 크며 거푸집공사에서 계획 대비 공사기간, 투입인원차이가 가장 많이 발생했음을 알 수 있다.
2) 비정형 노출콘크리트 공사 작업 중 리스크가 가장 큰 거푸집 공사의 실 작업생산성을 표준 품셈과 비교해보니 곡률에 따라 건물 별 2배에서 4배까지 차이가 발생했으며 초기 계획 수립 시 이러한 비정형적 특성을 고려하여야 한다. 주요 생산성 저해요인으로는 곡면 리브(Rib) 제작을 위한 숙련공 부족과 Mock-up 및 3차원 모델링 좌표데이터를 통한 도면 추출 기술 및 정확한 시공도작성이다.
3) 비정형 노출콘크리트 콘크리트 타설 작업은 1-2일이 소요되는 단기 작업으로 가장 큰 생산성 저해요인은 콘크리트 면 불량으로 인한 재시공이다. 타설면이 마감 없이 외부로 드러나기 때문에 감압 타설을 유도하고 타설 높이 준수, 코너 및 개구부 주변 다짐을 철저히 할 수 있도록 타설 품질 교육 및 타설 시 철저한 시공관리가 요구된다.
4) 비정형 노출콘크리트 철근 배근 작업은 다른 작업에 비해 생산성 관리 리스크는 가장 작다. 하지만 도면검토를 통해 가공 물량을 신청하고 철근 가공도와 일치하는지 확인 후 내부 거푸집 곡률에 따라 곡가공하여 검측 후 최공 시공을 수행한다.
실제로 스페인의 쇠퇴해가던 지방공업도시 빌바오 시(市)는 대표적인 비정형 건축물인 ‘구겐하임 미술관'으로 인해 매년 100만 명에 달하는 관광객이 방문하는 세계적인 도시가 되었다. 또한 개관 후 10년 동안 약 2조 7천 7백억 원의 경제이익과 4만 5천명의 고용창출 효과를 가져왔으며, 지역 경제 활성화에 주역으로 자리 매김하였다. 이러한 비정형 건축물은 현재도 세계 곳곳에 지역을 대표하는 랜드마크로 성장하고 있으며, 제 2, 3의 빌바오 효과를 기대받고 있다.
또한 비정형 설계 비율이 지속적으로 증가하는 추세를 보면 다른 건물들과 차별된 독창적인 디자인을 선호하는 발주자들의 ‘비정형 형태’에 대한 수요 역시 증가하고 있음을 알 수 있다.
세부 작업별로는 거푸집공사, 콘크리트 공사, 철근 공사 순으로 계획 대비 실제 투입 자원의 차이가 큰 것으로 분석되었으며, 거푸집 공사의 경우 리브(Rib) 제작과 거푸집 설치까지 계획대비 평균 1.6배의 기간이 더 걸렸으며 이를 바탕으로 표준품셈과 생산성을 비교해 본 결과 곡률에 따라 2배에서 4.3배까지 차이가 났다. 이러한 거푸집 공사의 생산성 저해 주요인은 곡면 리브(Rib) 제작을 위한 숙련공부족과 정확한 도면의 추출로 기능공 확보 및 정확한 3D 모델링 및 도면 추출 기술 확보로 생산성을 향상시킬 수 있을 것으로 사료된다.
후속연구
앞서 선행연구 고찰에서 밝힌 바와 같이 비정형이란 일반적으로 형태 및 설계적 측면에서 불규칙적이고 틀에 박히지 않는 형태를 지닌 건축물로 정의하고 있다. 그러나 이러한 정의는 시공 측면에서의 비정형 건축물 공사 생산성 분석에 대한 본 연구의 성격에 부합하지 않아 이에 맞는 새로운 정의가 필요하다고 사료되었다.
우선 비정형 건축물관련 국내외 연구동향을 살펴본 후 건설공사관리 생산성 저해요인관련 연구를 분석하여 비정형 건축물에서의 생산성 저해요인의 기초자료로 활용한다. 그리고 전문가와 면담을 통해 비정형이란 형태적 특성에 의해 생산성이 계획 대비 실제 투입 자원의 차이가 많이 발생하는 공종을 선정하여 실제 현장 사례를 검토하여 작업 프로세스 분석과 일반적으로 생산성의 기준으로 삼는 품셈과의 비교를 통해 선정한 공종의 현장 생산성 분석 및 저해요인을 파악하고 결론에서는 이에 대한 생산성 향상방안을 제시하고자 한다.
따라서 향후 비정형 건축물 공사 관리를 수행하는 시공자는 초기계획 수립 시 이러한 비정형 건축물과 일반 건축물의 생산성 차이에 대한 인식을 바탕으로 비정형 형태에 대한 이해와 면밀한 검토 후 계획을 수립하여야 하며, 지속적인 비정형 건축물의 생산성 자료축적 및 생산성 향상 계획 하에 많은 사례 현장을 통한 생산성 피드백이 요구된다.
또한 비정형 공종으로 도출한 외부판재공사와 수장공사의경우 본 연구 범위에서는 제한하였지만 추후 이 두 공종에 대한 생산성 향상에 관한 연구 또한 이뤄져야 할 것이다.
3배까지 차이가 났다. 이러한 거푸집 공사의 생산성 저해 주요인은 곡면 리브(Rib) 제작을 위한 숙련공부족과 정확한 도면의 추출로 기능공 확보 및 정확한 3D 모델링 및 도면 추출 기술 확보로 생산성을 향상시킬 수 있을 것으로 사료된다. 콘크리트 타설 작업의 경우 계획대비 평균 1.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
우리나라의 비정형 건축물은 무엇이 있는가?
2007년 독일의 건축 잡지 바우넷에서 선정한 세계 5대 설계사들의 2006 ~ 2010년 설계한 전체 설계 중 25%가 비정형 건축물로, 비정형 건축물은 도시, 국가의 랜드마크로서 그 사회적, 경제적 파급효과가 매우 크다. 국내 또한 인천세계도시축전 기념관, 킨텍스 제2전시관, 동대문디자인 플라자 등 비정형 건축물이 증가하고 있다. 그러나 이러한 설계 트렌드 및 증가하고 있는 비정형 건축물의 수요에 반해 이를 충족할 만한 비정형 건축 프로젝트의 설계 및 시공 관리 경험 부족으로 인해 비정형 프로젝트는 수익성을 기대하기 어렵고, 완공 후에도 많은 문제들이 부각되고 있다.
비정형 건축물의 특징은 무엇인가?
2007년 독일의 건축 잡지 바우넷에서 선정한 세계 5대 설계사들의 2006 ~ 2010년 설계한 전체 설계 중 25%가 비정형 건축물로, 비정형 건축물은 도시, 국가의 랜드마크로서 그 사회적, 경제적 파급효과가 매우 크다. 국내 또한 인천세계도시축전 기념관, 킨텍스 제2전시관, 동대문디자인 플라자 등 비정형 건축물이 증가하고 있다.
본 연구에서 비정형 건축물 공사 중 생산성이 낮은 공종을 선정하여 연구한 이유는 무엇인가?
그러나 이러한 설계 트렌드 및 증가하고 있는 비정형 건축물의 수요에 반해 이를 충족할 만한 비정형 건축 프로젝트의 설계 및 시공 관리 경험 부족으로 인해 비정형 프로젝트는 수익성을 기대하기 어렵고, 완공 후에도 많은 문제들이 부각되고 있다. 특히 국내 인력의 비정형 프로젝트 수행 경험부족으로 인해 불확실한 공사비 예측, 설계 과다변경 등으로 인해 완공 후에도 품질 문제를 비롯한 공사비 상승 관련 문제들이 계속 발생하고 있으며, 이와 같은 비정형 건축물의 특성을 고려하지 못한 초기 계획은 프로젝트 수행 시 실제와 그 차이가 커 프로젝트 관리 리스크로 작용하지만 아직 비정형 건축물 프로젝트 관련 실적자료나 사례분석 자료 구축은 미비로 인해 어려움을 겪고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 비정형 건축물 공사 중 생산성이 낮은 공종을 선정하여 작업 프로세스 분석 및 실제 현장 생산성 자료 분석을 통해 실질적인 생산성 자료 구축 및 비정형 건축물 공사 생산성 향상 방안을 제시하고자 한다.
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