1. 서론
1.1 연구의 배경 및 목적 1.1.1 연구의 배경
EPC (Engineering-Procurement-Construction) 플랜 트 프로젝트는 사업의 규모가 크고 난이도가 높으며 참여하 는 주체가 다양하여 공종간 간섭이 복잡하게 발생하기 때문 에 프로젝트 수행 초기에 일정과 비용을 예측하고 계획하기 어렵다. 이는 플랜트 건설 프로젝트의 특성상 대규모 현장 에 여러 가지 대형 유닛들을 포함하여 각종 배관과 기계설 비 등이 다양하게 존재할 뿐 아니라 이를 현장에 시공하기 이전의 설계 및 조달 과정이 복잡하기 때문이다. 이러한 플 랜트의 특성으로 인하여 플랜트 프로젝트의 경험과 실적 데 이터가 부족한 업체들은 프로젝트를 계획, 예측, 통제하는 것에 실패하여 높은 수주 실적에도 불구하고 적은 이익을
얻거나 적자를 보는 경우가 많다(Korea Investors Service, 2013). 이와 더불어 과도한 수주 경쟁으로 인한 무리한 저 가 입찰과 수주 이전 단계의 기획의 미비 등은 플랜트 산업 의 저수익성을 더욱 악화시키고 있다. 특히 플랜트 산업은 설계, 구매, 시공 중에서 설계와 조달의 원가 투입 비중이 60%~80%에 이르기 때문에 프로젝트 기획단계부터 설계, 구매, 시공 단계에 대한 통합적인 계획이 요구된다.
복잡하고 다양한 플랜트 프로젝트를 효과적으로 계획하기 위해서는 계획을 수행하는 주체를 정의하는 것과 계획 업무 의 기반이 되는 각종 데이터를 추출하는 것, 그리고 이를 체 계적으로 이용하여 정확하고 활용성이 높은 데이터로 가공 하는 업무체계가 필요하다. 특히 프로젝트 관리의 핵심이 되 는 공정계획을 위해 체계적인 업무가 요구되며, 정확하고 활 용성 높은 공정계획을 통해 프로젝트를 더욱 정확하게 예측 하고 통제할 수 있다. 하지만 현재 프로젝트 초기단계의 공 정계획은 마일스톤 단위의 개괄적인 수준으로 이루어지고 있는데, 이러한 수준의 공정계획은 플랜트 시공을 위한 주요 작업과 같은 공정 계획상의 중요한 요소를 포함하지 못하며 사업 주체간의 협의를 이끌어내기 어렵다. EPC 기업이 구체 적인 계획과 도면이 개발되기 이전인 프로젝트 수주단계에 서 WBS (Work Breakdown Structure)의 상세수준을 정의 하고 주요 작업을 구성하는 것은 어려운 업무이다. 또한 정
EPC 플랜트 프로젝트의 초기 공정계획을 위한 통합 데이터 활용 방안
왕한겸1·최재현*
1한국기술교육대학교 디자인·건축공학부
Data-driven Interactive Planning Methodology for EPC Plant Projects
Wang, Hankyeom
1, Choi, Jaehyun
*1School of Design and Architectural Engineering, Korea University of Technology and Education(Koreatech)
Abstract :
EPC plant projects are large and complex, requiring systematic working methodologies, accumulated data, and thorough planning through communications between the entities. In this study, the method of extracting the process planning information using asset data of the plant project and using it to present the initial process plan is presented through the concept of IAP(Interactive Planning). In order to carry out the effective IAP at the early stage of the project, this study extracted the schedule element information from the asset data, created the process plan for each work package, and applied it to the sample project case. Through the proposed IAP methodology, it is possible to promote the utilization of asset data, to identify schedule risks, and to develop countermeasures, which can form the basis for establishing the process management strategy to successfully complete the project.
Keywords :
Interactive Planning, EPC Plant Construction, Planning and Scheduling, Work Package, Asset Data
* Corresponding author: Choi, Jaehyun, School of Design and Architectural Engineering, Korea University of Technology and Education (Koreatech), Byungcheon, Cheonan, Chung-nam, 1600, Korea
E-mail: [email protected] Received November 5, 2018: revised - accepted December 11, 2018
확도가 낮은 계획을 토대로 프로젝트를 수행할 경우 프로젝 트 범위가 구체화되면서 발생하는 변경에 효율적으로 대응 하기 힘들다(Kand & Choi, 2017). 현재 많은 플랜트 프로젝 트의 초기단계에서 생성되는 WBS와 베이스라인 공정계획 은 실제 사용되는 WBS 및 공정계획과 상이한 경우가 대부 분이기 때문에 실제 공정계획의 활용성과 정확성을 위해서 는 자산 공정 데이터를 활용하여 플랜트 모듈, 구역, 패키지 등을 단위로 한 공정 데이터로 구성되어야 한다.
1.1.2 연구의 목적
본 연구는 EPC 플랜트 프로젝트에서 자산화된 실적 데 이터를 이용하여 체계적인 초기 공정계획을 개발하는 방 법론을 제시하는 것을 목적으로 한다. 상호 계획(IAP, Interactive planning)을 통해 공정계획을 평가하고 개선하 여 시공 단계 이전 상세공정을 계획할 수 있는 초기 공정계 획 방법론을 제시한다. 이를 위하여 IAP의 개념을 중심으로 프로젝트 참여 주체들이 공정 데이터를 실제 산출물 단위의 작업 패키지로 추출하고, 추출된 작업 패키지 간의 관계를 설정함으로써 초기 공정계획을 작성하며, 이를 평가, 개선 하여 프로젝트 공정의 예측과 중점 관리요소의 식별을 가능 하도록 하는 방안을 제시하였다.
1.2 연구의 범위 및 방법
본 연구는 플랜트 프로젝트의 초기 공정계획을 수립하기 위해 적용 가능한 IAP의 개념과 적용절차, 절차별 산출물을 규정하고, 규정된 방법론을 검증하기 위하여 EPC 플랜트 프로젝트의 공정 데이터를 이용하여 샘플 공정 시나리오에 적용하였다. EPC 프로젝트는 입찰단계에서 설계, 구매 및 조달, 시공의 통합적 계획이 요구되므로 수주 단계의 IAP
적용을 통해 공정계획의 주요 요소를 도출하고 개발된 공정 의 평가가 매우 중요하기 때문에 본 연구의 대상을 EPC 플 랜트 프로젝트로 범위를 한정하였다.
연구 방법은 먼저 현재 국내외 플랜트 프로젝트의 관리 실태를 조사하고 프로젝트 공정관리를 중심으로 개선방안 을 모색하였으며, EPC 플랜트 프로젝트에 적용하는 IAP 방 법론을 단계별로 정의하여 최종적으로 공종별 중점 관리요 소를 추출하였다. 전체적인 연구절차는 <Fig. 1>과 같다.
2. 예비적 고찰
2.1 EPC 플랜트 프로젝트의 이해
EPC는 설계(Engineering), 조달(Procurement), 시공 (Construction)을 포괄하는 개념으로 건설 프로젝트의 다양 한 계약 방식 중 하나이다. EPC 계약은 하나의 수행주체가 설계, 조달, 시공, 시운전 등 프로젝트 전(全) 단계의 업무 범위에 대한 책임을 지고 사용자 또는 발주자에게 프로젝트 의 성과물을 인도해야 한다(FIDIC Silver Book, 2017). 발주 자의 입장에서 EPC 계약은 프로젝트의 금액 및 수행기간의 확실성이 요구되거나 발주자의 개입을 최소화하여 계약자 의 책임 하에 프로젝트를 수행하도록 할 때 적합한 계약 방 식이며 주로 대규모 플랜트나 기반 구축 사업 등에 많이 적 용된다.
본 연구의 범위인 플랜트는 발전, 담수, 정유/화학, 신재생 에너지, 오일/가스 등과 같은 원료, 중간재, 최종재를 기술적 으로 제조하는 생산설비를 통칭한다. <Table 1>은 플랜트 목 적과 내용에 따라 구분된 다섯 가지의 플랜트 종류이다.
Table 1. Types of Industrial Plant Projects (Lee, 2013)
Type Contents
Oil & Gas Plant
Development of Oli & Gas Fields Liquid Raw Material & Fuel Conversion Mining LNG, LPG, etc.
Development, Transportation and Supply Facilities
Fresh Water Plant
Water Treatment Facilities Incinerator Facilities
Dangerous Goods and Waste Disposal Greenhouse Gas Removal Facilities Pollution Prevention Facilities
Desulfurization and Denitrification Facilities Power Plant Production of Electric Energy Through Heavy Oill,
Gas, Coal and Uranium Renewable
Energy Plant
Conversion of Fossil Fuels Utilization of Renewable Energy
Refinery Chemical Plant
Crude Oil Refinery Facilities
Production of Petrochemical Raw Materials Through Petroleum Products and Natural Gas
Fig. 1. Research Process and Contents
2.2 IAP의 정의 및 적용
IAP는 프로젝트 초기단계, 또는 계획단계 및 진도관리 단 계에 앞서 프로젝트 참여자들이 일관된 목표를 설정하고 일 치된 결과물을 정의하기 위해 상호 협의를 수행하는 개념이 다(Russell. L. Ackoff, 1981). IAP는 모든 종류의 프로젝트 에 적용할 수 있는 개념이며 이를 적용하는 주체에 따라 다 양하게 해석될 수 있는 포괄적 의미의 개념이다. 참여하는 주체가 다양한 플랜트 프로젝트에서 IAP는 중요한 개념이 지만 특정한 표준 지침이나 방법론이 정립되어 있지 않은 경우, 이를 적용하여 산출물을 이끌어내기는 어렵다.
IAP를 대규모 프로젝트에 적용하기 위해서는 발주자를 비롯한 설계, 조달, 시공의 분야, 공종별 주체들이 프로젝트 의 성과물을 일관되게 정의하고 성과물의 인도를 위한 업무 방법과 관리 도구의 일치를 이뤄야 한다. 프로젝트에 포함 되는 여러 가지 관리 요소들에 대해 관련된 모든 참여 주체 가 주요 작업, 핵심 요구사항 등을 논의하여 실행 가능한 계 획(Workable Plan)을 도출해 내는 것이 IAP의 가장 중요한 목표라고 할 수 있다. IAP를 통해 얻을 수 있는 효과는 (1) 주요 작업(Critical Activity)을 사전에 식별하여 관리계획을 수립 (2) 성과물(Deliverable)에 대한 정의와 요구사항의 사 전 정의 (3) 공종 및 분야간의 간섭(Interface)을 사전에 조 율하여 이슈 도출 (4) 관리요소마다 역할과 책임, 의사결정, 대안 등을 식별하여 프로젝트 성공확률 증대 등이 있다.
본 연구에서 제시하는 작업 패키지 단위의 공정계획은 프 로젝트에 참여하는 주체들의 협업을 통한 패키지 구성이 요 구되는데, 이러한 일련의 과정들이 IAP의 프로세스로 볼 수 있다. IAP를 수행하는 주체들은 IAP를 수행함으로써 공종 별 작업 패키지에 포함되는 공정 요소 정보의 추출과 구성 을 논의하게 되며 이를 바탕으로 프로젝트 공정계획 업무 를 수행할 수 있다. 특히 EPC 플랜트 프로젝트에서 설계, 조달, 시공 단계를 통합적으로 관리하는 작업 패키지를 구 성하여 단계별 업무 흐름을 고려한 AWP (Advanced Work Package)의 개념이 제시되면서 AWP를 구성하기 위해 사전 에 선행되는 IAP가 중요해 졌다. AWP를 수행하는 주체들 은 IAP를 통해 작업 패키지의 구성 기준, 작업 패키지의 내 용을 결정하고 개별 시공 작업 패키지(CWP, Construction Work Package)마다 요구되는 설계도면, 벤더 데이터, 물 량 산출서 등을 기준으로 각각 설계 작업패키지(EWP, Engineering Work Package), 조달 작업 패키지(PWP, Procurement Work Package)를 구성한다.
일련의 AWP 과정은 결국 실제 시공을 고려한 설계, 조 달, 시공 업무의 일치를 이루고 결과적으로 설치 작업 패키 지(IWP, Installation Work Package)를 구성하는 것이 목 적이다. 결과적으로 프로젝트 관리자는 AWP의 과정을 통
해 프로젝트 중에 수행되는 여러 작업들을 패키지로 관리할 수 있으며 공정과 리스크뿐 아니라 안전, 비용 등의 측면에 서도 업무의 연계를 이룰 수 있기 때문에 관련 주체간의 긴 밀한 협의와 업무의 일치는 필수적이라고 할 수 있다.
3. IAP를 활용한 초기 공정계획 방법
3.1 EPC 플랜트 프로젝트의서의 IAP 적용 방안 자산 공정 데이터가 있을 때 이를 활용하여 공정 요소를 추출하기 위해서는 먼저 현장에 설치될 유닛을 식별하고 유 닛별로 포함되는 공종(Discipline)들을 추출하며, 공종의 하 위 수준인 세부공종(Sub Discipline) 레벨에서 관리 단위의 작업 패키지(WP)를 정의해야 한다. 각 WP는 플랜트 모듈, 구역, 구조물별로 하나 이상의 산출물이 기준이 되며 산출 물 단위의 필수 작업이 패키지 내에 포함되어야 한다. 공종 별 WP 구성과 WP별 Typical Activity Data를 추출하고 초 기단계에서 관리할 수 있는 단위의 묶음으로 구성하는 것이 IAP의 필수 업무로 볼 수 있다. 초기 WP 구성을 통해 공정 데이터의 활용성을 증진할 수 있으며 향후 프로젝트가 구체 화되면서 이를 지속적으로 개선해 나아갈 수 있다. 체계적 인 IAP의 수행을 위하여 본 연구는 총 세 가지 단계를 제시 하고 각 단계별 산출물을 정의하여 최종적으론 지속적인 상 호계획을 프로젝트 수행기간 동안 활용할 수 있도록 한다
<Fig. 2>.
3.1.1 공정요소 추출 단계
공정요소란 공정계획을 위해 필요한 데이터로써 WBS의 수준별 Library와 이에 속하는 작업 정보 등이 이에 포함된 다. WBS에 포함되는 주요 내용은 단계, 구역, 공종, 모듈, 유닛 등이며 개별 프로젝트에 적합하도록 수정 보완할 수 있다. 이 중 공종은 대부분의 플랜트 프로젝트에서 핵심이 되는 요소이기 때문에 본 연구 또한 공종을 중심으로 공정
Fig. 2. Planning by Work Package
요소를 추출하고 작업패키지를 구성한다. 해당 단계에서는 프로젝트의 기본정보를 검토하고 공유하며 자산 데이터로 부터 실행 프로젝트 공정에 필요한 요소들을 추출하는 단계 이다.
3.1.2 공정계획 작성 단계
공정계획을 위해 필요한 유닛, 모듈, 공종, 작업 등이 자 산 공정정보로부터 확보되면 플랜트 모듈에 필요한 WP들 을 정의해야 하며 WP에 포함되는 Typical Activity마다 요 구되는 선행 또는 후행 작업을 정의해야 한다. 모든 작업과 WP들은 타 작업 및 WP들과 선후행 관계를 갖게 되기 때문 에 각 패키지와 작업 간의 관계를 설정함으로써 WP별 공정 표를 개발할 수 있다. 공정계획의 주체는 플랜트 유닛에 요 구되는 작업 패키지를 선별적으로 추출하고 연결하여 공정 계획을 실시할 수 있으며 최종적으로 프로젝트의 공정계획 을 수립할 수 있다.
3.1.3 공정계획 평가 단계
이전 단계를 걸쳐 생성된 초기 공정표는 프로젝트 관리기 준 공정표로 최종 확정되기 전까지 지속적으로 평가와 개선 과정을 거쳐야 한다. 특히 프로젝트에 영향을 줄 수 있는 핵 심 업무들을 도출하는 일은 리스크를 식별하고 대응방안을 수립할 수 있는 기초가 된다.
본 단계에서는 프로젝트 특성에 맞는 다양한 공정계획 평 가기준을 선정하여 해당 기준에 따라 WP 작업들을 평가한 다. 공종별로 속한 WP들이 공정계획에 미치는 영향을 고려 하기 위하여 특정 기준을 통해 중점 관리요소를 추출하게 된다. 중점 관리작업을 추출하는 기준은 타 작업과 선후행 관계가 많은 작업, 구매 및 조달의 기간이 길고 난이도가 높 은 작업, 많은 구조물과 유닛에 지속적으로 요구되는 작업, 단위 기간이 긴 작업 등이며 이 외에도 프로젝트의 특성을 고려한 다양한 기준이 적용될 수 있다.
본 연구에서 제시하는 공종별 중점 관리요소 도출 방법은 프로젝트 공정계획 내에 포함된 여러 작업들에 대해 설정된 기준으로 평가한 결과를 각 기준 내에 포함되는 작업의 개 수에 따라 수치화하여 평가하는 방법이다. 이러한 평가 방 법은 프로젝트 개별 특성에 따라 작업들을 상대적으로 평가 할 수 있게 하며 공종마다 중점적으로 관리되어야할 요소를 파악할 수 있게 된다. 또한 프로젝트마다 포함되는 작업들 이 상이하기 때문에 동일한 중점 관리요소 도출 기준을 적 용하더라도 결과가 다양하게 나타날 수 있으며 관리자의 주 관을 통해 기준을 다양하게 선정하면 프로젝트의 성격을 반 영한 중점관리요소를 선정할 수 있다.
4. 샘플 데이터를 통한 IAP의 적용
본 연구에서 제시한 IAP 방법론을 적용하고 검증하기 위 해 실제 플랜트 프로젝트 사례를 이용하는 것이 가장 이상 적이지만 현실적으로 EPC 기업의 상세한 공정 데이터를 확 보하는 것은 어렵기 때문에 가상의 화공 플랜트 프로젝트 시나리오를 이용한 검증을 수행하였다. 적용 샘플에 생성되 는 공종 산출물별 작업 패키지는 시공단계에 한정하였으며 화공 플랜트 중 Refinery Plant에 설치되는 프로세스 유닛 과 그 밖에 수처리시설, 전력공급시설, 저장시설, 통제건물 을 대상으로 선정하였다. <Table 2>는 샘플 프로젝트에 정 의된 유닛들과 공종들을 나타낸다.
Table 2. Units and Disciplines Included in the Sample Project
Classification Contents
Install Unit
Process Unit (Reactor Modules) Control Building
Storage Unit Power Supplier Water Treatment Unit
Main Discipline
Civil (CV) Building/Architecture (AR)
Piping (PI) Electrical (EL) Instrument (IN) Steel Structure (SS)
Mechanical (ME) Painting/Insulation (PA)
4.1 자산 데이터를 이용한 공정 요소 추출 적용 사례의 프로젝트는 크게 다섯 가지의 유닛과 여덟가 지의 주요 공종으로 구성되어 있다. 각 유닛별 계획의 주체 들은 자산 데이터로부터 유닛의 시공을 위해 필요한 공종을 설치될 유닛의 규모와 특성에 맞게 추출하고 이에 따르는 핵심 작업들을 구성한다. 이때 추출된 작업들은 공종별 산 출물 단위의 패키지로 묶는데, 여기서 산출물 단위는 WBS 체계에서 공종 하위 단계에 속하는 단위에서 시공을 고려하 여 구성하게 된다. 자산 데이터로부터 추출된 공종별 작업 패키지는 <Table 3>과 같다.
공종별 주체는 각 분야별로 필수적인 작업들을 식별하여 패키지에 포함시켜야 하는데 해당 작업들은 특정 프로젝트에 특화되어 있지 않으면서 향후 구체화가 가능해야하며, 위의 정의된 패키지들 중 하나의 모듈에 필요한 패키지를 선택적 으로 추출하여 선후행 관계를 설정하면 패키지 내에 포함된 작업들 간의 선후행 관계가 설정되어 결과적으로는 하나의 유닛을 설치하기 위한 베이스라인 공정표가 설정될 수 있다.
Table 3. Work Packages per Discipline
Discipline Package
Civil
Site Preparation Equipment Foundation
Structure Foundation Paving Building & Architecture Building & Architecture
Steel Structure
Shop Fabrication Field Erection
Pipe Rack
Mechanical Stationary Mechanical Rotating Mechanical
Electrical
Common Work Main Power Supply Local Power Supply
Grounding Lighting Work Communication System Electrical Heat Tracing Work
Piping Aboveground Piping
Underground Piping
Instrument
Main Cable Work Main Instrument Work Local Instrument Work Painting & Insulation Painting & Insulation Work
4.2 패키지 단위의 공정계획 작성
자산 데이터로부터 추출되어 구성된 작업 패키지는 샘플 프로젝트에 설치될 유닛에 선택적으로 포함되어 유닛별 공 정표를 구성하게 된다. 샘플 프로젝트에 생성될 공정표는 총 다섯 가지의 유닛마다 구성되어 있다.
4.2.1 Control Building
통제건물은 플랜트 생산을 통제하고 관리하는 기능을 수 행한다. 자동화 관리 이외에도 업무회의나 편의시설 등이 위치하게 되는 복합적인 역할을 수행하기도 한다. 포함되는 공종은 토목, 건축, 전기, 계장, 도장이며 <Table 4>는 해당 유닛을 시공하기 위한 공종별 작업 패키지를 보여준다.
Table 4. Control Building Work Packages
Discipline Package
Civil
Site Preparation (SP) Structure Foundation (SF)
Paving (PV) Building & Architecture Building & Architecture (BD)
Electrical
Common (CM) Lighting Work (LW) Communication System (CS) Instrument Local Instrument Work (LI) Painting & Insulation Painting & Insulation (PA)
4.2.2 Process Unit
추출된 원유 또는 가스를 처리하는 Process Unit은 수송 된 원유를 실질적으로 정제하는 다양한 모듈들로 구성되어 있다. 일반적으로 정유공장의 Reactor 모듈들은 원통형의 수직 또는 수평구조물로써 저장 탱크를 비롯한 타 모듈들로 연결된 송유관들이 연결되고 이를 지지할 수 있는 기반 시 설 및 철골 구조물들이 수반된다.
원유 정제의 절차를 포괄하는 프로세스 유닛은 하나의 구 조물로만 구성된 것이 아닌 다수의 모듈과 설비들로 구성 되어 있기 때문에 작업 패키지들이 반복적으로 나타나며, 규모가 관리단위 이상으로 커질 때에는 개별 설비로 분류 하여 관리할 필요가 있다. 포함되는 공종은 토목, 철골, 기 계, 전기, 배관, 계장, 도장이며 공종별 작업 패키지는 다음
<Table 5>와 같다.
Table 5. Process Unit Work Packages
Discipline Package
Civil Site Preparation (SP)
Equipment Foundation (EF) Steel Structure Field Erection (FE)
Piping Underground Piping (UG)
Aboveground Piping (AG)
Mechanical Rotating Mechanical (RT) Stationary Mechanical (ST)
Electrical Common (CM)
Local Power Supply (LP) Instrument Local Instrument Work (LI) Painting & Insulation Painting & Insulation (PA)
4.2.3 Storage Unit
원료의 저장시설은 정제 프로세스를 거치기 이전과 중간, 그리고 이후의 저장 시설로 구분되며 플랜트 목적과 규모에 따라 다수의 시설로 구분될 수 있다. 본 연구는 프로세스 유 닛과 마찬가지로 하나의 저장 시설을 시공하는 것으로 제한 하였다. 포함되는 공종은 토목, 기계, 전기, 배관, 계장, 도 장이며 <Table 6>은 이에 따른 작업 패키지를 보여준다.
Table 6. Storage Unit Work Packages
Discipline Package
Civil Site Preparation (SP)
Equipment Foundation (EF) Mechanical Stationary Mechanical (ST)
Piping Underground Piping (UG)
Aboveground Piping (AG)
Electrical Common (CM)
Local Power Supply (LP) Instrument Local Instrument Work (LI)
4.2.4 Power Supply Unit
전력 공급시설은 주요 전력을 공급하는 345Kv 또는 220Kv 규모의 대형 송전탑과 변전소, 그리고 기타 소규모 전력공급시설들로 이루어져 있으며 그밖에 Local Power Supply, 배선, MCC (Motor Control Center) 등의 작업이 포함된다. 포함되는 공종은 토목, 전기이며 <Table 7>은 이 에 따른 작업 패키지를 보여준다.
Table 7. Power Supply Unit Work Packages
Discipline Package
Civil Site Preparation (SP)
Structure Foundation (SF)
Electrical
Common (CM) Main Power Supply (MP)
Grounding (GR) Eletrical Heat Tracing Work (HT)
4.2.5 Water Treatment Unit
수처리 시설은 현장에서 사용될 물을 공급 받는 시설과 화 학반응 등을 통해 원료와 분리되어 생성된 액체를 그 특성에 따라 처리하는 시설로 분류된다. 통제건물은 플랜트 생산을 통제하고 관리하는 기능을 수행한다. 자동화 관리 이외에도 업무회의나 편의시설 등이 위치하게 되는 복합적인 역할을 수행하기도 한다. 포함되는 공종은 토목, 건축, 전기, 계장, 도장이며 <Table 8>은 이에 따른 작업 패키지를 보여준다.
Table 8. Water Treatment Unit Work Packages
Discipline Package
Civil Site Preparation (SP)
Equipment Foundation (SF) Mechanical Stationary Mechanical (ST)
Piping Underground Piping (UG)
Aboveground Piping (AG)
Electrical Common (CM)
Local Power Supply (LP) Instrument Local Instrument Work (LI)
4.2.6 공정계획 작성
유닛별로 필요한 공종과 패키지가 정의되면 각 패키지 내 의 Typical Activity의 논리적 시퀀스를 연결하여 공정계획 을 작성할 수 있다. 본 사례에 정의된 유닛별 공정표를 미 (美) Oracle사의 P6 Primavera 프로그램으로 다음 <Fig. 3>
과 같이 작성하였다. 작성된 공정계획은 ‘프로젝트 – 단계 (EPC) - 유닛 – 공종 – 작업’으로 이루어진 작업분류체계 에 따라 작성되었으며 각 작업의 선후행 관계와 기간은 실 제 유사 프로젝트의 공정 데이터를 활용하여 개발되었다.
4.3 공정계획 평가를 통한 중점관리 요소 도출 4.3.1 중점 관리요소 도출
샘플 공정계획을 평가하기 위해 프로젝트 초기 단계인 것 을 감안한 평가기준을 1) 타 작업과 관계가 많은 작업, 2) 조 달의 기간과 난이도가 높은 작업, 3) 현장에 설치될 구역 또 는 유닛에 반복적으로 포함되는 작업, 4) 단위 기간이 상대 적으로 긴 작업으로 선정하였다. 초기 단계에서 향후 공정 에 영향을 줄 수 있는 작업들을 식별하기 위하여 공종별 작 업들이 각 기준에 포함된 빈도를 통해 평가한다.
4.3.2 주요 작업 도출 결과 및 공종별 평가
각 요소에 따라 도출된 작업들을 공종별로 평가하기 위해 서 공종별 패키지들 및 작업들이 속한 요소의 개수에 따라 가 장 빈도가 높은 값을 1로 보고 나머지 값을 상대적인 수치로 평가한다. 예를 들어 LLI (Long Lead Items)가 요구되어 구 매, 조달의 중요성이 높은 작업들이 기계(Mechanical) 공종에 가장 많이 포함되어 있을 때, 기계 공종에 속한 해당 작업들 의 개수를 1로 설정하고 나머지 공종들에 속한 작업의 개수를 1로 나누어 상대평가 한다. 공종별 기준에 속하는 작업의 개 수 및 최댓값에 대해 나눈 환산값은 다음 <Table 9>와 같다.
Table 9. Number of Activities Belonging to the Extraction Criteria by Type of Discipline
Criteria Activity Interaction
LLI Equipment Procurement
Units Included Frequency
Duration Length
Civil 17(1) 0(0) 7(0.44) 9(1)
Architecture 4(0.24) 0(0) 1(0.06) 1(0.11) Steel Structure 8(0.47) 0(0) 3(0.19) 0(0)
Mechanical 8(0.47) 5(1) 3(0.19) 0(0)
Electrical 11(0.65) 2(0.4) 16(1) 3(0.33)
Piping 15(0.88) 0(0) 7(0.44) 1(0.11)
Instrument 5(0.29) 0(0) 5(0.31) 1(0.11)
Painting 5(0.29) 0(0) 4(0.25) 0(0)
Fig. 3. Milestone Schedule of Sample Project
1) Civil
토목공사는 타 공종에 비해 상대적으로 시공 범위 및 면 적이 넓으며 단위 공사 기간이 긴 작업들이 많고, 모든 구조 물 시공에 연관되어 있다. 이는 건축의 특성상 모든 구조물 이 시공되기에 앞서 기반 작업이 선행되어야하며 지하 매립 되는 배관 시설과 케이블들이 시공되어야하기 때문이다. 평 가된 값 또한 토목공사에 속한 작업들이 대부분 단위 기간 이 길거나 타 작업들과 연관이 많은 작업들로 구성되어 있 음을 보여주며 전기공사에 이어 가장 많은 작업 패키지의 출현 빈도를 보여준다<Fig. 4>.
2) Architecture
건축공사는 타 공종에 비해 독립적인 경향이 많은 것으로 나왔으며 건축공사와 가장 관련이 깊은 Control Building 시설 외에 타 유닛에 대한 의존성이 상대적으로 적다. 즉 공 정관리자는 현장 여건에 따라 최적의 공정과 생산성을 발휘 할 수 있는 시공 전략을 수립할 수 있다. 건축공사에 포함된 작업들은 <Fig. 5>에서 볼 수 있듯이 네 가지 평가 기준에 속한 빈도가 상대적으로 낮았다.
3) Steel Structure
철골공사는 주로 플랜트 모듈 시공에서 대형 장비의 시공 이나 이에 포함된 보조 구조물에 요구된다. 플랜트 공사의 특성 상 건설 공사에 일반적으로 많이 사용되는 철근 콘크 리트 구조물에 비해 철골 구조물의 사용 빈도가 상대적으로 높으며 따라서 다수의 유닛에 많이 포함된다. 또한 플랜트 에서 철골공사는 무겁고 큰 철골재의 양중과 공장 조립 철 골재의 조달, 그리고 현장 조립 등이 필요하지만 조달 업체 의 선정과 조달 과정이 대형 기계 장비를 요구하는 타 공종 에 비해 난이도가 높지 않기 때문에 조달 중요성이 높은 작 업에 포함된 빈도는 낮다<Fig. 6>.
4) Mechanical
기계공사는 플랜트 공사에 설치되는 다양한 모듈에 필요한 기계장치들을 시공하는 공종이며 공장에서 생산된 기계장치 를 현장에서 설치하는 작업이 주로 요구된다. 이는 시공되는 장치가 대부분 전문성이 요구되는 플랜트에 특화된 장치들이 며 일반적인 운송 장비로는 조달하기 어려운 대형 장치들이 기 때문이다. 평가 결과 값은 LLI 장비의 조달을 요구하는 작 업이 기계공사에 가장 많음을 보여주며, 플랜트 공사에 핵심 인 만큼 작업 간의 선후행 관계도 적지 않음을 보여준다.
Fig. 4. Distribution of Activities for Civil Works
Fig. 6. Distribution of Activities for Steel Structure Works
Fig. 5. Distribution of Activities for Architecture Works
Fig. 7. Distribution of Activities for Mechanical Works
5) Electrical
전기공사는 현장에 주요 전력을 공급하는 작업과 개별 전 력 및 각종 케이블 및 패널을 설치하는 작업으로 구성되어 있다. 모든 건축물과 모듈들은 전력이 요구되기 때문에 전 기 공사는 모든 유닛에 포함되며 전력을 공급하기 위한 각 종 전선과 기타 부속품들의 시공은 지하 매립 배관공사와 구조물 내의 배관, 그리고 여러 설비의 모터 장치와 연결되 어 있어 시공단계에서 지속적인 작업의 관리가 필요하다.
평가의 결과 값은 모든 공종 중에 가장 많은 작업 패키지들 이 플랜트 모든 유닛에 다양하게 포함됨을 보여주며 대형 송전탑과 발전 장치의 조달 또한 조달의 난이도가 높은 것 을 나타낸다.
6) Piping
배관공사는 일반 건축공사의 배관 시공 외에 플랜트 유닛 에 설치되는 여러 가지 지하, 지상 배관들을 시공하는 공종 으로써, 플랜트 공사에는 필수적인 공종이라고 할 수 있다.
배관들은 용도에 따라 크기와 모양이 다양하며 일부 특수 배관들은 규모가 크고 특수 처리가 요구되어 조달 과정의 중점 관리가 필요할 수 있다. 본 연구의 공정 샘플 데이터는 특수한 배관 작업들이 포함되지 않아 조달 난이도가 높은 작업은 포함되지 않았지만 다수의 선후행을 갖는 작업들이
다수 포함되었으며 여러 유닛에 다양한 작업들이 요구되었 다. 또한 지하 배관 작업은 토목공사와 관련되어 비교적 기 간이 긴 작업이 많은 것으로 나타났다.
7) Instrumental
계장공사는 플랜트 공사에 설치되는 각종 장치의 제어, 계기장치 등을 장비하는 것으로써 이를 위한 배관, 배선, 덕 트 공사 등이 포함된다. 계장공사는 플랜트 유닛 뿐 아니라 일반 건축물의 전력, 수도 장치에 필요한 핵심 공종이며 규 모가 크거나 시공의 난이도가 높지 않지만 프로젝트 생애주 기 동안 지속적으로 관리가 필요하다. 평가 결과에 의하면 계장공사에 속한 많은 작업들은 각종 유닛에 포함되는 빈도 가 상대적으로 많았으며 선후행 관계가 많은 작업들이 적지 않게 포함되었다.
8) Painting & Insulation
도장 및 단열공사는 일반 적인 건축공사에 포함되는 공종 이지만 주로 철골재로 이루어진 플랜트 모듈과 구조물의 부 식 방지를 위한 도장(Painting)을 위해 필수적인 공종이기 도 하다. 도장 및 단열공사는 주로 시공 마지막 단계에 이뤄 지며 그만큼 다수의 선행 작업이 요구되는 경우가 많다. 평 가 결과에 따르면 도장 및 단열공사에 속한 작업들은 상대 적으로 선후행 작업들로 연관되어 있다.
Fig. 8. Distribution of Activities for Electrical Works
Fig. 10. Distribution of Activities for Instrument Works
Fig. 11. Distribution of Activities for Painting & Insulation Works
Fig. 9. Distribution of Activities for Piping Works
4.3.3 평가 결과 분석 및 소결
도출된 결과를 살펴보면, 첫째로 타 작업과 선후행 관계 가 많은 작업들은 토목공사에 가장 많이 분포되어 있었으 며, 배관공사와 전기공사가 뒤를 이었다. 특히 토목공사는 특성상 상대적으로 다수의 후행연관작업을 갖고 있었으며 배관,, 전기, 계장공사는 대부분의 플랜트 기계공사의 작업 들과 연관되어 있었다. 구매 및 조달의 난이도가 높은 작업 은 주로 기계공사에 분포되어 있었으며 그 외에 전기공사의 주요 전력공급 작업에 일부 분포되어 있다.
여러 유닛 시공에 지속적으로 요구되는 작업들은 시공에 대한 당위성이 높아 필수적으로 포함되는 작업들이다. 샘플 사례의 공정에는 전기공사에 해당하는 작업들이 타 공종의 작업에 비해 높은 빈도로 포함됨을 볼 수 있으며 뒤를 이어 배관공사와 토목공사의 작업들이 높은 빈도로 나타났다.
단위 기간이 긴 작업들은 대부분 토목공사에 분포되어 있 었으며 토목공사를 제외한 타 공종에서는 낮은 빈도로 나타 났다. 이는 일반적으로 토목공사에 속한 작업들이 대규모 굴착 작업, 기반 콘크리트 타설 작업과 같은 작업들로 구성 되어 있기 때문이다. 이와 같은 공종별 중점 관리요소의 도 출에 기반을 둔 업무 전략 수립은 개별 관리 요소에 대한 프 로세스, 산출물, 역할 및 책임, 의사결정에 대한 내용이 포 함되어야 한다. 이와 같은 중점 관리요소에 대한 관리전략 의 정보들은 프로젝트 이해관계자의 원활한 IAP를 위한 기 반 자료들이 될 수 있다.
5. 결론
본 연구는 프로젝트의 계획을 위해 사용되는 자산 데이터 를 활용하여 초기 공정계획을 수행하는 방법을 IAP를 중심 으로 제시하였다. IAP의 단계별 업무는 상세한 작업 단위로 작성된 실적 데이터를 초기 단계에 사용될 작업 패키지로 구성하고 이를 통해 공정계획을 수행하는 방법론을 보여준 다. 이렇게 수행된 공정계획은 각 단위 작업들 중 향후 공정 에 영향을 줄 수 있는 주요 작업들을 추출하여 참여 주체로 하여금 중점 관리사항을 도출할 수 있게 해준다. 규모가 크 고 복잡한 플랜트 프로젝트에서 관리 단위의 작업 패키지를 미리 설정하고 기존의 방법보다 더욱 상세한 단위에서 공정 계획을 수행할 수 있다는 것은 프로젝트의 예측, 감시, 통 제를 정확하고 체계적으로 수행할 수 있음을 의미하며 이를 관련된 모든 주체가 평가하여 주요 인자들을 식별하고 관리 전략을 수립하는 것은 프로젝트의 수행능력(Performance) 과 성과물(Deliverable)의 개선을 통해 프로젝트의 성공률을 높일 수 있다는 것을 의미한다.
본 연구가 제시한 프로젝트 계획 방법론을 바탕으로 다
음과 같은 결론 및 개선사항이 도출되었다. 첫째, IAP를 더 욱 효과적으로 수행하기 위하여 프로젝트 중에 발생하는 각 종 정보를 지속적으로 자산화 하는 노력이 요구된다. 둘째, 본 연구가 제시한 중점 관리요소 평가기준은 공종별 작업의 개수와 해당 빈도에 따라 도출하였으나, WP 단위의 보다 상세한 수준에서, 그리고 다른 부가적인 기준에 따라 평가 할 수 있다. 셋째, IAP를 통한 프로젝트 계획 방법론이 모든 프로젝트 주체들에게 효과적으로 통제되고 관리될 수 있도 록 PMIS (Project Management Information System) 등 과 같은 시스템 도구와 함께 활용될 경우 더 효과적인 IAP 가 수행될 수 있다. 넷째, 본 연구의 결과물인 공종별 중점 관리요소의 도출 결과를 토대로 관리 단위의 공정 요소마다 업무절차, 입출력 데이터, 의사결정, 역할 및 책임을 정의하 고 이를 문서화하여 관리할 필요가 있다.
시공 이전 단계의 계획 업무는 활용성이 높은 데이터들과 고도화된 예측 및 계획기술이 있다면 상대적으로 높은 부가 가치를 얻을 수 있으며 특히 설계와 조달에 있어 더욱 복잡 하고 난이도가 높은 플랜트 프로젝트의 계획단계는 더욱 그 렇다. 이러한 계획 방법론이 공정에 국한되지 않고 프로젝 트의 원가, 리스크 등의 다양한 영역을 포괄하는 방향으로 발전시킬 수 있다면 더욱 정확하고 상세한 프로젝트의 예측 과 관리를 수행할 수 있을 것으로 기대된다.
감사의 글
본 연구는 국토교통부 플랜트 연구개발사업의 연구비 지 원(과제번호#18IFIP-B091004-05)에 의해 수행되었습니다.
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요약 :
EPC 플랜트 프로젝트는 규모와 복잡성 측면에서 시공 이전 단계의 계획 업무가 프로젝트 성패에 큰 영향을 미치기 때문에 프로 젝트에 참여하는 주체간의 긴밀한 협력과 의사소통이 필수적이다. 본 연구는 이러한 필요성을 기반으로 플랜트 프로젝트에서 자산 데이터를 활용하여 공정계획의 요소정보를 추출하고, 이를 패키지로 구성하여 초기 공정계획을 수행하는 방법론을 상호계획 (IAP, Interactive Planning)의 개념을 통해 제시한다. 프로젝트 초기단계에서 효과적인 IAP를 수행하기 위하여 자산 데이터로부터 공정 요소정보를 추출하고 작업 패키지 단위의 공정 계획을 작성하며 작성된 공정계획을 평가하는 세 가지 단계를 제시하였으며 이를 샘 플 프로젝트 사례에 적용하였다. 제시된 IAP 방법론을 통해 자산 데이터 활용성 증진과 공정 리스크 사전식별 및 대응책 개발을 도 모할 수 있으며 이는 프로젝트를 성공적으로 완료하기 위한 공정 전략 수립의 기반이 될 수 있다.
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