[논문]사례분석을 통한 공조설비 LCC분석 개선방안

양희찬; 이승훈; 현창택

[국내논문] 사례분석을 통한 공조설비 LCC분석 개선방안
Life Cycle Costing for HVAC Systems through Case Studies of Domestic Construction Projects 원문보기

양희찬 ((주)ECI 기술사 사무소) , 이승훈 (서울시립대학교 대학원) , 현창택 (서울시립대학교 건축공학과)

최근 건설사업시장의 개방과 건설사업관리제도(이하CM)의 도입으로 국내 건설업계 및 생산시스템에도 많은 변화가 일어나고 있다. 이에 따라, 건축물의 초기시설비는 물론 유지관리 및 최종 폐기단계까지의 비용을 종합적으로 고려한 건물생애주기비용(이하 LCC)에 대한 중요성이 증대되었으며 특히 기계장치의 유지관리비 중 많은 부분을 차지하는 공기조화시설 부문에서 LCC가 주로 검토되고 있다. 그러나 국내에서는 공기조화 설비의 LCC에 대한 절차 및 기준 등이 미비하여 효과적인 LCC분석이 이루어지지 않고 있다. 본 연구는 최근 수행된 국내 공기조화 설비분야의 LCC분석 사례를 조사하여, 국내 공조설비의 LCC분석의 문제점을 분석하였다. 또한 사례 분석을 중심으로 공조설비의 LCC분석 절차를 제시하고 이 절차에 따라 7개의 사례를 비교분석하였다. 그 결과, LCC측면에서 최적 대안을 선정하는 경우 각 대안 별로 뚜렷한 차이를 보이고 있는 에너지비용과 초기투자비를 주된 비용요소로 고려하는 것이 가장 효과적인 것으로 나타났다.

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문제 정의

본 연구에서는 국내 공공발주공사에서 시도된 공조설비에 대한 LCC분석을 조사·검토하여 문제점을 파악한다. 그리고 적절한 공조설비를 선정함에 있어 고려해야할 요소를 도출하고, 그에 따른 공조설비선정을 위한 LCC분석절 차를 제시하고자 한다.
본 연구에서는 국내 공공발주공사에서 시도된 공조설비에 대한 LCC분석을 조사·검토하여 문제점을 파악한다. 그리고 적절한 공조설비를 선정함에 있어 고려해야할 요소를 도출하고, 그에 따른 공조설비선정을 위한 LCC분석절 차를 제시하고자 한다.
1) LCC의 개념 및 LCC 산출 과정을 살펴보고 공조설비의 특징에 대해 고찰한다.
본 프로그램은 미국의 로스알라모스 과학연구소와 로렌스 버클리 연구소가 공동 개발한 건물 에너지 해석프로그램으로 쾌적한 열환경과 효율적인 비용을 유지하면서 에너지 효율을 개선할 수 있는 건물의 변수를 결정하고자 개발된 프로그램이다.
본 프로그램은 미국 국립표준연구소(NIST)가 개발한 프로그램으로 신축 건물이나 건물 시스템의 성능개선을 위하여 투자결정 시 LCC분석에 의해 투자경제성을 평가한다. 미국내의 민간 및 공공부문의 프로젝트에 사용되고 있다.
본 연구는 공기조화설비 분야에서 최근에 수행된 LCC 분석의 적용사례를 분석함으로써 보다 간편하고 효과적으로 LCC분석을 수행할 수 있도록 그 절차와 개선방안을 찾고자 하였다.

제안 방법

2) 설비 운용에 따른 유지관리비용, 특히 에너지 비용을 산출할 수 있는 전산 프로그램에 대하여 조사한다.
3) 공공공사의 공조설비 LCC분석 사례를 조사·분석하여 문제점을 도출한다.
각 대안에 대하여 요소별 비용을 총합함으로써 LCC를 산정한다.
본 연구에서는 3개 공사에 대하여 제출된 총 7개의 입찰서중 LCC분석 부분을 분석하였다.
첫째, 공기조화 설비에 LCC분석이 적용된 7개의 사례를 분석절차, 비용 요소, 변수적 요소, 평가방법, 에너지 비용 요금, 에너지 사용량/LCC산출 프로그램, 민감도 분석 측면에서 분석하였다. 그 결과, 비용요소를 산정함에 있어 그 종류와 상세정도의 편차가 크고, 변수적 요소를 설정함에 있어서도 많은 차이를 보이며, 선정대안을 미리 선정하는 등 적절한 평가가 이루어지지 않고 있었다.
둘째, 이에 따라 에너지 소비량과 에너지비 산출을 중심으로 하여 공조방식과 열원장치에 대한 기준안과 대안을 비교, 최적안을 선정하는 공조설비의 LCC 분석절차를 제시하였다.
셋째, 공조설비의 LCC분석의 효율화를 위한 개선방안을 모색하였다. 이를 위하여 비용 요소, 변수적 요소, 평가방법, 에너지요금, LCC산출 프로그램, 민감도 분석 등의 측면에서 기준을 제시하였다.
셋째, 공조설비의 LCC분석의 효율화를 위한 개선방안을 모색하였다. 이를 위하여 비용 요소, 변수적 요소, 평가방법, 에너지요금, LCC산출 프로그램, 민감도 분석 등의 측면에서 기준을 제시하였다.

성능/효과

공조설비의 경제성 분석을 위해 여러 가지 경제적 기법을 비교한 결과, 지속적인 사용이 예상되는 공조설비의 특성상 시간적 가치 및 사용연수를 고려할 수 있고, 계산이 용이한 LCC 분석이 설비 시스템의 경제성 평가에 가장 유용한 방법이라고 판단하였다.(표 4 참조)
각 제출안에 대한 LCC비용요소에 대한 분석결과 초기투자비 중 시설(제품)비, 유지관리비 중 에너지비, 일상보수비, 등의 요소는 모두 포함되어 있는 것으로 나타났다. 교체비와 지원비 등은 4개사가 고려하였으며, 잔존가치 2개사, 기획/설계비와 폐기처분비등은 각각 1개사가 고려한 것으로 나타났다.
공조설비의 LCC분석에 있어서는 에너지 가격 변동률, 에너지 사용량의 변화, 물가변동률, 할인율, 내구연수등에 민감도 분석을 실시한 것으로 나타났다.
첫째, 동일한 프로젝트에 대하여 각 회사별로 비용요소 의 종류와 상세 수준이 상이하다. 그러므로 각 사례별 LCC분석 결과가 상이하고, 공조방식 선정을 위한 충분한 자료가 되지 못한다.
셋째, LCC분석과정에 있어서도 에너지비(전력비/연료비)의 상승률을 전혀 고려하지 않고 단순합산법에 의해 LCC를 산출한 경유가 있었다. 결과적으로 비용의 시간적 가치를 고려하는 방법인 현가법이나 연가법 등이 적용되지 않았다.
공조설비의 LCC분석 절차는 LCC 중 가장 비중이 큰 항목을 중점적으로 검토할 수 있도록 한다. 사례 분석 결과에 의하면 공조설비의 LCC에 있어서는 에너지 비용이 절대적 요소로 70~80%를 차지하고 있었다. 또한 이론적 고찰을 통해 공조설비에서 에너지 비용에 가장 큰 영향을 주는 요인은 공조방식과 열원장치임을 알 수 있었다.
사례 분석 결과에 의하면 공조설비의 LCC에 있어서는 에너지 비용이 절대적 요소로 70~80%를 차지하고 있었다. 또한 이론적 고찰을 통해 공조설비에서 에너지 비용에 가장 큰 영향을 주는 요인은 공조방식과 열원장치임을 알 수 있었다.
공조설비의 LCC 비용요소에 대한 사례 분석 결과, 대체적으로 초기투자비(공사비를 포함한 시설비), 정부지원금(세금공제), 에너지비, 일상보수비, 교체비의 5개 항목을 중점적으로 반영했음을 알 수 있다.
공조설비의 LCC분석에 필요한 비용요소 중에서 가장 큰 영향을 미치는 요소 및 항목은 에너지 비용과 초기투자비로 나타났다. 공조설비의 LCC에 영향을 미칠 수 있는 변수적 요소는 건물과 설비 각각의 내용연수, 물가상승율, 에너지비 상승율(전력비, 연료비), 이자율, 할인율로 압축할 수 있다.
등가환산 방법의 비교에 있어서는 LCC 산정기간을 건물의 내용연수로 하여 기준안과 대안에 동일하게 적용하고 분석 결과 대부분 현가법을 적용하는 것으로 나타났다. 프로젝트의 성격에 따라 어떤 프로그램을 사용해도 무방 하나, 에너지 사용량과 LCC를 모두 산출할 수 있도록 해야 하며 정확한 입력 데이터를 바탕으로 같은 결과 값을 얻어야 한다.
첫째, 공기조화 설비에 LCC분석이 적용된 7개의 사례를 분석절차, 비용 요소, 변수적 요소, 평가방법, 에너지 비용 요금, 에너지 사용량/LCC산출 프로그램, 민감도 분석 측면에서 분석하였다. 그 결과, 비용요소를 산정함에 있어 그 종류와 상세정도의 편차가 크고, 변수적 요소를 설정함에 있어서도 많은 차이를 보이며, 선정대안을 미리 선정하는 등 적절한 평가가 이루어지지 않고 있었다.
넷째, 여러 대안 중 LCC 측면에서 최적 대안을 선정하는 경우 에너지비와 초기 투자비만을 비용 요소로 고려하는 것이 보다 효과적으로 대안을 선정하는 방법임을 제시하였다. 본 연구에서 제시한 LCC 분석 절차와 개선방안은 향후 실무에 지속적으로 적용하여 보완발전시킴으로써 보다 향상된 LCC분석을 수행할 수 있을 것이다.
둘째, 변수적 요소를 설정함에 있어서도 역시 많은 차이가 있었다. 몇몇 사례는 해당 수치가 나오게 된 논리적 근거를 아예 명시하지 않았을 뿐 아니라 LCC분석에 물가상승률, 이자율, 할인율 등이 반영되지 않아 그 결과의 신뢰도에 큰 결함을 가지고 있었다.

후속연구

4) 공기조화 설비의 효과적인 LCC분석을 위한 분석절차 및 개선방안을 제시한다.
넷째, 여러 대안 중 LCC 측면에서 최적 대안을 선정하는 경우 에너지비와 초기 투자비만을 비용 요소로 고려하는 것이 보다 효과적으로 대안을 선정하는 방법임을 제시하였다. 본 연구에서 제시한 LCC 분석 절차와 개선방안은 향후 실무에 지속적으로 적용하여 보완발전시킴으로써 보다 향상된 LCC분석을 수행할 수 있을 것이다.

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