[논문]VE/LCC 분석을 통한 공동구 수용시설물의 최적 대안 결정 기법

심영종; 진규남; 오원준; 조중연

doi:10.9711/ktaj.2018.20.2.317

VE/LCC 분석을 통한 공동구 수용시설물의 최적 대안 결정 기법
Optimal alternative decision technique of accommodation facility in multi-utility tunnel using VE/LCC analysis 원문보기

Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association = 한국터널지하공간학회논문집, v.20 no.2, 2018년, pp.317 - 329

심영종 (한국토지주택공사 토지주택연구원 건설기술연구실) , 진규남 (한국토지주택공사 토지주택연구원 건설기술연구실) , 오원준 (한국토지주택공사 토지주택연구원 건설기술연구실) , 조중연 (유니콘스(주))

초록
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기존의 공동구에 관한 연구에서는 공동구 내부의 수용시설물들의 최적설계 및 타당성 분석 보다는 공동구 설치와 관련된 전반적인 사항에 대하여 검토 하였다. 공동구 도입과 관련된 기본계획 단계에서의 관련 지표 및 자료 등의 부족으로 수용시설물을 결정하기가 어려운 한계점을 해결하고자, 본 논문에서는 공동구 내 수용시설물의 최적 대안 결정을 위하여 VE/LCC 분석 방법을 제시하였다. 개별 수용시설물의 항목에 대한 분석 및 LCC 비용에 대한 가치지수를 종별 대안에 적용하여 검토 하였으며, 각 종별 우선순위를 분석하였다. 또한, 국내 공동구와 각 종별 시설물의 분석된 결과를 비교하였으며, 본 연구의 결과는 공동구의 도입 시에 최초 설계자를 포함한 사용자들이 수용시설물을 결정하는 과정에서 소요되는 시간을 단축하고 편의성을 높이는데 도움이 될 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The study on the existing multi-utility tunnel has examined the general aspects related to the installation of multi-utility tunnel rather than the optimal design and feasibility analysis of accommodation facility in multi-utility tunnel. In the basic planning stage related to the introduction of multi-utility tunnel, it is difficult to determine accommodation facility due to lack of relevant indicators and data. In this paper, VE/LCC analysis method is suggested for the optimal alternative decision of accommodation facilities in multi-utility tunnel. The analysis of the items of individual accommodation facility and the value index for LCC costs were applied to the kind alternatives, and the priorities of each kind were analyzed. In addition, the domestic multi-utility tunnel and analysis result are compared. The result of this study will be helpful to shorten the time and convenience of the user in the process of determining accommodation facility including the first designers when introducing multi-utility tunnel.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

VE/LCC 평가 시 공동수용(전체)에 대한 평가가 아닌, 수용 가능한 시설물로 평가한 이유는 본 평가는 공동수용 항목을 결정하기 위한 최초 구상(의사결정) 단계이므로 개별 시설물별 평가를 통해 공동수용 시 장/단점을 분석하여 대상 지역에 최초 기본 계획 차원의 대안을 제시하기 위해서 이다. 공동 수용에 대한 평가는 해당 지역에 대한 설계 조건을 바탕으로 본 논문에서 제시된 기법을 통해 공동수용 항목을 대안별로 결정하고, 경제성 및 타당성 평가와 통합하여 진행한다.
전선로, 통신선로, 수도관은 사회기반 시설로서 기존 시가지 필수 수용시설(SMG, 2014) 이며, 냉/난방관은 최근 공동구 설치 시 포함되고 있다. 또한, 중수도 및 쓰레기수송관은 공동구 시공시 지역 및 협의회와의 협의로 수용 여부를 판단한다. 상호영향은 공동수용 시 수용시설물이 상호간에 미치는 영향과 관련된 항목이다.
본 논문에서는 공동구 도입 시 구상 단계에서의 공동구 내 개별시설물의 최적 결정 기법을 제시하였다. 8개의 수용시설물 중 가스관 및 하수관을 제외하고 6개의 개별시설물에 대한 분석을 수행하였다.
기존의 연구에서는 공동구 내부의 수용시설물의 분석 보다는 공동구의 전반적인 사항에 대하여 언급하고 있다. 이에 본 논문에서는 공동구 기본계획(구상) 단계에서 VE/LCC 기법을 사용하여 내부 수용시설물을 결정하기 위한 방법론을 제시하였다.

제안 방법

3개의 구성 항목을 합산 후 가장 적은 비용을 1 (상대 LCC)로 하여 각 수용시설물과의 차이를 비교하며, 성능 점수(F)에 상대 LCC (C)를 나누어 각 수용시설물의 가치지수(V = F/C)를 구한다.
각 평가 항목에 대하여 중요도 및 평가등급에 따라 가중치를 고려한 점수를 산정한 후 수용시설별 점수를 합산한다. LCC에서 각 수용시설별 비용을 산정 후 수용시설물 중 최저 비용을 기준(1)으로 각 수용시설물에 대하여 상대 LCC로 수정 후 V값을 산정한다(LCC에 의한 V값과 상대 LCC에 의한 V값은 동일하나 수용시설물의 LCC를 쉽게 구분하기 위하여 수정한다). 각 수용시설물의 V값을 종별 대안에 대하여 평가 후 순위에 따른 대안을 선정한다.
구상단계에서는 수용 가능한 시설물을 평가하고, 최적화 단계에서는 공동 수용에 대해 평가하는 절차로 나누어 전체 의사결정 과정을 고려하였기에, 본 논문에서는 수용 가능한 시설물에 대한 평가만을 제시하였다. Table 1은 수용 가능한 시설물 평가와 공동수용 후 최적화 평가에 대한 정의, 특징, 분석 등을 나타내며, 본 논문에서는 수용 가능한 시설물 평가를 적용하였다.
각 평가 항목에 대하여 중요도 및 평가등급에 따라 가중치를 고려한 점수를 산정한 후 수용시설별 점수를 합산한다. LCC에서 각 수용시설별 비용을 산정 후 수용시설물 중 최저 비용을 기준(1)으로 각 수용시설물에 대하여 상대 LCC로 수정 후 V값을 산정한다(LCC에 의한 V값과 상대 LCC에 의한 V값은 동일하나 수용시설물의 LCC를 쉽게 구분하기 위하여 수정한다).
이 방법은 의사결정 과정에서 지식, 경험, 직관을 기반으로 한 상대 비교를 통해 전문적인 평가를 유도할 뿐만 아니라 측정이 불가능한 정성적 요소에 대해서도 상대적 평가가 가능하기 때문에 보다 현실적인 결과를 도출할 수 있다. 각 항목에 대한 가중치는 전문가에게 설문조사를 실시한 후, 계층의사분석을 통해 가중치를 산정하고 그 결과를 합산하여 기하 평균치를 대푯값으로 정한다. 각 항목에 대한 중요도 및 평가등급을 고려하여 성능점수(F)를 평가한다.
본 논문에서는 구상단계에서 수용시설물의 최적 대안을 결정하기 위하여 경제적 타당성평가 방법 중 하나인 VE/LCC를 선정하였다. 개별 시설물에 대하여 각 항목의 평가를 합산한 성능점수(Function)와 LCC 비용을 환산한 상대 LCC에 대하여 가치지수(V)를 평가하였다. 종별 대안에 대하여 점수 합산 후 최종대안을 제시하였으며, 분석된 결과값과 국내 공동구 수용시설물의 현황을 비교하였다.
개별시설물을 3종/4종/5종을 분류하여 대안을 형성하였으며, VE/LCC분석을 위하여 성능점수(F)의 평가항목은 5개로(경제성, 효율성, 필수수용시설, 상호영향, 시공성) 분류 하였다. 개별 시설물의 LCC를 상대 LCC로 환산 후 가치지수(V)의 결과를 각 대안에 대하여 분석을 시도하였으며, 종별로 최적 대안을 제시하였다. 향후 분석 지역에 기 설치된 수용시설물에 대한 반영과 지역의 특성 등을 고려한 추가적인 연구가 진행 될 예정이며, 성능점수(F)의 항목에 대하여 추가로 분석한다면 공동구 도입 시 수용시설물의 대안 형성에 효율적으로 활용 될 것으로 판단된다.
8개의 수용시설물 중 가스관 및 하수관을 제외하고 6개의 개별시설물에 대한 분석을 수행하였다. 개별시설물을 3종/4종/5종을 분류하여 대안을 형성하였으며, VE/LCC분석을 위하여 성능점수(F)의 평가항목은 5개로(경제성, 효율성, 필수수용시설, 상호영향, 시공성) 분류 하였다. 개별 시설물의 LCC를 상대 LCC로 환산 후 가치지수(V)의 결과를 각 대안에 대하여 분석을 시도하였으며, 종별로 최적 대안을 제시하였다.
경제성, 효율성, 중요도, 상호영향, 유지관리, 시공성의 항목에 대하여 객관성 있는 점수 산정을 위하여 평가지표별 중요도에 대해 전문가 6인에게 설문조사(공동구 관리 3인, 한국시설안전공단 2인, 외부 전문가 1인)를 실시한 후, 계층의사분석을 통해 가중치를 산정하고 그 결과를 합산하여 기하 평균치를 대푯값으로 정하였다.
VE/LCC 평가 시 공동수용(전체)에 대한 평가가 아닌, 수용 가능한 시설물로 평가한 이유는 본 평가는 공동수용 항목을 결정하기 위한 최초 구상(의사결정) 단계이므로 개별 시설물별 평가를 통해 공동수용 시 장/단점을 분석하여 대상 지역에 최초 기본 계획 차원의 대안을 제시하기 위해서 이다. 공동 수용에 대한 평가는 해당 지역에 대한 설계 조건을 바탕으로 본 논문에서 제시된 기법을 통해 공동수용 항목을 대안별로 결정하고, 경제성 및 타당성 평가와 통합하여 진행한다. 구상단계에서는 수용 가능한 시설물을 평가하고, 최적화 단계에서는 공동 수용에 대해 평가하는 절차로 나누어 전체 의사결정 과정을 고려하였기에, 본 논문에서는 수용 가능한 시설물에 대한 평가만을 제시하였다.
공동 수용에 대한 평가는 해당 지역에 대한 설계 조건을 바탕으로 본 논문에서 제시된 기법을 통해 공동수용 항목을 대안별로 결정하고, 경제성 및 타당성 평가와 통합하여 진행한다. 구상단계에서는 수용 가능한 시설물을 평가하고, 최적화 단계에서는 공동 수용에 대해 평가하는 절차로 나누어 전체 의사결정 과정을 고려하였기에, 본 논문에서는 수용 가능한 시설물에 대한 평가만을 제시하였다. Table 1은 수용 가능한 시설물 평가와 공동수용 후 최적화 평가에 대한 정의, 특징, 분석 등을 나타내며, 본 논문에서는 수용 가능한 시설물 평가를 적용하였다.
제1~6호의 수용시설물은 국내/외의 공동구에 포함된 사례가 많으나, 가스관과 하수도관의 경우 국외에서는 시공사례가 있으나, 기존 점용예정자(전력, 통신, 상수도 사업자 등)의 반대 및 각 시설물의 특징으로 지금까지 국내 공동구에 반영된 사례가 없었다. 본 논문에서는 가스관 및 하수도관의 특징 및 사례를 고려하여 수용시설물 분석 대상에서 제외하였으며, 분석을 위하여 기존 공동구에서 사용되는 명칭을 고려하여 열수송관은 냉/난방관으로 수정하여 분석하였다.
공공부분 투자사업의 경제적 타당성 평가에 주로 사용되는 방법은 비용·편익분석, 비용·효과분석, 목표·성취분석, VE/LCC 등이 있다. 본 논문에서는 설계와 시공 사항의 적정성 검토를 위해 다양한 분야에서 법적 제도의 근거로 수행되고 있으며, 공동구 설치와 관련된 사항을 종합적으로 고려할 수 있는 가치-비용 분석의 개념인VE/LCC를 선택하였다.
본 연구의 공동구 수용시설물 최적 대안결정 기법을 서울시의 ○○대교남단~○○역교차로(1.9 km)에 대하여 적용하였으며, 지역에 대하여 가용 가능한 지표를 포함하여 분석하였다.
성능점수 분석을 위하여 공동구 수용시설물에 대한 평가항목을 총 5개(경제성, 효율성, 필수수용시설, 상호영향, 시공성)로 분류하였다(Table 2).
개별 시설물에 대하여 각 항목의 평가를 합산한 성능점수(Function)와 LCC 비용을 환산한 상대 LCC에 대하여 가치지수(V)를 평가하였다. 종별 대안에 대하여 점수 합산 후 최종대안을 제시하였으며, 분석된 결과값과 국내 공동구 수용시설물의 현황을 비교하였다.
LCC에 대한 초기비용은 MLIT (2008)를 참고하여 결정하였으며, 분석기간은 SMG (2014)에서 적용한 75년을 적용하였다. 할인율은 MLIT (2006)에서 적용한 할인율 3.2%를 적용하였으며, 수용시설물은 1 km에 대하여 초기공사비, 유지관리비, 해체폐기비용을 산정 후 가장 비용이 적은 통신선로를 1 (기준)로 하여 타 수용시설물에 대한 상대 LCC를 비교 하였으며, 해체폐기비용은 미래에 발생되는 비용으로 할인율 적용 시 분석에 미치는 영향이 미비하여 제외 하였다.

대상 데이터

본 논문에서는 공동구 도입 시 구상 단계에서의 공동구 내 개별시설물의 최적 결정 기법을 제시하였다. 8개의 수용시설물 중 가스관 및 하수관을 제외하고 6개의 개별시설물에 대한 분석을 수행하였다. 개별시설물을 3종/4종/5종을 분류하여 대안을 형성하였으며, VE/LCC분석을 위하여 성능점수(F)의 평가항목은 5개로(경제성, 효율성, 필수수용시설, 상호영향, 시공성) 분류 하였다.
4종 및 5종 시설물의 설치 가능한 수용시설물 현황은 Tables 4, 5와 같으며, 각 15개와 6개의 시설물이 조합 가능한 것으로 나타났다. 본 연구에서는 6개의 시설물은 분석 대상으로 하고 있으며, 6종 수용시설물은 전선로, 통신선로, 수도관, 냉/난방관, 중수도관, 쓰레기수송관으로 구성되어 한 개의 대안만 가능하여 분석에서 제외하였다.
분석 대상인 6개의 수용시설물에 대하여 대안을 도출하였으며, 3종 시설물로 설치 가능한 수용시설물 현황은 Table 3과 같으며 총 20개의 대안을 분석 대상으로 하였다.

이론/모형

LCC에 대한 초기비용은 MLIT (2008)를 참고하여 결정하였으며, 분석기간은 SMG (2014)에서 적용한 75년을 적용하였다. 할인율은 MLIT (2006)에서 적용한 할인율 3.
기본계획의 절차인 구상 단계는 공동구의 설치 여부를 판단하는 중요한 시발점이 되는 단계이나 관련 자료(지표 및 항목)의 부족으로 수용시설물을 계획하지 못하여 공동구 규모, 형식, 공사비 등의 결정이 어렵다. 본 논문에서는 구상단계에서 수용시설물의 최적 대안을 결정하기 위하여 경제적 타당성평가 방법 중 하나인 VE/LCC를 선정하였다. 개별 시설물에 대하여 각 항목의 평가를 합산한 성능점수(Function)와 LCC 비용을 환산한 상대 LCC에 대하여 가치지수(V)를 평가하였다.

성능/효과

각 종별 수용시설물의 가치점수 상위 현황은 Table 8과 같다. 3종 시설물에서는 3-3 대안이 가장 높은 순위였으며, 4종 시설물은 4-2 대안 점수가 가장 높았다. 5종 시설물의 경우 5-1 대안이 가장 높은 순위로 평가되었다.
5 km (시공 중), 은평 외 22개소; 115 km). 국내 공동구의 3종과 4종의 대표 수용시설물은 Table 9와 같으며, 본 논문에서 분석된 각 종별 3개의 상위 수용시설물 결과는 국내 시공된 공동구의 대표 수용시설물과 유사한 것으로 나타났다.
5 m 가량의 토피를 갖는 형태로 설치가 되는 것이 일반적이므로 일정한 구배를 유지해야 하는 하수관거는 수용이 어렵다. 또한, 터널식 공동구에서 하수도를 수용할 경우 대형 중계펌프장과 병행하여 공동구를 건설해야 하므로 자연 유하식이 기본인 하수도 체계에 부합하지 않은 특징이 있는 것으로 나타났다.
통신선로의 성능점수가 90.5점으로 가장 높게 나타났으며, 쓰레기수송관의 성능점수는 51.1점으로 분석되었다. 쓰레기수송관의 경우 성능점수가 낮고 상대 LCC가 높게 평가되어 가치지수에서 가장 낮은 점수로 평가되었으며, Table 6은 수용시설물에 대한 VE/LCC 결과이다.

후속연구

개별 시설물의 LCC를 상대 LCC로 환산 후 가치지수(V)의 결과를 각 대안에 대하여 분석을 시도하였으며, 종별로 최적 대안을 제시하였다. 향후 분석 지역에 기 설치된 수용시설물에 대한 반영과 지역의 특성 등을 고려한 추가적인 연구가 진행 될 예정이며, 성능점수(F)의 항목에 대하여 추가로 분석한다면 공동구 도입 시 수용시설물의 대안 형성에 효율적으로 활용 될 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	공동구의 필요성에 대한 관심이 높아진 이유는?	인구의 도시집중화에 따른 교통문제를 해소하고 토지의 이용 효율을 높이기 위하여 지하공간의 활용은 필연적이라 할 수 있다. 특히, 안전하고 쾌적한 도로 공간의 확보 및 불필요한 예산 낭비 방지, 최근 빈발하는 지진이나 태풍 등 자연재난에 대비한 안전 확보, 생활공급시설의 안정적 공급, 유지관리 비용 절감, 장기수용의 탄력적 대응 등 사회적, 경제적 손실을 절감하기 위하여 공동구의 필요성에 대한 관심이 더욱 높아지고 있다(Kang and Choi, 2015).
	계측의사분석 기법의 장점은?	계측의사분석 기법은 일반적인 인간 행태나 분석적 사고를 반영한 계량적이고 논리적인 의사결정 기법의 하나로 적용이 쉬울 뿐만 아니라 이론적인 근거가 분명하기 때문에 공공과 민간부문의 집단의사결정 과정에서 널리 사용 된다. 이 방법은 의사결정 과정에서 지식, 경험, 직관을 기반으로 한 상대 비교를 통해 전문적인 평가를 유도할 뿐만 아니라 측정이 불가능한 정성적 요소에 대해서도 상대적 평가가 가능하기 때문에 보다 현실적인 결과를 도출할 수 있다. 각 항목에 대한 가중치는 전문가에게 설문조사를 실시한 후, 계층의사분석을 통해 가중치를 산정하고 그 결과를 합산하여 기하 평균치를 대푯값으로 정한다.
	계측의사분석 기법이란 무엇인가?	성능점수(Function, F)는 각 평가 항목에 대하여 계층의사분석(AHP) 기법에 의하여 점수가 부여되며, 가중치는 전문가 설문을 통하여 산정된다. 계측의사분석 기법은 일반적인 인간 행태나 분석적 사고를 반영한 계량적이고 논리적인 의사결정 기법의 하나로 적용이 쉬울 뿐만 아니라 이론적인 근거가 분명하기 때문에 공공과 민간부문의 집단의사결정 과정에서 널리 사용 된다. 이 방법은 의사결정 과정에서 지식, 경험, 직관을 기반으로 한 상대 비교를 통해 전문적인 평가를 유도할 뿐만 아니라 측정이 불가능한 정성적 요소에 대해서도 상대적 평가가 가능하기 때문에 보다 현실적인 결과를 도출할 수 있다.

참고문헌 (7)

Kang, Y.K., Choi, I.C. (2015), "Economic feasibility of common utility tunnel based on cost-benefit analysis", Journal of Korean Society of Safety, Vol. 30, No. 5, pp. 29-36.

원문보기 상세보기
Lee, S.W., Sim, Y.J., Na, G.T. (2017), "A fundamental study on the development of feasibility assessment system for utility tunnel by urban patterns", Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association, Vol. 19, No. 1, pp. 11-27.

원문보기 상세보기
Ministry of Land, Infrastructure and Transport (2006), "A study on activation plan of the multi-utility tunnel (Phase 1)", pp. 210-235.
Ministry of Land, Infrastructure and Transport (2008), "Activation of multi-utility tunnel (Phase 2)", pp. 353-362.
Seoul Metropolitan Government (2014), "A report of the feasibility and basic planning establishment for urban utility tunnel in Seoul", pp. 188-192.
Sim, Y.J., Jin, K.N., Oh, W.J., Cho, C.Y. (2017), "Development of evaluation model for optimum design of multi-utility tunnel in urban area", Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association, Vol. 19, No. 3, pp. 437-447.

원문보기 상세보기
Cho, C.Y., Sim, Y.J., Kim, H.K., Lee, P.Y., Lee, M.J. (2018), "Analysis of importance by category for quantitative economic evaluation of multi-utility tunnel", Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association, Vol. 20, No. 1, pp. 119-130.

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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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