1. 서론
건설 프로젝트의 성공적인 관리와 수행의 핵심은 발주자 의 요구를 충족하는 결과물을 제공하는 데 있다. 발주자는 기대하는 요구사항을 건설 참여자에게 명확히 전달하고, 각 참여자는 전문적인 기술로 이를 지원하여 프로젝트에 반영 하여야 한다.
더욱이 건설 기술이 고도화됨에 따라 발주자의 기대사항 뿐만 아니라 법적 규제와 산업차원의 기술기준, 사회적 요구 등 다양한 요구사항을 충족하고 이를 체계적으로 관리해야 한다.
예를 들어, 원자력 발전소 같은 플랜트 시설의 경우 발주 자의 기대목표(예로써, 온실가스 없는 수소생산기술, 고효 율 수소생산 등)에 맞는 전력 설비 구축과 발전 효율 수준을
설정하고, 이에 따른 물리적, 수치적 설계기준을 충족시켜야 한다. 더불어 사회적 요구조건(예로써, 지역주민들의 쾌적한 환경에 거주할 권리, 인권단체의 사회적 안전보장 등)을 만 족해야 하며, 관련 법규와 해당 산업의 규제에 따른 기준에 맞는 설계 기준(예로써, 방사선 노출 한도 수준, 지진 후 발 전소 정지 수준)을 충족해야 한다. 이처럼 다양한 요구조건 과 이에 따른 적절한 설계 기술의 적용에 있어 효율적 관리 가 요구된다.
건축분야에서 요구사항의 관리는 발주자의 의도를 사 업 초기 단계에 파악하여 이를 분석하고 문서화하는 업무 로 인식되어 왔으며, 이는 영국에서 Briefing이나 미국에서 Programming으로 불리는 개념과 유사하다(Yu et al., 2009).
하지만 점점 더 다양하고 복잡해져 가는 프로젝트의 요건에 도 불구하고 아직까지 요구사항의 관리는 문서관리 차원으 로 인식되어오고 있으며, 이는 빈번한 요구사항의 변경, 정 보의 손실, 요구사항과 설계정보 간 추적의 어려움을 야기하 여 건설 사업 수행에 어려움이 있다.(Jallow et al., 2014; Yu et al., 2009).
이에 발주자 요구관리의 체계화 연구가 다양하게 진행되
* Corresponding author: Youngsoo Jung, College of Architecture, Myongji University, 116 Myongji-ro, Yongin 17058, South Korea E-mail: [email protected]
Received July 3, 2020: revised September 28, 2020 accepted October 15, 2020
건설 발주자 설계 요건관리 체계화를 위한 개념적 틀 및 정보특성
정예흔1ㆍ이윤섭2ㆍ정영수3*
1
명지대학교 건축학과 석사후연구원,
2명지대학교 건축학과 연구교수,
3명지대학교 건축학과 교수
Requirements Management Framework for Design Management and Information Characteristics
Jeong, Yeheun1, Lee, Yunsub2, Jung, Youngsoo3*
1
Researcher, College of Architecture, Myongji University
2
Research Professor, College of Architecture, Myongji University
3
Professor, College of Architecture, Myongji University
Abstract : For a successful construction project, the requirements of the client should be clearly defined and this should be reflected in the project based on the expertise of each project participant throughout the entire life-cycle. Therefore, it is necessary to establish the concept of Requirements Management to systematize and manage project requirements in terms of information management. This study aims to comprehensively define the concept of requirements management in the architecture industry and to provide a methodological basis for efficiently managing design requirements information by suggesting category of requirements information type and information analysis criteria. In addition, based on the case study, the requirements information was analyzed to propose a systemization methods of requirements management for PMO’ design management and information management.
Keywords : Requirements Management, Framework, Construction Information, PMO (Project Management Organization)
었으나 대부분 정보관리 관점이 아닌 설계단계의 설계업무 와 프로세스 개선에 집중하고 있으며(Shin et al., 2008; Yi, 2009), 발주자 및 사업관리자의 설계관리 관점에서 요구사 항을 정보화 관리하기 위한 연구는 아직 부족하다. 기존의 사업초기 단계에서 수행되는 문서업무 차원에서 벗어나, 발 주자의 요구사항이 설계정보로 연계되는 과정이 정보관리 차원에서 다뤄져야한다. 특히 다양한 참여자와 사업 전 생 애주기를 통합 관리하는 건설발주조직(Owner & Operator) 및 사업관리조직(PMO)의 경우 더욱더 설계통합관리 역량 을 강화할 필요성이 있으며(Jallow et al., 2014; Jung et al., 2004), 요구사항에 따른 설계기술을 표준화 하고 이를 지식 화 한다면 보다 효율적으로 설계관리가 가능하다.
이에 프로젝트의 필요조건을 정보관점에서 체계화 관리 하기 위한 요건관리의 개념 도입 및 개념 정립이 요구된다.
발주자 요구사항 및 프로젝트의 필요조건을 체계화하여 관 리하는 분야로 ‘요건관리(Requirements management)’의 개념이 연구되어 왔으며, 이는 시스템 엔지니어링 분야에서 발전되어 현재 프로그램 개발, 기계, 철도, 우주항공분야 여 러 분야에 적용되고 있다(Mckay et al., 2001; Hoffmann et al., 2004). 최근 건설 분야에도 복합 시설물의 디지털 자동 화, 스마트 관리 기술이 활발히 적용되면서 공항, 원전, 스마 트 팩토리 등 다양한 시설물의 설계 요건을 효율적 관리하 려는 노력이 있다(Jeong & Kim, 2012; Park et al., 2018).
따라서 본 연구에서는 전 생애주기를 포괄하여 발주자의 요구사항을 체계화하기 위한 통합적 요건관리 개념적 틀을 구축하였으며, 요건정보 유형과 분석기준을 제시하여 요건 정보를 효율적으로 관리하기 위한 방법론적 기반을 마련하 고자 하였다. 또한 실제 사업의 요건정보를 분석하여 PMO 의 통합 설계관리 및 지식관리를 위해 요건 정보를 효율적 으로 관리하고 활용하기 위한 방안을 제안하였다.
위 연구 목표를 위해 다음과 같은 방법으로 연구를 진행 하였다<Fig. 1>.
먼저 선행연구 고찰을 통해 건축분야의 요건관리 개념을 정의하고 요건의 분류를 도출하였으며, 이를 바탕으로 요건 관리의 포괄적인 개념적 틀을 정의하였다.
제안한 프레임워크의 검증 및 심층 분석을 위해 전문가 인터뷰를 통한 사례 조사를 진행하였으며 200여 개의 요건 을 도출하였고, 요건정보를 제안한 특성 분석기준에 따라 분 석을 진행하였다.
2. 요건관리 개념과 방법론
본 장에서는 건축분야의 요건관리의 개념을 정의하기 위 해, 선행연구 고찰을 통해 타 분야 요건관리의 개념을 조사 하였다.
2.1 요건관리 선행연구
시스템 엔지니어링 분야에서는 소프트웨어 등의 요건 정 보의 관계를 구조화하고 이들 간의 추적을 관리하여 성과물 을 올바르게 실현시키는 관점의 연구가 진행되어왔고, 이는 철도, 우주항공, 소프트웨어 개발 및 운영 등 대형, 복합 시스 템에 적용되고 있다(Kim et al., 2016; Halbleib, 2004).
원자력 발전소 시설에서는 기능, 수치적 허용범위, 법적
Fig. 1. Research Scope & Methods
Table 1. Literature review of requirements management research
INL (2008)
Ryu et al.
(2013) Park et al.
(2018)
Kim et al.
(2016)
Halbleib (2006)
McKay et al.
(2000)
Kamara et al.
(2000) Shen et al.
(2004) Ozkaya
& Akin (2007)
Yoo et al.
(2008) Yu et al.
(2009) Jallow
et al.
(2014) this study
Objective
Process ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
Business function ○ ○ ○
Practical issue ○ ○
Data structure ○ ○ ○ ○ ○
Management
system ○ ○ ○
Requirement type ○ ○ ○ △ △ ○
Structurization △ ○ ○ ○
Framework △ △ △ ○
Subject NPP NPP System
Eng.& NPP System Eng.
& Aerospace System
Eng. Mechanic Architecture
All facility
types
Phase Pre-design ○ ○ ○ ○ ○ ○
Entire life-cycle ○ ○ ○ ○ ○
규제 및 산업표준 등을 바탕으로 한 정확한 설계 기준의 준 수가 요구되며, 일정한 사업 관리 패턴을 반복하기 때문에 이를 표준화 관리하려는 노력이 있다(Ryu et al., 2013). 예 로써 미국의 차세대 원자력 발전소 연구를 진행하는 Idaho National Laboratory (INL)에서는 국가 및 산업 차원에서 원 전시설의 공식적인 요건을 정리하여 표준 매뉴얼을 개발하 는 연구를 진행했으며, 이에 요건의 종류를 유형화하여 관리 프로세스를 제안하였다(INL, 2008).
건축분야에서는 발주자 요구 사항을 성공적으로 반영하 기 위한 프로세스, 요건 종류 도출, 요건 구체화 방법을 주제 로 다양한 연구가 진행되었다(Ozkaya & Akin, 2007; Yoo et al., 2008; Kamara et al., 2000; Shen et al., 2004). 또한 요건 의 종류를 유형화 하는 연구가 수행되었지만, 이는 특정 시 설만을 대상으로 하여 건설 사업을 포괄적으로 다루기에는 한계가 있었다. 더불어 개념적 틀을 제안하는 일부 연구에서 는 정보 공유, 업무개선 등 부분적인 측면에서 다루고 있어, 요건관리의 개념을 통합적으로 다루기에는 미흡했다(Jallow et al., 2014; Yu et al., 2009).
종합적으로 정리하자면 기계, 철도, 원전 등 복잡한 설계 요건 정보를 시스템화하여 관리하고 있으며, 점점 더 복잡하 고 전문화 되어가는 건축분야에서도 이러한 노력이 요구된 다. 또한 이를 수행하기 위해 요건관리의 명확한 개념 및 지 식체계의 정의가 필수적으로 선행되어야 한다.
2.2 요건관리 개념 정의
선행연구를 바탕으로 여러 분야에서 정의하고 있는 요건 및 요건관리의 개념을 살펴보았으며<Table 2>, 건축분야 특 성을 반영하여 요건과 요건관리의 개념을 재정의하였다.
시스템 엔지니어링에서는 시스템 개발 및 유지관리를 위 해 정보를 추적하고 관리하는 관점에서 요건을 ‘사업 참여자 들의 목표, 시스템의 속성, 사양, 품질’로 설명하며, 요건관리 는 ‘요건을 도출하고 분석하여 구현에 적합한 형태로 문서화 및 유지관리 하는 활동’으로 정의하고 있다.
기존의 건축분야에서는 요건을 ‘건축주의 목표, 기대이며 설계 및 시설물로 변환되는 정보’로 설명하며, 요건관리는
‘요구 사항을 도출하고 설계 기준과 계획서 작성 등을 포함 한 설계관리 업무’로 정의하고 있다.
기존 연구를 바탕으로 본 연구에서는 요건의 개념을 ‘건설 프로젝트의 목표, 기능, 특성, 조건을 포함하여 설계 대안으 로 변환되는 정보로 발주자와 프로젝트의 목적을 달성하기 위해 만족해야 할 사항’으로 정의했다. 요건관리의 기본 개 념은 ‘프로젝트 설계 요건을 명확히 정의하고 전 생애주기의 각 사업 참여자를 통해 요건정보가 이양, 실행, 변경, 평가되 도록 체계적으로 관리하는 것’이라 정의하였다.
2.3 요건관리 연구 방법론
<Table 3>에서는 본 연구의 프레임워크 구축을 위해 참 조한 연구 방법론으로서, 요건관리 업무 프로세스의 체계화 (Yoo et al., 2008), 요건 분류 및 요건종류(Park et al., 2018;
INL, 2008), Functional Performance Specification (FPS), Quality Function Development (QFD) 등 여러 기법을 활 용한 요건 구체화 방법, 요건 평가방법(Kamara et al., 1999;
Luo et al., 2010), CAD 연계 활용 등이 있다(Ozkaya & Akin, 2007).
Table 2. Definition of requirement & requirements management
Field Author Description
Requirement
Constr.
Jallow et al.
(2014)
What should be effectively understood, documented and managed as a source of design throughout the life cycle
Kamara &
Anumba (2000) Owner’s goals, needs, expectations and wishes Office of
Government Commerce
(2009)
Features and goals that all products must comply with, Statements converted into architectural design and facilities
CIB (1997)
Essential elements of the brief and entire development process
System Eng.
Hull et al.
(2005)
Goals of deliverables to define and meet the needs of project participants based on the project Kotonya &
Sommerville (1998)
Description of system operation, domain information, operation restrictions or system properties, attribute specifications
Young (2004)
Essential properties of the product, A statement that identifies the function, characteristics, quality, and elements of the product in order for the owner or user to have value and usefulness
Requirements Management
Constr.
Kim & Jung (2014)
Identifying the owner's requirements, setting design standards, and preparing plans to manage participants' design in accordance with standards and guidelines
Jallow et al.
(2014)
Management activities necessary to properly manage information about client's needs and expectations throughout the life cycle
Yu et al. (2009)
Design alternatives and end products efficiently meet the client’s requirements
Comprehensive and logical measures to meet the needs of all participants
System Eng.
Sommerville &
Sawyer (1997)
All activities related to the discovery, documentation and maintenance of a set of requirements for the system
Nuseibeh &
Eaterbrook (2000)
Process of identifying and analyzing the needs of stakeholders and documenting them in a form suitable for communication and implementation Davis & Zweig
(2000)
Collecting, controlling, analyzing, filtering and documenting requirements
Stevens & Martin (1995)
Identifying, deriving, assigning, and controlling all system configurations, attributes, and interfaces that the system must meet
Zave (1997)
Managing the exact specifications and system evolution and its relationships with respect to the system's goals, functions and constraints
Table 3. Methodology of requirements management
Keyword Author Description
Process &
Requirement type
Yoo et al.
(2008)
Systematization of requirements management process, Documentation and specification of
requirements
Practical analysis &
Framework
Jallow et al.
(2014)
Current requirements management, Various types of documents containing requirements,
Main elements for the framework Yu et al.
(2009)
Causes of insufficient requirements management INL
(2008)
Manual for definition of facility requirements for NGNP
Classification of requirements
Park et al.
(2018)
Linking regulation requirements with technical standards for decommissioning of NPP
Traceability management
Systematization
Ozkaya &
Akin (2007)
Design requirement tracking program using 3D CAD
Structuralization
Luo et al.
(2010)
Case-based reasoning system using Functional Performance Specification in briefing Kamara
et al.
(1999)
Requirements management processing and importance evaluation of the owner using
the Quality Function Development
요건정보들의 활용과 시스템화에 있어 각 주제 간의 유기 적 연계가 필요하며, 이는 포괄적인 개념적 틀을 바탕으로 수행되어야한다.
Jallow et al. (2014)은 요건정보 관리를 위한 높은 차원의 관점을 전생애주기를 중심으로 설명하고 있으며, Yu et al.
(2009)에서는 요건관리 업무와 생애주기, 요건의 종류가 부 분적으로 반영된 개념을 제시하였다. INL (2008)의 요건관 리 표준매뉴얼에서는 생애주기, 요건의 종류, 관리 대상(시 설 구성요소)의 개념이 혼재되어 있었다. 본 논문에서는 위 선행연구를 종합적으로 반영하여 요건을 통합관리하기 위 한 높은 차원의 관리관점을 크게 요건 분류, 시설 관리 분류, 생애주기의 세 축으로 설정하였다.
3. 요건관리 프레임워크
일반적으로 개념적 틀(프레임워크)는 체계적인 관계의 집 합 또는 개념적인 구조, 시스템을 나타내는 것으로 개념을 포괄적으로 정의함으로써 상호 간의 의사소통 및 기술의 통 합을 목적으로 한다(Webster, 1986; Naumann, 1986; Kirs et al., 1989). 이에 시설 관리 분류, 생애주기, 요건 분류로 구 성되는 관리관점과 지원 기법과 시스템화 활용 도구 바탕의 통합 관리 틀을 제안하였다<Fig. 2>.
3.1 요건 분류(Requirement breakdown)
요건의 종류는 매우 다양하여 발주자와 사업의 목표와 기 대처럼 전 사업에 걸쳐 적용되는 경영 관점의 상위 차원일
수 있으며, 사업의 결과물이 갖춰야 할 설계요소나 기계적 사양 등의 기술적 관점의 하위 차원일 수 있다. 따라서 성격 에 따라 위계구조를 세분화하여 정의하고 요건의 종류를 내 용별로 구체화하였다.
일반적으로 조직 및 사업의 경영 관점에서 달성해야 할 주요 목표나 가치 설정을 위한 전략적 기획과 관리적 요소 로 Mission, Vision, Goal, Objective, Plan, Measure 등의 개 념이 활용되고 있다(Viljoen, 1994; Quinn et al., 1988).
Smith & Wyatt는 Viljeon (1991)에서 제안한 전략 기획 방법을 바탕으로 발주자를 위한 설계 브리핑 단계 의사결정 프로세스를 제안했으며, 또한 Kamara et al. (2001)에서는 발주자 목표를 도출하고 표현하기 위해 위와 같은 전략 관 리 방법을 사용하였다.
위 내용을 반영하여 Level 1의 요건을 Mission, Objective, Strategy, Specification으로 구분하였고, Level 2는 7개, Level 3은 30개로 구성하였으며, 자세한 내용은 4장에서 구 체적으로 설명한다.
3.2 시설 관리 분류(Physical breakdown)
분류체계란 특정 사업을 위한 표준화 체계를 개발하여, 사 업 참여자가 각종 자료와 문서를 식별하고 효율적으로 정보 를 공유하기 위한 공통의 분류이다. 표준 분류를 구성하는 것은 사업관리에 있어 가장 기본 업무이며, 국토해양부의 지 침에서는 건설공사의 특성을 종합적으로 고려하여 작업분 류체계와 사업번호체계 관리를 주요 업무로 정의하고 있다 (Jung et al., 2013). 시설 관리 분류는 대상 시설물의 구성요 소의 위계에 따라 식별기호와 함께 분류한 체계로써, 각 사 업 및 시설의 종류, 조직의 특성에 따라 구조와 위계가 다양 할 수 있다. 현재 원가, 공정관리 등에 활발히 적용되고 있으 며, 정보관리 관점에서 실무 활용도가 매우 높다(Kang et al., 2017).
이에 요건의 관리 대상 측면에서 시설 관리 분류는 꼭 필 요한 관점으로 여겨지며, 각 시설의 구성요소 마다 중점적으 로 관리해야 할 설계 정보의 종류와 특성이 다르기에 대상 시설의 적용 범위와 적합한 관리 위계를 설정하는 것은 매 우 중요하다.
3.3 생애주기(Project life-cycle)
요건 정보의 단계별 관리시점을 명확히 하여 결과물에 반 영, 검토 되어야하기 때문에 필수적으로 고려되어야 하는 관 점이며, 설계관리의 개념과 정보 시스템화 기본연구에서 중 요한 관점으로 인식되고 있다(Kim & Jung, 2014; Kang &
Jung, 2015). 사업의 각 단계 별로 각 참여자들을 통하여 요 건정보가 생성, 이양, 실현, 변경되기 때문에, 전 생애주기를
포괄하여 정보가 통합적으로 관리되어야 한다. 특히 최근 복 합 첨단 시설에서의 운영 단계의 관리 요건이 중요해지면서 사업 기획 및 설계 초기 단계에 이를 반영해야 하는 중요성 이 더욱 강조되고 있다.
따라서 본 절에서는 생애주기의 범위를 기획(Planning), 설계(Engineering), 구매조달(Procurement), 시공 (Construction), 시운전(Start-up), 운영유지(Operation &
Maintenance), 철거(Decommissioning) 단계로 적용했다.
3.4 지원 기법(Supporting technique & methods) 요건관리 업무를 지원하고 효율을 개선하는 방법으로 다 양한 방법과 개념이 활용되었다. 설계요소 및 요건을 효율 적으로 조직하기 위한 의존성 구조 매트릭스 Dependency Structure Matrix (Eppinger & Browning, 2012; Chua et al., 2003; Choo et al., 2004), 요건을 기능 및 성능으로 분석 하기 위한 Functional Performance Specification (Luo et al, 2010; Shen et al., 2004), why-how 개념을 사용한 설계 대안의 구성요소 및 기능 분석 방법인 Value Management (Male, 1998), 요건을 적절한 제품 및 기능으로 변환하기 위 해 사용되는 매트릭스 기법 Quality Function Deployment (Kamara et al., 1999; Akao, 1990) 등 여러 가지의 개념을 통해 효율적인 요건관리 업무를 위한 노력이 지속되어왔다.
3.5 관리 시스템화 도구(Management system tools) 시스템화 관리 도구로는 정보들을 구조화 언어로 표현하 는 XML, 요건간의 관계를 컴퓨터가 처리할 수 있는 형태로 표현하는 Ontology, 사례기반추론(CBR)을 활용하여 데이터 베이스를 활용한 요건 자동 구체화(Luo et al., 2010), 요건과 3D도면의 연결 및 정보 간 추적 관리(Ozkaya & Akin, 2007) 등이 있으며, 요건정보를 효율적으로 관리하여 설계를 자동 화 관리하기 위한 노력이 진행되어 왔다. 이를 바탕으로 요 건 정보의 구조화 및 데이터베이스화를 통한 효율적 정보 활용기반을 마련해야 한다.
4. 요건 분류 구체화
본 장에서는 요건의 종류 및 내용 특성에 따라 구분된 요 건분류를 구체화하였다<Table 4>.
요건의 정보를 도출하는 연구는 다수 진행되어왔으나, 요 건들의 특성에 따라 분류하여 표준화는 연구는 부족하다. 따 라서 요건의 범위와 특성별로 위계를 나누고 사례조사를 통 하여 Top-down 방식으로 분류하는 작업을 진행했다.
4.1 Mission (M0)
Mission은 제일 상위 단계의 개념으로 조직이 건설 프 로젝트를 통해 이루고자 하는 핵심 가치 및 목적을 나타내 며, 이를 실현하기 위해 나아갈 방향을 설정하는 것이다.
Mission은 Level 2의 Mission Statement로 구성되어 있고 이는 다시 Level 3의 Value(M01.1)와 Goal(M01.2)로 나뉜다.
Mission Statement(M01)는 기업 및 조직의 정체성을 부여 하는 것으로 장기적으로 달성해야 할 목표 및 방향을 설정 하는 것이다. Value(M01.1)는 건설 사업 및 조직에 있어 우 선시되는 것, Goal(M01.2)는 가치실현을 위하여 조직 및 사 업을 통해 달성해야하는 것으로 정의된다.
4.2 Objective (O0)
Objective는 가치 실현 및 달성을 위한 상위 목표로 건 설 프로젝트, 참여자별, 공공의 목표로 구분될 수 있으며, 따라서 Level 2는 Business Objective (O01), Stakeholder Objective (O02), Public Objective (O03)로 구성된다.
Business Objective (O01)는 관리 범위의 크기로 Level 3 의 Portfolio Objective (O01.1), Program Objective (O01.2), Project Objective (O01.3)로 나뉘며(PMI, 2004; Muller &
Blomquist, 2006), 이는 점점 대형화, 복합화 되는 건설 사업 에 있어 사업의 규모, 범위 별로 세부 목표를 설정하여 관리 할 필요가 있기 때문이다.
건설 사업 이해관계자의 목표 (O02) 또한 전체 사업의 성 과와 품질에 큰 영향을 미치며, PMO의 관점에서 이를 포 괄적으로 관리해야 한다. 따라서 발주자(O02.1), 설계자 (O02.2), 자재 조달자(O02.3), 시공자(O02.4), 사용자(O02.5), 유지관리자(O02.6)의 요구사항을 포함하며, 사업의 특성과 범위에 따라 이를 선택적으로 활용할 수 있다.
건설 사업 공공의 목표(O03)는 법적, 문화적, 인도적, 사 회적 여러 이유에 의한 기관, 단체에 의한 목표이며, 국가나 지역의 법적 규정, 국제적으로 인정하는 표준이나 안전규 칙 등에 의한 규제사항이 이에 포함된다. 이러한 규제 수위 및 범위에 따라 Regulatory requirement (O03.1), Cultural requirement (O03.2), Social requirement (O03.3)으로 구분 하였다.
4.3 Strategy (S0)
세부전략 및 구체적인 목표설정으로 사업에 실질적으로 적용할 수 있는 기능적이고 실행적인 요건이다. Level 2는 Functional Requirement (S01)와 Operational Requirement (S02)로 구성되며, 기능적 요건은 사업 및 시설물이 갖추어 야할 기능에 대한 것이며, 운영적 요건은 시설의 운영에 필 요한 요건으로 발전소나 플랜트 등 시설물의 작동 및 유지
에 더 중요성이 있는 시설의 경우 강조된다.
Functional Requirement (S01)는 사업 성과물 및 설계안 에 직접적으로 영향을 미칠 수 있는 기능을 포함하며, 환경 적 요건(S01.1), 경제적 요건(S01.2), 부지 요건(S01.3), 미적 요건(S01.4), 구조적 요건(S01.5), 품질 요건(S01.6), 안전 요 건(S01.7), 표준 요건(S01.8), 시스템 요건(S01.9), 시설 관리 요건(S01.10)을 포함한다.
Operational Requirement (S02)는 유지관리 요건(S02.1), 성능요건(S02.2), 통신시스템 요건(SO2.3)으로 구성된다. 시 설물의 실행, 작동에 필요한 관리, 시설물이 달성해야할 성 능 수준 및 효율, 중요한 데이터에 관한 외부 및 내부의 통신 등을 포함한다.
4.4 Specification (P0)
Technical Specification (P01)은 기능 및 운영적 요건을 실행시키기 위한 기술적 관점의 수행 방법을 상세히 나타 낸 것으로, 이는 다시 시설의 구성요소 및 범위에 따라 Unit Specification(P01.1), Element Specification (P01.2), Part Specification(P01.3)로 나타낼 수 있다. 부분적으로 시설 관 리 분류의 성격을 가지지만, 누락 없이 포괄적으로 요건정보 를 포함하기 위한 것으로 ISO (1994)의 시설구성요소 구분 을 참고하였다. Unit은 공간단위 분류이며 Element는 기둥 슬라브 등의 구성 개체, Part는 공종 개념을 포함한 범위로 정의했다.
Table 4. Requirements breakdown process
level1 level2/level3 INL
(2008) Yu et al.
(2009) Pena &
Parshall (2012)
Duerk (1993)
Hersh- berger (1999)
Kiviniemi
& Fischer (2005)
Othman et al.
(2004) Kamara
et al.
(2000) Smith &
Wyatt (1998)
Kliniotou (2004)
Hassanain
& Juaim (2013)
Shen et al.
(2004) Cheong
et al.
(2003) Finch et al.
(2005) Cho et al.
(2006) Chinyio
et al.
(1998)
M0.
Mission
M01. Mission statement
ㅇ ㅇ
M01.1 Value
ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ
M01.2 Goal
ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇO0.
Objective
O01. Business objective
ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ
O01.1 Portfolio objective
O01.2 Program objective
ㅇ
O01.3 Project objective
ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇO02. Stakeholder objective
ㅇ ㅇ ㅇ
O02.1 Owner requirement
ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ
O02.2 Designer requirement
O02.3 Equipment supplier requirement
O02.4 Contractor requirement
O02.5 End user requirement
ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ
O02.6 Operator requirement
O03. Public objective
ㅇ
O03.1 Regulatory Requirement
ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ
O03.2 Cultural Requirement
ㅇ ㅇ
O03.3 Social Requirement
ㅇ ㅇ ㅇ ㅇS0.
Strategy
S01. Functional requirement
ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ
S01.1 Environmental requirement
ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ
S01.2 Economical Requirement
ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ
S01.3 Site requirement
ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ
S01.4 Aesthetic Requirement
ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ
S01.5 Structural Requirement
ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ
S01.6 Quality Assurance Requirement
ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ
S01.7 Safety Requirement
ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ ㅇ
S01.8 Code and Standard Requirement
ㅇ ㅇ ㅇ
S01.9 System Requirement
S01.10 Facility management Requirement
ㅇ ㅇ ㅇ ㅇS02. Operational requirement
ㅇ
S02.1 Maintenance Requirement
ㅇ ㅇ ㅇ
S02.2 Performance Requirement
ㅇ ㅇ ㅇ
S02.3 Communication System Requirement
ㅇP0.
Specifi- cation
P01. Technical requirement
ㅇ ㅇ ㅇ ㅇP01.1 Unit Specification
ISO 14177 Classification of information in the construction industry. (ISO, 1994)
P01.2 Element Specification
P01.3 Part Specification
5. 요건정보 유형과 분석 기준
본 장에서는 요건관리 프로세스에 따라 변화하는 요건정 보의 형태를 네 가지로 유형화하였으며, 상위 요건 정보가 세부적 설계 정보로 변환되는 과정을 구체적으로 설명한다
<Fig. 3>. 이를 바탕으로 요건관리 자동화 및 설계관리 효율 화 방향을 제시하였다.
5.1 요건관리 프로세스와 정보 유형
선행연구를 바탕으로 본 절에서 건축분야 요건관리 프로 세스를 ‘Identification(P1), Analysis(P2), Translation(P3), Implementation(P4)’ 네 단계로 구분했다(Wiegers &
Beatty, 2013; Kamara et al., 2000).
첫 번째, 요건을 식별하고 도출하는 과정인 Identification (P1)은 사업 초기단계에 사업의 필수 요구조건을 파악하는 것으로 주로 주요 가치 및 목표의 우선순위를 정의하는 단 계이며 발주자의 전문성 및 사업 특성에 따라 기술적이고 세부적인 요건이 함께 도출될 수 있다. 두 번째 Analysis(P2) 는 도출된 가치를 사업에 반영하기 위해 기능으로 분석하 는 단계이며, 세 번째 Translation(P3)은 분석된 기능을 설 계 요소 등 실질적인 설계안으로 변환하는 단계, 마지막으로 Implementation (P4)은 설계 요소를 실행하기 위해 구체적 이고 세부적인 조건을 설정하는 단계이다.
4장에서 정의한 요건분류와 요건관리 프로세스의 매트 릭스를 바탕으로 요건정보의 형태를 네 가지로 유형화했 으며, 이를 Statement (I1), Function (I2), Parameter (I3), Condition (I4)으로 구분하였다.
먼저 Statement (I1)는 거시적 목표로 선언적, 서술적으로 표현되는 정보유형, Function (I2)은 역할 및 기능적 의미의 정보로 선언적 목표를 기술적 특성으로 연결 짓는 정보유형, Parameter (I3)는 기능 수행을 위해 물리적으로 반영해야 할 설계 변수 및 고려 요소, Condition (I4)은 상세 기술 및 조 건에 대한 것으로 설계적 요소에 대한 수치, 재료, 공법 등의 구체적 정보 유형으로 정의된다.
5.2 요건정보 관리 기법
각 요건정보를 상황에 맞는 필요한 정보 형태로 변환하기 위한 관리기법(Technique)을 기능화(a), 변수화(b), 구체화 (c )로 설명할 수 있다.
기능화(a)는 요건을 인식하고 분석하는 과정에서 선언적 가치나 목표를 최적화 하여 기능으로 정의하는 방법이다. 또 한 변수화(b)는 기능을 수행하기 위해 요인을 도출하고 관 계성을 분석하여 적합한 변수를 도출해내는 것이다. 마지막 으로 구체화(c)는 설계변수를 세분화 및 정량화하는 구체화 과정으로 설명하였다.
설계 자동화는 상위의 선언적인 요구 사항에 따라 자동적 으로 설계 기능과 물리적 요소를 도출하고 구체적인 수치로 변환하는 일련의 과정이라 할 수 있다. 상위의 선언적인 요 구사항과 설계 정보가 함께 연계되어 기술지식으로 축적된 다면 더욱더 효율적인 설계관리가 가능하다. 이를 위해서 앞 서 언급한 여러 관리 기법의 효율화를 통해서 이루어질 수 있다. 현재 요건관리 기법과 관련된 개념으로 많은 방법들이 제안되었으며, 이는 <Fig. 2>의 지원 기법(F4)을 포함한다.
또한 제안된 프로세스 및 정보의 유형 바탕은 체계적인 기술 데이터베이스 구축과 더불어 요건정보의 유기적인 변 환을 통한 설계관리 지식화 및 자동화 기반이 될 수 있다.
5.3 요건정보 특성분석 기준
요건정보의 상세한 분석을 위해 본 절에서는 요건들의 정 보의 특성분석 기준을 네 가지(정보유형, 언어유형, 평가특 성, 적용범위)로 구분하였다<Table 5>.
먼저 요건 정보 유형(A. Information Type)은 4장에서 정 의한 요건정보의 네 가지 유형 Statement (I1), Function (I2), Parameter (I3), Condition (I4)으로 구분하였다.
두 번째 언어유형(B. Language)은 컴퓨터 언어로 활용, 분 석되기 위한 데이터의 구조화 정도로 요건정보가 데이터베 이스화되어 효율적으로 관리되기 위한 특징을 파악하기 위 함이다. 언어 유형에는 자연어, 구조어, 센서 데이터로 구분 되는데 자연어는 사람이 일상에서 사용하는 언어로 컴퓨터 가 이해하기 어려운 형태이며, 구조어는 컴퓨터가 이해할 수
Fig. 3. Information type & technique for each process
Table 5. Information analysis criteria
A. Information Type
Statement Function Parameter Condition
B. Language type
Natural language Structured language
sensor data C. Evaluation
Qualitative Quantitative
D. Physical scope
Level 1 Level 2 Level 3 Level 4
있도록 하는 특수목적의 언어형태, 센서 데이터는 기계나 장 비로 물리적 변화를 측정한 기계적 수치이다. 센서 데이터의 수집을 통한 컴퓨터 언어의 인식은 정보 관리 효율화 및 자 동화에 있어 큰 의미가 있다. 하지만 아직까지 일반 건축 분 야에서 센서 데이터 활용 사례를 찾기 쉽지 않아 6장의 사례 분석에서는 제외하였다.
세 번째 평가특성(C. Evaluation)은 요건 성과 측정의 자 동화 가능성을 파악하기 위한 평가기준으로 정보의 정량, 정 성 분류로 구분하여 분석하였다. 이는 설계 및 요건관리의 시스템화 구현을 검토하기 위함이다.
네 번째 적용 범위는 해당 요건이 적용되는 시설 관리 분 류(D. Physical scope)의 위계이며 물리적 적용 범위를 파악 하여 정보의 관리 수준을 분석하기 위해 Level 1 ~ Level 4 까지 4단계로 분류하였다.
6장에서는 제안된 네 가지의 분석관점을 통해 사례의 요 건정보들의 특성을 세부적으로 분석하였다.
6. 사례 적용을 통한 요건정보 특성 분석
본 연구에서 제안한 프레임워크의 적합성 검증을 위해 사 업의 요건정보를 4장에서 도출한 요건분류를 기준으로 수 집, 분석하였으며, 이를 시스템화 하기 위한 정보관리 방안 을 검토하였다.
6.1 사례 개요
한옥 및 전통건축 분야에서 10년 이상의 경험을 가진 전 문가 5인(연구, 사업관리, 건축설계, 구조설계, 시공)의 인터 뷰를 통해 214개의 요건을 도출하였다. 해당 사업은 2010년 부터 국가연구과제로 진행되고 있는 한옥기술개발연구의 실증구축사업 사례로서, 현재 설계·시공 기술개발 연구내용 을 바탕으로 사업관리 매뉴얼을 만들어가고 있는 단계이기 때문에 아직까지 산업차원의 설계 표준 및 요건 기준이 명 확히 존재하지 않는다는 특성이 있다.
6.2 프레임워크 기반 요건정보 도출
본 연구에서는 요건관리 개념적 틀을 제시하였으며, 앞서 3장에서 높은 차원에서 요건관리의 관점으로 요건분류, 시 설 관리 분류, 생애주기를 제안하였다. 또한 4장에서 구체화 한 요건분류를 바탕으로 신한옥 사례의 요건정보를 수집하 였으며<Fig. 4>, 전문가 인터뷰를 통해 도출된 요건정보를 시설 관리 분류와 각 생애주기 별 특성에 맞도록 세분화 하 였다<Fig. 5>.
<Fig. 4>는 도출된 요건정보의 일부 내용을 ‘정보유형-일 련번호’와 함께 나타내고 있으며, 요건분류를 요건정보 유형 (I1~I4)별로 나누어 요건정보의 흐름과 요건간의 상관관계 를 표현하였다.
일부 예시로 신한옥 기술개발의 사업 목적으로 한옥 건축
Fig. 4. Summary of requirement information
양식의 현대화가 있으며, 이의 하위 요건으로 ‘F-43 현대 건 축적 특성’이 있다. 요건정보로 도출된 F-43은 요건분류관 점의 Strategy(S0)의 미적요건(S01.4)에 해당하며 생애주기 의 설계단계(Design), 시설 관리 분류에서 본 건물(Building) 에 적용된다. 이와 같이 도출된 정보는 다시 개별적으로 정 보 특성 분석을 통해 구체화 될 수 있다<Fig. 6>.
6.3 요건정보 특성 분석
본 연구에 적용된 사례는 기술 연구 과제를 바탕으로 한 실증구축사업으로 일반적인 한옥과 달리 대경간이고, 전 통 건축, 목조 구조의 사업 특성을 가지기 때문에, 미적요건 (S01.4)과 구조적 요건(S01.5)이 주로 도출되었다. 하위 요건 인 Specification (P0)은 시공방법, 재료적 특성 등 아주 세 부적인 기술 사항으로 도출하기에는 한계가 있기 때문에 본 논문의 사례검증의 범위에서는 제외하였다.
본 절에서는 5.3절 <Table 5>에서 나타낸 기준을 바탕으 로 도출한 요건정보 특성 분석을 진행하였다.
첫 번째, 정보유형 관점에서 요건정보들을 살펴보자 면 16개의 Statement (I1), 54개의 Function (I2), 77개의 Parameter (I3), 68개의 Condition (I4)으로 구분될 수 있 다<Fig. 4, 6>. 상위 요건인 Mission (M0)과 Objective (O0) 에서는 대부분의 Statement (I1)와 Function (I2)의 유형 으로 도출되었으며, Strategy (S0)에서는 Function (I2), Parameter (I3), Condition (I4)이 복합적으로 도출되었다.
특히 54개의 미적요건(S01.4) 중 3개의 Function (I2) 정보 를 바탕으로 51개의 Parameter (I3), Condition (I4) 정보가 연관되어 있었으며<Fig. 6>, 상세 정보유형인 Condition (I4) 의 개수가 상대적으로 적다. 이는 한옥의 설계 기술 표준에
Fig. 6. Analysis of requirement information
Fig. 5. Requirement information in the framework
대한 연구가 아직 진행 중이기 때문에 기능요건을 변수화하 고 이를 구체화하는 데에 있어 상세한 수치적, 기술적 요건 의 도출이 어려웠다. 이에 반해 기능적 요건(S01) 중 성능요 건(S02.2)은 5개의 Function (I2), 16개의 Parameter (I3), 34 개의 Condition (I4)이 도출되었는데, 이는 한옥주거성능에 대한 기술연구가 비교적 많이 진행되었기 때문에 기능 및 세부 조건이 명확히 도출될 수 있었다.
두 번째, 언어유형 관점에서는 Mission (M0), Objective (O0) 등 대부분의 상위요건에서는 자연어의 언어유형을 보 였으며, Strategy (S0)는 자연어와 구조어가 혼재되어 있지 만 비교적 구조어의 특성에 더 분포되어 있었다. 예를 들어 미적요건(S01.4)의 경우 ‘F-41 한옥 전통 요소 특성 반영’이 나 ‘F-42 한옥적 비율’ 등의 요건과 이에 따른 물리적 설계 요소가 명확한 관계를 짓기 어려워 대부분 자연어의 특성을 띄었지만, 구조적 요건(S01.5)의 경우 ‘F-46 골조부재의 사 용성, F-47 목구조 접합부 강성 확보’ 등 표준화 된 수치적 기준이 존재하기 때문에 대부분 구조어로 나타날 수 있었다.
이 외에 품질요건(S01.6), 안전요건(S01.7) 등 나머지 기능적 요건들은 대부분 자연어 형태로 존재했다. 목표 및 기능적 요건과 설계 요소 및 세부 조건의 온톨로지 형성을 통해 구 조어로의 전환이 필요하며, 이는 신한옥 기술개발 연구에서 중요시 되고 있는 미적요건의 정량적 설계기술평가 기준정 립의 바탕이 될 수 있다.
세 번째, 평가특성 관점에서 Mission (M0), Objective (O0) 의 상위요건에서는 ‘S-7 한옥 건축양식의 현대화’와 같이 요건의 성과측정 방법이 대부분 정성적으로 평가되고 있 었지만, 예로써 ‘S-6 한옥 성능 향상’, ‘F-17 대경간 목구조 적용’ 등의 수치적인 목표 달성과 직접적으로 관련된 요건 에 한하여 부분적으로 정량적 평가특성을 가질 수 있다. 미 적요건(S01.4), 구조적 요건(S01.5), 성능요건(S02.2)에서 정 량적 평가특성을 가진 정보가 다수 존재하고 있지만 대부 분 Parameter (I3), Condition (I4)의 정보형태로 존재한다.
상위 요건의 Statement (I1), Function (I2)와 하위요건의 Parameter (I3), Condition (I4)간의 연관관계 설정을 통하여 온톨로지를 구축한다면 정성적 평가 특성의 요건 정보도 쉽 게 정량화 평가 할 수 있는 기반을 마련할 수 있다. 운영적 요 건(S02)에서는 성능요건(S02.2)이 정량적 평가특성을 보이 는 반면, 유지관리 요건(S02.1)은 정성적 특성을 보인다. 신한 옥의 경우 주거, 사무 위주의 시설로 플랜트와 같은 운영적 요건의 중요성이 상대적으로 낮기 때문에, 아직까지 주거성 능을 제외한 운영적 요건은 소수만 도출되었고 수치적 정보 들이 구체화 되어있지 않다. 하지만 한옥 목구조의 재료 관 리 및 구조적 관점에서 유지관리 필요성이 강조되고 있는 만 큼 관리기준을 통해 해당 기술요건을 도출할 필요성이 있다.
네 번째, 적용범위 관점에서 Mission (M0)은 대부분 Statement (I1)의 정보유형으로 주로 시설분류의 가장 높 은 레벨에서 관리되어야 하는 정보이다. 경제적 요건(S01.2) 의 경우 ‘F35-적정 건축비용 실현, F-36 유지관리 비용 절 감’은 전 시설을 대상으로 관리되는 것이 알맞기에 시설 관 리 분류의 level 1, ‘P-75 한옥건식공법, P-78 한옥 목조양 식 간소화’ 등의 요건에 대해서는 level 2 또는 level 3, ‘C- 150 재료=집성목, C-151 재료=각형서까래’는 level 4에 해 당한다. 미적요건(S01.4)에서도 마찬가지로 ‘F-41 한옥 전통 요소 반영, F-42 한옥적 비율, F-43 현대 건축적 특성’은 시 설분류의 level 2에 관리레벨에 적합하며, ‘P-94 전통지붕양 식, P-99 수장폭’ 등은 level 3, ‘C-177 지붕기울기:1:4~1:8, C-182 재료=금속기와’ 등은 level 4에 해당하여 정보유형 (I1-I4)과 시설 관리 분류 레벨(level 1~4)과의 관계성을 찾 을 수 있었다. 요건 분류별로 정보유형을 파악하고 이에 맞 는 관리 위계의 설정이 필요하며, 본 신한옥 사례에서는 비 교적 정보유형이 Statement (I1), Function (I2), Parameter (I3), Condition (I4)으로 갈수록 낮은 시설분류 관리레벨에 적합하다. 시설 관리 분류가 요건의 물리적 적용 범위임과 동시에 정보관리 범위로써 정보 축적 및 활용 효율성 관점 에서 이를 잘 고려해야 한다.
7. 결론
성공적 건설 프로젝트의 수행 및 관리를 위해서는 사업 필수 요건과 발주자 및 건설참여자 요구사항의 명확한 정의 와 체계적 관리가 필요하다. 또한 설계 요건의 표준화 및 지 식화를 통한 발주자의 설계관리 역량 고도화가 요구된다.
하지만 아직까지 체계적으로 요건 정보를 관리하기 위한 개념적인 틀이 존재하지 않으며, 발주자 및 사업관리조직이 지속적으로 요건 정보와 지식을 통합적으로 관리하고 활용 하기 위한 기반 마련이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 통 합적 요건관리 개념적 틀을 구축하고 요건의 정보 특성을 분석하여 통합설계관리 및 기술 지식관리를 위해 요건을 표 준화 하고 정보화 할 수 있는 방안을 모색했다.
본 논문에서는 문헌조사를 통해 높은 차원에서 요건정보 의 관리관점을 제시하였고, 그 중 가이드라인을 제시할 수 있는 요건의 표준 분류 도출에 중점을 맞춰 연구를 진행했 다.
요건관리 프레임워크의 구성요소로 시설 관리 분류 (Physical breakdown), 생애주기(Life-cycle), 요건분 류(Requirement breakdown), 요건관리 기법 및 도구 (Supporting technique & methods), 시스템화 지원 도구 (Management system tools)를 제안하였다. 또한 요건분류
를 범위와 특성별로 위계를 세분화하여 Level 1 4개, Level 2 7개, Level 3 30개로 구체화하여 도출하였다.
또한 요건정보를 분석하기에 앞서 요건관리 프로세스에 따른 요건의 형태에 따라 정보유형을 네 가지(Statement, Function, Parameter, Condition)로 유형화하였으며, 각 요 건정보가 변환되기 위한 여러 관리 기법들을 통해 설계관리 자동화 방향을 살펴보았다. 또한 요건정보 분석 기준(정보유 형, 언어유형, 평가특성, 적용범위)을 통해 요건정보의 특성 을 파악하고 축적 및 활용하기 위한 기반을 제시하였다.
마지막으로 제안한 프레임워크를 바탕으로 실제 사례에 적용하여 요건정보를 도출하고, 요건정보 분석기준에 따라 요건 정보의 특성을 분석하였다.
본 논문은 발주자의 사업관리 역량향상을 위한 기술 지식 관리 및 설계관리 효율화 방안을 위해 요건관리 체계화 연 구를 진행하였으나, 검증사례를 신한옥이라는 소규모 특수 구조물에 두고 있어 한계를 가진다. 추후 검증사례를 운영 및 유지관리 중심 사업으로 범위를 확대하여 일반 건축물, 플랜트, 복합시설 등의 다양한 사례적용을 통해 프레임워크 를 보완할 필요가 있다. 또한 추후 지속적 연구를 통해 생애 주기와 시설 관리 분류를 활용하여 실질적으로 정보를 관리 및 활용할 수 있는 요건정보 통합 시스템 구축연구를 진행 할 계획이다.
감사의 글
본 연구는 국토교통부의 재원으로 국토교통과학기술진흥 원의 연구비 지원을 받아 수행된 ‘도시건축연구사업’(과제번 호: 20AUDP-B128638-04) 및 2020년도 정부(과학기술정 보통신부)재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 ‘이 공분야기초연구사업(NRF-2017R1E1A1A01075786)’의 일 환으로 수행된 연구의 일부임.
References
