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문제 정의
- 그러나 앞서 진행한 연구들은 대부분 부재의 구조적 해석을 목적으로 하고 있으며, 연구 초기단계의 공사관리 측면에서의 효율성 판단 연구는 많이 부족한 실정이다. 따라서 본 연구는 HPC공법에 대한 공사관리 측면의 기초연구로서, 이전 연구들[6,7,8]에서 검증된 계층분석적 의사결정 방법(AHP : analytic hierarchy process)을 이용한 편익-비용 분석을 실시하는 것을 목적으로 하였다. 이를 통해서 HPC공법의 현장적용에 대한 가능성을 확인하고 향후 기술 개발방향설정을 위한 참고자료로도 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
- 그러나 대부분의 연구는 구조적 해석만을 목적으로 하고 있으며, 공사관리 측면의 연구들이 부족한 실정이다. 따라서 본 연구는 HPC공법의 현장적용에 대한 가능성을 확인하고 향후 기술 개발방향설정을 위해서 편익-비용 분석을 목적으로 하였다. HPC공법의 평가에는 정량적인 요소뿐만 아니라 정성적인 요소들도 고려되기 때문에 과학적인 방법을 제공하고 있는 AHP기법을 이용하였다.
- 본 연구는 현재 개발 중에 있는 HPC공법을 연구 대상으로 하여, AHP기법을 이용한 편익-비용 분석을 실시한다. 연구 프로젝트 초기단계는 정량정보가 부족하므로 정량요인의 쌍대비교를 통한 편익비용(B/C) 비율을 제시하도록 한다.
- 본 연구에서는 HPC공법과 하프슬래브공법의 차이점 분석을 통해서 HPC공법 적용 시 발생하는 편익측면과 비용측면의 평가기준을 개발하였다. 여기서 편익측면의 평가기준이란, HPC공법을 적용할 경우 발생하는 이점을 말하며, 비용측면의 평가기준은 단점을 의미한다.
- 하지만 여전히 접합부의 일체성이 떨어지며, PC기둥의 중량화로 운반비 상승과 같은 문제점이 발생하게 된다. 이러한 문제점을 보완하고자 HPC공법을 개발하였다. HPC공법의 핵심기술은 다음과 같다.
제안 방법
- 1) HPC공법의 비교대안을 선정하여 PC복합화 공법의 절차과정과 전문가 면담을 토대로 차이점 분석을 실시하였다. 차이점 분석결과, HPC공법은 요소기술로 인해 제작시간과 초기투자비용이 증가하지만 부재의 경량화로 부재의 운반 및 양중 작업이 용이해지며, 운반비용을 절감할 수 있다.
- AHP기법에 의한 편익-비용분석을 실시하는 첫 번째 과정은 의사결정문제를 계층화하는 것이다. HPC공법과 하프슬래브공법의 차이점 분석을 토대로 개발한 평가기준을 토대로 의사결정문제를 계층화 하였다. HPC공법의 편익측면의 평가기준과 비용측면의 평가기준을 계층화한 그림은 각각 Figure 6, 7와 같다.
- PC공법의 편익계층, 비용계층의 가중치를 비교하였다. 구조성능을 기준으로 HPC공법의 편익측면과 비용측면의 가중치를 비교한 결과, 편익측면의 항목인 일체성 강화보다 비용측면의 중공부 시공이음에 대한 가중치가 높게 나왔다.
- 1이하인 응답 4부를 제외한 10부를 분석에 사용하였다. 가중치 산출은 편익과 비용 2가지 측면 모두에서 수행하였으며, 각각 응답의 가중치 값을 기하평균하여 종합하였다. 최종 가중치로 편익-비용 분석을 실시하여 최적대안을 도출하였다.
- 연구방법으로는 우선, HPC공법의 편익-비용 분석을 위한 평가기준을 선정하였다. 기존 문헌과 연구 자료를 조사하여 HPC공법과 비교대상이 되는 기존 공법을 선정하였고 PC복합화 공법의 시공절차와 전문가 면담을 기반으로 한 차이점 분석을 통해서 평가기준을 선정하였다. 또한 쌍대비교평가를 위해 PC전문회사, 일반건설회사, 교수 등 PC공사에 대한 충분한 경험을 가진 전문가들을 대상으로 설문조사를 실시하였으며, 조사방법은 직접대면에 의한 심층면접방식으로 이루어졌다.
- 기존 문헌과 연구 자료를 조사하여 HPC공법과 비교대상이 되는 기존 공법을 선정하였고 PC복합화 공법의 시공절차와 전문가 면담을 기반으로 한 차이점 분석을 통해서 평가기준을 선정하였다. 또한 쌍대비교평가를 위해 PC전문회사, 일반건설회사, 교수 등 PC공사에 대한 충분한 경험을 가진 전문가들을 대상으로 설문조사를 실시하였으며, 조사방법은 직접대면에 의한 심층면접방식으로 이루어졌다. 설문 결과의 분석에는 AHP의 편익-비용 분석이 이용되었다.
- 본 연구는 현재 개발 중에 있는 HPC공법을 연구 대상으로 하여, AHP기법을 이용한 편익-비용 분석을 실시한다. 연구 프로젝트 초기단계는 정량정보가 부족하므로 정량요인의 쌍대비교를 통한 편익비용(B/C) 비율을 제시하도록 한다. PC복합화 공법을 연구범위로 하였으며, PC복합화 공법의 가장 기본이 되는 하프슬래브공법을 비교대상으로 하였다.
- 연구방법으로는 우선, HPC공법의 편익-비용 분석을 위한 평가기준을 선정하였다. 기존 문헌과 연구 자료를 조사하여 HPC공법과 비교대상이 되는 기존 공법을 선정하였고 PC복합화 공법의 시공절차와 전문가 면담을 기반으로 한 차이점 분석을 통해서 평가기준을 선정하였다.
- 직종별 평균 실무경력은 Table 6과 같이 21년, 18년, 20년이었다. 조사는 응답자들의 전문성과 정확한 응답이 중요하기 때문에 직접대면에 의한 심층면접방식으로 이루어졌다. AHP에서는 일관성 지수(CI)가 0.
- 편익측면과 비용측면의 평가요소 및 평가항목에 대한 쌍대비교를 위해서 Table 6과 같이 전문가 심층 조사를 실시하였다. 응답자들은 PC전문회사, 일반건설회사, 교수 등 PC공사에 대한 충분한 경험을 가진 전문가들을 대상으로 하였다.
대상 데이터
- HPC공법의 편익-비용 분석을 위한 비교대상은 하프슬래브공법으로 하였다. 하프슬래브공법을 HPC공법의 비교대상으로 선정한 이유는 MRS 슬래브 공법, 더블티 슬래브 공법 등 PC복합화 공법의 기본이 되는 공법이며, 요소기술이 적용된 부분을 제외한 모든 부분이 동일하여 요소기술 적용 시 발생하는 차이점을 비교할 수 있기 때문이다.
- 연구 프로젝트 초기단계는 정량정보가 부족하므로 정량요인의 쌍대비교를 통한 편익비용(B/C) 비율을 제시하도록 한다. PC복합화 공법을 연구범위로 하였으며, PC복합화 공법의 가장 기본이 되는 하프슬래브공법을 비교대상으로 하였다.
- 1이하가 되어야만 응답의 일관성을 가진다고 판정되어 분석을 진행할 수 있다. 수집된 조사지는 14부였으나, 일관성 지수가 0.1이하인 응답 4부를 제외한 10부를 분석에 사용하였다. 가중치 산출은 편익과 비용 2가지 측면 모두에서 수행하였으며, 각각 응답의 가중치 값을 기하평균하여 종합하였다.
- 편익측면과 비용측면의 평가요소 및 평가항목에 대한 쌍대비교를 위해서 Table 6과 같이 전문가 심층 조사를 실시하였다. 응답자들은 PC전문회사, 일반건설회사, 교수 등 PC공사에 대한 충분한 경험을 가진 전문가들을 대상으로 하였다. 직종별 평균 실무경력은 Table 6과 같이 21년, 18년, 20년이었다.
데이터처리
- 2) 차이점 분석을 통해 도출한 평가기준을 토대로 AHP를 이용한 편익-비용 분석을 실시하였다. 분석결과, HPC공법의 편익-비용이 1.
- 또한 쌍대비교평가를 위해 PC전문회사, 일반건설회사, 교수 등 PC공사에 대한 충분한 경험을 가진 전문가들을 대상으로 설문조사를 실시하였으며, 조사방법은 직접대면에 의한 심층면접방식으로 이루어졌다. 설문 결과의 분석에는 AHP의 편익-비용 분석이 이용되었다.
- 가중치 산출은 편익과 비용 2가지 측면 모두에서 수행하였으며, 각각 응답의 가중치 값을 기하평균하여 종합하였다. 최종 가중치로 편익-비용 분석을 실시하여 최적대안을 도출하였다.
이론/모형
- HPC공법과 하프슬래브공법의 차이점 분석은 PC복합화 공법의 시공절차를 기반으로 실시하였다. PC복합화 공법의 시공절차는 아래 Figure 5와 같다.
- 따라서 본 연구는 HPC공법의 현장적용에 대한 가능성을 확인하고 향후 기술 개발방향설정을 위해서 편익-비용 분석을 목적으로 하였다. HPC공법의 평가에는 정량적인 요소뿐만 아니라 정성적인 요소들도 고려되기 때문에 과학적인 방법을 제공하고 있는 AHP기법을 이용하였다. 또한 편익-비용 분석은 대안별 편익적 가치와 비용적인 가치를 동시에 고려하여 체계적인 특성 분석이 가능할 것으로 판단된다.
성능/효과
- 3) 편익-비용 분석결과는 HPC공법의 편익(장점)과 비용(단점)에 대한 전문가들의 의견을 종합한 것으로, 종합 가중치를 비교하여 최대 장점과 최대 단점이 되는 평가항목을 파악할 수 있었다. HPC공법의 최대 장점은 ‘부재의 경량화’와 ‘기둥분절감소’이며, 최대 단점은 ‘원심성형 제작’과 ‘헤드철근 제작비’으로 나타났다.
- HPC공법과 하프슬래브공법의 차이점을 분석한 결과, 크게 구조성능, 시공용이성, 공사기간, 공사비 4가지의 상위평가항목으로 분류할 수 있었으며, 상위평가항목에 대한 하위평가항목은 전문가 4인(현장 실무 전문가 2인, 연구 분야 전문가 2인)의 면담을 통해서 도출하였다. 두 공법을 평가하는데 있어 중요도가 낮거나 중복이 된다고 판단되는 항목은 평가항목에서 제외하였다.
- 122로서 1보다 큰 값으로 분석되었다. HPC공법은 공사비 측면에서 문제점이 나타나지만 시공용이성과 공사기간 측면에서 유리하게 작용하여 편익-비용 분석결과를 적용하였을 때 하프슬래브공법과 비교하여 더 유리한 것으로 판명되었다.
- HPC공법은 하프슬래브공법과 비교하여 충분한 경쟁을 가지며, 공법적용 시 비용측면보다 편익측면이 더 높은 것으로 확인되었다. 하지만 사례 공법은 현재 개발 중에 있는 것으로 비용요인의 정량평가 등 심층 분석이 필요한 것으로 사료된다.
- PC공법의 편익계층, 비용계층의 가중치를 비교하였다. 구조성능을 기준으로 HPC공법의 편익측면과 비용측면의 가중치를 비교한 결과, 편익측면의 항목인 일체성 강화보다 비용측면의 중공부 시공이음에 대한 가중치가 높게 나왔다. 하지만 가중치 차이가 매우 근소하기 때문에 구조성능은 하프슬래브공법과 비슷할 것으로 판단된다.
- 차이점 분석결과, HPC공법은 요소기술로 인해 제작시간과 초기투자비용이 증가하지만 부재의 경량화로 부재의 운반 및 양중 작업이 용이해지며, 운반비용을 절감할 수 있다. 또한 기둥-보 접합부를 일체타설을 통해서 구조성능이 향상되는 것으로 나타났다.
- 이러한 결과가 나타난 이유는 원심성형공정의 높은 작업난이도로 인해 초기도입에 어려움이 있지만, 공정이 체계화되면 작업난이도의 감소가 가능하기 때문인 것으로 보인다. 또한 기둥분절감소의 가중치가 중공부 콘크리트 타설에 대한 가중치보다 높아서 공사기간은 HPC공법이 더 유리할 것으로 판단된다. 하지만 헤드철근 제작비가 운송 및 양중에 대한 가중치보다 2배 이상 높아 공사비만을 생각할 경우, HPC공법이 매우 불리할 것으로 사료된다.
- Table 3은 HPC공법과 하프슬래브공법의 공장제작 과 현장 시공과정에서 발생하는 차이점을 분석한 표이다. 분석결과, HPC공법은 요소기술의 결합으로 기둥부재의 제작과정이 까다롭고 제작비용이 추가적으로 발생하여 초기 투자비용이 증가한다. 하지만 기둥부재의 경량화로 운반비용을 절감할 수 있으며, 운반 작업이 용이해지는 이점이 있다.
- 2) 차이점 분석을 통해 도출한 평가기준을 토대로 AHP를 이용한 편익-비용 분석을 실시하였다. 분석결과, HPC공법의 편익-비용이 1.222로 1보다 큰 값으로 분석되었다. 이러한 결과는 HPC공법이 하프슬래브공법을 적용할 경우보다 더 유리하며, 비용에 비해 편익이 크다는 것을 의미한다.
- 비용계층에서는 공사비와 시공용이성의 가중치가 가장 높았으며, 원심성형에 의한 작업 난이도가 증가, 헤드철근의 추가 제작비가 발생 등 공장제작 시 발생하는 단점들이 다른 하위평가항목과 비교하여 가장 불리하게 작용한다는 의견을 보였다.
- 222로 1보다 큰 값으로 분석되었다. 이러한 결과는 HPC공법이 하프슬래브공법을 적용할 경우보다 더 유리하며, 비용에 비해 편익이 크다는 것을 의미한다. 설문조사과정에서 심층설문에 참여한 전문가들 또한 HPC공법이 성공적으로 개발된다면 하프슬래브공법에 비해 상대적으로 경쟁력이 있을 것이라는 의견을 보여 HPC공법은 충분한 연구가치가 있을 것으로 판단된다.
- 1) HPC공법의 비교대안을 선정하여 PC복합화 공법의 절차과정과 전문가 면담을 토대로 차이점 분석을 실시하였다. 차이점 분석결과, HPC공법은 요소기술로 인해 제작시간과 초기투자비용이 증가하지만 부재의 경량화로 부재의 운반 및 양중 작업이 용이해지며, 운반비용을 절감할 수 있다. 또한 기둥-보 접합부를 일체타설을 통해서 구조성능이 향상되는 것으로 나타났다.
- 편익-비용 측면의 가중치를 분석한 결과는 Table 7, 8와 같이 나타났다. 편익계층과 비용계층의 상위평가항목 가중치 분석결과, 편익계층은 시공용이성(0.443), 공사기간(0.317), 공사비(0.142), 구조성능(0.098)의 순으로 나타났고, 비용계층은 공사비(0.351), 시공용이성(0.333), 공사기간(0.200), 구조성능(0.115)의 순의 중요도를 보였다.
- 편익계층에서 가장 높은 가중치를 갖는 상위평가항목은 시공용이성과 공사기간으로 하위평가항목에 대한 HPC공법의 가중치 또한 ‘부재의 경량화’와 ‘기둥분절 감소’의 가중치가 가장 높은 것으로 분석되었다.
후속연구
- HPC공법의 평가에는 정량적인 요소뿐만 아니라 정성적인 요소들도 고려되기 때문에 과학적인 방법을 제공하고 있는 AHP기법을 이용하였다. 또한 편익-비용 분석은 대안별 편익적 가치와 비용적인 가치를 동시에 고려하여 체계적인 특성 분석이 가능할 것으로 판단된다.
- 이러한 결과는 HPC공법이 하프슬래브공법을 적용할 경우보다 더 유리하며, 비용에 비해 편익이 크다는 것을 의미한다. 설문조사과정에서 심층설문에 참여한 전문가들 또한 HPC공법이 성공적으로 개발된다면 하프슬래브공법에 비해 상대적으로 경쟁력이 있을 것이라는 의견을 보여 HPC공법은 충분한 연구가치가 있을 것으로 판단된다.
- 따라서 본 연구는 HPC공법에 대한 공사관리 측면의 기초연구로서, 이전 연구들[6,7,8]에서 검증된 계층분석적 의사결정 방법(AHP : analytic hierarchy process)을 이용한 편익-비용 분석을 실시하는 것을 목적으로 하였다. 이를 통해서 HPC공법의 현장적용에 대한 가능성을 확인하고 향후 기술 개발방향설정을 위한 참고자료로도 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
- HPC공법은 하프슬래브공법과 비교하여 충분한 경쟁을 가지며, 공법적용 시 비용측면보다 편익측면이 더 높은 것으로 확인되었다. 하지만 사례 공법은 현재 개발 중에 있는 것으로 비용요인의 정량평가 등 심층 분석이 필요한 것으로 사료된다.
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