Optimization of T/C Lifting Plan using Dependency Structure Matrix (DSM)

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J. Korea Inst. Build. Constr. Vol. 16, No. 2 : 151-159 / Apr, 2016

http://dx.doi.org/10.5345/JKIBC.2016.16.2.151 www.jkibc.org

DSM을 활용한 타워크레인 양중계획 최적화에 관한 연구

Optimization of T/C Lifting Plan using Dependency Structure Matrix (DSM)

김 승 호¹¹⁾n 김 상 용¹ 전 지 훈² 안 성 훈^2*

Kim, Seungho¹ Kim, Sangyong¹ Jean, Jihoon² An, Sung-Hoon^2*

School of Architecture, Yeungnam University, Gyeongsan-si, Gyeongsangbuk-do, 38541, Korea ¹ Department of Architectural Engineering, Daegu University, Gyeongsan-si, Gyeongsanbuk-do, 38453, Korea ²

Abstract

Tower crane (T/C) is one of the major equipment that is highly demanded in construction projects. Especially, most high-rise building projects require T/C to perform lifting and hoisting activities of materials. Therefore, lifting plan of T/C needs to reduce construction duration and cost. However, most lifting plan of the T/C in construction sites has still performed depending on experience and intuition of the site manager without systematic process of rational work.

Dependency structure matrix (DSM) is useful tool in planning the activity sequences and managing information exchanges unlike other existing tools. To improve lifting plan of T/C efficiently, this study presents a framework for the scheduling T/C using DSM through the case study in real world construction site. The results of case study showed that the scheduling T/C using DSM is useful to optimize the T/C lifting plan in terms of easiness, specially in the typical floor cycle lifting planning.

Keywords : tower crane, dependency structure matrix, lifting plan, frame construction, typical floor

1. 서 론

건설 프로젝트는 도시의 고밀도화와 건설기술의 발달로 인해 구조물의 대형화 및 고층화가 이루어지고 있다. 이러 한 건설규모의 증가는 요구되는 자재품목 및 수량의 증가 로 이어지게 되어 건물의 시공계획 중 양중계획과 관련한 작업들의 중요성이 더욱 부각 되었고, 특히 크레인에 의한 Lifting 및 Hoisting은 세심한 계획이 요구되는 작업이 되 었다[1]. 공사 계획 중 양중계획은 그 방법에 따라 공기, 안전관리, 공사비 등에 직접적인 영향을 미치는 중요한 요 소 중 하나이다. 따라서 잘못된 양중계획은 양중 작업의 집중 또는 분산으로 인해 작업 능률의 효율성을 저감시키

Received : January 15, 2016

Revision received : February 3, 2016 Accepted : March 10, 2016

* Corresponding author: An, Sung-Hoon

[Tel: 82-53-850-6518, E-mail: shan@daegu.ac.kr]

게 되며, 특히 양중 작업이 지연될 경우, 후속작업의 지연 으로 인해 낮은 생산성과 비용증가 및 공기의 증가로 어어 지게 된다[2,3].

일반적인 건설현장에서 이용되고 있는 양중 장비는 크 게 Tower Crane (T/C)과 건설용 Hoist로 분류 된다. 건 설용 Hoist의 경우 일반적으로 수직으로만 자재들을 수송 할 수 있는 양중 설비로서, 건물의 외부에 설치된다. 하지 만 T/C의 경우 건물전체의 영역에서 건축 활동에 필요한 여러 자재들을 옮기는 것을 지원하기 위해 사용 되며, 일 반적으로 편리하고 안전한 장소에 위치하게 된다[4,5]. 특 히, 자재들의 수직, 수평 수송을 하는 것이 모두 가능하여 작업 능률이 높을 뿐 아니라 중요한 역할을 하므로 현장 내에서 가장 눈에 띄는 양중 설비이다[6].

T/C를 효율적으로 이용하기 위해서는 양중계획 의사결 정자의 숙련된 판단이 필요한데, 현장 내 상황과 특별한 상황들에 대한 대담한 결정을 필요로 할 때가 많다. 특히, 양중계획 수립 시 단순한 ‘약산식’과 같은 수리모형이나

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Optimization of T/C Lifting Plan using Dependency Structure Matrix (DSM)

탐색적 기법에서 다루기 어려운 여러 가지 현실적인 영향 요인들이 존재하고 있고, 양중계획 의사결정자는 건설 프 로젝트의 동태적(dynamic) 특성상 의사결정과 관련된 여 러 변수들을 정확하게 예측하고 정의하기 어려운 불확실 한 상황에 처하게 될 때가 있는데, 이때 잘못된 결정은 공 기연장과 추가비용 발생 등 상당히 부정적인 영향을 끼치 게 된다[7,8]. 하지만 현재 대부분의 양중계획의 실태는 합리적인 작업의 분석과 체계적인 과정 없이 대체로 현장 관리자들의 경험과 직관에 의존하여 행해지고 있으며, 자 재반입 및 관리, 양중관리, 양중 결과 분석을 통한 후속작 업계획수립 측면에서 아직까지 체계적으로 수행되지 못하 고 있는 실정이다. 따라서 T/C의 양중관리를 수행함에 있 어 순차적인 분석이 가능하며 시각적으로 양중 작업들 간 의 선후관계를 명확하게 보여줄 수 있는 도구가 필요하다.

본 연구는 기존의 공정관리도구들을 개선한 관리기법인 Dependency Structure Matrix (DSM)를 T/C의 양중관 리를 수행하는데 이용하고자 한다. 이를 위해, 양중 자재 들의 이동에 대한 일정한 패턴들을 찾아 분류 하고, 양중 공정의 특성을 구체화시켜, T/C 양중계획의 최적화를 이 루고자 한다. 본 연구는 철근콘크리트(RC)구조물 기준층 골조공사 단계에서의 T/C 양중관리로 연구범위를 한정 하 였으며, T/C의 설치위치 및 대수에 대한 사항이 이미 확정 된 실제 건설현장의 Case Study를 통하여 진행 되었다.

2. 기존연구 고찰

기존의 T/C 양중계획과 관련된 연구들은 T/C의 위치 최적화 관련 연구와 생산성을 높이기 위한 양중 프로세스 관련 연구로 나눌 수 있다. Zhang et al.[9]은 여러 대의 T/C의 위치를 최적화하기 위하여 후크의 이동시간의 총합 이 최소인 지점을 최적의 위치로 결정하는 방법을 제시하 였고, Tam and Tong[10]은 유전알고리즘 (GA)과 인공 신경망을 이용하여 이동시간과 소요비용의 곱의 전체 비 용이 최소인 지점을 T/C의 최적 위치로 결정하는 방안을 제시하였다. Sacks et al.[11]은 양중 자재의 모니터링을 하기 위하여 모니터링 장비를 T/C에 부착하고, 자동으로 데이터를 수집하여 프로젝트 관리에 이용하는 방안을 제 시하였으며, Al-Hussein et al.[8]은 컴퓨터 시뮬레이션 모델을 활용하여 의사결정자들에게 T/C계획과 수행에 대

하여 미리 예상을 해볼 수 있는 방안을 제시하였다. 이처 럼 최근에는 컴퓨터 프로그램 tool 또는 Technology를 이 용한 T/C 양중관리 기법이 제시되고 있다.

하지만 이러한 연구들은 대부분 공사 착공 전의 계획 단 계에서 필요한 연구들 일 뿐 공사 진행상에서 발생하는 예 상치 못한 상황의 발생에 대해서는 그 영향력을 미치지 못 하고 있는 것이 사실이다. 일례로, 한 고층건물공사의 경 우에 각 작업 층에서 발생하는 폐자재 반출 작업이 양중계 획 수립 시 제대로 반영되지 못하여, 공사 수행 시 수개월 동안 가설 리프트를 일일 평균 24시간 동안 운행해야 하는 사태가 발생한 사례가 있었다[12]. 이처럼 양중계획안의 타당성을 검토 할 수 있는 양중 프로세스와 관련된 연구는 매우 중요하다. Lee et al.[13]은 T/C의 양중관리에 무선 통신기술을 이용 하였는데, Wireless video Control과 Radio Frequency Identification을 현장 내 다양한 상황 들과 자재상황의 정보를 획득하는데 이용하고, 부진한 T/C의 운용 상태를 향상시킬 진도관리 프로토타입을 제시 하였다. An et al.[14]은 현장의 양중 분석 작업을 위하여 센서를 통한 양중 모니터링 시스템을 구축하고 GA를 이용 한 분석 시스템을 개발, 적용함으로 양중 횟수, 양중량 등 을 분석하고 이를 DB화하는 것을 제안하였고, 마지막으로 Lee and Kim[15] 은 스마트폰 의 기능을 이용하여 양중 계획 및 관리, 양중 후 분석 단계에서 활용할 수 있는 방안 을 제시하였다.

기존 문헌고찰을 통해서 살펴보면 양중 부하 산출을 위 한 양중 물량 및 양중시간 예측과 T/C최적의 위치 선택 등 T/C설치 이전의 사항들에 관한 연구가 대부분 이었다.

또한, T/C설치 이후와 관련된 연구들도 양중시간과 관련 된 연구들만이 주를 이루어 향후 양중 일정 및 작업 일정에 반영하지 않고 있음을 확인 하였다. 이러한 연구의 대부분 은 T/C가 설치된 이후 실제 현장의 여건과 부합되지 않을 가능성이 상당히 크다 할 수 있다. 따라서 본 연구에서 제 안하는 실제 현장 내에서 벌어지는 정확한 자재 별 양중시 간의 측정과 정확한 선후공정의 관계분석은 예측가능하고 합리적인 양중관리를 가능하게 할 것이라 판단된다.

3. DSM 알고리즘

3.1 DSM 알고리즘의 기본 개념

Dependency Structure Matrix (DSM)는 기존의 공정

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한 관계들을 표현하기 위하여 1981년 Steward에 의해 개 발 되었다[16]. 기존 공정관리 도구들인 Bar Chart, Line of Balance의 경우 시각적인 명료성은 뛰어나지만 작업들 간의 선,후행 관계에 대한 이해는 어려우며, Critical Path Method나 Program Evaluation and Review Technique와 같은 도구들은 작업의 개수가 많아지거나 작업들 간의 관계가 복잡해질수록 네트워크의 판독이 어 려워지는 단점이 있다. 하지만 DSM의 경우, 이러한 크기 와 복잡성 및 시각적인 이해의 제한에 구애를 받지 않고 네트워크를 표현할 수 있는 개념을 가지고 있다. 특히, 프 로젝트의 작업흐름을 기반으로 정보의 흐름을 표현할 수 있어 다른 기존의 Tool들과 달리 독립적, 순차적, 그리고 상호의존적 활동들을 표현 할 수 있다 (Figure 1). DSM상 에서 각 활동들이 표현되는 모습은 다음과 같다.

1) 작업 E와 F는 서로 교환되는 정보가 없으므로 독립 적인 관계이다. 따라서 DSM 상에서는 작업의 관계 를 표현하는 X표시가 없다.

2) 작업 A와 B의 경우 한 방향으로 정보가 전달되고 있 으므로 서로 의존적인 관계이다. 따라서 DSM상에서 작업 B의 후행 작업이 작업 A라는 것을 X표시를 통 해 표현된다.

3) 두 작업 간에 서로 상호작용이 있어 서로 정보를 교환 하는 작업을 상호의존적이라 하는데, 작업 C와 D의 경우를 나타낸다. 따라서 DSM 상에서는 (C,D)와 (D,C) 모두에 X 표시로 표현 되었다.

이러한 과정을 통해 만들어진 DSM은 분할, 분해, 클러 스팅 알고리즘 등 적용대상에 따라 서로 다른 목적으로 최 적의 배열과정을 거치게 된다.

Figure 1. DSM algorithm

이다. 세로방향 (Column)의 X표시는 X표시가 된 작업에 정보를 제공한다는 의미이고, 가로방향 (Row)으로 있는 X표시는 X표시가 된 작업으로부터 정보를 필요로 한다는 의미이다. 따라서 작업 B는 작업 A와 D에 정보를 제공하 고, 작업 A는 작업 C에 그리고 작업 C는 작업 D와 E에 정보를 제공한다는 의미가 된다. 또한, 분할 알고리즘 이 후에는 상호의존적 관계의 작업들은 대각선 위로 X 표시 가 나타나게 되는데, 이는 정보의 역행 (Feedback)을 의 미하여 본 작업 이후 반복 작업이 필요하다는 것을 의미하 고, 대각선아래의 X표시들은 정보의 순행 (Forward)을 의미하게 된다.

분해 알고리즘의 경우, 분할 알고리즘과는 다르게 독립 적 관계와 순차적인 관계를 제외한 상호의존적 관계에 중 점을 두고 세부 공정을 분석하는 과정이다. 따라서 상호의 존적 관계인 작업 C와 D 그리고 작업 C와 E사이에서 정보 의 의존성이 작은 작업을 앞으로, 후속 작업으로의 정보 전 달이 적은 작업을 뒤로 배열하는 과정을 나타내는 것이다.

Figure 2. Partitioning of DSM

3.2 DSM을 통한 T/C 양중관리 프로세스

DSM의 주요 특징은 복합적인 여러 작업들의 순서와 독 립성 등을 시각화하여 표현을 할 수 있다는 것이다.

Figure 3은 DSM상에 추가적인 작업을 통해 T/C의 양중 관리를 나타낸 모습으로 각 행과 열에 T/C의 운용 시간인 07:00부터 5분 단위로 시간을 입력하여 대각선 방향으로 수치 데이터를 입력할 수 있게 표현한 모습이다. DSM을 통한 T/C 양중관리를 행함에 있어서, 각 행과 열의 셀들의 단위 시간을 5분이 아닌 1분 또는 10분으로 표현을 하여

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도 양중 작업들의 셀들은 개수만 달라질 뿐 전체 양중시간 에는 변함이 없다. 즉, 작업을 뜻하는 셀들의 개수와 상대 적인 크기를 통해 시각적으로 양중시간을 판단할 수 있다 는 것이 특징이다.

Figure 3. T/C lifting plan using DSM

DSM상의 T/C 양중 작업들은 대각선을 따라가면서 작 업의 순서를 파악 할 수 있다. 즉, 시간대 별로 양중 작업 을 대각선방향으로 표현을 하며, AM 07:00-07:15까지 는 작업A, AM 07:15-07:50까지는 작업B가 예정되어 있다는 것을 파악 할 수 있고, 작업B와 작업C 사이 (AM 07:50-08:15) 25분 정도 T/C의 양중 작업이 없다는 것 을 확인 할 수 있다. DSM을 기초로 한 T/C 양중관리 프로 세스의 한 가지 추가적인 장점으로는 양중 작업의 중복을 체크 할 수 있다는 것이다. 작업C와 작업D의 경우 AM 08:15-08:40까지 25분 정도 작업이 겹쳐져 있는 것을 확인 할 수 있는데, 이를 통해서 관리자들은 T/C 양중의 중복을 확인 할 수 있고, 선 후 공정의 지장이 없게 T/C의 양중 작업이 없는 시간대로 작업을 이동시켜 양중의 부하 를 막을 수 있다. 따라서 예정된 공정표 상의 작업들 중

T/C 양중 작업이 포함되는 작업들을 미리 표현함으로서, T/C의 양중 부하를 막을 수 있고 양중 작업이 몰리는 것을 미리 확인할 수 있어 균형적인 T/C 양중관리를 할 수 있게 된다.

4. Case study

4.1 T/C 자재 별 양중시간 측정

본 연구의 적용 현장은 아파트 신축공사 현장으로 아파 트 10개동(B3∼25), 근린생활시설, 체육관, 그리고 부대 복리 시설로 구성되어 있다. 본 연구에서 해당 동들을 담 당하고 있는 T/C는 T타입으로, Liebherr사의 290HC 12 기종이다. T타입의 T/C는 Luffing타입의 Y자 형태가 아 닌 T자 형태의 T/C으로 작업 반경 내 장애물이 없는 경우 사용이 가능하여 작업능률이 좋고 공기단축에 효과적인 장점이 있다.

Figure 4. T/C layout

Figure 4에서 보듯이 1개의 T/C이 3개동 (607, 608, 609)을 담당하고 있다. 본 연구는 607, 608, 609동의 골 조 공사를 기준으로 기준층 1Cycle이 이루어지는 기간의 T/C 양중작업에 대하여 조사 하였다. 조사 시작 당시 607 동은 3층, 608동은 4층, 609동은 4층의 골조 공사가 완료 된 상태였다. 타워크레인의 양중 작업은 크게 골조공사를 지원하는 작업과 자재야적 및 쓰레기 포대 운반을 지원하 는 작업으로 구분 할 수 있다. 골조공사 지원 작업은 갱폼 인양 및 잡자재 등을 인양하는 형틀 작업과 벽 철근, 슬라 브 철근 등을 인양하는 철근 작업, 그리고 콘크리트 타설

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Type Material Lifting amount

(1time)

Lifting

Type Lifting time (min.)

607 608 609

Lifting

number Lifting time (min.) Lifting

amount Lifting time (min.) Lifting

number Lifting time (min.) Form

external form 1 PCS A 15 17 255 17 255 17 255

miscellaneous

materials 1 C 8 4 32 4 32 4 32

work plate 1 C 8 2 16 2 16 2 16

Rebar

wall rebar 1.5 ton B 10 10 100 11 110 7 70

slab rebar 1.5 ton B 10 8 80 8 80 8 80

work plate 1 C 8 2 16 2 16 2 16

descent remaining 1 C 8 2 16 2 16 2 16

subsidiary material 1 C 8 2 16 2 16 2 16

Electricity pipe, box 1 C 8 2 16 2 16 2 16

Facility slab, box 1 C 8 2 16 2 16 2 16

Communication

/ Fire fighting hydrant, plumbing 1 C 8 1 8 1 8 1 8

Concrete mortar collection 1 C 8 1 8 1 8 1 8

conveying pipe 1 C 8 1 8 1 8 1 8

Etc. form oil, curing

compound 1 C 8 2 16 2 16 2 16

Sub total 56 603 57 613 53 573

Extra charge 5% 3 31 3 31 3 29

Total 59 634 60 644 56 602

Table 2. Lifting time by construction materials (typical floor)

작업으로 구분할 수 있다. 해당 작업 별 T/C의 양중시간은 자재를 후크에 결속한 시점부터 선회 후, 하강하여 결속을 푸는 시점까지 측정되었으며, 이를 1회 양중 횟수로 분 단 위로 측정하였다.

골조 공사에 사용되는 자재는 양중 내용 별로 길이, 폭, 중량 등이 다양하므로 해당 자재들의 양중에 있어 측정되 는 시간은 상이하여 양중 Type별 분류와 그에 따른 시간 측정을 실시하였다. 골조 공사에 사용되는 자재는 대형 재, 중형 재, 소형 재로 분류 할 수 있다. 그 중, 대형 재는 길이 4.0m초과, 폭 1.8m초과, 중량 2.0ton을 초과하는 자재들로 외벽 시스템 폼(GSC등), 일반 시스템 폼, 철근, 안전시설물 등으로 구분 하였고, 양중 Type에 따라 A 와 B-Type로 분류하였다. 중형 재는 C-Type으로, 길이 4.0-1.8m로 폭은 1.8m이하, 중량 2.0ton이하로 분류 하였으며, 콘크리트 호퍼, 인양 박스, 압송관, 분배기 등이 해당된다. 마지막으로 소형 재 또한 C-Type으로, 길이 1.8m미만, 폭 1.8m이하, 중량 2.0ton이하 자재들로 작 업발판, 각종배관 및 부속자재 들로 구분 지었다. Table 1은 해당 자재들의 양중 Type에 따른 양중시간을 측정 한 표이다.

Bind 6 3 3

Lifting 1 2 1

Turning, Locating N/L 1 1

Unfasten 5 2 1

Turning 1 1 1

Descent 1 1 1

Total 15 10 8

자재 양중의 1Cycle은 결속, 상승, 선회, 풀기, 선회 (되 돌림), 하강 하여 결속을 푸는 단계로 분류 되며 앞서 분류 한 양중 Type인 A, B, C Type별로 측정된 시간을 나타내 었다. 측정된 시간은 A-Type의 경우 자재 결속부터 하강 까지 총 15분의 시간이 측정 되었으며, B-Type은 10분, C-Type은 8분이 소요 되는 것을 확인 할 수 있었다. 측정 된 시간을 토대로, 골조 공사의 1Cycle에 투입 되는 자재 들의 공종별 양중 횟수를 파악하여 양중시간을 Table 2에 나타 내었다. 측정 시간에 있어, 기준층의 고정적이고 반 복적인 작업 활동을 기준으로 외부 폼에 대한 T/C의 의존 도는 조립 해체 시에 사용되는 기준은 제외 하였으며, 각 동 옥상층의 철골 구조물에 대한 T/C사용 빈도 또한 제외 하였다. 양중시간 측정 결과로 607동의 경우 1Cycle에 사 용되는 T/C의 시간은 634분, 608동의 경우 644분, 609

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Figure 6. Lifting plan for structural frame work using DSM

동의 경우 602분이 걸리는 것을 확인하였다.

4.2 적용 현장 데이터 분석

적용된 현장의 골조공사 1Cycle은 6일로 진행되고 있었 으며, 주간 예정 공정표를 확인한 결과 향후 1주일 골조공 사 공기 또한 6일 1Cycle로 계획된 것을 확인 할 수 있었다.

Figure 5. Planning schedule of structural frame work

Figure 5는 골조공사 1Cycle에 대한 예정 공정표이며, 그림에 타원으로 표시된 부분이 T/C의 자재 양중이 필요 한 작업을 나타낸 것인데, 예를 들어 D+3일차 오후에 607 동 벽 철근을 배근 할 예정이므로 그전에 벽 철근과 필요한 전기, 설비 자재들을 미리 인양 해 놓아야하고, D+4일차 오전에 608동 슬라브 철근을 배근할 예정이므로 D+3일차

벽/슬라브 형틀이 완료된 이후 슬라브 철근과 필요한 전 기, 설비 자재들을 인양해 놓아야한다. 이렇게 앞·뒤 예 정 공정작업을 기준으로 T/C 양중계획을 분석한 결과 T/C의 양중시간대가 겹치는 것을 확인 할 수 있다. 예를 들어 D+2일차에서 608동 오전에 있을 갱폼 인양과, 609 동의 슬라브 철근 인양 작업이 겹치는 것을 확인하였고, D+3일의 경우 607동 갱폼 인양과 609동 전기/설비 인양 작업이 오전에 그리고 608동 슬라브 철근인양과 609동 Con’c타설이 오후에 중복 되는 것을 확인하였다. 이는 T/C 인양 작업이 지체 되고 결국 해당 작업의 Delay로 공기가 늘어나는 결과로 이어진다. 따라서 예정된 공정표 대로 공기의 증가 없이 작업을 계획하기 위해서는 T/C 양 중계획을 재분배 하는 것이 필요하다.

4.3 DSM을 통한 T/C 양중계획 재분배

주간 예정 공정표를 토대로 D+1일차부터 D+6일차까 지 DSM상에 표현했다 (Figure 6). 각 행과 열은 주어진 단위 시간을 의미하며 셀들의 집합 크기를 통해 양중시간 및 양중 부하를 파악해 보았다. 분석결과 D+1, D+6일차 를 제외한 전 부분에 있어 T/C 양중 작업이 겹치는 것을 확인 할 수 있었다. 따라서 D+2, D+3, D+4, D+5일차에 대한 T/C 양중계획의 재분배를 위한 수정 작업이 필요하

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오전·오후로 나누어 T/C의 가동률을 파악한 결과, D+2 일차 오전의 경우에는 608동 갱폼 인양 작업과 609동 슬 라브 철근 인양 작업으로 인해 가동률이 156%로 확인되었 고, D+3일차 오전의 경우에도 607동 갱폼 인양과 609동 슬라브의 전기, 설비 자재 인양이 중복되어 113% 가동률 이 발생하는 것을 확인하였다. D+5일차 오후 작업에도 609동 갱폼 인양 작업과, 607동 슬라브 전기, 설비 자재 인양 작업이 겹쳐 113%의 가동률이 나타나는 것을 확인 하였다. T/C의 양중계획을 DSM상에 나타낸 결과, 가동 률을 100%가 넘지는 않지만 인양작업이 중복되는 경우도 쉽게 확인 할 수 있었는데 D+3, D+4, D+5일 차의 경우 가 그러하다. D+3일차의 오후 인양 작업의 경우, T/C가 동률을 64%로 100%는 넘지 않았지만, 609동 Con’c타설 작업과 608동 슬라브 철근 인양 작업이 중복 되어 T/C 양중계획의 재분배 필요성을 확인할 수 있었고, D+4 일 오후 작업 또한 69%의 T/C가동률을 보여주었지만 607동 슬라브 철근 인양 작업과, 608동 슬라브 전기, 설비 자재 인양 작업이 중복 되는 것을 파악 할 수 있었다. 마지막으 로, D+5일 오전 작업 또한 가동률 71%로 양호 하였지만 608동 Con’c타설 작업과 609동 벽 철근 인양 작업이 중 복 되는 것을 확인하였다.

위에 언급한 대로, D+2, D+3, D+4, D+5일차에 대한 T/C 양중계획의 재분배를 위한 수정 작업은 공기의 증가, 전·후 공정단계에 delay를 주지 않는 범위 내에서 조절 하는 것이 가장 중요하다. Figure 7은 DSM상에서 기존 T/C 양중계획의 중복 부분에 대해서 재조정을 한 모습을 나타내고 있다. 우선 D+2일차 오전 작업의 중복 되는 부 분을 해결하기 위하여, 608동 갱폼 인양 작업을 D+1일차 오후 작업으로 이동하였고, 기존 D+1일차의 608동 벽 철 근 인양 작업을 D+2일차의 07:00부터 시작하는 609동 슬라브 철근 인양 작업 후속으로 9:50분부터 14:00까지 이동하였다. 따라서 기존 D+2일 13:00부터 예정되어 있 었던 607동 벽 철근 인양 작업을 14:00이후로 변경하여 T/C 양중 작업이 중복 없이 진행 되게 공기증가 또는 작업 delay없이 공정을 조절 할 수 있었다. D+3일차의 경우, 07:00부터 07:40까지의 609동 슬라브 전기, 설비 자재 인양 작업이 607동 갱폼 인양 작업과 중복된 것을 확인 할 수 있었다. 따라서 해당 작업을 D+2일차의 T/C 양중 작업이 비어있는 17:10-18:00까지로 이동하여 인양 작

철근 인양 작업을 609동 Con’c타석작업 후속으로 16분 늦추어 중복을 피하도록 조정하였다. D+4일차의 오후 인 양 작업의 경우, T/C가동률이 69%로 100%가 넘지는 않 았지만, 작업의 중복이 발생하여 607동 슬라브 철근 인양 작업을 예정 보다 40분 늦추어 608동 슬라브 전기, 설비 자재 인양 후속으로 시간을 변경하였다. 마지막으로, D+5 일차는 07:00-07:16까지는 608동 Con’c타설 그리고 13:00-13:40까지는 607동 슬라브 전기, 설비 자재 인양 으로 인하여 중복이 되는 것을 확인 할 수 있다. 따라서 609동 벽 철근 인양작업을 16분 늦추어 07:17분부터, 13:00부터 예정된 607동 슬라브 전기, 설비 자재 인양은 T/C인양 작업이 없는 11:10-11:50으로 이동을 시켜 T/C가동률을 100%이하로 줄이고 인양 작업의 중복을 막 을 수 있다. 이처럼 T/C 양중 작업의 재분배를 통하여 D+1일차 오후 인양 작업은 63%에서 100%로, D+2일차 오전의 가동률 156%는 100%, 오후의 63%는 100%로 변 경이 가능하다. 또한, D+3일차 오전의 113%는 100%로 D+5일차 오후의 113%는 100%로 변경을 할 수 있다.

4.4 분석 및 평가

본 연구는 DSM의 연속되는 표현을 T/C의 양중계획을 나타내기 위한 도구로 이용 하였다. 또한, 각 인양 작업들 에 대해 색을 부여하여 그 크기를 통해 양중시간과 중복 작업들의 쉬운 판별이 가능하도록 하였다. T/C 양중계획 의 최적화를 통해 얻은 이점은 두 가지로 구분 될 수 있다.

첫째는 T/C 가동률 측면에서의 효율성 향상이다. 해당 일자의 오전과 오후를 각 각 T/C가동률 100%로 기준하였 을 때, 예정 공정상 100%를 초과하는 부분들이 발생 하였 고, 이와 대조적으로 T/C의 가동률이 높지 않아 작업을 중단하고 대기 중인 상태에 있는 경우도 발생하였다. 특 히, 이와 같은 상황은 D+1일과 D+2일의 오후 가동률을 63%에서 100%로 끌어 올릴 수 있었고, D+2일과 D+3일 의 오전 가동률을 156%, 113%에서 100%로 줄일 수 있는 결과를 가져올 수 있었다. 두 번째는 양중 작업의 중복 상 황을 손쉽게 확인 할 수 있다는 점이다. D+3일과 D+4일 의 오후 작업과 D+5일의 오전작업의 경우, T/C가동률을 100%를 넘지는 않지만, 인양 작업의 중복을 미리 확인 할 수가 있어 공기에 지장을 주지 않는 범위 내에서 양중 작업 의 시간 또는 날짜 변경을 통해 미리 작업을 조정하여 분산

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Figure 7. Optimization of lifting plan for structural frame work using DSM

할 수 있었다. 따라서 T/C 양중계획에 있어 양중 부하 및 가동률의 상황을 예상함으로써 T/C의 대기시간을 줄일 수 있을 뿐 아니라 양중 부하 또한 줄여 평준화 시킬 수 있다 는 것을 확인하였고, 예정공정표의 공기 증가 없이 골조공 사 1Cycle의 양중 일정을 수립 할 수 있다는 것을 확인 할 수 있었다.

5. 결 론

건설 현장에서 T/C의 양중 부하 및 양중시간을 보다 정 확히 예측하여 합리적인 관리를 통한 운용은 매우 중요하 다. 이에 본 연구에서는 현장 여건상 1대의 T/C이 3개의 건축물을 담당하고 있는 실제 건설 현장의 Case study를 통하여 T/C의 운용관리 방법을 제시하였다. DSM에 기반 한 본 연구의 T/C 양중계획의 결과는 다음과 같다.

1) T/C의 양중 작업을 반영 하기 위해 DSM을 프로세스 관리 도구로 사용하였다. 기존의 DSM상의 행과 열 의 목록에 작업 명 대신 T/C의 작업시작 시간부터 종료 시점까지 양중 작업의 순서를 대각선 방향으로 쉽게 파악 할 수 있게 하였다.

2) DSM 상에서의 T/C 양중 프로세스 표현은 골조공사 1Cycle 에 포함된 양중 작업들의 양중시간을 셀의

크기를 통해 시각적 파악이 가능하게 하였다. 이는 예정공정표 상의 작업일정에 포함된 T/C 양중계획 중, 양중 부하 또는 작업의 중복을 쉽게 파악할 수 있어 빠른 공정 해석이 가능하다.

3) DSM상의 T/C 양중 프로세스의 시각화 표현은 양중 계획상 문제점에 대해 그 원인을 파악 할 수 있게 되 었고, 향후 다음 층 골조공사에서 이루어지는 T/C 양중 작업들을 공기에 지장을 주지 않는 범위 내에서 양중시간 변경을 통해 양중 부하 경감 및 T/C가동률 의 평준화와 같은 효율적인 양중계획을 할 수 있다.

본 연구의 결과에서 도출된 내용은 T/C 1대가 3개의 건 물을 담당하는 현장의 Case study를 통해 도출 되었지만, 제시된 DSM 기반의 T/C 양중 프로세스 관리 시스템은 T/C의 수량과 담당하는 건축물의 수량에 상관없이 DSM 상에 수치 입력을 통해 결과를 쉽게 도출해 낼 수 있는 것 이 장점이다. 하지만 Cycle이 정해져 있는 기준층의 골조 공사 단계에서 그 효율이 극대화 된다는 특징을 가지고 있 다. 물론, 공사기간 중 가장 많은 기간을 차지하고 있는 공종이 골조공사의 기준층 공사이긴 하지만 작업 Cycle이 정해져 있지 않은 지하층 골조공사와 같은 부분에서는 그 장점이 축소된다는 점을 가지고 있는 것 또한 사실이다.

그러나 건축물이 점점 대형화, 고층화 되어가는 최근 흐름 에서는 Cycle이 정해져 있는 기준층 공사의 비중 또한 점

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양중계획 도구로서 보다 정밀하고 계획성 있는 T/C 양중 계획에 도움이 될 것이라고 판단되며, 양중 실적 및 양중 계획의 데이터들은 향후 다른 유사 현장에서 T/C운용 계 획을 예측하는 중요한 자료로 사용 될 수 있다. 향후 예측 이 불가능한 Cycle을 가지고 있는 작업공종에 대해서도 이 를 수치화 시킬 수 있는 방안을 고안하여 효율적인 T/C운 용 계획을 수행 할 수 있는 연구가 필요하겠다.

요 약

건설프로젝트에서 요구되는 중요한 장비 중 하나는 타 워크레인 이다. 특히, 대부분의 고층건물 공사에서는 자 재들의 이동작업들을 수행하기 위해 타워크레인이 더욱 요구되어진다. 따라서 타워크레인의 양중계획은 공사기간 과 비용의 측면에서도 중요하다 할 수 있다. 하지만, 건설 현장 대부분의 양중계획은 여전히 합리적인 작업의 분석 없이 현장 관리자들의 경험과 직관에 의존하여 행해지고 있다. Dependency structure matrix (DSM)는 CPM과 Pert 같은 기존의 툴과는 다르게 작업 활동 순서 계획 과 정보관리를 하는데 있어서 유용한 툴이다. 본 연구는 타워 크레인의 양중 관리를 향상시키기 위하여 실제 건설 현장 의 Case study를 통해 타워크레인 양중관리의 새로운 틀 을 DSM을 이용하여 제시 할 것이다. DSM을 이용한 T/C 의 양중계획의 Case study를 통해 나타난 결과는 기준층 양중 계획에 있어서 T/C의 양중계획을 최적화 시키는데 매우 유용하다는 결론을 보여주었다.

키워드 : 타워 크레인, 의존구조 매트릭스, 양중계획, 골조공 사, 기준층

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