[논문]EPC 플랜트 프로젝트의 초기 공정계획을 위한 통합 데이터 활용 방안

왕한겸; 최재현

doi:10.6106/kjcem.2019.20.2.095

EPC 플랜트 프로젝트의 초기 공정계획을 위한 통합 데이터 활용 방안
Data-driven Interactive Planning Methodology for EPC Plant Projects 원문보기

한국건설관리학회논문집 = Korean journal of construction engineering and management, v.20 no.2, 2019년, pp.95 - 104

왕한겸 (한국기술교육대학교 디자인.건축공학부) , 최재현

초록
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EPC 플랜트 프로젝트는 규모와 복잡성 측면에서 시공 이전 단계의 계획 업무가 프로젝트 성패에 큰 영향을 미치기 때문에 프로젝트에 참여하는 주체간의 긴밀한 협력과 의사소통이 필수적이다. 본 연구는 이러한 필요성을 기반으로 플랜트 프로젝트에서 자산데이터를 활용하여 공정계획의 요소정보를 추출하고, 이를 패키지로 구성하여 초기 공정계획을 수행하는 방법론을 상호계획 (IAP, Interactive Planning)의 개념을 통해 제시한다. 프로젝트 초기단계에서 효과적인 IAP를 수행하기 위하여 자산 데이터로부터 공정요소정보를 추출하고 작업 패키지 단위의 공정 계획을 작성하며 작성된 공정계획을 평가하는 세 가지 단계를 제시하였으며 이를 샘플 프로젝트 사례에 적용하였다. 제시된 IAP 방법론을 통해 자산 데이터 활용성 증진과 공정 리스크 사전식별 및 대응책 개발을 도모할 수 있으며 이는 프로젝트를 성공적으로 완료하기 위한 공정 전략 수립의 기반이 될 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

EPC plant projects are large and complex, requiring systematic working methodologies, accumulated data, and thorough planning through communications between the entities. In this study, the method of extracting the process planning information using asset data of the plant project and using it to present the initial process plan is presented through the concept of IAP(Interactive Planning). In order to carry out the effective IAP at the early stage of the project, this study extracted the schedule element information from the asset data, created the process plan for each work package, and applied it to the sample project case. Through the proposed IAP methodology, it is possible to promote the utilization of asset data, to identify schedule risks, and to develop countermeasures, which can form the basis for establishing the process management strategy to successfully complete the project.

주제어

표/그림 (20)

그림 Fig. 1. Research Process and Contents
표 Table 1. Types of Industrial Plant Projects (Lee, 2013)
그림 Fig. 2. Planning by Work Package
표 Table 2. Units and Disciplines Included in the Sample Project
표 Table 3. Work Packages per Discipline
표 Table 4. Control Building Work Packages
표 Table 5. Process Unit Work Packages
표 Table 6. Storage Unit Work Packages
그림 Fig. 3. Milestone Schedule of Sample Project
표 Table 7. Power Supply Unit Work Packages
표 Table 8. Water Treatment Unit Work Packages
표 Table 9. Number of Activities Belonging to the Extraction Criteria by Type of Discipline
그림 Fig. 4. Distribution of Activities for Civil Works
그림 Fig. 5. Distribution of Activities for Architecture Works
그림 Fig. 6. Distribution of Activities for Steel Structure Works
그림 Fig. 7. Distribution of Activities for Mechanical Works
그림 Fig. 8. Distribution of Activities for Electrical Works
그림 Fig. 9. Distribution of Activities for Piping Works
그림 Fig. 10. Distribution of Activities for Instrument Works
그림 Fig. 11. Distribution of Activities for Painting & Insulation Works

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 EPC 플랜트 프로젝트에서 자산화된 실적 데이터를 이용하여 체계적인 초기 공정계획을 개발하는 방법론을 제시하는 것을 목적으로 한다. 상호 계획(IAP,Interactive planning)을 통해 공정계획을 평가하고 개선하여 시공 단계 이전 상세공정을 계획할 수 있는 초기 공정계획 방법론을 제시한다.
본 연구는 프로젝트의 계획을 위해 사용되는 자산 데이터를 활용하여 초기 공정계획을 수행하는 방법을 IAP를 중심으로 제시하였다. IAP의 단계별 업무는 상세한 작업 단위로 작성된 실적 데이터를 초기 단계에 사용될 작업 패키지로 구성하고 이를 통해 공정계획을 수행하는 방법론을 보여준다.
본 연구는 플랜트 프로젝트의 초기 공정계획을 수립하기 위해 적용 가능한 IAP의 개념과 적용절차, 절차별 산출물을 규정하고, 규정된 방법론을 검증하기 위하여 EPC 플랜트 프로젝트의 공정 데이터를 이용하여 샘플 공정 시나리오에 적용하였다. EPC 프로젝트는 입찰단계에서 설계, 구매 및 조달, 시공의 통합적 계획이 요구되므로 수주 단계의 IAP 적용을 통해 공정계획의 주요 요소를 도출하고 개발된 공정의 평가가 매우 중요하기 때문에 본 연구의 대상을 EPC 플랜트 프로젝트로 범위를 한정하였다.
일련의 AWP 과정은 결국 실제 시공을 고려한 설계, 조달, 시공 업무의 일치를 이루고 결과적으로 설치 작업 패키지(IWP, Installation Work Package)를 구성하는 것이 목적이다. 결과적으로 프로젝트 관리자는 AWP의 과정을 통해 프로젝트 중에 수행되는 여러 작업들을 패키지로 관리할 수 있으며 공정과 리스크뿐 아니라 안전, 비용 등의 측면에서도 업무의 연계를 이룰 수 있기 때문에 관련 주체간의 긴밀한 협의와 업무의 일치는 필수적이라고 할 수 있다.

가설 설정

원료의 저장시설은 정제 프로세스를 거치기 이전과 중간, 그리고 이후의 저장 시설로 구분되며 플랜트 목적과 규모에 따라 다수의 시설로 구분될 수 있다. 본 연구는 프로세스 유닛과 마찬가지로 하나의 저장 시설을 시공하는 것으로 제한하였다. 포함되는 공종은 토목, 기계, 전기, 배관, 계장, 도장이며 [Table 6]은 이에 따른 작업 패키지를 보여준다.

제안 방법

각 요소에 따라 도출된 작업들을 공종별로 평가하기 위해서 공종별 패키지들 및 작업들이 속한 요소의 개수에 따라 가장 빈도가 높은 값을 1로 보고 나머지 값을 상대적인 수치로 평가한다. 예를 들어 LLI (Long Lead Items)가 요구되어 구매, 조달의 중요성이 높은 작업들이 기계(Mechanical) 공종에 가장 많이 포함되어 있을 때, 기계 공종에 속한 해당 작업들의 개수를 1로 설정하고 나머지 공종들에 속한 작업의 개수를 1로 나누어 상대평가 한다.
본 단계에서는 프로젝트 특성에 맞는 다양한 공정계획 평가기준을 선정하여 해당 기준에 따라 WP 작업들을 평가한다. 공종별로 속한 WP들이 공정계획에 미치는 영향을 고려하기 위하여 특정 기준을 통해 중점 관리요소를 추출하게 된다.
본 연구에서 제시한 IAP 방법론을 적용하고 검증하기 위해 실제 플랜트 프로젝트 사례를 이용하는 것이 가장 이상적이지만 현실적으로 EPC 기업의 상세한 공정 데이터를 확보하는 것은 어렵기 때문에 가상의 화공 플랜트 프로젝트 시나리오를 이용한 검증을 수행하였다. 적용 샘플에 생성되는 공종 산출물별 작업 패키지는 시공단계에 한정하였으며 화공 플랜트 중 Refinery Plant에 설치되는 프로세스 유닛과 그 밖에 수처리시설, 전력공급시설, 저장시설, 통제건물을 대상으로 선정하였다.
본 연구는 EPC 플랜트 프로젝트에서 자산화된 실적 데이터를 이용하여 체계적인 초기 공정계획을 개발하는 방법론을 제시하는 것을 목적으로 한다. 상호 계획(IAP,Interactive planning)을 통해 공정계획을 평가하고 개선하여 시공 단계 이전 상세공정을 계획할 수 있는 초기 공정계획 방법론을 제시한다. 이를 위하여 IAP의 개념을 중심으로 프로젝트 참여 주체들이 공정 데이터를 실제 산출물 단위의 작업 패키지로 추출하고, 추출된 작업 패키지 간의 관계를 설정함으로써 초기 공정계획을 작성하며, 이를 평가, 개선하여 프로젝트 공정의 예측과 중점 관리요소의 식별을 가능하도록 하는 방안을 제시하였다.
연구 방법은 먼저 현재 국내외 플랜트 프로젝트의 관리실태를 조사하고 프로젝트 공정관리를 중심으로 개선방안을 모색하였으며, EPC 플랜트 프로젝트에 적용하는 IAP 방법론을 단계별로 정의하여 최종적으로 공종별 중점 관리요소를 추출하였다. 전체적인 연구절차는 [Fig.
WBS에 포함되는 주요 내용은 단계, 구역, 공종, 모듈, 유닛 등이며 개별 프로젝트에 적합하도록 수정 보완할 수 있다. 이 중 공종은 대부분의 플랜트 프로젝트에서 핵심이 되는 요소이기 때문에 본 연구 또한 공종을 중심으로 공정요소를 추출하고 작업패키지를 구성한다. 해당 단계에서는 프로젝트의 기본정보를 검토하고 공유하며 자산 데이터로부터 실행 프로젝트 공정에 필요한 요소들을 추출하는 단계이다.
상호 계획(IAP,Interactive planning)을 통해 공정계획을 평가하고 개선하여 시공 단계 이전 상세공정을 계획할 수 있는 초기 공정계획 방법론을 제시한다. 이를 위하여 IAP의 개념을 중심으로 프로젝트 참여 주체들이 공정 데이터를 실제 산출물 단위의 작업 패키지로 추출하고, 추출된 작업 패키지 간의 관계를 설정함으로써 초기 공정계획을 작성하며, 이를 평가, 개선하여 프로젝트 공정의 예측과 중점 관리요소의 식별을 가능하도록 하는 방안을 제시하였다.
작성된 공정계획은 ‘프로젝트 – 단계(EPC) - 유닛 – 공종 – 작업’으로 이루어진 작업분류체계에 따라 작성되었으며 각 작업의 선후행 관계와 기간은 실제 유사 프로젝트의 공정 데이터를 활용하여 개발되었다.
초기 WP 구성을 통해 공정데이터의 활용성을 증진할 수 있으며 향후 프로젝트가 구체화되면서 이를 지속적으로 개선해 나아갈 수 있다. 체계적인 IAP의 수행을 위하여 본 연구는 총 세 가지 단계를 제시하고 각 단계별 산출물을 정의하여 최종적으론 지속적인 상호계획을 프로젝트 수행기간 동안 활용할 수 있도록 한다[Fig. 2].
샘플 공정계획을 평가하기 위해 프로젝트 초기 단계인 것을 감안한 평가기준을 1) 타 작업과 관계가 많은 작업, 2) 조달의 기간과 난이도가 높은 작업, 3) 현장에 설치될 구역 또는 유닛에 반복적으로 포함되는 작업, 4) 단위 기간이 상대적으로 긴 작업으로 선정하였다. 초기 단계에서 향후 공정에 영향을 줄 수 있는 작업들을 식별하기 위하여 공종별 작업들이 각 기준에 포함된 빈도를 통해 평가한다.

대상 데이터

본 연구는 플랜트 프로젝트의 초기 공정계획을 수립하기 위해 적용 가능한 IAP의 개념과 적용절차, 절차별 산출물을 규정하고, 규정된 방법론을 검증하기 위하여 EPC 플랜트 프로젝트의 공정 데이터를 이용하여 샘플 공정 시나리오에 적용하였다. EPC 프로젝트는 입찰단계에서 설계, 구매 및 조달, 시공의 통합적 계획이 요구되므로 수주 단계의 IAP 적용을 통해 공정계획의 주요 요소를 도출하고 개발된 공정의 평가가 매우 중요하기 때문에 본 연구의 대상을 EPC 플랜트 프로젝트로 범위를 한정하였다.
적용 사례의 프로젝트는 크게 다섯 가지의 유닛과 여덟가지의 주요 공종으로 구성되어 있다. 각 유닛별 계획의 주체들은 자산 데이터로부터 유닛의 시공을 위해 필요한 공종을 설치될 유닛의 규모와 특성에 맞게 추출하고 이에 따르는 핵심 작업들을 구성한다.
본 연구에서 제시한 IAP 방법론을 적용하고 검증하기 위해 실제 플랜트 프로젝트 사례를 이용하는 것이 가장 이상적이지만 현실적으로 EPC 기업의 상세한 공정 데이터를 확보하는 것은 어렵기 때문에 가상의 화공 플랜트 프로젝트 시나리오를 이용한 검증을 수행하였다. 적용 샘플에 생성되는 공종 산출물별 작업 패키지는 시공단계에 한정하였으며 화공 플랜트 중 Refinery Plant에 설치되는 프로세스 유닛과 그 밖에 수처리시설, 전력공급시설, 저장시설, 통제건물을 대상으로 선정하였다. [Table 2]는 샘플 프로젝트에 정의된 유닛들과 공종들을 나타낸다.

성능/효과

도출된 결과를 살펴보면, 첫째로 타 작업과 선후행 관계가 많은 작업들은 토목공사에 가장 많이 분포되어 있었으며, 배관공사와 전기공사가 뒤를 이었다. 특히 토목공사는 특성상 상대적으로 다수의 후행연관작업을 갖고 있었으며 배관,, 전기, 계장공사는 대부분의 플랜트 기계공사의 작업들과 연관되어 있었다.
첫째, IAP를 더욱 효과적으로 수행하기 위하여 프로젝트 중에 발생하는 각종 정보를 지속적으로 자산화 하는 노력이 요구된다. 둘째, 본 연구가 제시한 중점 관리요소 평가기준은 공종별 작업의 개수와 해당 빈도에 따라 도출하였으나, WP 단위의 보다 상세한 수준에서, 그리고 다른 부가적인 기준에 따라 평가 할 수 있다. 셋째, IAP를 통한 프로젝트 계획 방법론이 모든 프로젝트 주체들에게 효과적으로 통제되고 관리될 수 있도록 PMIS (Project Management Information System) 등과 같은 시스템 도구와 함께 활용될 경우 더 효과적인 IAP가 수행될 수 있다.
본 연구의 공정 샘플 데이터는 특수한 배관 작업들이 포함되지 않아 조달 난이도가 높은 작업은 포함되지 않았지만 다수의 선후행을 갖는 작업들이 다수 포함되었으며 여러 유닛에 다양한 작업들이 요구되었다. 또한 지하 배관 작업은 토목공사와 관련되어 비교적 기간이 긴 작업이 많은 것으로 나타났다.
여러 유닛 시공에 지속적으로 요구되는 작업들은 시공에 대한 당위성이 높아 필수적으로 포함되는 작업들이다. 샘플사례의 공정에는 전기공사에 해당하는 작업들이 타 공종의 작업에 비해 높은 빈도로 포함됨을 볼 수 있으며 뒤를 이어 배관공사와 토목공사의 작업들이 높은 빈도로 나타났다.
둘째, 본 연구가 제시한 중점 관리요소 평가기준은 공종별 작업의 개수와 해당 빈도에 따라 도출하였으나, WP 단위의 보다 상세한 수준에서, 그리고 다른 부가적인 기준에 따라 평가 할 수 있다. 셋째, IAP를 통한 프로젝트 계획 방법론이 모든 프로젝트 주체들에게 효과적으로 통제되고 관리될 수 있도록 PMIS (Project Management Information System) 등과 같은 시스템 도구와 함께 활용될 경우 더 효과적인 IAP가 수행될 수 있다. 넷째, 본 연구의 결과물인 공종별 중점관리요소의 도출 결과를 토대로 관리 단위의 공정 요소마다 업무절차, 입출력 데이터, 의사결정, 역할 및 책임을 정의하고 이를 문서화하여 관리할 필요가 있다.
이는 시공되는 장치가 대부분 전문성이 요구되는 플랜트에 특화된 장치들이며 일반적인 운송 장비로는 조달하기 어려운 대형 장치들이기 때문이다. 평가 결과 값은 LLI 장비의 조달을 요구하는 작업이 기계공사에 가장 많음을 보여주며, 플랜트 공사에 핵심인 만큼 작업 간의 선후행 관계도 적지 않음을 보여준다.
계장공사는 플랜트 유닛 뿐 아니라 일반 건축물의 전력, 수도 장치에 필요한 핵심 공종이며 규모가 크거나 시공의 난이도가 높지 않지만 프로젝트 생애주기 동안 지속적으로 관리가 필요하다. 평가 결과에 의하면 계장공사에 속한 많은 작업들은 각종 유닛에 포함되는 빈도가 상대적으로 많았으며 선후행 관계가 많은 작업들이 적지 않게 포함되었다.
이는 건축의 특성상 모든 구조물이 시공되기에 앞서 기반 작업이 선행되어야하며 지하 매립되는 배관 시설과 케이블들이 시공되어야하기 때문이다. 평가된 값 또한 토목공사에 속한 작업들이 대부분 단위 기간이 길거나 타 작업들과 연관이 많은 작업들로 구성되어 있음을 보여주며 전기공사에 이어 가장 많은 작업 패키지의 출현 빈도를 보여준다[Fig. 4].
모든 건축물과 모듈들은 전력이 요구되기 때문에 전기 공사는 모든 유닛에 포함되며 전력을 공급하기 위한 각종 전선과 기타 부속품들의 시공은 지하 매립 배관공사와 구조물 내의 배관, 그리고 여러 설비의 모터 장치와 연결되어 있어 시공단계에서 지속적인 작업의 관리가 필요하다. 평가의 결과 값은 모든 공종 중에 가장 많은 작업 패키지들이 플랜트 모든 유닛에 다양하게 포함됨을 보여주며 대형송전탑과 발전 장치의 조달 또한 조달의 난이도가 높은 것을 나타낸다.

후속연구

셋째, IAP를 통한 프로젝트 계획 방법론이 모든 프로젝트 주체들에게 효과적으로 통제되고 관리될 수 있도록 PMIS (Project Management Information System) 등과 같은 시스템 도구와 함께 활용될 경우 더 효과적인 IAP가 수행될 수 있다. 넷째, 본 연구의 결과물인 공종별 중점관리요소의 도출 결과를 토대로 관리 단위의 공정 요소마다 업무절차, 입출력 데이터, 의사결정, 역할 및 책임을 정의하고 이를 문서화하여 관리할 필요가 있다.
본 연구의 공정 샘플 데이터는 특수한 배관 작업들이 포함되지 않아 조달 난이도가 높은 작업은 포함되지 않았지만 다수의 선후행을 갖는 작업들이 다수 포함되었으며 여러 유닛에 다양한 작업들이 요구되었다.
시공 이전 단계의 계획 업무는 활용성이 높은 데이터들과 고도화된 예측 및 계획기술이 있다면 상대적으로 높은 부가 가치를 얻을 수 있으며 특히 설계와 조달에 있어 더욱 복잡하고 난이도가 높은 플랜트 프로젝트의 계획단계는 더욱 그렇다. 이러한 계획 방법론이 공정에 국한되지 않고 프로젝트의 원가, 리스크 등의 다양한 영역을 포괄하는 방향으로 발전시킬 수 있다면 더욱 정확하고 상세한 프로젝트의 예측과 관리를 수행할 수 있을 것으로 기대된다.
공종별 WP 구성과 WP별 Typical Activity Data를 추출하고 초기단계에서 관리할 수 있는 단위의 묶음으로 구성하는 것이 IAP의 필수 업무로 볼 수 있다. 초기 WP 구성을 통해 공정데이터의 활용성을 증진할 수 있으며 향후 프로젝트가 구체화되면서 이를 지속적으로 개선해 나아갈 수 있다. 체계적인 IAP의 수행을 위하여 본 연구는 총 세 가지 단계를 제시하고 각 단계별 산출물을 정의하여 최종적으론 지속적인 상호계획을 프로젝트 수행기간 동안 활용할 수 있도록 한다[Fig.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	EPC (Engineering-Procurement-Construction) 플랜트 프로젝트가 어려움을 겪는 이유는?	EPC (Engineering-Procurement-Construction) 플랜트 프로젝트는 사업의 규모가 크고 난이도가 높으며 참여하는 주체가 다양하여 공종간 간섭이 복잡하게 발생하기 때문에 프로젝트 수행 초기에 일정과 비용을 예측하고 계획하기 어렵다. 이는 플랜트 건설 프로젝트의 특성상 대규모 현장에 여러 가지 대형 유닛들을 포함하여 각종 배관과 기계설비 등이 다양하게 존재할 뿐 아니라 이를 현장에 시공하기 이전의 설계 및 조달 과정이 복잡하기 때문이다. 이러한 플랜트의 특성으로 인하여 플랜트 프로젝트의 경험과 실적 데이터가 부족한 업체들은 프로젝트를 계획, 예측, 통제하는 것에 실패하여 높은 수주 실적에도 불구하고 적은 이익을 얻거나 적자를 보는 경우가 많다(Korea Investors Service, 2013).
	EPC (Engineering-Procurement-Construction)의 특징은?	EPC (Engineering-Procurement-Construction) 플랜트 프로젝트는 사업의 규모가 크고 난이도가 높으며 참여하는 주체가 다양하여 공종간 간섭이 복잡하게 발생하기 때문에 프로젝트 수행 초기에 일정과 비용을 예측하고 계획하기 어렵다. 이는 플랜트 건설 프로젝트의 특성상 대규모 현장에 여러 가지 대형 유닛들을 포함하여 각종 배관과 기계설비 등이 다양하게 존재할 뿐 아니라 이를 현장에 시공하기 이전의 설계 및 조달 과정이 복잡하기 때문이다.
	복잡하고 다양한 플랜트 프로젝트를 효과적으로 계획하기 위해서는 어떠한 계획이 필요한가?	복잡하고 다양한 플랜트 프로젝트를 효과적으로 계획하기 위해서는 계획을 수행하는 주체를 정의하는 것과 계획 업무의 기반이 되는 각종 데이터를 추출하는 것, 그리고 이를 체계적으로 이용하여 정확하고 활용성이 높은 데이터로 가공하는 업무체계가 필요하다. 특히 프로젝트 관리의 핵심이 되는 공정계획을 위해 체계적인 업무가 요구되며, 정확하고 활용성 높은 공정계획을 통해 프로젝트를 더욱 정확하게 예측하고 통제할 수 있다.

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상세보기
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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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