Development of Determination System for Optimal Combination of Earthwork Equipments

토공사를 위한 건설장비 투입 최적 조합 산정 시스템 개발

Abstract

The primary objective of this study is to develop a determination system for an optimal combination of earthwork equipment that improves the traditional way in convenience, prediction accuracy, and productivity. For this, the following research works are conducted sequentially; 1)literature review, 2)technology development trend analysis, 3)develop a determination system for the optimal combination of earthwork equipment, 4)simulation of a developed system. As a result, core considerations are deducted for the development of a determination system. Furthermore, site simulation is performed using a developed system. Site simulation result, Cluster 1(R1200LC 7㎥, CAT 775G 65ton×2) was selected from 6 clusters because of its production cost (￦491/㎥). It is expected that the application range and impact on the construction industry will be enormous due to the availability of the developed system.

1. 서론

토공사는 전체 건설공사 업종 중 10.8%의 비중을 차지하고 있는 건설공사의 주요 공종으로[1], 건설공사 공종 중 가장 기본이 되면서도 공기단축과 원가 절감 효과가 크다는 특징을 지니므로[2], 건설공사의 성공적인 수행을 위해 반드시 효과적인 관리가 요구되는 공종이다[3]. 이러한 토공사는 타 공종에 비해 건설 중장비 대한 작업 의존도가 매우 높아[4] 투입되는 건설 중장비의 능률에 따라 작업 생산성이 크게 좌우되는 특징을 지니고 있다[3]. 특히, 구간별 반복 작업이 수행되는 도로공사에서는 건설 중장비의 선정과 조합은 공사성패 여부를 결정짓는 핵심적인 요소이다[5].

토공사 현장에서 건설 중장비의 능률을 향상시키기 위해서는 토질 환경 및 현장 상황에 따라 건설 중장비의 적정 조합을 고려하여 효율적으로 투입해야 한다. 특히, 보유 장비를 활용하여 장비 조합 및 투입을 고려하는 것은 현장 내 축적된 자료를 기반으로 어느 정도 가능하나, 새 장비를 구매하여 현장에 배치하고자 하는 경우 장비 투입에 따른 결과를 가늠할 수 없어 건설 중장비의 적정 조합 및 투입을 계획하기 어렵다는 문제점을 지닌다. 또한, 장비를 건설 프로젝트에 도입 시 장비를 대여 및 구입할 때 필요한 장비 산출을 각 회사가 가지고 있는 정보를 적극 활용해 연산하지만 각 사마다 연산 방법이 다르기 때문에 형평성에 문제가 있는 것으로 조사되었다.

토공 작업종류별 장비는 대체적으로 굴착, 적재, 운반, 다짐, 정지장비로 구분할 수 있으며, 해당 공사가 요구하는 시공법, 능률, 작업조건 등을 파악하여 가장 효과적인 장비를 선정해야 한다. 다양한 장비를 효율적으로 이용하기 위해서는 장비 조합이 무엇보다 중요하며, 장비조합을 위해서는 공사의 규모별로 장비의 규격을 경제적으로 조합하여야 한다[6]. 본 연구에서는 토공사를 위한 건설장비 투입 최적 조합 산정 시스템 개발에 앞서, 이와 관련된 선행연구 분석을 수행하였다.

황진하(2009)는 다중목적최적화기법을 활용하여, 환경영향평가 및 환경비용 추정을 통해 장비의 최적 조합을 산정할 수 있는 모델을 개발하였다[6]. 원서경(2009)은 생산성 기반의 시뮬레이션 기법인 시스템 다이나믹스를 활용하여 토공장비의 조합 모형을 연구하였다[2]. 유병인(2007)은 실시간 지반형상을 인식하여 토공량을 자동으로 산정하는 요소기술을 선정하였으며, 추후 산정된 토공량을 산정하여 토공장비의 투입을 계획할 수 있도록 고려하였다[7]. 이창용(2015)은 에너지 절감 및 환경영향 평가를 기반으로 토공 장비군을 최적화하는 연구를 진행하였다[8]. 김현중(2014)은 토공 유동에 대한 건설장비 시뮬레이션 모델을 개발하여 공사기간, 투입비용, 탄소배출 등의 핵심 요소들을 고려한 건설장비 조합을 도출하였다[5]. 최재휘(2010)는 토공장비 선정 및 조합을 위한 영향요인을 분석하고, 영향요인 간 관계성을 정립하였다[9]. 김현섭(2012)은 흙파기 공사에서 활용되는 굴착, 적재, 운반, 다짐 장비의 탄소배출 영향요인을 도출하고, 이를 기초로 건설공사의 탄소배출량을 산정하는데 활용하고자 하였다[10].

선행연구 고찰 결과, 건설장비 투입의 최적 조합을 결정하는데 있어 다수의 연구가 환경적 요인을 주요 고려요소로 활용하고 있어 장비의 생산성을 고려한 건설장비의 투입 및 조합을 고려하지는 못하고 있으며, 생산성 기반으로 수행된 일부 연구의 경우 건설장비의 생산성 외에 초기투자비용, 유지관리비용 등 추가적인 경제성 요인을 고려하지 못하고 있어 현업에서의 활용성이 다소 부족한 것으로 분석되었다.

따라서 본 연구의 목적은 건설공사 중 공기단축과 원가 절감 효과가 큰 토공사를 대상으로 현장여건에 따른 효율적인 토공장비 투입 및 조합을 통해 건설 생산성 및 경제성을 향상시킬 수 있도록 하는 건설장비 투입 최적 조합 산정 시스템을 개발하는 것이다. 기존의 견적 산출 시스템은 단순한 연산을 목적으로 하고 장비의 제원, 프로젝트의 정보를 입력해 한 가지의 결과 값만 도출한다는 한계를 지닌 반면, 본 연구에서 개발하고자하는 시스템은 장비의 데이터베이스에 표준화되어 있는 항목을 배치해 타사의 장비를 입력할 수 있는 시스템이므로 그 활용성이 높을 것으로 기대된다.

2. 기술개발동향 분석

2.1 두산인프라코어㈜ 건설장비 투입 및 조합 견적 시스템

두산인프라코어㈜는 홈페이지를 통해 자체적인 웹 서비스를 제공하고 있으며, 구매 상담이라는 타이틀로 장비 구매시 필요한 제원을 제공하고 있다(Figure 1). 견적을 위한 프로세스는 아래와 같이 정의할 수 있다.

Step1 : ‘제품군 선택’에는 굴삭기, 휠 로다, 덤프트럭이 있다. 굴삭기의 경우 장비의 종류가 많은 관계로 크기별로 세부 분류가 되어있다.

Step2 : ‘모델명 선택’에는 사진과 간략한 제원을 표시한다.

Step3 : ‘구매 문의서 작성’은 PDF 형태의 제품 브로셔 제공과 함께 사용자의 정보를 받아 오프라인으로 연락을 취할 수 있는 정보를 받는 입력창을 제공하고 있다.

Fig. 1 Estimating System of Doosan Infracore (Doosan, 2020)[11]

두산인프라코어㈜ 견적 시스템은 장비 제원을 찾기 쉽도록 단계별로 간단명료하게 구분되어 있다. 장비 선택 시 나오는 정보를 표 형태로 한눈에 볼 수 있도록 배치하였다. 장비별로 PDF 형태의 브로셔도 제공하고 있어 다수의 제품을 출력 후 비교하는 것도 가능하다. 단일 시퀀스로 제품의 세부 옵션이나 버켓의 크기 등은 제공하고 있지 않으며, 이 자체로 구매하는 것이 아닌, 사용자의 개인정보를 입력해 마케팅 부서에서 연락을 취해오는 형식이다. 가격 등 변동사항이 생길 수 있는 정보를 제공하고 있지 않기 때문에 비용 측면에서 비교하는 것이 불가능하며, 딜러와 직접 연락을 통해 권유를 받는다.

2.2 Caterpillar社 건설장비 투입 및 조합 견적 시스템

Caterpillar社는 두산인프라코어㈜의 시스템과 유사하게 웹 서비스를 제공하고 있으며, 단순 제품 정보를 제공하는데 그치지 않고, 제품정보와 함께 재정 솔루션, 대여/구매 비교, 지불 방법 비교. 파손 비용 계산 등의 기능을 함께 제공하고 있다(Figure 2). 이에 대한 상세한 설명은 아래와 같다.

Fig. 2 Estimating System of Caterpillar(Caterpillar, 2020)[12]

Caterpillar Financial : 통합 솔루션이 아닌 개별 페이지로 제공하고 있다. 각 세부 입력사항을 별도로 입력하고 저장 기능이 없어 방문할 때마다 정보를 입력 한다.

Financial Solutions : 어떤 유형의 금융 솔루션이 비즈니스 요구사항에 적합한지 알려주는 솔루션이다. 사업의 종류는 개인, 기업, 정부로 나뉘며, 각 사업 유형마다 업태 종류 선택이 가능하다. 업태 선택 후 추가로 필요한 옵션 선택이 가능하다.

Lease / Own Comparison Tool : 소비자가 장비를 사용하는 방법에 대한 설문조사 후 장비를 구매해 ‘소유’, 장비를 필요할 때마다 ‘대여’ 중 어느 쪽이 좋을지 판단을 해주는 시스템이다.

Payment Calculator : 구매 할 경우 옵션에 따라 어떤 가격이 나오는지 계산하는 시스템이다. 기간별로 유지비용 차이를 그래프 형태로 나타내 유지보수 비용, 장비 대여비의 차이를 비교 할 수 있다. 해당 장비에 대한 MSRP (Manufacturer’s Suggested Retail Price)를 확인하고 기록해야 한다.

Physical Damage Calculator : 물리적 손상을 대비하기 위해 보험료를 계산하는 시스템이다. 장비 종류 결정 후 MSRP를 입력하면 매년 납입하는 보험료가 산정된다. Caterpillar Insurance Company가 보증한다.

Apply for Credit : 신용 대출을 안내하는 페이지다. 별도의 계산 시스템은 없으며, 신청을 하기 위한 각종 양식이 PDF 파일로 제공한다.

Caterpillar社 견적 시스템은 재정에 관한 자세한 서비스가 제공되어 비용에 관한 결과 값을 도출해 내는 것이 가능하다. 그러나 장비에 대한 제원페이지를 별도로 운영하고 있어, 사용자가 직접 수동으로 비교해야 한다. 또한 세부적인 설정이 반드시 필요하여 간단한 견적조회가 어렵고, 통합 시스템의 부재로 각 항목을 이동할 때마다 입력을 해야 하는 번거로움이 있다. 사용자 정보를 입력해 개인정보를 수집하고, 딜러를 통해 자세한 상담을 받아 장비 구매를 유도한다.

2.3 Volvo社 건설장비 투입 및 조합 견적 시스템

Volvo社는 앞선 두 사례와 달리 윈도우 전용 프로그램 형태로 제공하는 솔루션이다(Figure 3). 공사 현장 상황과 장비 조합을 입력해 현장의 공사기간, 비용 등을 결과 값으로 제공한다. 일반인은 사용할 수 없도록 본사가 제어 가능한 인증 시스템을 포함한다. 장비를 입력할 시 타 브랜드의 특정 제품을 입력하는 것이 불가능하다. 사이트 시뮬레이션의 종류는 네 가지로 가능하다. 각 상황에 맞는 방법을 선택해 시뮬레이션 할 수 있도록 시스템이 구성되어 있다. 시뮬레이션에 대한 상세한 설명은 아래와 같다.

Fig. 3 Estimating Software of Volvo(Volvo, 2020)[13]

Load And Haul : 굴삭 장비를 사용해 운반 장비에 적재 후 운반 장비가 운송하는 방법이다. 운반 목적지까지 거리가 먼 경우에 사용한다.

Load And Carry: 굴삭 장비만을 사용해 굴삭 장비가 운반 목적지까지 운송해 적재하는 방법이다. 대부분 휠로더로 작업하며, 운반 목적지가 근거리일 경우 사용한다.

Trenching : 호 혹은 도랑을 파는 작업으로, 운반 없이 굴삭장비의 작업 범위 내에서 작업을하는 방식이다.

Forestry : 벌목을 운반하는 방식으로 휠로더에 특수한 장치를 장착해 벌목한 나무를 부재단위별로 작업한다.

국내 작업의 대부분은 작업 사이트의 토지를 굴삭해 외부로 운반한다. Load And Haul 방식을 기준으로 상세 조사했다. Volvo Site Simulation 프로그램은 실행 시 한 화면에 입력된 모든 데이터가 보이며, 각각의 데이터를 선택해 수정이 가능하다. 데이터는 기본 템플릿으로 간편히 선택이 가능하다. 템플릿에 없는 자료는 별도로 추가해 등록 선택이 가능하다. 이때, 입력된 데이터는 각각의 데이터베이스에 저장된다.

Volvo社 견적 시스템은 Windows 32비트 프로그램으로 제공해 타 OS (OSX, LINUX) 혹은 모바일 디바이스에서 사용이 불가능하다. 또한, 프로그램을 반드시 설치해야만 사용할 수 있다는 번거로움이 있다. 개인에게 제공하지 않는 프로그램으로 서버 인증이 반드시 필요하다. 장비 정보 입력 시 자사의 장비데이터는 존재하나, 타 브랜드의 장비 제원 정보 부족으로 비교하는 것이 불가능하다.

종합적인 유사사례 분석 결과, 앞서 조사한 웹 서비스 형태 시스템의 경우, 단순한 정보 혹은 단순 수식 형태의 계산기와 사용자가 원하는 정보의 수가 제한되어 있으며, 투입할 프로젝트의 정보가 고려되어 있지 않고 판매 목적에만 중점을 두고 있어 구매자가 다수의 건설장비 조합을 선택하는데 어려움이 있는 것으로 분석되었다. 한편, Windows 기반 프로그램 형태 시스템의 경우 사용 디바이스가 제한되어 활용 범위가 제한된다는 한계점이 있는 것으로 판단된다.

3. 토공사를 위한 건설장비 투입 최적 조합 산정 시스템 개발

3.1 시스템 개발을 위한 주요 고려사항

2장의 연구 결과를 토대로, 건설장비 투입 최적 조합 산정 시스템의 개발을 위한 주요 고려사항이 아래와 같이 도출되었다.

1) 웹서비스 형태: 사용자가 어느 위치에서든 인터넷이 사용 가능한 곳이라면 쉽게 접근이 가능해야 한다. 또한 표준 HTML5로 제작되어 어떠한 디바이스에서든 접속해 사용할 수 있어야 한다.

2) 프로젝트 기반 연산: 구매 즉시 현장에 투입할 프로젝트 정보를 입력해, 불필요한 소비를 줄일 수 있는 방법을 제시해야 한다.

3) 입력 항목 최적화: 빠른 계산을 위해 최소한의 정보를 입력 받아 연산해야한다. 프로젝트 상황에 따라 다양한 세부 설정을 할 수 있어야 한다.

4) 최적화 알고리즘: 기존의 Volvo 시스템은 프로젝트 정보와 장비의 대수를 입력하는 것으로 단순 연산 결과가 나오는 반면, 본 연구의 시스템에서는 장비의 조합 형태를 최적화함으로써 프로젝트에 필요한 장비 목록을 도출해내야 한다. 보유한 장비 목록에서 부족한 장비를 찾아 구매로 연결할 수도 있다.

5) 추가 장비 입력: 제원을 보유한 자사의 데이터, 혹은 타사의 데이터를 데이터베이스에 저장해 장비 조합에 이용할 수 있어야 한다. 타사의 제품과 비교가 가능해 판매 목적을 넘어 사용자의 전략 정보로도 사용이 가능해야 한다.

3.2 시스템 설계

본 연구에서는 상기 주요 고려사항을 토대로 시스템 설계를 위한 개요 정보를 아래와 같이 정의하였다(Figure 4).

Fig. 4 System Design Process

인터페이스 개발: 사용자가 직접 입력하는 입출력 인터페이스를 개발하였다. 연산에 필요한 입력과 연산할 결과를 사전 조사해 인터페이스를 설계하고, 연산 단계를 제작해 시퀀스를 생성하였으며, 결과로 사용자 중심 연산결과 맞춤형 인터페이스가 생성되었다.

알고리즘 개발: 일관된 결과 값이 나오는 수식 계산 알고리즘이 개발되었다. 결과 값에 필요한 연산식을 해당 개발 언어에 맞는 알고리즘으로 변환하고 데이터베이스를 연동해 저장, 불러오기를 실행할 수 있다. 시스템은 실제 데이터와 연산 값을 비교, 수정할 수 있도록 설계되었다.

데이터베이스 구축: 계산 시 사용되는 장비 제원 데이터베이스 및 입력한 프로젝트 정보를 저장, 불러오기가 가능한 데이터베이스를 구축하였다. 사전에 입력된 장비 제원 등 값이 고정된 데이터베이스와 프로젝트를 생성할 때마다 입력하는 프로젝트 정보, 한 프로젝트에서 다수의 장비를 저장하는 정보, 연산 후 결과 값 저장을 위한 연산 맞춤형 데이터베이스를 설계하였다.

3.3 시스템 구현

3.3.1 시스템 구현 개요

로그인: 인증되지 않은 사용자 접근을 제한하기 위해 사용자 아이디 및 비밀번호를 입력한다. 아이디가 틀릴 경우, 비밀번호가 틀릴 경우를 모두 고려해 결과 값을 각각 나타낸다.

메인 메뉴: 새로운 프로젝트 생성을 통해 프로젝트 옵션(언어, 단위, 화폐)을 지정한다. 저장한 프로젝트 불러오기를 통해 기존에 작성한 프로젝트를 불러와 편집 및 재연산이 가능하다.

입력: 프로젝트 정보 입력창을 통해 고객정보, 프로젝트 기간, 작업 스케줄 등을 입력 받는다. 사이트 정보는 지도 형태로 입력 받아 지도상에서의 경로를 표시하면 자동으로 거리로 환산돼 각 클러스터별로 입력이 완료된다.

결과: 입력단계에서 입력한 값을 토대로 연산한 결과 값을 화면에 표시한다. 표시한 결과는 PDF 형태로 출력 가능하도록 섹션 별로 숨은 코드를 심어 자동 분리되도록 한다.

3.3.2 기술검토 사항

SQLite3: 기존의 별도 서버 운영 형태의 데이터베이스가 아닌 응용프로그램 내 파일 형태로 관리하는 데이터베이스이다. 대규모 작업에는 적합하지 않지만 중소규모 데이터베이스를 운용하는데에 충분하며, 파일형태로 보관하기 때문에 별도의 서버 운용 없이 유지보수가 용이하다.

Node.js (서버): 데이터베이스와 클라이언트 사이에서 조율을 하는 인터페이스 역할을 한다. 데이터베이스 언어를 모르더라도 NodeJS의 패키지를 이용해 JavaScript 형태로 제어할 수 있다.

Node.js (클라이언트): 사용자가 눈으로 보고, 정보를 입력 받고 서버로 전송하는 역할을 한다. 서버의 정보를 받아 결과 출력하는 역할도 한다.

Google Maps: 구글 API를 이용해 지도상에 경로를 입력 받아 실선으로 표시하고 여러 경로를 클러스터로 묶기 위한 시스템을 구현하였다.

D3.js(그래프): 입력 인터페이스, 혹은 결과 보고서에서 그래프를 화면에 실시간으로 나타내기 위한 시스템을 구현하였다.

3.3.3 개발 포인트

알고리즘: 알고리즘은 JavaScript 런타임인 node.js로 구축하였다. 파일 단위를 페이지 별 및 기능별로 분리했으며, 알고리즘 또한 JavaScript 언어에 맞도록 정리 및 수식화 하였다.

데이터베이스 구조 : 시스템 설계 후 프로젝트 규모상 별도의 서버를 운용할 필요가 없다고 판단해 파일 단위로 운용하는 SQLite3를 사용하였다. 로그인 및 프로젝트 저장, 불러오기 등 사용자가 직접 접근할 수 있는 데이터베이스를 추가했으며, 범용성 있는 데이터베이스 구조로 작성하였다.

인터페이스 : 웹 페이지는 일반적으로 접근을 제한하기 위해 로그인 시스템을 사용한다. 인증된 사용자만 접근이 가능하도록 사용자 인증 시스템이 적용되었다. 로그인 후 새 프로젝트를 설정하는 창이 나타나며 기존에 입력된 자료를 불러오기 위한 메뉴도 적용하였다. 자료 입력 후 새 이름으로 저장할 것인지, 기존 저장소에 저장할 것인지 확인하며, 새 프로젝트로 생성한 경우 새 이름으로 저장 가능하다(Figure 5).

Fig. 5 System User Interface

지도 입력 시스템 : 구글 지도를 기반으로, 클러스터별로 지도위에 경로를 입력한 후 거리가 산출되도록 구성되었다. 폴리 라인 형태로 입력하며, 각 정점을 클릭해 선을 이어 나간다. 더블클릭 하면 클러스터가 생성되며 경로 입력이 종료된다. 최대 5개 경로 입력이 가능하며, 초기화 할 시 지도상의 모든 경로가 제거된다(Figure 6).

Fig. 6 Map Input System Interface

Fig. 7 Print Estimation

견적서 시스템 : 사용자가 모든 정보를 입력한 후 나오는 결과를 보고서 형태로 출력하는 시스템이 적용되었다. 각 항목마다 페이지를 구분해 웹 상에서 확인할 때 한 줄로 끊김 없이 보이는 반면, PDF로 출력하면 숨겨진 페이지 구분이 활성화되면서 온전한 페이지 형태로 구분된다. 연산 후 상세한 결과 값을 PDF 형태로 제공하도록 레이아웃 설계되었다.

4. 토공사를 위한 건설장비 투입 최적 조합 산정 시스템 시뮬레이션

4.1 시스템 시뮬레이션 개요

현장 시뮬레이션 대상 현장은 한일시멘트社의 토공사 현장으로 설정하였으며, 해당 현장에서는 굴삭 작업만을 시뮬레이션의 대상으로 선정하였다. 대상 현장의 토질은 Limestone-Broken으로 조사되었으며, Mesurement Unit은 Loose Weight으로, Production Target은 굴삭기 작업주기 및 작업 효율을 반영하여 1년 목표를 900ton/h 기준으로 2,000,000ton으로 설정되었다.

시뮬레이션을 위한 작업시간은 주6일 8시간, 주2회 7시간씩 야간 작업을 하는 것으로 가정하였으며, 주1회 이외의 별도의 휴일은 없는 것으로 설정하였다. 또한 유지보수와 관련해서는 고장 시 바로 대체하는 것으로 가정하였으며, 작업 환경은 굴삭기/트럭에서 하루 8시간 중 아침/저녁 점검 각 30분, 휴식/발파이동 30분을 가정하여 Good(Efficiency 75%)으로 설정하였다(Table 1).

Table 1. Project summary

시뮬레이션을 위한 장비 조합은 총 6종류로 Table 2와 같이 설정되었으며, 본 개발 시스템을 활용하여 6개의 Cluster에 대해 투입 건설장비별로 생산성, 운영 및 유지관리 비용 분석 등을 수행하여 건설장비 투입 최적 조합 산정을 수행하였다.

Table 2. Construction Equipment Combination

4.2 시스템 시뮬레이션 결과

상기 조건을 기준으로 해당 현장에 대한 Cluster별 굴삭 장비 시뮬레이션을 수행한 결과는 아래 Table 3과 같으며, Cluster별 트럭에 대한 시뮬레이션을 수행한 결과는 Table 4와 같다.

Table 3. Loading Unit Simulation Result (Excavator)

Table 4. Loading Unit Simulation Result (Hauler)

Cluster별 굴삭 장비 시뮬레이션 결과, 생산성 측면에서는 Cluster 4가 472.9㎥/h로 가장 우수하며, O&O Cost 측면에서는 Cluster 6이 ￦56,310/h로 가장 작은 것으로 분석되었다. Cluster별 트럭에 대한 시뮬레이션 결과에서도 마찬가지로 Cluster 4가 484㎥/h로 가장 우수하며, O&O Cost 측면에서는 Cluster 6이 ￦56,310/h로 가장 작은 것으로 분석되었다.

상기에서 언급된 분석 결과가 종합적으로 반영된 Fleet Management 결과는 아래 Table 5와 같다.

Table 5. Fleet Management Result

건설장비 투입 최적 조합 산정 시스템을 활용하여 Productivity, Costs of Excavators, Costs of Haulers, Costs of a Fleet에 대한 시뮬레이션 분석을 수행한 결과, 최종적인 Production Cost는 ￦491/㎥으로 Cluster 1이 가장 우수한 것으로 분석되었다. 시스템의 사용자는 해당 결과를 토대로 종합적인 분석 결과가 가장 우수한 Cluster 1을 선택할 수도 있고, 현장의 특성이나 조건에 따라 Productivity 또는 Costs만을 고려하여 Cluster 선정을 수행할 수 있을 것으로 사료된다.

5. 결론

본 연구를 통해 얻은 결론은 다음과 같다.

1) 선행연구 분석 결과, 다수의 연구가 환경적 요인만을 주요 고려요소로 활용하고 있으며, 일부 생산성 기반으로 수행된 일부 연구의 경우 건설장비의 생산성 외 추가적인 경제성 요인을 고려하지 못하고 있어 현업에서의 활용이 제한되는 것으로 분석되었다.

2) 유사사례 분석 결과, 대부분의 시스템은 투입할 프로젝트의 정보가 고려되지 않고 판매 목적에만 중점을 두고 있어 구매자가 다수의 건설장비 조합을 고려하는데 어려움이 있는 것으로 분석되었다.

3) 건설장비 투입 최적 조합 산정 시스템의 개발을 위한 주요 고려사항 도출 결과, ①웹서비스 형태, ②프로젝트 기반 연산, ③입력 항목 최적화, ④최적화 알고리즘, ⑤추가 장비 입력의 다섯 가지가 주요 고려사항으로 도출되었으며, 이를 기반으로 건설장비 투입 최적 조합 산정 시스템의 설계 및 구현을 수행하였다.

4) 토공사를 위한 건설장비 투입 최적 조합 산정 시스템을 활용하여 6개의 Cluster에 대한 시뮬레이션을 수행한 결과, 시뮬레이션 대상 현장에 대해 최종적인 Production Cost는 ￦491/㎥으로 Cluster 1이 가장 우수한 것으로 분석되었다.

본 연구를 통해 개발된 시스템을 활용할 경우, 시스템의 사용자는 분석 결과를 토대로 종합적인 경제성이 가장 우수한 사례를 손쉽게 선택하거나, 현장의 특성이나 조건에 따라 Productivity 또는 Costs만을 고려하여 장비 조합을 선정할 수 있으므로 그 현장 적용 가능성이 매우 우수할 것으로 기대된다.

감사의 글

본 연구는 국토교통부/국토교통과학기술진흥원의 지원으로 수행되었음(스마트 건설기술 개발사업: 20SMIP-A158708-01).