TLS 기반 구조안전진단 프로세스의 경제적 성과 분석

Abstract

건설 산업은 인력 중심의 생산 방식으로 인하여 제조 산업 등 타 산업에 비해 생산성이 낮다. 건설 프로젝트의 복잡성이 증가하면서 인력 중심의 기존 생산 방식에서 벗어나 디지털 기술을 도입하려는 노력이 있으나, 디지털 기술 도입에 대한 경제성을 다룬 연구가 미흡하다. 또한, 많은 건설 분야 기업들이 생산 방식의 디지털 기술 도입에 대하여 부담을 느끼고 있다. 따라서, 건설 생산 방식의 디지털 기술 도입으로 인한 세부 생산 프로세스의 변화를 분석하고 이에 따른 경제적 성과 분석 연구가 필요하다. 본 연구는 구조안전진단에 디지털 기술 도입이 진단 시스템에 미치는 영향을 정량적으로 분석하고자 한다. 이를 위해, 기존 구조안전진단에서의 문제점과 이를 해결하기 위한 기술들을 고찰하였다. 또한, 건설 분야에서 디지털 기술 도입 효과에 대한 기존 연구를 고찰하였고, 기존 경제성 분석 방법과 생산 시스템의 시뮬레이션 방법에 대한 국내 및 국외의 기존 문헌들을 고찰하였다. 이를 통해, 몇 가지 확인한 점은 다음과 같다. 첫 번째, 건설 산업에 도입된 TLS, 디지털 트윈, RFID와 3D 프린트 등의 디지털 기술은 대부분 제조 산업에서 개발되고 활용된 기술들이라는 점이다. 두 번째, 다른 디지털 기술들에 비해 TLS과 BIM은 건설 생산의 전 단계에서 활용되고 있다는 점이다. 세 번째, 건설 산업의 디지털 기술 도입에 따른 효과를 기존 연구들은 많았지만, 그 효과를 정량적으로 경제적 성과를 분석한 연구는 미비하다. 또한, 대부분의 연구는 단일 프로젝트를 활용하여 분석 결과의 신뢰성을 확보하지 못했다. 본 연구는 TLS와 BIM을 도입하여 진단 방식의 디지털 기술 도입을 진행한 구조안전진단 사례 프로젝트를 기반으로 디지털 기술 도입의 경제적 성과를 분석하였다. 각 사례 프로젝트의 진단 시스템을 기존 진단 방식과 디지털 기술 기반 진단 방식으로 구분하여 동일 대상에 대한 각 진단 방식의 성과를 분석하였다. 진단 서비스 시간에 대한 특성을 고려한 대기행렬 모형을 활용하여 각 진단 방식의 성능을 미시적 관점에서 정량적으로 분석하였고, 각 사례의 디지털 기술 도입에 대한 세부 진단 프로세스 변화와 경제적 성과를 프로젝트 수준에서 분석하였다. 또한, 각 사례의 경제적 성과를 종합하여 회사 수준에서 생산 방식의 디지털 기술 도입 ROI를 수행하였다. 주요 내용은 다음과 같다. 첫 번째, 각 사례 프로젝트에 대한 진단 방식의 디지털 기술 도입으로 인한 진단 프로세스의 변화를 미시적 관점에서 분석하였다. 기존 인력 중심의 방식에서 디지털 기술 기반 방식으로의 전환은 처리해야 할 고객의 대기 시간과 서비스 시간이 대폭 감소하여, 진단 대상물에 대한 전수 조사가 가능해졌고, 정밀 조사 등 일부 업무는 없어지거나 크게 변동되었다. 두 번째, 각 사례 프로젝트의 진단 업무 프로세스에 대한 분석을 기반으로 경제적 성과를 분석한 결과, 진단 대상은 동일하지만 진단 기간과 총 진단 비용이 기존 진단 방식에 비해 디지털 진단 방식의 기간이 훨씬 짧고 총 비용이 낮은 것으로 나타났다. 세 번째, 각 사례 프로젝트의 디지털 기술 기반 진단 방식의 총 비용과 디지털 기술의 투자 비용을 고려한 각 프로젝트별 ROI를 분석하였고, 이를 기반으로 회사 수준의 디지털 기술 도입에 대한 ROI를 분석하였다. 프로젝트 수준에서 디지털 기술 도입의 ROI를 분석한 결과를 통하여 프로젝트마다 ROI 값의 차이가 발생하여 디지털 기술 도입을 위한 투자의 판단이 서로 다른 방향으로 나타날 수 있다는 것을 확인하였다. 그러나, 회사 수준에서 프로젝트의 연속성을 고려한 진단 방식의 디지털 기술 도입 ROI 분석 결과를 고려하면, 디지털 기술 도입은 높은 경제적 성과를 나타내는 것으로 분석되었다. 이를 통해, 회사 수준에서 프로젝트의 연속성을 고려한 디지털 기술 도입의 경제적 성과 분석이 의사결정에 매우 중요한 역할을 하며, 투자 판단에 대한 근거로 활용할 수 있다. 네 번째, 대기행렬 모형을 활용한 미시적 관점의 업무 프로세스 분석과 정량적 프로젝트 성과 분석으로 프로젝트에 대한 높은 사전 계획성을 확보할 수 있다. 생산 시스템에 대한 미시적 관점의 정량적 성능 분석이 가능하기 때문에, 프로젝트에 대한 계획 단계에서 사전 계획성을 확보할 수 있다. 다섯 번째, TLS와 BIM을 복합적으로 활용하여 구조안전진단의 프로세스 단편적인 부분 개선이 아닌 프로세스 전체에 대한 개선을 분석하였다. 구조안전진단의 사례 프로젝트를 활용하여 조사 착수부터 보고서 발행까지의 전 프로세스에서 디지털 기술의 도입으로 진단 프로세스가 얼마나 개선되는지 정량적으로 분석하였다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 몇 가지 시사점을 얻을 수 있었다. 본 연구는 기존 진단 방식과 디지털 기술 기반 진단 방식을 기존 연구와는 다르게 진단자의 특성을 반영하여 분석하였다. 디지털 기술 기반 진단 방식은 기존 진단 방식에 비해 진단자의 능력 편차는 현저히 낮다는 것을 고려하여, 디지털 기술 기반 진단 방식을 서비스 시간이 비교적 일정한 하나의 시스템으로 보았다. 이를 통해, 본 연구가 제안한 프레임워크는 설계, 시공, 유지관리 등 건설 생산 단계의 디지털 기술 도입을 위해 기존 생산 방식과 디지털 기술 기반 생산 방식의 생산 시스템에 대해 정량적 성능 분석과 경제적 성과 분석이 가능할 것으로 판단되며, 이를 활용하여 TLS와 BIM과 같은 디지털 기술뿐만 아니라 다양한 기술 도입에 대한 투자 및 실행 전략을 세우는 등 객관적 의사결정을 지원할 수 있다고 판단된다.