Research Article

Journal of Korean Institute of Architectural Sustainable Environment and Building Systems. 30 December 2021. 794-805
https://doi.org/10.22696/jkiaebs.20210067

ABSTRACT


MAIN

  • 서 론

  •   연구배경 및 목적

  •   연구방법

  • 국내외 관련 연구동향

  • 제로에너지수준 그린리모델링을 위한 조건 설정

  •   건축물 준공연도별 기준 정의

  •   세부 분류 항목 및 기준 수립

  •   조건에 따른 유형화

  •   기존 건축물 대상 그린리모델링 공사비 데이터 산출

  • 제로에너지수준 그린리모델링의 공사비 예측 모델 개발

  •   제로에너지수준 그린리모델링 공사비 예측 모델 설계

  •   제로에너지수준 그린리모델링의 공사비 예측 모델의 공사비 산출 방법

  • 결 론

서 론

연구배경 및 목적

신축건축물 공사에 의존적이었던 국내 건축 시장은 최근 재건축 및 리모델링 수요의 증가에 직면하였다. 국내건축물 중 약 75%인 540만동이 준공 후 15년이 지난 노후건축물로, 리모델링 시장에 대한 수요는 지속적으로 증대되고 있다. 정부는 노후 건축물의 에너지성능개선사업인 그린리모델링의 본격 활성화를 위한 다각도의 맞춤형 정책을 추진하고 있으나, 초기투자비가 높고 회수기간이 길어 제도적 지원에 의한 한정적 확산에 그쳐왔다.

국토교통부는 2021년 06월 보도자료를 통해 「2050년 탄소중립 달성을 위한 녹색건축 활성화 방안」을 발표하며, 공공건축물 그린리모델링 사업의 의무화 제도의 도입 및 민간건축물에 대한 지원 확대의 도입의 기반을 마련하였다. 그린리모델링 사업은 기존 건축물이 지니는 설계제약여건과 공사 환경에 따른 많은 영향인자들이 매우 복잡하게 얽혀 있어 사업의 성공적 수행을 위해서는 다양한 의사결정요인인 공사비용 및 기간 등의 명확한 파악을 통해 기획단계에서 리스크를 파악하고, 이를 해결하기 위한 방안 수립이 필수적으로 요구된다. 일반적인 리모델링은 건축물의 노후화를 억제하거나 기능 향상 등을 위하여 대수선하거나 건축물의 일부를 증축 또는 개축하는 행위(BUILDING ACT, 2020)로 정의되며, 그린리모델링은 에너지 성능 향상 및 효율 개선 등을 통하여 기존 건축물을 녹색건축물로 전환하는 활동으로(Public Notice On Operation of Green Remodeling Support Project, 2020), 에너지 효율 향상에 초점을 맞춘 리모델링이라 볼 수 있다. 이러한 그린리모델링 사업의 추진 타당성을 위한 객관적인 평가 체계의 구축 및 이에 관한 연구는 미비한 실정이다. 이에 본 연구는 그린리모델링 사업 추진 시 초기 단계에서 획득 가능한 정보를 바탕으로 추가 공사비를 예측함으로써 사업 리스크를 최소화하고 합리적 의사결정이 가능한 비용 예측 모델을 제안하고자 하고자 한다.

연구방법

건설프로세스의 특성상 추가 공사비에 대한 의사결정은 사업 초기 단계에서 신속하게 이루어져야 하므로, 제로에너지건축물로의 그린리모델링 의무화 도입 시 추가 공사비 예측 및 의사결정을 가능하게 하는 시스템의 구축이 매우 필요하다.

본 연구에서는 비용 측면에서 구현 가능한 제로에너지 건축물 그린리모델링 공사비 산정 모델 개발을 위해 건물 에너지 효율화에 필수적인 요소인 단열공사의 1) 그린리모델링 대상 기축 건축물에 대한 데이터를 수집하고 2) 일반 건축물에 대한 직접 공사비의 현재 수준을 분석하여, 그린리모델링 수행 시 작동되는 공사비 영향 인자를 파악함으로써 3) 건축물의 용도 및 규모에 따른 최적 공사비 예측에 활용 가능한 모델(Figure 1)을 제시하고자 한다. 구체적인 방법으로는, 1) 기축 건축물의 건축물 대장 정보를 통해 지역 정보와 건축물의 준공연도정보를 수집하고, 단열공사 그린리모델링을 위한 자재, 시공 방법, 보강 방법에 대한 정보를 수집하였다. 2) 일반 건축물에 대한 직접 공사비 수준은 재료비, 노무비, 경비로 나누어 직접공사비 수준을 조사하고 분석하였으며, 그린리모델링 단열공사에 영향을 미치는 인자를 파악하였다. 3) 건축물 용도 및 규모에 따른 최적 공사비 예측을 위해 그린리모델링 총 공사비를 산출할 수 있는 모델 프레임을 설계하고, 단열공사의 상세 공사비를 산출하기 위한 모델을 제시하였다.

https://static.apub.kr/journalsite/sites/kiaebs/2021-015-06/N0280150619/images/Figure_KIAEBS_15_6_19_F1.jpg
Figure 1.

Research Flow Chart

국내외 관련 연구동향

그린리모델링 공사비 산정 및 공사비 구성에 관한 연구는 미비하나, 리모델링 공사비 산정에 대한 연구는 다수 수행되고 있으며, 리모델링 공정과 설계요소 기반의 공사비 개산견적을 주로 활용하는 경향을 보인다.

Jeong et al. (2021)은 리모델링의 특징 및 설계 요소를 반영하여 개략 공사비를 산정하는 공동주택 지하주차장 확대 리모델링의 개략 공사비 산정 모델을 개발하였다. 리모델링 설계도면이 확정되기 전 개략 공사비를 산정할 수 있도록 Activity별 물량 산출식 및 단가를 제시하고 있다. Kim and Cha (2018)는 비전문가인 발주자의 의견을 설계요소화하여 견적에 반영하는 방법과 설계요소에 따른 예상공사비를 산출하는 방법을 제안하였다. 설계요소를 견적에 반영하는 방법은 기존의 공동주택 리모델링 사례를 조사하여 공사비에 큰 영향을 미치는 설계요소를 추출한 뒤, 각 설계요소별로 연관된 공종과 물량산출방안을 제시하여 공사비를 산출하였다. Nam (2004)은 건물의 노후화와 리모델링 프로세스를 파악한 후, 리모델링 프로세스 절차에 따라 리모델링 대상 학교를 선정하여, 설문을 통한 이용자 요구분석을 통해 리모델링(안) A, B를 도출하여 각 안에 대한 공사내역 및 공사비를 산출하고, 각 리모델링(안) 및 신축 대비 비용절감 효과를 분석하였다. Han and Kim (2007)은 기존에 진행된 리모델링 프로젝트 사례 분석을 통해 리모델링 비용의 경향성을 분석하였다. 이를 위해 리모델링 공사의 비용분류체계를 수립하고 이를 활용하여 Cost Component를 구성함으로써 실제 리모델링 실적데이터와 공사비 견적을 통하여 Cost Component의 가격 데이터를 도출하고 경제성 평가 모델을 통해 리모델링 공사비를 분석하였다. Park and Chun (2004)은 리모델링 공사는 기존 자원의 활용이라는 제한조건 아래 수행되므로 기존 건축물의 구성요소들의 상관관계가 리모델링의 대상과 범위의 선정에 제약조건 및 영향요인으로 작용하게 되, 이러한 리모델링 공사의 특성을 고려하여 리모델링 사업 수행 시 설계단계에서 건축물 공간을 구성하는 부위의 구성요소 간 상관관계 분석을 통해 이를 도식화하고 부위별 적정 대안선정 방법을 제안하였다. Nam and Kim (2017)은 그린리모델링 사업 활성화를 위한 발주방식을 제안하면서 기존의 리모델링과 그린리모델링 사업의 정의에 대하여 제시하며, ‘그린리모델링 사업’은 기존 건축물의 에너지 성능개선을 기초로 안전하고 건강한 생활공간을 조성하기 위한 사업으로 정의하였다. 본 논문에서는 이러한 관점에서 기존 리모델링과는 달리 그린리모델링에서 도출되는 공사비 산정 부분의 특수성에 주목하고 이를 반영하는 공사비 모델을 도출함으로써 그린리모델링에 특화된 공사비모델을 제안하고자 한다.

리모델링 공사비 산출은 크게 기본설계 단계의 개산견적과 실시설계 단계의 상세견적의 2가지로 구분할 수 있다. 이때, 개산견적 단계에서는 실제 건축물에 대한 세부정보가 부재한 상태에서도 빠르게 견적이 가능하지만, 리모델링 프로젝트의 경우 불확실성이 신축에 비해 매우 광범위하고 다양할 뿐만 아니라 이를 효과적으로 반영하고자 하는 체계가 정립되어 있지 않다(AACE, 1999; Kirkham, 2007). 이에 따라 친환경요소를 고려한 리모델링 공사의 실적 단가를 분석하여 유사한 프로젝트의 공사비를 예측하고자 하는 모델이 주를 이루었다.

Lee and Cha (2016)는 신축과 달리 기존 건축물이 지니는 설계제약여건과 공사환경에 따른 다양한 영향인자들(내구연한, 지반상태, 대지여건 등)에 의해 크게 영향을 받는 건축 리모델링 공사비용 예측을 위해 불확실성에 입각하여 리스크를 반영한 확률론적 산출 방안을 제안하였다. Hu (2019)는 LCC에 기반한 그린리모델링의 비용 분석을 위해 미국 메릴랜드주의 노후 건축물(40년)인 교육시설을 사례로 연구를 수행하였다. 실험을 통해 수명주기 평가 모델을 만들고, 탄소 중립 목표 달성을 위한 에너지 성능 단계별 시나리오를 구성하여 비용을 구성 및 예측하고, 민감도 분석을 통해 다양한 변수의 가중치를 도출하여 에너지 성능과 비용 간 관계를 규명하여 최적의 대안을 제시하였다.

기존 Input 데이터 모델(시나리오)은 주로 에너지 해석프로그램을 기반으로 에너지 사용량을 평가한 뒤, 그에 따른 투입 비용을 자재비용 중심으로 해석하는 것으로 그린리모델링 공사비를 산출하여왔다. 그러나 실제 그린리모델링 공사비의 경우 시공비용, 자재비용 등의 측면에서 이러한 예상금액과 현저한 차이가 발생하는 경우가 많아 실제 적용에 한계가 있다. 또한, 그린리모델링 공사 수행 시에는 기존의 리모델링 공사와는 달리 재생 에너지의 추가 설치 및 초기 비용 증가, 투자비 회수 기간 장기화 등 보급 및 활성화의 어려움이 존재한다. 건설프로세스의 특성상 이러한 추가 공사비에 대한 의사결정은 사업 초기 단계에서 신속하게 이루어져야 하므로, ZEB 그린리모델링 의무화 도입시 추가 공사비 예측 및 의사결정을 가능하게 하는 모델의 개발이 필요하다.

제로에너지수준 그린리모델링을 위한 조건 설정

건축물 준공연도별 기준 정의

건축법은 시간이 흐름에 따라 요구하는 에너지 성능 수준이 강화되어 왔다. 이에 따라, 벽두께, 단열의 수준 등이 변화해왔으며, 이는 그린리모델링 시 보강공사의 수준이 달라지는 중요한 요인이며, 공사비와도 직결되는 항목이다. 따라서, 본 연구에서는 다음 Table 1과 같이 건축물 에너지 관련 핵심 관련 법규를 조사하고 내용의 중요도에 따라 준공연도 기준을 수립하였다.

Table 1.

Key Regulations Changes Related to Building Energy Performance

Updated Date Title of Law Key Changes
Sep. 05. 1979.
(Law of Ministry of Construction No.244, Revised)
•Enforcement Regulation of Construction Law •Measures to prevent heat loss of buildings and the preparation of standards for the thickness of insulation materials
Mar. 17. 1984.
(Law of Ministry of Construction No.366, Revised)
•Enforcement Regulation of Construction Law •Establishment of standards for heat flow rate for each building area according to the region
•Preparation of a standard table for the thickness of insulation materials used in buildings according to the region
Jul. 21. 1987.
(Law of Ministry of Construction No.422, Revised)
•Enforcement Regulation of Construction Law •Subdividing based on the thermal Conductivity by building site according to region (by area and regional division)
•Subdividing the thickness standard table of insulation materials used in buildings according to regions (by area and regional division)
Jun. 01. 1992.
(Law of Ministry of Construction No.504, Revised)
•Enforcement Regulation of Construction Law
•Rules on Facility Standards, etc. of Buildings
•Enforcement Regulations of the Building Act Delegate to the Rules on Facility Standards, etc. of Buildings based on Conductivity
Jan. 17. 2001.
(Law of Ministry of Construction and Transportation No.270, Revised)
•Rules on Facility Standards, etc. of Buildings •Subdividing and strengthening the standard of heat perfusion rate of building areas by region
•Excluding the insulation thickness standard table used in buildings
May. 11. 2001.
(Notification No. 2001-118 Ministry of Construction and Transportation )
•Standards for energy saving design of buildings •Integrated eight types of energy saving design standards for each building use into energy saving design standards for buildings
•A new standard for the thickness of insulation materials
Jun. 11. 2010.
(Notification No. 2010-371 Ministry of Construction and Transportation
Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs, Revised)
•Standards for energy saving design of buildings •Reinforcement standard for the thickness of insulation materials

세부 분류 항목 및 기준 수립

기존 건축물의 그린리모델링공사는 해당 건축물의 노후화 정도를 파악하고 이를 개선하여 법적 최소기준을 만족하여야 한다. 준공연도와 기존 건축물의 노후화 정도는 분명한 상관관계가 존재하는 것은 아니나, 통상적으로 준공연도가 오래된 건물일수록 노후화 정도가 심화되는 경우가 일반적이다. 이는 단열공사 벽체 부위 시공 시 단열방식, 시공방식, 보강방식 측면에서 영향요인으로 작용한다.

첫 번째로, 단열방식 측면에서 살펴보면, 기존 건축물의 준공연도가 오래될수록 구조부를 비롯한 벽체를 구성하는 자재의 성능이 현저히 감소함에 따라, 그린리모델링 시 기존 건축물의 상당 부분을 전면 수선하는 경우가 발생한다. 특히 준공연도가 오래될수록 기존건축물의 외피를 그린리모델링하는 과정에서 기존 단열방식을 외단열 방식으로 전환하는 사례가 다수 존재한다. 한편 단열재 시공 시 같은 두께를 한겹으로(eg:100 mm) 시공하는 방법과 두겹으로(eg:50+50 mm)로 시공하는 방법이 존재한다. 이때 단열재의 총 두께는 동일하지만 두겹으로 시공 시 겹치는 부분이 존재하게 되면서 추가적인 단열효과를 얻을 수 있다. 준공연도가 오래된 건물일수록 이러한 두겹시공의 필요가 증가한다고 볼 수 있다.

두 번째, 시공방식 측면에서는 기존 건축물의 그린리모델링 적용 시 단열공사 공종에서의 단열재 시공방식은 크게 기존 단열재에 필요한 만큼을 덧대어 시공하는 덧댐 시공과, 기존 단열재를 새로운 단열재로 교체하여 시공하는 교체시공으로 구분될 수 있다. 활용 가능한 기존 자재를 사용하는 것은 건축물의 전생애주기적 관점에서 매우 중요하다고 할 수 있다. 다만 준공연도가 오래될수록 단열재의 재활용이 불가능할 가능성이 높아 덧댐시공이 아닌 교체시공의 필요가 높아진다.

마지막, 보강방식 측면에서 살펴보면 기존 건축물은 노후도가 증가할수록 창호 주변 단열 및 기밀성능의 저하 현상이 심화된다. 창호를 통해 손실되는 건축물의 에너지를 저감하기 위해 그린리모델링시 단열보강공사를 적용하는 것이 바람직하며, 이 때 준공연도가 오래된 공공건축물일수록 단열보강 비율을 높게 적용할 필요가 있다.

조건에 따른 유형화

앞서 정의한 기준에 따라 준공연도에 따라 5개의 그룹을 나누고, 유형을 Table 2와 같이 정의하였다.

Table 2.

Additional Construction Work by Year Group

Work Category Group A
(Before 1980)
Group B
(1980 ~1986)
Group C
(1987 ~2000)
Group D
(2001 ~201)
Class E
(After 2011)
Construction Work Detailed Work
Insulation Work Insulation System Type Exterior Insulation System Complete Replaced Exterior Insulation System Complete Replaced Exterior Insulation System Partially Replaced Exterior Insulation System Partially Replaced N/A
2-Layer Construction Needed Needed Needed N/A N/A
Construction Type Ratio of Overlay Overlay
(0%)
Overlay
(25%)
Overlay
(50%)
Overlay
(75%)
Overlay
(100%)
Reinforcement Corner Reinforcement Corner Foaming
(100%)
Corner Foaming
(75%)
Corner Foaming
(50%)
Corner Foaming
(25%)
Corner Foaming
(10%)

기존 건축물 대상 그린리모델링 공사비 데이터 산출

리모델링 공사의 대표적인 공종으로는 철거공사, 구조 보수/보강 공사, 가설 공사, 건축공사, 설비공사, 전기공사, 조경공사 등이 있으며, 에너지와 밀접한 그린리모델링 공종으로서는 단열공사, 창호공사, 조명공사, 냉난방설비, 신재생 5개 공종이 존재한다. 그린리모델링은 에너지효율화를 목적으로 하는 리모델링으로 2050 탄소중립 이행에 대한 요구가 커짐에 따라 리모델링 시장의 그린화는 필수불가결한 사항으로 고려되어지고 있다. 그러나 현장의 여건과 예산상의 문제 등으로 인해 전체적인 그린리모델링이 어려운 현장이 다수를 이루고 있으며, 이에 따라 단열공사 및 창호교체 등의 패시브적 요소에 대한 그린리모델링이 우선적으로 고려되고 상기 항목에 대한 정책적 지원도 활발한 상황이다. 특히, 단열공사는 창호교체 대비 공사비대비 에너지효율 성능 개선에 대한 효과가 좋아 그린리모델링 수행 시 가장 먼저 고려되는 항목으로 여겨지고 있다. 이에 본 연구에서는 5개 공종 중 단열공사를 중심으로 데이터셋을 우선적으로 구축하여 공사비데이터베이스를 구축하였다.

그린리모델링 단열공사는 1) 기존 건축물의 법규기준 요건 확인, 2) 단열공사를 위한 자재구성계획 수립, 3) 자재구성에 따른 공사비용 예측, 4) 단열공사 및 마무리의 순서로 진행된다. 기존 건축물의 법규기준 요건을 확인하고, 단열공사를 위한 자재구성계획을 수립하기 위해 현업에서 단열공사 시공 시 주로 활용되는 재료 20가지를 도출하였으며, 그린리모델링의 특성 상 고성능단열재를 활용한 공사비 예측 또한 고려가 필요하다고 판단되어 진공단열재 품목을 추가하여 총 21가지 품목의 단열재를 포함하여 데이터베이스를 구성하였다. 단열재의 종류는 다음의 Table 3과 같다.

Table 3.

The Classification by the Thermal Conductivity of Insulation Materials

No. Classification The Type of Insulation Materials Thermal Conductivity Range
1 Class A Extruded Polystyrene (XPS) Special Type 0.034W/mK or/and below
2 Class A Extruded Polystyrene (XPS) Type1 0.034W/mK or/and below
3 Class A Extruded Polystyrene (XPS) Type2 0.034W/mK or/and below
4 Class A Extruded Polystyrene (XPS) Type3 0.034W/mK or/and below
5 Class A Expanded Polystyrene (EPS) Type 2 No.1 0.034W/mK or/and below
6 Class A Expanded Polystyrene (EPS) Type 2 No.2 0.034W/mK or/and below
7 Class A Expanded Polystyrene (EPS) Type 2 No.3 0.034W/mK or/and below
8 Class A Expanded Polystyrene (EPS) Type 2 No.4 0.034W/mK or/and below
9 Class A Glass Wool 48 K 0.034W/mK or/and below
10 Class A Glass Wool 64 K 0.034W/mK or/and below
11 Class A Glass Wool 80 K 0.034W/mK or/and below
12 Class A Glass Wool 96 K 0.034W/mK or/and below
13 Class A Glass Wool 120 K 0.034W/mK or/and below
14 Class B Expanded Polystyrene (EPS) Type 1 No.1 0.035W/mK ~ 0.040W/mK
15 Class B Expanded Polystyrene (EPS) Type 1 No.2 0.035W/mK ~ 0.040W/mK
16 Class B Expanded Polystyrene (EPS) Type 1 No.3 0.035W/mK ~ 0.040W/mK
17 Class B Glass Wool 24 K 0.035W/mK ~ 0.040W/mK
18 Class B Glass Wool 32 K 0.035W/mK ~ 0.040W/mK
19 Class B Glass Wool 40 K 0.035W/mK ~ 0.040W/mK
20 Class C Expanded Polystyrene (EPS) Type 1 No.4 0.041W/mK ~ 0.046W/mK
21 Etc. VIP 0.0020W/mK or/and below

건축물의 에너지절약설계기준 별표1. 지역별 건축물 부위의 열관류율표, 별표 2. 단열재의 등급 분류, 별표3. 단열재의 허용두께를 기반으로 그린리모델링 구현을 위한 법적 최소기준을 충족시키는 공사비 단가체계를 구성하고, 법규기준 만족을 위한 주요 단열재의 부위별 재료비, 노무비, 경비 단가를 산출 하였다. 단가 산출을 위해 활용되는 가격으로는 거래실례가격, 공표가격, 견적가격, 감정가격, 의뢰가격, 표준시장단가에 의한 가격 등을 들 수 있으며, 일반적으로 기획재정부에 등록된 복수의 전문가격조사기관이 발표하는 월간 단가자료를 활용한다. 대표적인 전문가격조사기관 및 물가정보지는 한국물가협회의 ‘물가자료’, 한국물가정보의 ‘물가정보’ 및 조달청 나라장터의 ‘가격정보’ 등이 있다. 각각의 단가는 그 조사 목적 및 방법에 따라 상이하며, 특히 ‘가격정보’는 조달청 나라장터에 등록된 업체의 대량 거래가격 기준인 경우 시중단가와 차이가 발생할 수 있다. 따라서 본 과업 수행을 위한 주요 단열재의 부위별 재료비, 노무비, 경비 단가를 산출하는 과정에서 ‘물가자료’, ‘물가정보’ 및 ‘가격정보’의 3가지 물가정보지를 모두 참조하였으며, 최종적으로 종합건설업체 및 전문건설업체 소속 전문가들의 검증을 받아 다음과 Table 4와 같이 단가정보를 산출하였다.

Table 4.

Insulation Materials Unit Cost

The Type of Insulation Material Cost (Won/mm·㎡) Labor Cost (Won/㎡) Expence (Won/㎡)
Wall Roof Floor Wall Roof Floor Wall Roof Floor
XPS Spec. 166 166 166 6,900 6,900 3,450 1,730 1,730 865
XPS Type1 158 158 158 6,900 6,900 3,450 1,730 1,730 865
XPS Type2 145 145 145 6,900 6,900 3,450 1,730 1,730 865
XPS Type3 132 132 132 6,900 6,900 3,450 1,730 1,730 865
EPS Type2 No.1 148 148 148 5,750 5,750 2,875 1,730 1,730 865
EPS Type2 No.2 123 123 123 5,750 5,750 2,875 1,730 1,730 865
EPS Type2 No.3 99 99 99 5,750 5,750 2,875 1,730 1,730 865
EPS Type2 No.4 74 74 74 5,750 5,750 2,875 1,730 1,730 865
Glass Wool 48 K 139 139 139 4,600 4,600 2,300 1,730 1,730 865
Glass Wool 64 K 166 166 166 4,600 4,600 2,300 1,730 1,730 865
Glass Wool 80 K 208 208 208 4,600 4,600 2,300 1,730 1,730 865
Glass Wool 96 K 250 250 250 4,600 4,600 2,300 1,730 1,730 865
Glass Wool 120 K 346 346 346 5,750 5,750 2,300 1,730 1,730 865
VIP 2,935 2,935 2,935 - - - - - -
EPS Type1 No.1 123 123 123 5,750 5,750 2,875 1,730 1,730 865
EPS Type1 No.2 105 105 105 5,750 5,750 2,875 1,730 1,730 865
EPS Type1 No.3 83 83 83 5,750 5,750 2,875 1,730 1,730 865
Glass Wool 24 K 84 84 84 4,600 4,600 2,300 1,730 1,730 865
Glass Wool 32 K 91 91 91 4,600 4,600 2,300 1,730 1,730 865
Glass Wool 40 K 116 116 116 4,600 4,600 2,300 1,730 1,730 865
EPS Type1 No.4 68 68 68 5,750 5,750 2,875 1,730 1,730 865

제로에너지수준 그린리모델링의 공사비 예측 모델 개발

제로에너지수준 그린리모델링 공사비 예측 모델 설계

공사비 예측 모델은 Classification Module, 자재 비용 Module, 시공 비용 Module로 구성하여, Classification Moule에서 분류된 그룹 별, 자재 및 제반 비용 및 시공비를 도출하여 시나리오 별 최적 공사비를 산출한다. Moduel 별 연계 및 활용 데이터는 다음의 Figure 2와 같다. Classification Module은 준공연도, 지역, 구조에 따른 그룹핑 정보와, 준공연도에 따른 구조체 두께 정보를 산출한다. 구조체 두께는 조적조, RC조에 따라 130 mm, 150 mm 등으로 구분이 가능하며, 준공연도에 따라 많이 시공된 구조가 존재하여, 이를 기반으로 기본 구조체 두께를 산출한다. 자재비용 Module은 벽, 바닥, 지붕의 단열, 창호, 조명, 냉난방기기, 신재생 항목에 따른 자재의 가격과 법규 기준에 따른 종류, 구성, 성능 정보를 기반으로 자재비, 노무비를 포함한 자재 및 제반비용, 두께, 너비, 용량 등 자재 정보를 산출한다. 시공비용 Module에서는 Classification Module의 정보와, 자재비용 Module에서 산출된 자재 정보를 통해, 보강공사의 종류 및 비용과 철거, 시공 비용을 산출한다. 현재 제로에너지수준 그린리모델링의 공사비 예측 모델은 Classification Module, 자재비용 Module, 시공비용 Module을 통해 최적 공사비를 산정하며 후속 연구를 통해 Energy Module과 연계하여 제로에너지 수준에 부합하는 최적 공사비를 산출할 예정이다.

https://static.apub.kr/journalsite/sites/kiaebs/2021-015-06/N0280150619/images/Figure_KIAEBS_15_6_19_F2.jpg
Figure 2.

Concept of Green Remodeling Cost Simulator

제로에너지수준 그린리모델링의 공사비 예측 모델의 공사비 산출 방법

제로에너지 수준의 그린리모델링 공사비 예측을 위한 단열공사 비용 도출은 1) 기존 건축물 정보 2) 그린리모델링 자재구성 3) 그린리모델링 공사비 도출 3단계로 구성된다. 1)기존 건축물 정보 중 지역 정보를 통해 법적 열관류율 기준을 산출하여 2) 그린리모델링 자재 구성 시 반영하였으며, 준공연도 정보를 통해 사용된 구조체의 유형을 정의하여 3) 그린리모델링 공사비 도출 단계에서 보강공사 방법 및 공사비를 산출하였으며, 지역정보는 노무비와 경비 할증에 활용하였다. 2) 그린리모델링 자재구성에서 자재의 종류와 두께는 3) 공사비 도출 단계에서 단열재 두께에 따른 재료비 할증에 사용되었다. 3) 공사비 도출 단계는 1) 기존건축물 정보, 2) 그린리모델링 자재구성에서 도출한 정보를 기반으로 단열방식, 공사비, 보강공사의 종류, 할증과 같은 항목에 대한 공사비를 도출하여 총 공사비를 산정하였으며, 공사비 시나리오 별 데이터셋의 구성은 Figure 3과 같다.

https://static.apub.kr/journalsite/sites/kiaebs/2021-015-06/N0280150619/images/Figure_KIAEBS_15_6_19_F3.jpg
Figure 3.

Insulation Work Cost DB Dataset 01

1단계 기존 건축물 정보의 데이터는 지역구분, 열관류율, 준공연도구분, 구조, 기존구조체두께 등의 항목으로 구성되며, 2단계 그린리모델링 자재구성은 건축물에너지절약설계기준의 별표2. 단열재의 등급 분류, 별표3. 단열재의 두께, 별표5. 열관류율 계산 시 적용되는 실내 및 실외측 표면 열전달저항의 기준을 근거로 자재종류와 두께, 내외단열 여부로 구성된다. 3단계 그린리모델링 공사비 도출은 시공비용과 보강비용의 합을 보정 전 단가로 산출하고, 보정 전 단가에 할증보정을 곱하여 총 단열 공사비 단가를 산정하였다. 시공비용은 단열 방식과 시공방식에 따라 내단열/외단열, 덧댐시공/교체시공/기타로 구분한 뒤 재료비, 노무비, 경비를 각각 산출하였다. 보강비용은 조적보강, 창호보강 2 종류로 구성하고, 조적조의 그라스울시공시 바탕면 설치를 위한 보강 공사와 창호보강 시 창호틈새채움 보강 공사에 대한 비용을 산출하였다. 종합건설업체 및 전문건설업체 소속 전문가의 자문을 통해 준공연도 및 단열재 두께에 따른 재료비, 밀집지역여부에 따른 도심지와 비도심지의 노무비, 상세지역에 따른 경비의 할증율을 산출하였으며, 이를 적용하여 최종 총 단열공사비 단가를 산출하였다.

결 론

본 연구에서는 벽체, 최상층 지붕, 최하층 바닥으로 구분하여 단위면적 당 총 단열공사비 단가를 산출하여 총 15,120개의 데이터셋을 구성하였으며, 건축물의 기본정보, 성능 기준에 따른 자재 구성, 시공 및 보강 비용의 산출을 통한 그린리모델링을 위한 단열공사의 공사비 예측 모델 개발을 수행하였다. 본 모델에서는 그린리모델링 대상 건물의 지역, 준공연도, 구조 및 면적에 따라 보강공사 방식이 정해지며, 그린리모델링 후 성능 수준에 따라 단열재의 종류 및 두께가 결정된다. 중부1 지역의 1980년 이전 준공된 내단열의 조적조 건물의 경우, 벽체 단열재를 비드법2종 4호로 교체한 후 그라스울 보강을 할 경우 단위면적 당 61,503원이 소요되며, 사용자가 입력하는 건축물 기본 정보에서 벽체면적을 추출하여 벽체 단열공사의 공사비 예측이 가능하다.

현재 국내에서 사용되고 있거나 개발중에 있는 건축물 에너지 경제성 평가 모델은 주로 에너지 해석 프로그램 기반으로 물리적 평가만을 하거나 아이템 베이스로만 그린리모델링 개선안을 제시하고 있으며, 실제 제로에너지 기술의 적용에는 시공비용, 현장 적용 자재비용 등 변수를 고려하지 못하는 경우가 많아 기술의 실제 적용에 한계가 존재한다. 본 연구에서는 그린리모델링공사에서의 보강 공사, 현장의 위치 등 공사비에 영향을 미치는 변수를 포함한 데이터셋을 구축하여 그린리모델링 공사비 산출의 최적 데이터 베이스를 구축하고, 시공 및 공사비 관점에서의 공사비 모델을 설계하여 보다 실체적인 공사비 산출 모델을 구축하였다. 또한, 단순 아이템 기반의 데이터베이스가 아닌 노무비, 경비 등 시공적인 요소를 포함한 준공연도, 구조 등의 항목별 데이터셋을 구축하여, 보다 최적화된 공사비 산출이 가능한 데이터베이스를 구축하였으며, 해당 데이터베이스를 기반으로 한 제로에너지수준의 그린리모델링 공사비 예측 모델은 단순 용도별 단위면적이 아닌 그린리모델링 공사 시, 준공연도, 구조, 지역 등 선택사항에 따른 최적 공사비 시나리오 제시가 가능하다.

기존의 그린리모델링 공사비 예측모델의 경우 자재비에 초점을 맞추어 자재 교체에 따른 공사비에 대한 고려가 주를 이루었다면, 본 연구에서 제안하는 모델은 건축물의 노후도에 따른 구조 보강 방안을 상세화 시킴으로써, 단순한 자재 교체만을 반영한 것이 아닌 실제의 보강에 따라 중첩되는 시공비를 고려한 현실성 높은 그린리모델링 공사비를 제안한 것에 의의가 있다. 향후 본 연구를 기초로 하여 창호, 설비, 신재생 등 그린리모델링의 공사비 항목의 추가를 통해 그린리모델링 사업 시 초기 예산 예측 모델로서 역할을 기대해본다.

Acknowledgements

이 연구는 2021년도 주요사업 연구비 지원에 의한 결과의 일부임. 과제번호: 20210294-001.

References

1
Hu, M. (2019). Cost-Effective Options for the Renovation of an Existing Education Building toward the Nearly Net-Zero Energy Goal-Life-Cycle Cost Analysis. Sustainability, 11(8), 2444. 10.3390/su11082444
2
Jeong, E., Koo, C., Kim, T., Lee, C. (2021). Development of Basic Construction Cost Estimation Model for Expansion of Underground Parking Lot Remodeling in Apartment Housing. Korean Journal of Construction Engineering and Management, 22(2), 42-52.
3
Kim, J., Cha, H. (2018). Development of Estimation System for Housing Remodeling Cost through Influence Analysis by Design Elements. Korean Journal of Construction Engineering and Management, 19(6), 65-78.
4
Lee, D., Cha, H. (2016). A Probabilistic Risk-based Cost Estimation Model for Initial-Stage Decision Making on Apartment Remolding Projects. Korean Journal of Construction Engineering and Management, 17(2), 70-79. 10.6106/KJCEM.2016.17.2.070
5
Nam, S., Kim, K. (2017). The Study on the Project Delivery System for Vitalizing the Green Remodeling. Korean Journal of Construction Engineering and Management, 18(2), 3-11. 10.6106/KJCEM.2017.18.2.003
6
Park, C., Chun, J. (2004). Selection Method of Alternatives for Considering Correlation between Component Elements in Remodeling Design Process. Korean Journal of Construction Engineering and Management, 5(1), 53-61.
7
Han, J., Kim, K. (2007). Developing Aged-Housing Remodeling Technology for Improving Structural and Equipment performance; Introduction of Center for Aged-housing Remodeling Technology. Korean Journal of Construction Engineering and Management Conference Paper.
8
AACE International (1999). Skills and Knowledge of cost engineering, 4th Ed., AACE, Morgantown, WV.
9
Kirkham, R.J. (2007). Ferry and Brandon's Cost Planning of Buildings, 8th Ed., Wiley-Blackwell, Hoboken, NJ.
10
Nam, B. (2004). A Study on the Cost Analysis by Remodeling Process of Elementary School. Masters dissertation. Honam University, Gwangju, Korea.
11
BUILDING ACT. (2020). Act No. 18383.
12
Public Notice On Operation of Green Remodeling Support Project. (2020). Notice of Ministry of Land, Infrastructure and Transport No.2020-510.
페이지 상단으로 이동하기