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문제 정의
- 생애주기비용 분석의 어려운 점은 생애주기비용의 산출과 분석기간 선정이며, 비탈면 녹화공법에서 단계별로 비용을 산출하기란 쉽지 않다. 본 연구에서는 생애주기별로 비용의 산출 및 모호성으로 한계점이 있지만, 초기공사비용으로만 평가하는 틀을 깨기 위하여 설계비용과 유지관리비용을 산출하였다. 연구의 한계점을 보완하기 위해 전 과정에 걸친 생애주기별 비용을 산출하여 최소 생애주기비용을 위한 DB를 구축하고, 비탈면 생태복원 공법의 비용이 체계적으로 유지관리가 된다면 더좋은 성능을 발휘할 것으로 사료된다.
- 이러한 배경을 바탕으로 본 연구는 비탈면 생태복원을 위하여 생애주기비용 및 성능을 고려한 가치를 분석하여 최소 생애주기비용에 의한 최대의 성능을 만족시킬 수 있는 경제적이고 효과적인 공법을 선정하기 위해 수행되었다.
제안 방법
- (2009), Song(2010), Kim and Kim (2010), Joo(2012), Yoon et al.(2013) 등의 연구를 근거로 비탈면 안정성, 비탈면 녹화성, 시공성, 유지관리성, 친환경성, 경관 성으로 6가지 평가항목을 대분류와 세부항목으로 설정하였다.
- 가치분석은 생애주기비용과 성능평가를 통해 성능평가 값을 생애주기비용으로 나누어 수행하였다.
- 생애주기비용은 프로젝트의 초기비용과 유지관리, 재시공, 보강, 복구 등과 같은 미래비용분석을 통해 프로젝트의 전체적인 경제적 가치를 평가하기 위한 프로세스로서, 몇 가지 대안 가운데 하나의 해결안 또는 복수의 선택안을 일정기간에 걸쳐 관련된 모든 경제적 경과를 예상하고, 이에 기초하여 그 경제성을 평가하는 수법이다. 본 연구에서는 건설공사의 기획, 조사, 계획, 설계, 조달, 시공 및 운영, 유지관리, 철거 및 재활용 단계까지의 전 생애에 관련된 비용 및 잔존가치 비용을 합한 것으로 산정하였다.
- 본 연구에서는 비탈면 생태복원 공법을 건식과 습식으로 구분하여 습식공법 중에서 암반에도 시공이 가능하고, 시공사례가 많은 3가지 공법을 3가지 시공조건에 따라 총 9개 시험구로 구분하였다(Table 1 참조).
- 본 연구에서는 현재 많은 연구로 입증된 비탈면 생태복원 3가지 공법과 도로 비탈면 녹화공사의 설계 및 시공지침의 비탈면 녹화공법 설정 절차 중 비탈면의 경사도와 토질 특성에 따라 시공조건별 3가지 총 9가지 유형별로 생애주기비용을 도출하였다.
- 설계비는 기본설계비, 실시설계비가 포함되며, ‘엔지니어링 사업대가기준’의 표 18 ‘건설부문의 업무별 요율’에 따라 총 공사비에 요율을 적용하였다(Table 2 참조).
- 시공조건으로는 ‘도로 비탈면 녹화공사의 설계 및 시공지침’에서 비탈면 녹화 공법 선정 절차로 명시하고 있는 비탈면 경사도와 토질의 특성에 따라 깎기 비탈면에서 경사도 1:1.2 이하 토사(Type 1), 경사도 1:1.0 이하 리핑암(Type 2), 경사도 1:0.7 이하 연암 또는 발파암(Type 3)으로 각각 구분하였고, 시공두께는 토사지 T=0.5∼1cm, 리핑암 T=3cm, 연암 또는 발파암 T=5∼7cm로 하였다.
- 점검 및 진단비는 ‘시설물의 안전관리에 관한 특별법 시행령’에 따라 1종 및 2종 시설물에 해당하는 대상 시설물의 점검 및 안전 진단에 소요되는 비용으로써, 본 연구에서는 해당되지 않는 사항이므로 미적용하였다.
- 총공사비는 직접공사비, 간접공사비, 일반관리비, 이윤 등을 포함하였으며, 직접공사비로는 재료비, 노무비 및 경비, 간접공사비로는 산재보험료, 안전관리비, 기타경비 등을 적용하였다. 일반관리비 및 이윤은 직접공사비에 법정 요율을 각각 적용하였다.
- 해체폐기비는 분석기간 완료시점에서 기존의 시설을 철거하여 환경적 영향 없이 폐기하는데 지출되는 비용으로서 잔존가치를 포함하는데, 본 연구는 분석 완료 시점의 생태계 자체가 의미있다고 판단하여 해체폐기비를 미적용하였다.
대상 데이터
- 분석 대상 공법이 습식공법으로서, 기반재에 포함된 수분환경으로 인해 ‘동결 융해’ 항목이 두 번째로 낮은 점수를 나타났다.
데이터처리
- 성능 분석 평가지표별 가중치는 AHP(Analytic Hierarchy Process) 기법을 사용하여 산정하였고, 응답자의 신뢰성을 평가하기 위한 일관성지수(Consistency Index; CI) 및 일관성비율(Consistency Ratio; CR) 값을 각각 다음과 같이 산정하였으며, CR값이 0.1 이하이면 일관성을 갖고 있다고 판단하였다.
이론/모형
- 분석기간은 생애주기비용 분석의 대상이 되는 기간으로서 미래에 지불될 비용과 잔존가치를 고려한다. 본 연구에서는 분석기간을 산정한 Son and Oh(2005), Oh(2008), Kim and Kim(2010)의 연구에 따라 비탈면 생태복원 공법이 영구시설인 점과 미래발생비용 예측의 신뢰성 측면을 고려하여 30년으로 적용하였다.
성능/효과
- ‘시공 실적’과 ‘표토의 색상’ 항목은 3가지 공법 모두 낮은 성능으로 나타났다.
- 3가지 공법 모두 ‘CO2 저감’ 항목이 낮은 것으로 보아, CO2 저감을 위한 노력이 필요한 것으로 나타났다.
- 3가지 공법 모두 경사도가 높아 짐에 따라 ‘지반(암반) 접착력’의 비탈면 안정성과 경관성의 세부항목인 ‘위압감 해소’가 높은 점수로 나타났다.
- 비탈면 안정성, 비탈면 녹화성, 시공성, 유지관리성, 친환경성, 경관성 등의 성능 및 생애주기비용을 고려한 가치 분석 결과, 조건 1의 경우, A공법 90.3, B공법 108.4, C공법 45.8로서 B 공법, A공법, C공법 순으로 나타났다. 조건 2의 경우, A공법 89.
- 생애주기비용을 산출해 본 결과, C공법은 모든 조건에서 최고가였으며, 조건 2와 조건 3에서는 A공법이 최저가였으나, 조건 1에서는 B공법이 최저가였다. 공법별 비용차이는 A공법(재래종자)과 B공법(양잔디)의 사용 종자가 다르기 때문이며, 이로 인해 재료비의 차액이 발생하게 되었다.
- 성능 분석 결과를 종합해 보면 3가지 비탈면 녹화공법 중 A공법이 B공법, C공법보다 일반토사나 리핑암, 연암/발파암에서 높은 점수를 받았다. 이는 성능평가항목별 평가지표 6가지와 세부내용에 가중치를 둔 전문가들의 종합적인 평가를 합산한 결과이다.
- 성능 분석 측면에서는 성능 평가를 하기 위해 비탈면 안정성, 비탈면 녹화성, 시공성, 유지․관리성, 친환경성, 경관성으로 6가지 대분류를 나누고, 각 항목별로 3∼4가지 세부내용으로 다시 나누어 비탈면 생태복원 성능을 평가하였으며, 조건 3가지 모두 성능면에서는 A공법이 높았다
- 성능점수는 A공법이 가장 높게 평가되었으며, 세부항목 중 유지관리성인 ‘탈락 박리’ 항목이 가장 높게 나왔다.
- 이와 같이 가치분석, 성능 분석 측면에서 모두 일반공사비와 차이를 보였으며, 생태복원 사업에서는 단순히 시공비만 산출하기보다는 공법의 성능가치, 생태적 가치 등을 포함하여 전반적인 생애주기별 가치를 환산한다면 앞으로도 더 큰 경제적 가치를 발휘할 것으로 판단된다.
- 조건별 생애주기비용은 Table 4와 같이 조건 1에서는 생애주기비용이 최저가는 B공법, 최고가는 C공법으로 산출되었다. 조건 2에서는 생애주기비용이 최저가는 A공법, 최고가는 C공법으로 산출되었다. 조건 3에서는 생애주기비용이 최저가는 A 공법, 최고가는 C공법으로 산출되었다.
- 조건 2의 가중치는 비탈면 안정성 0.21, 비탈면 녹화성과 시공성 0.19, 경관성 0.15, 유지관리성 0.14, 친환경성 0.12로 산정되었다. λ는 6.
- 0 이하 리핑암의 시공조건에서 A공법, B공법, C공법 순으로 나타났다. 조건 3 경사도 1:0.7 이하 연암 및 발파암은 A공법, B공법, C공법 순으로 나타났다.
- 조건 2에서는 생애주기비용이 최저가는 A공법, 최고가는 C공법으로 산출되었다. 조건 3에서는 생애주기비용이 최저가는 A 공법, 최고가는 C공법으로 산출되었다.
- 조건 3에서도 A공법이 가장 높은 점수와 B공법이 가장 낮은 점수가 산출되고, 경사도에 따라 비탈면 안정성의 ‘지반(암반)접착력’의 점수가 가장 높았으며, 경관성의 ‘비탈면의 위압감 해소’ 부분이 두 번째로 높았다.
- 종합적 가치 측면에서는 조건 1 경사도 1:1.2 이하 보통 토사의 시공조건에서 B공법, A공법, C공법 순으로 가치 분석 점수가 높았다. 조건 2 경사도 1:1.
- 본 연구와 가장 유사한 사례로 Kim(2009)은 생애주기비용을 이용한 비탈면녹화공법 비교연구를 진행하였으며, 평가범위는 토사구간, 리핑암구간, 발파암구간으로 구분하여 현장적용성, 경관성, 환경성, 안정성, 지속성, 효율성으로 총 6가지 항목을 평가하고, 10등급으로 나누었다. 평가결과, 공법에 상관없이 평균적으로 일반토사의 가치가 가장 높았고, 다음으로는 발파암, 리핑암의 순서로 도출되었으며, 이는 본 연구의 결과와 유사한 경향을 나타냈다.
후속연구
- 본 연구에서는 생애주기별로 비용의 산출 및 모호성으로 한계점이 있지만, 초기공사비용으로만 평가하는 틀을 깨기 위하여 설계비용과 유지관리비용을 산출하였다. 연구의 한계점을 보완하기 위해 전 과정에 걸친 생애주기별 비용을 산출하여 최소 생애주기비용을 위한 DB를 구축하고, 비탈면 생태복원 공법의 비용이 체계적으로 유지관리가 된다면 더좋은 성능을 발휘할 것으로 사료된다.
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