Mobile QR Code QR CODE : Journal of the Korean Society of Civil Engineers

  1. 정회원․(주)상아매니지먼트컨설팅 부장 (SangAh Management․hskim@sangah.com)
  2. 경상국립대학교 토목공학과 석사과정 (Gyeongsang National University․wodud9492@naver.com)
  3. 경상국립대학교 토목공학과 석사과정 (Gyeongsang National University․gs951019@naver.com)
  4. 정회원․한국건설기술연구원 박사후연구원 (KICT․gogf8585@naver.com)
  5. 정회원․경상국립대학교 토목공학과 박사과정 (Gyeongsang National University․akfn1614@gmail.com)
  6. 종신회원․교신저자․경상국립대학교 토목공학과, 공학연구원, 교수 (Corresponding Author․Gyeongsang National University․Lskang@gnu.ac.kr)



패스트트랙, 표준공정, 공정분류체계, 축구전용경기장
Fast track, Standard schedule, Work breakdown structure, Football stadium

1. 서 론

1.1 연구의 배경 및 목적

일반적으로 턴키(Turn-key)건설 프로젝트는 공기단축과 효율적인 공정관리를 위해 패스트트랙 방식(Fast Track)을 적용하여 설계와 시공이 병행되면서 진행되는 사례가 많이 있다(Housing Research Institute, 2000). 특히 최근의 대형 건설공사는 토목, 건축, 기계공사 등 다양하고 복잡한 공종들을 포함하며, 공사기간이 길기 때문에 공기단축과 공정관리 기법의 필요성에 따라 패스트트랙의 적용이 더욱 증대되고 있다(van der Veen, 2019). 패스트트랙 방식의 적용 시에는 단계구분의 적정성이 공사관리 측면의 중요 요소가 되며, 단계구분의 수 및 구분시점에 따라 전체 공기에 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 패스트트랙 적용 시 단계구분의 변화에 따른 공기 변동 영향 정도에 근거한 적정 단계구분 방법을 제시하고 있다. 이를 위하여 연구에서는 패스트트랙 방식을 적용한 서울·전주·광주·제주 월드컵축구전용경기장의 건설과정 공정표를 분석하고 축구전용경기장 공사의 패스트트랙 표준공정표를 제시한다. 연구의 수행 방법은 Fig. 1과 같다.

Fig. 1. Research Procedures and Methods
../../Resources/KSCE/Ksce.2022.42.1.0095/fig1.png

본 연구에서는 패스트트랙이 적용된 4개의 월드컵경기장 중 가장 많은 공기를 필요로 하는 토목·건축분야의 공정표를 분석하였다. 분석된 공종자료를 바탕으로 작업분류체계(Work Breakdown Structure, WBS)를 구성하여 스케줄모형을 제시하고, 3가지 공정 시안을 비교·분석하여 최소 공기의 공정모델을 제시하고 있다. 향후 이러한 모델을 적용함으로써 축구전용경기장 건설 시 공기단축과 작업수행의 효율성을 높일 수 있을 것이다(Kim, 2008).

1.2 연구 동향

Lee(1997)는 패스트트랙과 건설사업의 경제성 분석을 가상 시나리오를 통해 순차별 진행방식과 비교하여 국내 원자력 발전소 건설 시 수익성을 분석하였다. Cho et al.(2004)은 S월드컵주경기장 사례분석을 통해 패스트트랙 적용 시 발생하는 리스크를 최소화하고, 경제적인 건설을 위한 패스트트랙 적용성 모델을 제시하였다. Park(2004)은 부산·거제 간 연결도로 민간투자사업에서 패스트트랙 방식의 설계공정관리 구축, 공정표 작성 시 업무분류체계와 설계공정관리의 전산화시스템을 통한 사업비 최소화 방법을 제시하였다. Byun et al.(2005)은 리모델링 공사의 공기 단축을 목적으로 패스트트랙 적용을 위한 프로세스 모델(FAIR, Fast Track Application In Remodeling)을 구축한 바 있다. 또한 Haddad and Smith(1993)는 1987년 카이로 실내종합운동장을 설계하면서 4개의 독립적인 구역으로 분리하고, 설계와 시공을 동시에 실행하여 예정보다 조기에 완공한 사례를 제시하였다. Polk and Mitchell (2003)은 미국의 멤피스 국제공항의 활주로(18R-26L)를 패스트트랙 방식을 적용한 사례를 제시하였으며, Correa et al.(2004)은 미국의 벤투라 지역 하수관거 공사에 패스트트랙 방식 적용사례를 발표하였다. Blakemore and Desai(2006)은 미국 미조리지역의 피츠버그를 잇는 우회도로 교량공사에서 패스트트랙을 적용하여 조기 완공한 사례를 소개하였다. 또한 Daehan News Article(2018)은 인천국제공항 제2여객터미널공사에서 패스트트랙을 이용하여 부족한 공기를 맞춘 점이 프로젝트 성공요인 중의 하나라고 명시하고 있다. Kalach et al.(2021)은 턴키프로젝트에서 패스트 트랙 특성으로 인해 발생할 수 있는 변경 이력 등을 BIM (Building Information Modeling)기반으로 지원하는 워크프로우를 제공한 바 있으며, Gruber et al.(2020)은 급수시스템의 시공 프로젝트에서 성공적인 패스트트랙의 적용 과정에 대하여 기술한 바 있다.

기존의 연구에서는 다양한 현장에서 주로 패스트트랙을 적용한 공기단축과 수익성 측면에서의 효과적인 점을 제시하고 있으나, 본 연구에서는 축구전용경기장을 사례 프로젝트로 하여 패스트트랙의 단계 구분 변화에 따른 공기변동 영향요인을 분석하여 적정 단계구분 방법을 제시하고 있다.

2. 패스트트랙 방식 적용사례 분석

본 연구에서는 패스트트랙 방식의 단계구분 적정성 파악을 위해 동일 공사내용으로 패스트트랙 적용사례를 다수 갖고 있는 축구전용경기장(서울·전주·광주·제주) 건설 프로젝트를 대상으로 하고, 공사기간이 가장 많이 소요되는 토목·건축공사 단계에 대해 단계별 공정들을 분석한다. 또한 축구전용경기장 패스트트랙 방식에서 발생하는 문제점과 개선방안을 분석하고 있다.

2.1 패스트트랙 적용사례 개요

서울월드컵경기장은 발주자인 서울시가 경기장 건설공사 시에 신축과 개축의 의사결정과정에서 신축경기장 선정의 지연으로 초기단계에서 설계기간이 부족하게 되었고, 이를 만회하기 위해 패스트트랙 방식을 도입한 바 있다. 전주월드컵경기장은 지연된 착공으로 공사기간이 충분치 않다고 판단되어 패스트트랙 방식에 의해 설계와 시공을 병행하게 되었으며, 패스트트랙을 적용하여 설계단계의 정밀도를 향상시킨 바 있다. 광주월드컵경기장도 공기부족으로 인해 패스트트랙 방식으로 공사를 완공하였으며, 건설사업관리를 위해 통합사업정보관리(PMIS, Project Management Information System)체계를 구축하였다. 제주월드컵경기장 역시 사업 기간이 촉박하여 패스트트랙 방식이 적용되었으며, 광주와 같이 건설사업관리제도를 도입하여 설계·시공·시운전 및 사후관리까지 사업관리단이 발주자를 대신하여 공사관리를 수행하였다.

2.2 축구전용경기장 토목·건축공종 분석

2.2.1 서울월드컵경기장 토목·건축단계 분석

본 절에서는 축구전용경기장의 주요 공사인 토목 및 건축공사를 대상으로 세부공정별 분류체계와 주요공종들의 공기를 분석한다. 서울월드컵경기장의 토목공사는 인허가, 측량, 대지조성공사, 연결테크, 연결 RAMP, BOX-라멘교, 진입계단, 공동구, 우수공사, 오수공사, 상수도, 포장공사 등 총 12가지 공정들로 구성되어 있다. 경기장건설 시 총 1,161일이 토목공사에 소요된 것으로 분석되었고, 그 중에서 공통가설공사와 대지조성공사가 전체적으로 많은 공기를 갖는 것으로 분석되었다. 건축공사는 총 1,163일 동안 진행되었으며, 공통가설공사가 시작된 2개월 후부터 건축공사를 시작한 것으로 나타났다.

2.2.2 전주월드컵경기장 토목·건축단계 분석

전주월드컵경기장은 총 28개의 토목·건축공종으로 구성되어 있으며, 세부단계에서 다시 존(Zone)으로 구분하여 동·서·남·북 구간으로 분류하고 있다. 토목공사 단계에서는 총 6단계로 분류되고 있었으며, 각 세부공정에서는 보도 1교가 634일로 가장 많은 공기를 갖고 있었다. 건축공사 단계에서는 주요공정에서 실시설계와 기초공사가 동시에 진행되었으며, 총 20개의 주요부위로 분류하여 공정이 진행된 것으로 판단된다. 콘크리트공사가 870일, 기초공사는 639일, PC 공사는 604일, 타일공사는 350일로 순차적으로 진행되었다.

2.2.3 광주월드컵경기장 토목·건축단계 분석

광주월드컵경기장의 경우 토목·건축공종은 총 14단계로 분류하고 있다. 토목단계는 토공사, 공동구공사, 옹벽공사, 오우수공사, 경계석공사, 포장공사, 잔여부지공사, 테니스장공사 등 총 8개의 공정으로 구성되어 있다. 가장 긴 공기를 나타내는 공사는 오우수공사로 총 401일 동안 진행된 것을 알 수 있다. 건축공사 단계는 가설공사, 파일공사, 골조공사, 마감공사, 지붕공사, PC 스탠드 및 관람석설치 등 6개의 공정으로 분류되고 있으며, 동·서·남·북 구간으로 나누어 주요부위별 세부공정을 분류하였다.

2.2.4 제주월드컵경기장 토목·건축단계 분석

제주월드컵경기장은 기초공사단계에서 동·서·남·북으로 나누어 터파기공사를 시행하였다. 토목공사는 토공사, 구조물공사, 오우수공사, 상수도공사, 포장공사 등 5개의 공정으로 분류된다. 구조물 공사에서 가장 많은 514일이 소요되었으며, 오우수공사가 487일 동안 진행되었다. 건축공사에서는 가설공사가 가장 많은 971일 동안 진행되었으며, 다음으로 방수공사가 538일이 소요된 것으로 분석되었다.

일반적으로 축구전용경기장은 동·서·남·북의 4개 구역으로 분류하여 시공되고 있다. 따라서 본 연구에서는 축구전용경기장의 표준 분류체계 또한 4개의 구역으로 구분 분류한다. 이에 따라 토목공사 단계에서 터파기 공정이 진행될 경우 4개 구역에서 4개 팀이 터파기 공정을 동시에 진행하게 된다.

2.3 축구전용경기장 패스트트랙 적용성 분석

패스트트랙 방식은 설계와 시공이 동시에 진행되므로 건설 시 발생하는 문제점이 설계에 동시에 반영되는 특성을 갖게 되며, 4개의 축구전용 경기장에서 발생한 패스트트랙 방식의 시행 문제점을 다음과 같이 분석하였다.

첫째, 현행 건축법에서는 건축허가에 필요한 기본적인 설계도서를 첨부하도록 하여 건축허가를 받기 위해서는 설계를 먼저하고 시공하도록 유도하고 있다. 이러한 초기의 설계도서 공정표는 약 70 %정도 일치하고, 나머지 30 %는 세부공정 추가나 공기의 변동으로 많은 오차가 발생한 것으로 분석되었다. 이러한 방법은 인․허가를 받기 위해 실시설계를 두 번 하는 결과를 초래하여 인적․시간적 낭비를 초래하는 현행 제도의 문제점으로 분석된다. 둘째, 패스트트랙 방식은 특성상 시공과정에서 설계내용에 대한 변경 작업을 동시에 진행하여야 한다. 특히 선행 공정이 진행되는 과정과 후속 설계작업이 중첩될 경우 설계내용이 점차 구체화됨에 따라 변경이 불가피한 경우가 많이 발생한다. 따라서 패스트트랙 방식에서는 특성상 변경내용에 대한 신속한 검정과 절차가 필요하다. 이러한 검토확인이 지연되거나 이에 대한 대응이 신속하지 않을 때에는 공사 일정이 지연되는 문제점들이 다수 발생하였다. 셋째, 패스트트랙 방식을 적용한 건설현장은 설계상 문제점이 건설현장에서 직접적으로 나타나며, 설계 미확정단계에서 최종 상태를 고려해야 하는 점이 어려운 사안이다. 예를 들어 기초 파일공사의 경우 전체적인 구조계산이 완료되어야 파일설계가 가능하나, 사업자 측에서는 패스트트랙의 시행을 위해 예상되는 하중의 최대를 고려하여 파일설계를 착수하게 된다. 이로 인하여 파일수량이 과다하게 투입되는 문제점이 발생하여 공사원가를 증가시키는 요인이 되는 것이다. 즉 일반적 공사형태보다 더욱 숙련된 설계 전문가와 설계 검증과정이 보완될 필요가 있다.

프로젝트의 인허가과정의 부실한 설계도서로 인한 시간적 낭비 요인을 해소하기 위해서는 초기 설계도부터 최대한 납품 일정을 허용하여 적정 수준의 도면이 납품되도록 할 필요가 있고, 패스트트랙 단계간 설계과정의 변경을 최소화하기 위해서는 단계구분시 설계변경 가능성이 큰 공정의 체크리스트 구성 등으로 초기설계시 정확성을 높일수 있도록 관리해야 한다. 또한 구조물 부위별로 최종 완성상태를 파악해야 정확성이 확보될수 있는 공정은 건설사업관리자에 의해 단계 구분시 영향요인에 대해 사전 검수를 받도록 할 필요도 있다.

3. 패스트트랙 방식 축구전용경기장 작업분류체계 구성

3.1 패스트트랙 방식의 공정 표준화 방법

패스트트랙 방식의 공정 구분 적정성 분석을 위한 첫 단계로는 해당 시설물에 대한 WBS를 구축해야 한다. 다음 단계로 구축된 WBS의 상위 레벨에서 주요 공정별 하위 공정 구분을 하고 단계별 구분을 위한 시안 구성을 한다. 시안은 프로젝트 규모에 따라 3~5개 정도로 시행할 수 있고, 시안별로 공정관리 프로그램을 이용하여 공기분석을 한다. 본 연구에서는 사례 프로젝트로 활용하는 축구전용경기장 건설을 위한 WBS구축이 필요하다. WBS를 중심으로 주요 공정별 하위 공정을 구성하는 방법은 다음과 같다.

첫째, 연구에서는 패스트트랙 단계 구분의 적정성 검토를 위한 기본 자료로 전주·제주·서울·광주 축구전용경기장의 실제 시공 공정표를 분석하였으며, 해당 공정 내용은 P6 (Primavera Project Planner)에 입력하여 프로젝트별 공정표를 구성한 후에 단계 구분에 활용하였다. 이후에 4개 경기장의 토목·건축 공정단계의 주요공정을 도출한다. 이를 위해 각 경기장의 토목과 건축단계의 세부공정을 비교분석 하여 주요공정을 도출하며, 공정들의 세부공기를 평균화 시켜 통합 공정표의 공기를 제시한다. 둘째, 단계별 레벨을 구분하여 통합 분류체계를 제시하며, 구분된 각 단계에서는 Activity ID와 WBS Code를 지정하여 통합 WBS를 완성한다.

Fig. 2는 패스트트랙 방식을 적용한 전주·제주·서울·광주월드컵경기장 토목·건축단계의 주요공정들과 세부공정에 대한 공기를 비교한 것이다. 이를 통해 유사한 공정들을 그룹화하여 공통된 분류체계를 구성한다. Fig. 2에서 점선의 화살표시는 유사한 공정을 통합하여 나타낸 것이고, 실선의 화살표시는 공통공정을 묶어서 하나의 그룹으로 구성한 항목을 정의하기 위해 나타낸 것이다. 이러한 방법을 적용하여 주요부위와 세부공정을 공통항목으로 분류하고, 각 공정단계의 코드체계 및 공기를 분석하게 된다.

Fig. 2와 같은 과정을 통해 각 경기장의 주요공정을 분석한 결과 토목단계에서는 대지조성 및 포장공사, 수도 및 오우수공사, 가설공사로 분류하였다. 여기서 가설공사는 토목과 건축단계의 공통가설공사를 하나의 가설공정으로 분류하였으며, 이러한 방법으로 각 경기장의 유사한 공종들을 분석하여 최소공정으로 제시하고 있다. 건축공사에서는 철골콘크리트공사, P.C공사, 미장공사 및 조적공사, 방수공사, 금속공사 및 수장공사, 지붕공사, 창호공사 및 도장공사 등으로 주요공정을 분류하였다. 또한 나머지 공정들은 기타 건축공사(타일공사, 석공사, 유리공사, 잡공사)로 분류하여 주요공정을 최소화하였다.

Fig. 2. Main Activity Analysis of Football Stadium Project with Fast Track Method
../../Resources/KSCE/Ksce.2022.42.1.0095/fig2.png

3.2 축구전용경기장 건설시 단계별 레벨구분

Fig. 3은 비교대상인 4개의 공정표를 분석하여 단계별 레벨을 구분하고 있으며, Activity ID와 WBS Code를 구성하고 있다. 즉 분류체계 전체를 4개 레벨로 구성하며 제1레벨은 설계관리, 조달관리, 시공관리 등의 관리업무 구분을 위해 사용되고, 패스트트랙 단계 구분은 제2레벨인 토목, 기계, 건축공사 등의 수준부터 적용된다. 따라서 제2레벨은 공기가 많이 소요되는 토목과 건축공사를 중심으로 분류하고 있으며, 제3레벨에서는 주요부위별 공정단계를 4개의 경기장에서 분석된 11개 공정을 도출하여 제시하고 있다. 제4레벨은 주요 공정에 포함되고 있는 세부공정을 포함하여 P6를 통해 각 코드 및 공종간 연결 관계를 구성하기 위해 Activity ID와 WBS Code를 부여하고 각 코드의 속성을 제시하고 있다.

Fig. 3. WBS Level Classification of Football Stadium
../../Resources/KSCE/Ksce.2022.42.1.0095/fig3.png

3.3 축구전용경기장 토목단계 통합 분류체계

본 절에서는 축구전용경기장 토목단계의 표준공정표를 분석하여, 3가지 주요부위별(공통가설공사, 대지조성 및 포장공사, 수도 및 오우수공사) 공정선행관계를 파악하였다. 토목공사의 표준화 공정에서는 총 750일 동안 공사가 진행되었으며, 공통가설공사는 530일, 대지조성 및 포장공사 695일, 수도 및 오우수공사는 534일의 공기를 나타내고 있다. 가설사무실 설치를 시작으로 펜스작업을 하고, 선택부지의 터파기 공정순서로 진행된다. 주요공정들을 살펴보면 공통가설공사는 가설사무실 설치, 터파기와 함께 외관펜스설치 순서로 진행되며, 4개 경기장의 평균공기는 총 530일 동안 진행되는 것으로 분석되었다. 대지조성 및 포장공사는 벌개제근, 운반 및 성토작업, 절토공사, 아스콘공사, 우레탄포장, 경계석 설치 등 6단계의 세부공정으로 분류하며, 총 695일이 소요된다. 수도 및 우·오수공사는 우수관공사, 우수맨홀설치, 상수도공사 등 3단계로 분류하여 세부공정을 도출한다.

3.4 축구전용경기장 건축단계 통합 분류체계

건축공사에 포함되는 주요 공정으로는 철골콘크리트공사, P.C공사, 미장공사 및 조적공사, 방수공사, 금속공사 및 수장공사, 지붕공사, 창호공사 및 도장공사, 기타 건축공사 등 총 8개의 건축 공정단계로 분류한다. 건축단계에서 가장 먼저 시작되는 철골콘크리트 공사는 PIT (전기배선 및 소방시설 공간) 거푸집설치 공정에서 진행되고 총 공기는 424일이 소요되는 것으로 분석되었다. 세부공정 순서로는 PIT 거푸집설치, 지하 1층 철근가공 및 철근, 지하 1층 콘크리트타설, 지하 1층 스탠드 철골 등 세부 선행관계를 파악하였다.

PC 공사의 주요공정은 총 204일의 공기가 소요되는 것으로 1층부터 5층까지 스탠드 설치작업이 진행되는 것으로 분석되었다.

미장공사 및 조적공사는 14개의 공정으로 462일 동안 공사가 진행되며, 지하1층 내벽조적공사 시작 후 7일 이후에 지하1층 미장공사가 진행된다. 방수 공사단계는 PIT층 방수부터 총 8단계의 공정들로 436일이 소요된다. 방수공사에서는 외부방수공사가 제일 많은 381일 동안 공기가 필요한 것으로 분석된다. 금속공사 및 수장공사 공정에서는 518일 동안 공사가 진행된다. 세부 공정들은 천정물설치공사, 잡철물제작설치, 천정틀설치, 수장공사 ACCESS FLOOR 등의 순서로 진행된다. ACCESS FLOOR란 인터넷 라인과 같은 각종 전기 및 케이블 라인을 보호하는 바닥장치를 세부공정에 포함하고 있다.

지붕공사는 국제축구연맹의 기준에 의해 관람석의 50 % 이상 차광막을 설치해야 하므로 예상보다 많은 공정이 소요되는 것으로 분석되었다. 상세설계도 작성 및 승인이 452일로 가장 많았으며, 트러스 제작과 설치, 지붕철골 용접에서 장력조절장치까지 복합적인 세부공정이 적용되는 것으로 나타났다. 창호 및 도장공사 공정에서는 총 315일이 소요되며 총 3가지의 세부단계로 분류하고 있다. 세부 공정에서 지하 1층에서부터 창호공사가 진행되면서 AL창호(판을 이용한 칸막이)공사가 시작되고, 그 후 내부도장공사가 진행되는 것으로 구성된다. 기타 건축공사 단계는 총 355일 동안 석공사, 유리공사, 타일공사, 잡공사 등 4개의 세부공정이 순차적으로 진행되는 것으로 분석되었다.

지금까지 분석된 자료들을 하나로 묶어 축구전용경기장 통합 WBS를 Figs. 4 and 5와 같이 제시하고 있다. P6를 활용하여 건축공사의 공정 및 공기를 입력한 결과 총 공사기간이 928일 소요되는 것으로 파악되었다. Fig. 4는 축구전용경기장 토목공사 단계 WBS를 확대하고 있으며, 공통가설공사, 대지조성 및 포장공사, 수도 및 오우수공사 순서로 분류체계를 나타내고 있다. 각 세부공정들은 4개의 경기장의 시작 기점을 평균화하여 선행관계를 제시함으로써 후속공종을 파악할 수 있다.

Fig. 4. WBS and Construction Schedule of Civil Works in Football Stadium
../../Resources/KSCE/Ksce.2022.42.1.0095/fig4.png
Fig. 5. Integrated WBS of Football Stadium
../../Resources/KSCE/Ksce.2022.42.1.0095/fig5.png

4. 패스트트랙 단계구분에 따른 공사기간 분석

4.1 적정공기 구현을 위한 1시안

본 연구에서는 패스트트랙의 단계구분에 따른 공기영향도를 파악하기 위해 단계구분 차이에 따른 5개의 시안을 제시하고 있다. 1시안에서는 공사단계를 고려하여 토목, 건축, 마감공사의 3단계로 구분하고, 단계별 주요공정은 3:5:3비율로 구성하였다. 즉 1단계에서는 공통가설공사, 대지조성 및 포장공사, 수도 및 오우수공사 등으로 분류하였고, 2단계는 철근콘크리트공사, 방수공사, 창호공사 및 도장공사, 금속공사 및 수장공사, 지붕공사 등으로 분류하였다. 마지막 3단계는 미장공사 및 조적공사, PC공사, 그리고 기타 건축공사로 분류하고 있다. 패스트트랙 방식은 일반적인 직렬적 건설단계가 아닌 병렬적인 방법을 적용하기 위해 각 단계별 설계기간을 고려하였다. 비교대상 경기장 중 특정 경기장 철골콘크리트공정에서 519일이 소요되었으나 그 중 설계기간이 57일 이후 시공된 것을 파악하였다. 통합 WBS의 철골콘크리트공정(424일)과 설계기간(X)을 비례식을 적용하여 추정한 결과 47일 동안 설계가 진행된 후 공정이 적용된 것으로 분석하였다. 주요 공정의 설계일을 유사한 방식으로 추정하면 Table 1과 같이 분석되었다.

패스트트랙 방식은 설계가 진행되면서 시공이 병행 진행되기 때문에 각 단계의 설계 합 50 %와 선행공정에서 내려오는 시작 시점을 비교해서 큰 값을 일정단계 설계 값으로 지정하였다. 예를 들어 Fig. 6에서 1단계에서 2단계로 진행되는 화살표는 가장 빠른 시작시점이 ’06년 09월 22일 시작되는 철골콘크리트공사이고 88일 이후 2단계가 진행되는 것으로 나타났다. 또한 2단계에 포함되는 공정들의 설계 값 50 %(137日)와 비교하여 큰 값을 일정 기간의 설계 기간으로 간주한 결과 137일(88日<137日)을 적용하여 각 시안에 대한 최소공기를 분석한다.

Table 1. Minimum Number of Days Required for Design Phase

Name of work

Starting point after design (day)

Temporary construction

58

Site construction and pavement

76

Waterwork, drain and sewage work

59

Precast concrete work

27

Reinforced concrete work

47

Plastering and masonry work

51

Waterproofing work

48

Metal and water burial work

57

Roofing work

50

Window and painting work

71

Other construction works

41

Fig. 6. Analysis of Construction Duration for the First Plan
../../Resources/KSCE/Ksce.2022.42.1.0095/fig6.png
Fig. 7. The Analyzed Results of Construction Duration of the First Plan
../../Resources/KSCE/Ksce.2022.42.1.0095/fig7.png

이와 같은 방법으로 2단계 공정이 끝나면 3단계 선행공정(136日)과 설계 값 평균(60日)을 비교한 결과 선행공정이 더 큰 것으로 나타났다. 즉 3:5:3 비율의 설계기간을 고려한 결과 총 공사기간은 947일 동안 공사가 진행되는 것으로 Fig. 7과 같다.

4.2 적정공기 구현을 위한 2시안

2시안은 1시안의 2단계 주요공정 중 철근콘크리트 공사를 1단계에 포함하여 4:4:3단계로 각각 묶어 공기를 분석하였다. 그리하여 1단계는 공통가설공사, 대지조성 및 포장공사, 수도 및 오우수공사, 철근콘크리트공사로 분류하였다. 2단계는 PC공사, 미장공사 및 조적공사, 금속공사 및 수장공사, 창호공사 및 도장공사로 분류하였으며, 마지막 3단계는 방수공사, 지붕공사, 기타 건축공사로 분류하여 총 공기를 분석하고 있다.

Fig. 8의 2시안은 주요 공정들의 선행관계를 나타내고 있으며, 1단계가 진행되면서 2단계 선행공정은 ’07년 03월 21일 시작되고 있다. 따라서 2단계 공정은 선행공정 값(268日)이 설계 값의 50 %(100日)보다 큰 것으로 분석되었으며, 선행공정 값을 선택하여 268일 이후 2단계 공정이 시작되는 것으로 나타났다. 3단계 마무리 공정에서는 2단계가 시작된 이후에 작업이 시작되기 때문에 설계 값의 50 %를 반영하여 73일의 설계단계를 적용했다. 따라서 방수공사는 ’07년 06월 02일에 시작하여 436일 동안 작업하게 되고 마지막 공종인 기타 건축공사는 ’09년 07월 25일 끝나게 되는 것으로 나타났으며, 2시안에 대한 총 공사기간은 1,125일 동안 공사가 진행되는 것으로 Fig. 8을 통해 표현하고 있다.

Fig. 8. The Analyzed Results of Construction Duration of the Second Plan
../../Resources/KSCE/Ksce.2022.42.1.0095/fig8.png

4.3 적정공기 구현을 위한 3시안

3시안의 단계별 공종분류는 2:5:4의 비율로 구성되며 Fig. 9와 같이 분류하고 있다. 1단계에서는 공통가설공사와 대지조성 및 포장공사로 분류하고, 2단계는 수도 및 오우수공사, 철근콘크리트공사, 창호공사 및 도장공사, 미장공사 및 조적공사, PC공사 등으로 분류한다. 마지막 3단계에서는 방수공사, 금속공사 및 수장공사 창호공사 및 도장공사, 지붕공사, 기타 건축공사 등으로 분류하여 총 공기를 분석하고 있다.

Fig. 9. The Analyzed Results of Construction Duration of the Third Plan
../../Resources/KSCE/Ksce.2022.42.1.0095/fig9.png

Fig. 9에서 1단계 공정은 642일 동안 작업이 진행되며 2단계 공정은 663일 동안 공정이 진행되는 것으로 나타나 있다. 특히 2단계에서는 선행공정 값(88日에)과 설계 값 50 %(103日)를 비교한 결과 설계 값의 50 %가 큰 것으로 분석되었다. 3단계 또한 설계 값의 50 %(110일)가 선행공정보다 큰 것으로 파악되었으며, 2단계 공정이 시작되고 110일 이후에 방수공사가 ’06년 11월 07일에 시작되는 것으로 판단된다. 이러한 방법을 이용하여 일정한 설계기간을 적용한 결과 3단계 공정의 마지막 기타 건축공사는 ’08년 12월 30일 종료되며, 3시안의 총 공기를 분석한 결과 981일 동안 공사가 진행되는 것으로 판단된다.

4.4 적정공기 구현을 위한 4시안

4시안은 3:4:4의 비율로 설계단계를 적용하였을 때 적정공기를 도출하고자 하며 Fig. 10과 같이 단계별 공정들을 분류하고 있다. 1단계는 공통가설공사를 시작으로 대지조성 및 포장공사, 철근콘크리트 공사가 진행되는 것으로 분류한다. 2단계는 방수공사, 수도 및 오우수공사, 미장공사 및 조적공사, PC공사 등으로 공정이 시작되는 것으로 분석된다. 마지막 3단계는 창호공사 및 도장공사, 금속공사 및 수장공사, 지붕공사, 기타 건축공사 등으로 단계별 공정들을 제시하고 있다.

단계별 공정들을 분석해 보면 1단계에서는 순차적으로 적용했을 경우 642일 동안 공사가 진행되는 것으로 분석되었다. 2단계에서는 선행공정(134日)과 설계 값 50 %(93日)을 비교한 결과 선행공정 값이 큰 것으로 판단되어 본 단계에서는 617일 동안 공사가 진행되는 것으로 판단된다. 3단계 또한 2단계 공정이 시작되고 135일 이후에 첫 공정이 진행되는 것으로 이는 설계 값 50 %(110)보다 큰 것으로 판단하여 651일 동안 공사가 진행되는 것으로 파악되었다. Fig. 10과 같이 분석을 통해 본 시안의 총 공사기간은 918일 동안 진행되며, 이전 시안들과 비교했을 때 가장 적은 공기를 나타내고 있다.

Fig. 10. The Analyzed Results of Construction Duration of the 4th Plan
../../Resources/KSCE/Ksce.2022.42.1.0095/fig10.png

4.5 적정공기 구현을 위한 5시안

적정공기 구현을 위한 시안 중 마지막 시안의 비율은 4시안과 같은 3:4:4의 비율로 구성하고, 주요공정들의 변화를 통해 총 공사기간을 분석하였다. 1단계 공정으로는 공통가설공사, 대지조성 및 포장공사, 수도 및 오우수공사 순서로 진행되는 것으로 구성된다. 2단계는 방수공사, 창호공사 및 도장공사, 미장공사 및 조적공사, PC공사 등으로 시안에 대한 공정을 구성한다. 3단계는 철골콘크리트 공사, 금속공사 및 수장공사, 지붕공사, 기타 건축공사 등으로 순차적으로 공정이 진행되는 것으로 파악되었다.

1단계 공정은 전체 750일 동안 진행되었으며, 2단계 공정은 선행공정(134日)과 설계 값 50 %(90日)을 비교한 결과 선행공정이 큰 것으로 판단되어 선행공정을 적용하고, 2단계 전체 공기는 756일 동안 진행되는 것으로 분석되었다. 3단계에서는 2단계 공정이 시작되고 선행공정보다 설계 값의 50 %(98日)가 더 큰 것으로 판단된다. 이를 적용할 경우 철근콘크리트 공사는 ’07년 02월 12일 시작되고 마지막 기타 건축공사는 09년 05월 22일 종료되는 것으로 3단계 전체 공기는 831일 동안 진행된다. Fig. 11은 이러한 분석 결과를 나타내고 있으며 5시안에서 총 공사기간은 1,061일이 소요되는 것으로 파악되었다.

Fig. 11. The Analyzed Results of Construction Duration of the 5th Plan
../../Resources/KSCE/Ksce.2022.42.1.0095/fig11.png

4.6 패스트트랙 단계의 공사기간 영향 분석 결과

본 연구에서는 축구전용경기장 패스트트랙의 단계구분을 5가지 방식으로 구분하여 제시하였다. 1시안에서 총 공사기간은 947일, 2시안 1,125일, 3시안 981일, 4시안 918일, 5시안 1,061일의 공기가 소요되었으며 분석결과는 Table 2와 같다.

Table 2. The Results of the Analysis for 5 Construction Phases

Case

(phase)

Type

Construction part

Work period

(day)

Total work period (day)

Case 1

(3:5:3)

3

Temporary construction, site construction, pavement, drain and sewage work

750

947

5

Reinforced concrete work, waterproofing work, window and painting work, metal and water burial work, roofing work

811

3

Plastering and masonry work, precast concrete work, other construction works

647

Case 2

(4:4:3)

4

Temporary construction, site construction, pavement, waterwork, drain and sewage work, reinforced concrete work

750

1,125

4

Window and painting work, plastering and masonry work, precast concrete work, roofing work

631

3

Waterproofing work, metal and water burial work, other construction works

785

Case 3

(2:5:4)

2

Temporary construction, site construction, pavement

642

981

5

Waterwork, drain and sewage work, reinforced concrete work, window and painting work, plastering and masonry work, precast concrete work

663

4

Waterproofing work, metal and water burial work, roofing work, other construction works

651

Case 4

(3:4:4)

3

Temporary construction, site construction, pavement, reinforced concrete work

642

918

4

Waterproofing work, waterwork, drain and sewage work, plastering and masonry work, precast concrete work

617

4

Window and painting work, metal and water burial work, roofing work, other construction works

651

Case 5

(3:4:4)

3

Temporary construction, site construction, pavement, waterwork, drain and sewage work

750

1,061

4

Waterproofing work, window and painting work, plastering and masonry work, precast concrete work

756

4

Reinforced concrete work, metal and water burial work, roofing work, other construction works

831

표에서 각 시안의 공기와 프로젝트 전체공기를 비교한 결과 4시안이 전체 공기측면에서 최소 공기를 갖는 것으로 분석되었다. 따라서 유사한 규모의 축구전용경기장 건설프로젝트에서는 4시안과 같이 패스트트랙 단계 구분을 3단계로 하여 단계별 주요공종은 3:4:4의 비율로 구분하고 본 시안에서 제시하는 공종들을 구성하여 프로젝트를 시행하는 것이 공기측면에서 유리한 결과를 가질 수 있음을 의미한다.

4시안 방식의 WBS를 활용하여 축구전용경기장공사의 패스트트랙 단계구분과 공정별 선행관계 모형은 Fig. 12와 같다. 이러한 패스트트랙 단계구분 방식 및 WBS, 공정표구성 내용은 유사한 축구전용경기장 건설시 공사비 및 공기 절감과 시공성 확보를 통해 효율성을 높일 수 있을 것으로 기대된다.

Fig. 12. Fast Track Division and Schedule Model for Football Stadium Construction Project
../../Resources/KSCE/Ksce.2022.42.1.0095/fig12.png

5. 결 론

본 연구는 복합공종으로 구성된 건설공사의 패스트트랙 방식의 적용성을 분석하기 위해 서울·전주·광주·제주 축구전용경기장의 건설 공정표를 파악하여 패스트트랙 단계구분의 적정성을 제시하였으며, 연구의 결론은 다음과 같다.

(1) 패스트트랙 방식을 적용한 축구전용경기장 건설 시 발생하였던 문제점 및 개선방안을 제시하였으며, 이러한 점은 기타 공사의 패스트트랙 적용 시에도 사전에 검토해야 할 사항으로 파악되었다.

(2) 축구전용경기장 4개 사례를 기준으로 세부공정들에 대한 평균공기와 선행관계를 분석하여 WBS를 구축하였으며, P6에 적용하기 위해 토목과 건축단계의 주요공정들을 파악하여 토목공사 3단계 및 건축공사 8단계로 분류하여 4개 프로젝트 사례의 공정 분석 일관성을 유지하였다.

(3) 패스트트랙 단계구분의 적정성 분석을 위해 5가지 시안을 비교하였으며 시안별 단계구분과 단계별 공정구성 방식을 분석하였다. 분석 결과 4시안이 가장 적은 918日의 공기로 파악되었다.

(4) 축구전용경기장 평균 공기(928日)와 최적의 공기를 나타낸 4시안(918日)과 비교한 결과 4시안에서 10일 더 단축시킬 수 있는 것으로 분석되었으며, 4시안을 기준으로 축구전용경기장의 패스트트랙 단계구분 및 단계별 공정 구성 모형을 제시하였다. 제시된 모형은 유사한 규모의 축구전용경기장 건설시에 패스트트랙기반의 공정 구성 모형으로 활용성을 가질 수 있다.

본 연구에서는 비교적 공정별 단계구분이 용이한 축구전용경기장을 대상으로 단계 구분 방안을 분석하였으며, 이러한 방식의 패스트트랙 단계구분 모형은 기타 건설프로젝트에도 적용될 수 있는 방법이므로, 최근 복합 대형 시설공사 건수의 확대를 고려하면 공기절감 측면에서 적용성을 가질 수 있다. 또한 패스트트랙의 적용은 공기단축 측면에서 효과적이나 실제적 효과를 보기 위해서는 현장 여건과 총 공사기간, 프로젝트 단계구분의 명확성 정도 등이 상이하므로, 표준적인 모형으로 발전시키기 위해서는 다양한 유사 프로젝트 정보를 분석할 필요가 있다.

References

1 
Blakemore F., Desai B. (2006). "Fast-Track Bridge Redecking: Route 64 over Pomme de Terre Lake", Conference of Structures Congress 2006, Civil Engineering, ASCE, pp. 1-7DOI
2 
Byun E. J., Lim C. J., Oh M. J., Heo N. H., Cho K. M., Hyun C. T., Koo K. J. (2005). "Application of Fast Track Method to Remodeling Project", Journal of the Architectural Institute of Korea, Vol. 25, No. 1, pp. 321-324 (in Korean).Google Search
3 
Cho K. M., Hyun C. T., Koo K. J. (2004). "“A model for selecting effective fast-track projects in design-build delivery method", Journal of the Architectural Institute of Korea, Vol. 24, No. 1, pp. 459-462 (in Korean).Google Search
4 
Correa J., Hille G., Ellison D., Camp C., Raines G., Prentice C. (2004). "Fast-track design and installation of a 30-inch casing pipe crossing of the ventura river", Pipeline Engineering and Construction, pp. 1-16DOI
5 
Daehan News Article (2018). "[Incheon Airport Passenger Terminal 2] How did the design and construction proceed?", Available at: https://m.cnews.co.kr/mobile/read.jsp?idxno=201801120956162300719 (Accessed: Sep 2021).URL
6 
Gruber A., Williams B., Wu R. (2020). "Beating the clock: Leveraging the flexibility of design-build to fast track pipe delivery.", Pipelines, ASCE, 2020.Google Search
7 
Haddad S., Smith D. R. (1993). "Fast-track stadium.", Civil Engineering, ASCE, Vol. 63, No. 2, pp. 52-54Google Search
8 
Housing Research Institute (2000). "A study on the application of fast-track to the turn-key based contract", Report, Korea Housing Corporation, pp. 1-19Google Search
9 
Kalach M., Abdul-Mala M., Srour I. (2021). "BIM-enabled streaming of changes and potential claims induced by fast- tracking design-build projects", Journal of Legal Affairs and Dispute Resolution in Engineering and Construction, ASCE, Vol. 13, No. 1DOI
10 
Kim H. S. (2008). "A study for construction of the standard time schedule table of soccer stadium by using fast track method", Master Thesis, Gyeongsang National University (in Korean).Google Search
11 
Lee B. N. (1997). "The economics of the fast track method and construction business.", Journal of Construction Industry Trends, No. 12, pp. 1-9 (in Korean)Google Search
12 
Park H. K. (2004). "A case study on system implementation of the design management for fast track method in S.O.C project.", Journal of the Korean Society of Civil Engineers, KSCE, Vol. 24, No. 1, pp. 439-446 (in Korean)URL
13 
Polk J. M., Mitchell G. L. (2003). "Fast track reconstruction of runway 18R-36L at memphis international airport: A case study", Airfield Pavements Specialty Conference, pp. 507-524Google Search
14 
van der Veen N. (2019). "Fast-Track Construction: What Is It, and How to Do It Right?", RMJM Dubai principal, Available at: https://rmjm.com/fast-track-construction (Accessed: Sep 2021).URL