[논문]건축공사의 공정관리를 위한 타워크레인 양중 효율성 분석

배정현; 김기혁; 이동훈

doi:10.20931/jkics.2019.2.2.063

초록
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현재 빌딩 건설 프로젝트의 규모가 점점 더 커지고 있다. 이에 따라 다른 양중 장비보다 생산성이 높은 타워크레인 사용이 지속적인 증가하고 있는 추세이다. 그러나 무거운 물건을 운반하는 장비는 임대료가 비싸고 비효율적으로 운영되고 있으며 양중 작업의 생산성 및 효율성이 저하된다는 문제가 있는 것으로 분석되었다. 따라서 본 연구에서는 우선 현장에서 비효율적으로 운영되는 타워크레인을 조사한 후 타워크레인 작업에 영향을 미치는 항목들에 대한 점검 목록을 작성했다. 그 후 현장 방문을 통해 타워 크레인 점검표를 종합적인 데이터 가치로 도출했다.

Abstract ▼ AI-Helper

Building Construction projects are getting higher and larger. Therefore, the use of Tower Crane, which is more productive than any other lifting plan shows a trend of continuous increases. However as equipment for transporting heavy goods, are is too expensive for the monthly rent and used inefficie...

Building Construction projects are getting higher and larger. Therefore, the use of Tower Crane, which is more productive than any other lifting plan shows a trend of continuous increases. However as equipment for transporting heavy goods, are is too expensive for the monthly rent and used inefficiently for construction. site so it is analyzed that it has problems of reducing productivity and efficiency of lifting work. Inefficient situations are arising like poor communications between operator and worker, occurrence of blind spots, securing the shortest distance of fire during movement after lifting plan, influences of weather, location of materials, movement radius of tower crane by each locations and ever-changing working environments. Therefore, in this study, we first made a list of tower cranes that are inefficiently used at the site, and then we made a checklist. After that, through field visits, we derived checklist for Tower Crane to comprehensive data value.

Keyword

표/그림 (9)

그림 Fig. 1. Major components (Song, 2018)
표 Table 1. Major characteristics of the tower crane
그림 Fig. 2. System process of Opt-TC
그림 Fig. 3. Tower Crane Usage Percentage
표 Table 2. Schedule and Situation of Tower Crane
표 Table 3. Used percentage of tower crane
표 Table 4. Time schedule of tower crane
그림 Fig. 4. Delay time percentage on total working time of tower crane
표 Table 5. Working time of tower crane

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 양중 장비 중 가장 중요한 타워크레인을 중심으로 현장에서 타워크레인이 비효율적으로 사용되는 상황을 파악해 도식화하여 타워크레인의 효율성을 분석하는 것을 목표로 한다.
타워크레인의 양중계획은 일반적으로 공정표에 의한 개략적인 양중부하계산, 개략 타워크레인 기종 결정 및 타워크레인 대수 산정, 타워크레인 위치 결정 등의 작업에 의해 수행되며(김정진,2002), 다양한 연구결과 및 시스템이 제시되고 있다. 본 연구에서는 이와 같은 선행 분석 작업이 완료되어 타워크레인 기종 및 대수가 산정된 후 현장에서 타워크레인이 사용됨에 따른 효율성 분석을 연구범위로 한다.
이처럼 타워크레인을 더 편리하게 조작해 효율성을 높이기 위한 여러 가지 기술들이 연구 및 개발됐지만, 공사에서 크게 효율성을 높이지 못했다. 따라서 본 연구에서는 타워크레인을 더 편리하게 효율적으로 사용하기 위한 시스템 연구가 아닌 실제 현장에서 타워크레인을 이용하면서 효율성이 떨어지는 각각의 요소들을 체크리스트를 통해 분석하는 것으로 한다.
호종관(2007)은 최적 타워크레인 선정(Opt-TC) 시스템을 구축하는 연구를 실시했다. 그는 고층 공사 시 양중 계획을 수립하는 단계에서 현장의 여러 조건들을 고려하여 타워 크레인을 선정하고 선정된 타워 크레인을 사용했을 때의 안정성을 쉽고 빠르게 검토하기 위한 시스템 구축을 목적으로 했다. 그는 [Fig.
본 체크리스트 제작 및 작성은 현장에서 타워크레인을 사용해 작업했을 때 일어날 수 있는 여러 가지 상황 속에서 어떠한 상황이 발생하였을 때 타워크레인의 효율성을 떨어뜨리는지를 파악하기 위해 작성했다.
본 연구는 최근 대형화, 고층화되고 있는 건설프로젝트의 추세에 따라 건설 공사에서 중요시되는 타워크레인의 효율성 분석 및 타워크레인이 비효율적으로 사용됐을 때의 문제점을 파악해 보다 더 효율적으로 타워크레인의 사용을 돕기위해 연구를 진행했다. 특히 본 연구에서는 현장에서 직접 타워크레인의 운용 사례를 관찰하고 분석하여 연구를 실시했다.
본 연구에서는 현장에서 일어날 수 있는 상황들에 대한 체크리스트를 작성해 타워크레인의 양중 효율성을 분석 및 도식화 했다. 본 연구는 타워크레인의 효율적 운용 계획을 수립하는데 큰 기여를 할 것으로 기대된다.

제안 방법

표 내용을 보면 현장에서 ‘타워크레인이 사용되어야 하는 상황’과 ‘타워크레인의 효율성을 떨어뜨리는 상황’ 크게 2가지로 분류했고 현장에서 타워크레인이 사용되어야 하는 상황의 경우 중요도를 따져 A와 B로 나누어 5가지 상황을 제시했다.
06:00~17:00까지 아침, 점심시간을 제외한 총 9시간 타워크레인을 관찰했고 9시간 동안 타워크레인의 사용은 다른 작업 공간을 만들기 위해 7번, 쓰레기를 치우기 위해 2번,A의 작업을 완전히 끝마치지 않고 중간에 ‘A’ 중요도 이하의 작업을 하고 오는 경우 2번, 기타 문제 4번 총 15번 사용했다.
체크리스트 작성에 든 기간은 1개월이며 06:00~17:00까지 현장 시간을 3타임으로 나누어 시간대별로 타워크레인의 사용 빈도수를 알아보기 위한 체크리스트와 타워크레인의 움직임에 따른 올림, 이동, 내림 세 가지로 나눈 체크리스트를 포함해 총 네 가지로 구분 제작했다. 체크리스트의 내용은 다음 표와 같다.
4가지 체크리스트 모두 상황에 들어가는 내용은 같다. 타워크레인의 효율성을 연구하기 위한 체크리스트인 만큼 타워크레인이 자재를 올렸을 때, 자재를 이동시킬 때, 자재를 내릴 때 각 상황을 나누어 분류했고 자재를 올렸을 때의 체크리스트의 경우 떠올리는 자재의 위치가 타워크레인을 기준으로 끝에(멀리)있을 때, 중간에 있을 때, 앞쪽에(가깝게)있을 때에 따라 자재가 바닥에서 떴을 때 잠시동안 타워크레인이 안정되기까지 시간의 차이가 있으므로 끝, 중, 앞으로 세분화 하여 분류를 했다.
타워크레인의 위치상 타워크레인으로 이동시켜야할 자재의 위치는 첫 번째 무전을 받은 자재의 위치가 매우 가까웠고 자재가 옮겨지는 위치는 두 번째 무전을 받은 곳으로 옮겨지는 것이었다. 작업 동선으로 첫 번째 무전을 받은 자재를 옮긴 뒤에 두 번째 무전을 받은 자재를 옮기는 것이 효율적이었지만 각 작업의 중요도만으로 두 번째 무전을 받은 자재를 먼저 옮긴 뒤 다시 타워를 돌려 첫 번째 무전을 받았던 자재를 치웠다. 타워크레인 동선낭비로 손해를 본 시간 ⑪번과 ⑫번 작업 중 ⑪번 작업하기 위해 타워를 움직이고 다시 ⑫번 작업하기 위해 타워를 움직인 시간이 2분 10초 소요됐다.
본 연구는 최근 대형화, 고층화되고 있는 건설프로젝트의 추세에 따라 건설 공사에서 중요시되는 타워크레인의 효율성 분석 및 타워크레인이 비효율적으로 사용됐을 때의 문제점을 파악해 보다 더 효율적으로 타워크레인의 사용을 돕기위해 연구를 진행했다. 특히 본 연구에서는 현장에서 직접 타워크레인의 운용 사례를 관찰하고 분석하여 연구를 실시했다. 본 연구의 결론을 요약하면 다음과 같다.

대상 데이터

타워크레인이 비효율적으로 사용되는 상황파악을 위해 본 연구는 타워크레인의 사용량이 적은 동절기, 하절기와 콘크리트 타설 기간을 피해 넓은 범위의 현장이 아닌 증축현장이나 소규모의 현장으로 범위를 한정한다. 본 연구는 다음과 같은 순서로 진행된다.
본 연구를 위해 방문한 현장은 타워크레인이 여러 대로 공사가 진행되고 있는 대규모의 현장이 아닌 타워크레인 한대로 공사가 진행되고 있는 소규모 현장을 방문했다. 06:00~17:00까지 아침, 점심시간을 제외한 총 9시간 타워크레인을 관찰했고 9시간 동안 타워크레인의 사용은 다른 작업 공간을 만들기 위해 7번, 쓰레기를 치우기 위해 2번,A의 작업을 완전히 끝마치지 않고 중간에 ‘A’ 중요도 이하의 작업을 하고 오는 경우 2번, 기타 문제 4번 총 15번 사용했다.

성능/효과

네 번째로 자재를 떠올리는 위치에 따라 시간 차이가 발생한 경우는 ②, ③, ⑩, ⑬번 경우이다. 이때 타워크레인을 기준으로 제일 안쪽에서 자재를 올렸을 때 타워크레인이 안정되기까지 시간을 0으로 봤을 때 중간에서 자재를 올리는 것은 안쪽에서 올렸을 때와 시간 차이가 없었지만 끝으로 갈수록 타워크레인이 안정될 때까지의 소요시간이 10~15초 정도 소요됐다.
전체적으로 타워크레인 작업에서 총 7분 04초의 작업 시간 손실이 발생했으며 10분 58초의 공정 지연이 발생했다. 각각의 지연 상황들을 봤을 때 부득이한 상황을 제외한 모든 상황들은 작업자가 자재를 내릴 위치의 주변 환경에 신경 쓰거나 타워크레인을 운용하는 기사가 작업에 대해 생각하고 타워크레인을 움직였다면 지연 시간을 줄일 수 있었던 상황이 많았다.
데이터를 종합해보면 7분 04초 동안 평균적으로 타워가 두 번 ~ 세 번 더 작업할 수 있는 시간이 된다.
4]는 9시간 동안 타워크레인이 사용되지 않고 있는 대기시간을 제외한 15번의 타워크레인 작업을 100%로 설정했을 때 작업시간에 대한 지연시간의 백분율을 나타낸 그림이다. 하루 작업하는 동안 타워크레인 효율성은 50% 이상의 효율성을 보였다.
데이터를 종합해 보면 9시간 동안 현장에서 타워크레인을 사용한 횟수는 15번이고 주로 다른 작업에 필요한 공간을 만드는 데 사용되었음을 알 수 있었다. 15번의 타워크레인의 사용 동안 ④번의 작업을 제외한 모든 작업에서 효율성이 떨어지는 상황들이 발생했고 상황별 지연시간을 종합해서 총 7분 04초의 loss / 10분 58초의 데이터를 얻었다.
데이터를 종합해 보면 9시간 동안 현장에서 타워크레인을 사용한 횟수는 15번이고 주로 다른 작업에 필요한 공간을 만드는 데 사용되었음을 알 수 있었다. 15번의 타워크레인의 사용 동안 ④번의 작업을 제외한 모든 작업에서 효율성이 떨어지는 상황들이 발생했고 상황별 지연시간을 종합해서 총 7분 04초의 loss / 10분 58초의 데이터를 얻었다.
현장 공사 중 타워크레인을 사용해 공정을 진행했을 때 타워크레인을 효율적으로 사용하지 못하고 있는 데이터 결과 값을 얻었다.
(1) 06:00~17:00까지 아침, 점심시간을 제외한 총 9시간 타워크레인 관찰을 했고 9시간 동안 타워크레인은 총 15번 사용됐다.
(2) 15번의 타워크레인 작업 효율성을 100%로 봤을 때 하루 작업하는 동안 타워크레인의 효율성은 50%를 조금 넘는 수준을 보였다.
(3) 종합적으로 9시간 동안 현장에서 타워크레인을 사용한 횟수는 15번이고 주로 다른 작업에 필요한 공간을 만드는 데 사용되었음을 알 수 있었다.
(4) 타워크레인을 사용함에 있어 모든 작업에서 효율성이 떨어지는 상황이 발생했고 현장에서의 9시간동안 타워크레인이 사용된 시간의 총 합은 37분 46초 걸렸으며 37분 46초 안에서도 18분 02초의 공정상 지연 및 작업 지연이 발생했다.

후속연구

본 연구에서는 현장에서 일어날 수 있는 상황들에 대한 체크리스트를 작성해 타워크레인의 양중 효율성을 분석 및 도식화 했다. 본 연구는 타워크레인의 효율적 운용 계획을 수립하는데 큰 기여를 할 것으로 기대된다. 그러나 본 연구에서는 경제적 분석을 수행하지 못한 한계점이 있으므로 추후 연구에서는 향후 공사 전반적인 과정 속 타워크레인의 사용시간과 대기시간에 따른 작업효율 및 경제적 타당성에 대한 분석이 수행되어야 할 것이다.
본 연구는 타워크레인의 효율적 운용 계획을 수립하는데 큰 기여를 할 것으로 기대된다. 그러나 본 연구에서는 경제적 분석을 수행하지 못한 한계점이 있으므로 추후 연구에서는 향후 공사 전반적인 과정 속 타워크레인의 사용시간과 대기시간에 따른 작업효율 및 경제적 타당성에 대한 분석이 수행되어야 할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	타워크레인은 무엇인가?	안전보건공단에서 2006년에 정의한 바에 의하면 타워크레인은 건설기계 기중기에 속하는 건설장비로서 수직타워 상부의 지브가 설치된 Top Slewing Jib Crane을 뜻하고, 동작은 상․ 하로 움직이며 트롤리를 따라 전후로 횡행 동작을 하며, 상부를 회전시켜 인양 물을 목적한 위치까지 이동시키는 3차원 운동 작업의 특성을 가진 크레인이다[1].
	공사관리의 효율성은 무엇에 따라 좌우되는가?	최근 대형화, 고층화되고 있는 건설프로젝트의 추세에 따라 타워크레인의 효율적인 사용이 프로젝트의 큰 영향을 미치고 있다. 이로 인해 공사를 진행함에 있어 타 양중 장비 보다 작업생산량이 높은 타워크레인을 어떻게 사용하는가에 따라서 생산성뿐만 아니라 프로젝트 원가, 작업능률의 향상 측면에서 공사 진행이 크게 좌우된다.
	타워크레인의 효율적인 사용이 필요한 원인은 무엇인가?	최근 대형화, 고층화되고 있는 건설프로젝트의 추세에 따라 타워크레인의 효율적인 사용이 프로젝트의 큰 영향을 미치고 있다. 이로 인해 공사를 진행함에 있어 타 양중 장비 보다 작업생산량이 높은 타워크레인을 어떻게 사용하는가에 따라서 생산성뿐만 아니라 프로젝트 원가, 작업능률의 향상 측면에서 공사 진행이 크게 좌우된다.

참고문헌 (4)

Song, P. (2018). A Study on Improvement of Safety Management through Analysis of Tower Crane Disaster at Construction Site, Master's Thesis, Pukyong National University, p. 104.
Park, S. (2001). The study on the Efficient Operation of Tower Crane Using GPS and Machine Vision Techniques, Architectural Institute of Korea, 21(1), pp. 377-341.
Ho, J. (2007). A System for the Selection of the Optimum Tower Cranes (Opt-TC), Journal of Construction Engineering and Project Management, 8(6), pp. 216-227
Shin, Y. (2008). A study of Operation Criteria of Towercrane for Automatic Transportation Considering Swung Member, Journal of Construction Engineering and Project Management, 9(2), pp. 108-117.

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