위험도 기반 효용가치기준에 의한 건설프로젝트의 계획 & 설계 단계의 최적의사결정모형을 위한 새로운 접근방법

Abstract

공학 엔지니어는 계획 및 설계단계에서 부터 구조물의 생애기간 동안 발생 할 여러 비용과 기능적 측면들을 반영하여 최적 의사결정을 수행하여야 하지만 이러한 초기의 계획 및 설계단계에서 구조물 전 생애주기 동안 미칠 기능적, 비용적인 측면들을 효과적으로 고려한다는 것은 많은 예측이 필요한 의사결정 행위이다. 현재 이러한 생애주기 차원의 예측을 위해서 많은 기법들이 연구되어져 왔지만 실무적 적용은 아직도 기초적인 수준에서 의사결정을 수행하거나 의사결정의 합리화 수준에서 사용되어 지고 있다. 따라서 지금까지의 설계 VE, 구조물 위험도 분석, 생애주기 비용분석 및 전과정평가 등과 같은 엔지니어링 행위들이 부분적인 수준에서만 설계 대안선택의 의사결정에 영향을 미치는 것을 개선하기 위해 본 논문은 위험도 기반 효용 가치기준에 의한 건설프로젝트의 계획 및 설계단계의 최적의사 결정모형을 위한 새로운 접근방법을 제시하는데 목적이 있다. 이를 위해 첫 번째로 설계․계획단계에서 전문가 집단의 아이디어 창출을 통해 대안들이 형성되고 형성된 대안의 가치평가의 수단으로 LCC와 더불어 수행되는 설계 VE의 수준을 한층 더 높이고자 하였다. 현재 설계 VE는 구조안정성, 경제성, 환경성 등과 같은 대분류 수준에서 정성적으로 평가되기 때문에 대안을 평가하는 전문가 집단의 정확한 의견을 도출하기 어려운 실정인데 이는 전문가 개개인별로 주안점을 두는 특성이 다르기 때문이다. 따라서 이러한 문제점을 극복하고 가치판단의 기준을 명확히 하기 위해 설계 VE의 정성적 가치평가 항목을 더욱 세분화하고 정량적으로 산출 가능한 항목을 분류하여 보다 합리적인 평가방법을 제시하였다.

두 번째로 구조물의 생애 위험도 분석을 실시하여 계획 및 설계단계에서 적용된 각 대안별 구조물의 내재된 위험도에 대하여 검토하였다. 이러한 생애 위험도 분석은 가치평가 항목 중 구조안정성 부분의 정량적 값을 제공하며 생애 위험도 기반 LCC분석의 기대 복구비용 산정의 자료로 활용된다. 세 번째로 성능저하모델을 기반으로 하는 유지관리비용의 산출기법을 제안하였다. 기존 LCC분석 방법은 유지관리비용 산정 시 확정적이거나 확률적인 주기만을 사용하기 때문에 비용의 중복발생과 보수․보강․교체의 상호 영향 등을 고려하지 못하였다. 이에 본 논문은 합리적이고 실질적인 유지관리비용을 산출하기 위해 생애주기 성능저하 모델의 개념을 도입하였으며 현재가치의 합으로 표현되는 직/간접 유지관리 비용을 기대 성능저하에 바탕을 둔 최적 유지관리 시나리오를 통하여 분석하는 기법을 제시하였다. 마지막으로 본 논문에서는 가치평가, 위험도분석, LCC분석을 통합하는 최적의사결정 모형을 제시하였고 제안한 분석기법을 실제 교량설계 예제에 적용하여 합리적이고 체계적인 분석 방법을 비교/고찰 하였다. 이와 같이 실 교량에 대한 적용 예를 통하여 본 연구에서 제안하는 최적 의사결정 모형의 새로운 접근방법의 효율성과 합리성 그리고 설계단계의 보다 정확한 의사결정 방법으로서의 적용 가능성을 입증할 수 있었다. 결론적으로 본 논문은 기존 의사결정 방법의 수준을 한층 더 높이는 방향으로 계획 및 설계단계의 의사결정시 수행되는 각각의 분석 기법을 업데이트하는 방법을 제시하였고 이를 최적 의사결정 모형으로 통합하는 모델링을 제안하였다. 향후 본 논문에서 제안된 기법은 데이터베이스 구축 및 관련 기법의 발전에 따라 엔지니어링을 위한 최적 의사결정 분석방법의 역할을 수행할 것으로 판단된다.