건설 산업에서의 빅데이터 기술 활용 방안과 전망

구본상,Koo, Bon-Sang 한국건설관리학회 2015 건설관리 : 한국건설관리학회 학회지 Vol.16 No.6

다(多)공구 도로 건설 현장의 장비 공유시스템 구축을 통한 생산성 향상에 관한 연구

구본상,Koo, Bonsang 한국건설관리학회 2013 한국건설관리학회 논문집 Vol.14 No.3

국내에서 시행되는 대형 도로건설사업은 공구별로 분리 발주되고 개별 시공사는 단절된 형태로 시공을 하게 된다. 공구별 공종 및 활용 장비는 유사하나, 공구 간 장비의 공유는 비공식적이고 부분적으로만 일어난다. 이로 인해 도로 현장에서 사용되는 고가의 장비들은 낮은 가동률을 보이며 임대비용이 공사비의 높은 비중을 차지한다. 본 연구에서는 린 건설과 프로그램 매니지먼트의 이론에 근거하여 개별 공구에서 발생하는 유휴 및 부족 장비를 전체 사업 차원에서 공유함으로서 장비 생산성을 향상 시킬 수 있는 방안을 모색하였다. 개발된 장비공유시스템은 정의된 기준(최단거리, 연속성, 빈도 및 일대일) 및 일련의 절차에 따라 공구들의 장비 수급현황을 바탕으로 비용을 최소화하면서 가동률을 높여주는 조건하에 두 공구 간 장비의 매칭(matching)을 자동화해준다. 본 시스템을 실제 도로공사 현장 4개 공구에 3개월 간, 3개 장비를 대상으로 시뮬레이션을 실시한 결과, 다공구에서의 생산성을 측정하는 지표인 nDPR이 향상되었으며, 장비 비용 또한 4.45% 개선되었다. 더불어, 공유횟수가 많은 장비일수록 nDPR 및 비용이 비례적으로 개선되는 것을 관찰할 수 있어 장비의 공유를 통한 긍정적 효과를 입증하였다. 본 연구의 결과는 개별 사업이 아닌 전체사업 차원의 관리를 통해 증대되는 사업 가치를 정량적으로 제시함으로서 프로그램 차원의 사업관리모델을 조기 도입하는데 일조할 수 있을 것으로 사료된다. Road construction projects are parcelled into sub-sections which are then tendered to individual contractors for construction. The type of work and equipments used are similar for each sub-section. However, such equipment are not shared on a regular basis among the contractors and only partially performed in an informal and ad hoc manner. Consequently, road construction equipment suffer from low utilization and increased leasing costs. Lean construction and Program Management approaches stress the importance of collaboration among individual participants in a way that increases the collective cost savings of the entire project. This research attempts to apply such theories with the notion that under utilization of expensive equipment can be improved by formalizing a way to enable the sharing of equipment in large, public sponsored, multi-sectioned road construction projects. A system was developed consisting of a set of criteria and processes that enables automatic allocation of equipment to multiple sites on daily basis, in a way that minimizes equipment costs and improves their individual utility. The system was then applied in allocating three different types of equipment to an actual road construction project with four sub-sections for three months. A new metric, nDPR showed that utilization improved for all equipment and also equipment related costs were decreased by 4.45%. Results also showed that increased shared opportunities of equipment correspond to an increase in utilization and cost savings.

이항옵션가격 모형을 활용한 CER 판매전략 구축과 이를 통한 CDM 사업 수익성 향상 방안에 관한 연구

구본상,박종호,김청운,Koo, Bonsang,Park, Jong-Ho,Kim, Cheong-Woon 한국건설관리학회 2014 한국건설관리학회 논문집 Vol.15 No.1

The Clean Development Mechanism (CDM) allows New & Renewable Energy projects to make additional income by selling CER's, which represent the amount of Green House Gases(GHG) that is reduced in the project. However, forward contracts used to hedge fluctuating market prices does not allow projects to sell CER's at a premium. As an alternate approach to maximize CER revenue, CER's are modeled as a 'real option', in which CER's are sold only above the desired sales price. Using the Binomial Option Pricing model, the resultant lattices are used to determine whether to sell, defer or abandon the option at individual nodes. Overlaying Pascal's Triangle on the lattices also enabled the calculation of the annual probabilities for deferring CER sales without incurring downside losses. Application to an actual Landfill Gas project showed increased overall NPV, and that CER sales could be deferred at a maximum of 2 years. The proposed framework allows transparency in the analysis and provides valuable and strategical information when making investment decisions related to CER sales of CDM projects. 청정개발체제(Clean Development Mechanism, CDM)사업은 온실가스 배출을 줄이는 대신 그에 상응하는 탄소배출권(Certified Emission Reductions, CER)의 판매를 통해 추가 수입을 얻는 대표적인 신재생에너지 사업 보조 수단이다. 그러나 선물계약으로 고정된 가격에 CER을 판매할 경우 손실위험은 피할 수 있으나 CER 가격 상승에 따르는 프리미엄 혜택은 받지 못한다. 본 연구에서는 CER 매출을 극대화하기 위한 방안으로 CER이 일정 가격이상 일 경우에만 판매하는 권한을 실물옵션으로 모델링하였다. 옵션 가치를 정량화하기 위해 이항옵션 가격 모형을 활용하였으며, 생성된 라티스를 통해 예상되는 CER의 시장가격에 따라 옵션의 행사, 지연 및 포기여부의 절점별 분석을 가능케 하였다. 더불어, '파스칼의 트라이앵글' 원리를 적용하여, 손실은 피하면서 CER 판매를 지연시킬 수 있는 연도별 확률을 구할 수 있는 방안을 정립하였다. 이를 실제 국내 CDM 사업 중 매립가스 사업에 적용해 본 결과, 옵션으로 인해 사업의 NPV가 증대되었고, 최대 3년까지 CER 판매를 지연해도 손해를 보지 않는 것으로 관측되었다. 본 연구에서 제시한 프레임워크는 분석과정에서 투명성을 제공하고 NPV분석 외에 추가적인 사업성 정보를 제공하여 CER 판매 전략에 관한 중요한 투자 의사결정 정보를 제시해 준다.

녹색 건설 사업의 FiT 및 CDM 보조방안에 의한 수익성 향상 분석에 관한 연구

구본상,Koo, Bonsang 한국건설관리학회 2013 한국건설관리학회 논문집 Vol.14 No.3

지구온난화 문제에 대한 대책으로 녹색 사업에 대한 관심과 투자가 높아지고 있다. 국내 건설 기업들도 기존 토목 및 건축 공종에서 신재생에너지 사업으로 영역을 확대해 나가고자 한다. 그러나 신재생에너지 사업은 투자경제성이 검증되지 않고 건설 기업들은 관련 리스크에 대해 명확히 인지하지 못하고 있다. 본 연구에서는 녹색 건설 사업의 일환으로 국내에서 수행되고 청정개발체제(CDM)사업으로 등록된 신재생에너지 사업의 투자경제성에 관한 단계별 분석을 수행하였다. 1단계에서는 UNFCCC에 등록된 국내 CDM 사업을 대상으로 분석을 수행하였으며, 그 결과 평균 IRR은 -3.19%로 사업들의 수익성이 저조한 것을 파악하였다. 2단계에서는 사업별(태양광, 풍력, 수력, 매립가스)로 IRR이 가장 낮은 사업을 선정하여 국내의 발전차액지원제도(FiT)와 탄소배출권(CER)판매를 통한 추가 수입을 적용하여 수익성 향상 여부를 정량적으로 분석하였다. 그 결과 투자경제성이 있는 사업은 매립 가스 및 풍력 사업이었으며 두 보조방안에도 불구하고 태양광 및 수력 사업은 수익성이 없었다. 또한 사업별로 보조방안의 비중이 상이한 것을 볼 수 있었는데 특히 FiT는 태양광, CER판매는 매립가스 사업이 가장 혜택을 보았다. 이에 비해 풍력 및 수력 사업은 보조방안으로 인한 추가 수입이 적은 것을 파악하였다. 4개의 대상 사업 중 매립가스의 IRR이 가장 개선되었으나 풍력사업이 NPV가 가장 높고 보조방안에 대한 의존도가 낮아 투자매력도가 좋은 사업으로 드러났다. 건설 기업들은 신재생에너지 관련 기술이 성숙하면서 경쟁력이 높아짐에 따라 장기적 관점에서 관련 사업에 투자와 경험을 구축하는 것이 중요할 것으로 판단된다. Green infrastructure projects have the potential to reduce global warming and deliver sustainable energy solutions. Recently, the construction industry has been expanding their portfolios in New and Renewable (NRE) projects. However, the economic feasibility of NRE projects have not been validated and construction companies are not acquainted with their associated risks. This research performed a two-tiered feasibility study of the domestic projects registered for CDM in the UNFCCC. The first phase involved calculating the average IRR and NPV of the domestic CDM projects, which showed that their profitability to be very low. In the second phase, four NRE projects (Solar, Wind, Hydro, Landfill Gas) were selected and additional income generated from Feed-in-Tariff and CER sales were added to determine the improvements in the projects' IRR and NPV. Results indicate that Solar and Landfill Gas projects benefited the most from the two support mechanisms, while benefits to Wind and Hydro projects were minimal. While the Landfill Gas project had the highest IRR, the Wind project was the most investment attractive due to its NPV and minimal dependency on FiT and CER sales. Construction companies should enter into NRE projects with a long term view as related technologies mature.

능형회귀분석을 활용한 부동산 헤도닉 가격모형의 정확성 및 해석력 향상에 관한 연구 - 서울시 구로구 아파트를 대상으로 -

구본상,신병진,Koo, Bonsang,Shin, Byungjin 한국건설관리학회 2015 한국건설관리학회 논문집 Vol.16 No.5

헤도닉 가격 모형은 부동산 가격에 영향을 미치는 여러 요소를 모델링하는데 활용되는 대표적 방법이다. 부동산 가격은 전용면적, 방의 개수, 주차공간과 같은 내재적 속성 뿐 아니라 주변 선호/비선호시설의 존재여부에 따라 영향을 받는다. 주변 입지시설의 경우, 그 영향을 파악하기 위해서는 해당 부동산과의 인접거리를 설명변수로 사용하게 된다. 그러나 다수의 입지시설이 인접해 있는 경우에는 설명 변수 간 다중공선성이 발생하는 문제가 존재한다. 본 연구에서는 분산팽창지수 및 능형회귀분석을 이용해 다중공선성을 파악하고 유의한 설명변수를 선별하는데에 활용하였다. 이들 기법을 서울시 구로구 아파트들에 적용한 결과, 전철 차량 기지, 디지털 단지 및 위도에 해당하는 변수간의 다중공선성을 파악하였으며, 능형회귀분석을 통해 적합한 변수들을 체계적으로 선정할 수 있었다. 본 사례를 통해 상기 기법들이 더 정확하고 적정한 헤도닉 가격 모형을 구축하는데 중요한 보완적 기능을 해준다는 것을 알 수 있다. The Hedonic Pricing model is the predominant approach used today to model the effect of relevant factors on real estate prices. These factors include intrinsic elements of a property such as floor areas, number of rooms, and parking spaces. Also, The model also accounts for the impact of amenities or undesirable facilities of a property's value. In the latter case, euclidean distances are typically used as the parameter to represent the proximity and its impact on prices. However, in situations where multiple facilities exist, multi-colinearity may exist between these parameters, which can result in multi-regression models with erroneous coefficients. This research uses Variance Inflation Factors(VIF) and Ridge Regression to identify these errors and thus create more accurate and stable models. The techniques were applied to apartments in Guro-gu of Seoul, whose prices are impacted by subway stations as well as a public prison, a railway terminal and a digital complex. The VIF identified colinearity between variables representing the terminal and the digital complex as well as the latitudinal coordinates. The ridge regression showed the need to remove two of these variables. The case study demonstrated that the application of these techniques were critical in developing accurate and robust Hedonic Pricing models.

장기계속계약제도 하에서 고속도로공사 최적공사비 산출방안 정립에 관한 연구

구본상,유정호,박종호,Koo, Bon-Sang,Yu, Jung-Ho,Park, Jong-Ho 대한토목학회 2015 대한토목학회논문집 Vol.35 No.6

한국의 공공인프라 프로젝트는 다년간 전 생애에 걸쳐 매년 재평가하고 예산을 재 할당하는 장기 지속 계약(LTC) 형식으로 진행된다. 그러나 이러한 계약은 기존 프로젝트에 필요한 예산이 새로운 프로젝트에 할당되기 때문에 다년간의 프로젝트에 일관된 예산의 흐름을 제공하지 않는다. 한국도로공사는 실제로 한국도로공사에 할당될 수 있는 금액을 예측하기 힘들기 때문에 여러 고속도로 건설 현장의 건설을 위한 정부 기금을 매년 요구해야 한다. 하지만 그것을 예측하여 원활하고 지속적으로 실행에 필요한 충분한 자금을 제공하는 것은 어렵다. 예산 분배에 대한 논리적인 접근의 부족은 자본의 왜곡된 분포를 갖는 결과를 가져왔다. 정부로부터 최적의 예산을 얻기 위해서 한국도로공사는 개별 공구에 필요한 연간 건설 자본을 합리화 하고 체계화한 접근방식을 필요로 한다. 또한, 충분한 자금이 특정 연도에 구비되는 경우, 소정의 공구에 필요한 최소한의 건설 자본을 평가하는 방법을 개발할 필요가 있다. 본 연구의 목표는 한국도로공사가 매년 개별 건설 현장에 필요한 최소한과 최적의 건설비용을 계산할 수 있는 방법을 고안하는 것이다. 최적의 연차별 공종별 계획공정율과 핵심작업의 유형 모두 많은 도로공사의 프로젝트들을 경험하고 현재 그 프로젝트들을 진행 중인 24명의 전문가(한국도로공사 직원, 시공전문가)들의 워크숍을 통해 산정되었다. In Korea, public infrastructure projects employ "long term continuation (LTC) contracts," which require budgets to be reevaluated and re-appropriated annually throughout the multi-year life of the project. However, such contracts also make it susceptible to frequently changing government policies, in which budgets required for existing projects are allocated to new projects and thus does not provide a consistent stream of capital to multi-year projects. Each year, the KEC needs to attain government funds for construction of its multiple highway construction sites. Because it is difficult to know the amount that may be actually appropriated to KEC in a given year, it is in turn difficult to anticipate and provide sufficient funds necessary for construction to run smoothly and continuously. The lack of a good logic for appropriation has resulted in projects having a skewed distribution of capital. To get better budget appropriations from the central government, the KEC first needs a systemized approach that rationalizes the annual construction capital optimally required for its individual sites. The goal of this research was to devise a way that allows the KEC to determine and calculate the optimal construction costs that would be required for its individual construction sites on an annual basis. Both the optimal progress rate and the essential work types were assessed through a workshop with 24 professionals (KEC employees and contractors) who had extensive experience in KEC projects and also were currently working in these projects.

Novelty detection을 이용한 BIM객체와 IFC 클래스 간 매핑의 무결성 검토에 관한 연구

구본상,신병진,Koo, Bonsang,Shin, Byungjin 한국건설관리학회 2017 한국건설관리학회 논문집 Vol.18 No.6

건설사업의 생애주기 단계별로 BIM의 활용도가 다양해지면서 이를 위한 전문화된 소프트웨어가 증가하고 있다. 이들 소프트웨어 간 BIM 정보 교환 시 상호호환성이 중요하며, 이때 국제표준 포맷인 IFC 데이터 모델을 채택하고 있다. 그러나 BIM 데이터를 IFC로 변환하기 위해서는 개별 객체에 IFC 클래스를 매핑해야 하는데, 현재까지 본 작업은 수동 작업으로 이뤄지고 있어, 매핑 상의 오류나 누락이 발생하게 된다. 본 연구에서는 BIM 객체 및 IFC 클래스 간 매핑의 무결성 검증을 위해 이상탐지분석 기법 중 하나인 Novelty detection을 적용하였다. 동일한 IFC 클래스의 객체들은 기하형상이 유사하다는 전제하에. 매핑이 잘못된 객체를 이상치로 판별하고자 하는 것이다. 3개의 BIM모델로부터 IFC 클래스별로 객체를 분류한 후 이 중 2개의 IFC 클래스(벽체 및 문)에 대해 one-class SVM을 학습시키고 검증하였다. 분석한 결과 총 160개의 이상치 중 141개를 정확하게 분류하여 이상치 판별능력이 높게 나왔다. Novelty detection 기법은 다중 경계면을 형성하고 사전적 학습이 가능하다는 점에서 높은 예측력을 발휘하여, 기존 방식이나 타 알고리즘보다 매핑 오류를 검증하는데 더 적합한 방법인 것으로 확인되었다. With the growing use of BIM in the AEC industry, various new applications are being developed to meet these specific needs. Such developments have increased the importance of Industry Foundation Classes, which is the international standard for sharing BIM data and thus ensuring interoperability. However, mapping individual BIM objects to IFC entities is still a manual task, and is a main cause for errors or omissions during data transfers. This research focused on addressing this issue by applying novelty detection, which is a technique for detecting anomalies in data. By training the algorithm to learn the geometry of IFC entities, misclassifications (i.e., outliers) can be detected automatically. Two IFC classes (ifcWall, ifcDoor) were trained using objects from three BIM models. The results showed that the algorithm was able to correctly identify 141 of 160 outliers. Novelty detection is thus suggested as a competent solution to resolve the mapping issue, mainly due to its ability to create multiple inlier boundaries and ex ante training of element geometry.

국제 BIM 표준계약서 분석을 통한 국내 BIM 저작권 보호 및 운용 체계 수립에 관한 연구

구본상,신병진,Koo, Bonsang,Shin, Byungjin 한국건설관리학회 2016 건설관리 : 한국건설관리학회 학회지 Vol.17 No.6

BIM은 사업차여자간 협업을 요구하는 동시에 3차원 형상 정보와 더불어 개별 사업정보의 공유를 필요로 한다. 이에 따라 BIM 정보에 대한 소유 및 사용권한에 대한 지식재산권, 즉, 저작권 보호에 대한 체계적인 수립을 요한다. 현재 국내 표준계약서는 BIM 정보에 대한 보호를 담기엔 한계가 있다. 본 연구에서는 미국 및 영국의 주요 BIM 표준계약서를 분석하여 이를 토대로 국내 실정에 맞는 법률적 조항과 운용 방식을 추려내었다. 그 결과 소유권은 저작자; 사용권은 라이선스 서브라이선 방식으로 부여, 취소권한을 주되 사업차질에 최소화하는 선에서 제공, 그리고 데이터오류에 대한 책임 역시 최소화함을 명시할 것을 제안한다. 또한 통합 빔 모델은 연합모델로 구축하고 사업진행중 모델 책임자 및 상세수즌을 사전적으로 합의할 수 있는 책임 메트릭스를 제공할 것을 권유한다. Building Information Modeling, and its associated work practices, requires project participants to share not only 3D geometric data, but also information in the model that may be considered proprietary and even trade secrets. Thus protection of intellectual property, or BIM copyrights, must be in place for participants to share proprietary information among project stakeholders. Currently Korea does not have adequate copyright laws or mechanisms to provide such protection. This research examined three BIM copyright legal documents, namely U.S.' ConsensusDOCS 301, AIA Document E203/G202, and U.K.'s CIC BIM Protocol to determine how copyright protection is realized, and to formulate appropriate stipulations within the Korean construction context. The resultant requirements include stipulating ownership at to the BIM originator, adopting a license-sublicense scheme, employing a federated model, and use of a formal model delivey table to allocate responsibilities. Given Korea's adoption stage, liability should be minimal, and license revocation should be allowed if payments are not met. The three BIM legal documents focus on practical measures that allow participants to customize requirements for individual projects, and such conventions should be emulated in Korea.

건설경기 침체기의 최저가 낙찰제 건설현장의 운영 실태분석과 개선 방안 도출

구본상,장현승,Koo, Bon-Sang,Jang, Hyoun-Seung 한국건설관리학회 2009 한국건설관리학회 논문집 Vol.10 No.6

2008년에는 국내 부동산 경기 침체로 인해 국내 건설 경기가 급속도로 악화되었으며, 국제 유가인상과 함께 철근, 레미콘 등 건설 주요 자재의 가격이 폭등하였다. 또한 새로 출범한 정부는 '예산 10% 절감' 방안을 내세우며 그 일환으로 최저가 낙찰제 공사를 기존 300억원에서 100억원으로 확대 시행할 것으로 발표하였다. 이처럼 정책적 경제적 악재가 겹치면 가장 큰 타격을 받는 것은 대부분 수익성 없이 저가로 수주한 최저가 낙찰제 현장이다. 평상시에도 적자로 운영되는 현장에서 이런 대외적 타격을 받을 경우, 기존에 안고 있던 문제점들이 극대화되기 때문이다. 이에 본 연구에서는 2008년 국내 최저가 낙찰제 현장의 운영 실태를 파악하고 발견된 문제점들에 대한 원인 분석 및 이에 따른 개선방안을 도출하였다. 조사 결과 발주자-원도급자-하도급자간의 자금 유동성의 문제가 가장 큰 것으로 드러났으며 그 원인에는 설계변경 및 에스컬레이션 제도의 미작동 및 리스크를 중소 및 영세기업에게 전가시키는 생산구조에 있는 것으로 파악되었다. 이에 따라 원도급자들은 경기 사이클에 대비할 수 있는 리스크관리 능력을 향상시키고, 발주자들은 경기 침체 시 현장에 유동성을 확보해 줄 수 있는 장치를 마련해 주는 것이 중요한 것으로 파악되었다. The year 2008 was a hard year for Korea's construction companies. The real estate downturn resulted in halting new construction and stopping existing work, and inflation of global oil prices caused price hikes in rebar and concrete materials. As a solution to reducing the budget, the newly appointed government announced plans to increase low cost bid contracts from 10 billion to 30 billion won. When such economical and political factors negatively impact the construction market, projects based on low cost contracts are the hardest hit. Many problems already inherent in low cost bid contracts become accentuated. Consequently, this provides an opportune time to actually study and analyze the issues in these projects. This paper introduces the findings made from investigating four projects struggling to make ends meet in the year 2008. Results show that flow of cash (i.e., liquidity), or lack thereof, was the root cause which in turn was hampered by failed mechanisms for design changes, material inflation. Attributing cash flow risk to the bottom of the production structure (i.e., small business subcontractors) was also a problem within the industry. Contractors need a better way to prepare against material price fluctuations, and owners need to assist in expediting payment during times of extreme downturn.

세계은행 엔지니어링 사업의 국가별 경쟁력 분석을 통한 해외 진출 전략 구축에 관한 연구 - 베트남 사업을 중심으로-

구본상,신병진,유영수,정재원,Koo, Bonsang,Shin, Byungjin,Yu, Youngsu,Jung, Jaewon 한국건설관리학회 2017 한국건설관리학회 논문집 Vol.18 No.4

본 연구에서는 세계은행 오픈데이터베이스에 수록된 베트남 설계부문 사업 1,466건에 대한 4,715건의 입 낙찰 데이터를 수집하고 이를 토대로 국가별 경쟁력을 비교 분석하여, 국내 엔지니어링 기업의 성과를 파악하고 향후 진출 전략을 제시하고자 하였다. 분석 결과 국내 기업은 낙찰성공률이 30.23%로 선진국 수준으로 높았으며 이는 기술경쟁력을 높이 평가해준 것에 기인한 것으로 드러났다. 반면, 가격경쟁력은 중국 및 인도와 같은 개발도상국에게 뒤쳐진 것으로 나타났다. 'Skitmore' 기법을 활용하여 입찰 경쟁력을 평가한 결과, 국내 기업은 중규모 사업에서 우위를 점하고 있으며, 선진국과 개발도상국 사이에 위치하여, 전형적인 '샌드위치 현상'을 보였다. 이를 종합해봤을 때, 1) 서비스형태 중 기본 및 상세 설계 분야로의 확대가 필요하며, 2) 가격경쟁력을 높이기 위해 현지기업과 제휴 확대 및 IT기술을 통한 생산성 증대, 그리고 3) 선진국형 경쟁력 모델을 지향할 필요가 있다. Using bidding data collected from the World Bank's open database, this research performed a series of competitive analyses of the major countries that have participated in the Bank's engineering consulting services contracts in Vietnam. The goal of the analysis was to evaluate the performance of Korean engineering firms to date, and provide strategic recommendations for future projects. Results showed that Korean firms had a high bid acceptance rate, comparable to major developed countries. The success was attributed to the high technical scores in the selection process. Comparatively, financial scores were not competitive and inferior to developing countries such as China and India. Results of a 'Skitmore' analysis revealed that Korea was competitive in medium size projects and were situated between developed and developing countries. Korea thus needs to increase participation in basic and detailed design services, 2) improve labor costs through 'localization' and latest technologies, and 3) and venture into larger sized projects.