국내ㆍ외 일괄입찰제도의 비교분석을 최적화방안 연구

유동호 한양대학교 공학대학원 2010 국내석사

1. 서 론 최근의 국내 건설산업환경을 보면 엄청난 외형적인 성장에도 불구하고 건설의 질적수준은 국민여망에 미치지 못하고 있는 실정이며 앞으로 건설시장 개방시 외국업체와의 경쟁에서 생존하기 어려운 전망이다. 그래서 정부에서는 정부발주공사의 경우 정부는 기본적인 수요 또는 기준만 제시하고 민간기업이 설계부터 공사까지 수행할 수 있도록 설계․시공 일괄입찰을 활성화하는 정책을 추진중에 있다. 2. 이론적 고찰 2.1 연구의 목적 이에 본 연구에서는 설계․시공 일괄입찰제도에 대하여 문제점을 살펴보고 그에 따른 개선방안을 제시하고, 일괄입찰에 참여하는 업체의 성공적인 기업 활동을 하는데 목적이 있다. 연구의 방법으로는 국내 연구기관 및 학계의 논문, 연구자료 등의 문헌고찰을 통하여 문제점을 살펴보고 그에 따른 선행연구들과 두산중공업의 일괄입찰공사의 성공사례를 토대로 개선방안을 모색하였다. 2.1. 연구현황 국내ㆍ외의 일괄입찰 분야에 대한 연구현황을 알아보기 일괄입찰의 문제점 및 해결방안 관한 연구문헌들을 조사하였다. 3 . 본 론 3.1 일괄입찰제도의 정의 및 발주추의 엄밀히 말해 턴키제도는 설계.시공 일괄입찰 공사의 특별한 계약으로서 일괄입찰 공사의 도급자가 건설공사에 관한 모든 서비스를 발주자를 위하여 제공하는 의미로서 사용된다. 즉 도급자가 공사의 자금조달, 토지구매, 설계와 시공, 시운전 등의 모든 서비스를 제공한 후 시설물이 완전한 상태로 발주자에게 인계하는 것을 의미한다. 그러나 턴키제도는 흔히 일괄입찰 제도와 혼용되는 경우가 많으며 본 연구에서는 편의상 일괄입찰 제도와 턴키제도를 같은 의미로 사용하고자 하며 해외의 경우에는 프로젝트 성격상 일괄입찰로 표현하는 것이 곤란한 경우가 많아 턴키로 표기하며 국내의 경우에는 일괄입찰로 표기하고자 한다. 3.2 일괄입찰제도의 장점 일괄입찰 공사의 긍정적인 효과로는 설계와 시공을 동일한 도급자가 함께 수행함으로서 예상되는 다음과 같은 이점들을 예상할 수 있다. (1) 시공자의 설계참여 기회가 확대되어 시공성을 고려한 설계, 과다한설계지양 등으로 공사 진행을 위한 설계와 시공의 효율성을 극대화 할 수 있다. (2) 신규공사의 경우 발주자는 공사계획의 내용이 명확하지 않은 사항에 대하여 낙찰자 선정 과정에서 다양한 대안을 검토할 수 있다. (3) 공사수행의 각 단계 사이에 발주자의 개입이 최소화되어 발주처의 업무가 감소된다. (4) 하나의 주 계약에 의하여 공사가 발주됨으로써 공사 전반에 관한 책임한계가 명확해 진다. (5) 설계와 시공의 조직이 동일하여 공사기간 중 신공법의 적용 또는 공법 변경 등이 용이하다. (6) Fast-track 을 이용하면 실시설계 완료 이전에 착공함으로써 공사기간의 단축이 가능하다. 3.3 일괄입찰제도의 단점 일괄입찰 공사의 근본적인 문제점은 설계가 확정되기 이전에 도급자와 낙찰금액이 확정됨으로써 발생하며 이로 인한 주요 단점으로는 다음과 같은 사항이 있다. (1) 일반적인 단점 - 실시설계 완료 이전에 낙찰자가 선정될 경우 정확한 공사금액의 책정이 어렵다. - 공사의 품질과 성능보다는 업체의 이윤 추구를 위한 설계의 가능성이 있다. 이러한 단정은 특히 공익성이 요구되는 공사에서 문제시될 가능성이 크다. - 공공 공사인 경우 결과물의 공익성에 배치되게 도급자가 영리를 추구할 가능성이 있다. (2) 발주자 측면의 단점 - 기본적으로 공사수행의 모든 책임을 도급자에게 위임함으로써 발주자의 참여 폭이 상대적으로 축소되고 발주자의 설계 및 시공과정의 체크가 소홀해진다. - 일반방식의 공사발주에 비하여 발주에 장기간이 소요된다. - 입찰업체가 제안한 설계대안에 대하여 그 타당성을 정확히 분석할 수 있는 기술적인 능력이 필요하다. - 한번 발주된 공사의 내용에 대해서는 변경이 곤란하다. (3) 업체 측면의 단점 - 설계안의 미확정으로 인하여 공사범위가 모호하며 착공 이후 발생하는 상황에 대한 위험부담이 커진다. - 설계도서를 작성하여 입찰함으로써 입찰부담이 증가한다. - 일반적으로 설계, 엔지니어링, 시공 능력을 갖춘 대형업체에 유리하여 중소기업 및 신규업체의 참여가 제한된다. 4. 일괄입찰제도의 문제점 분석 국내 일괄입찰제도의 문제점은 여러가지 측면에서 매우 다양하게 제기되었다. 특히 입찰자 평가방법, 입찰안내서, 낙찰자 선정방식, 입찰기간 등이 특히 높은 비중의 개선항목으로 지목되었으며 기타 문제점의 개선도 일괄입찰 제도의 시행절차의 거의 전과정에 걸쳐서 요구되고 있다. 4.1 발주기관 측면의 문제점 (1) 발주절차의 번잡성 현행 일괄입찰 공사의 발주를 위한 설계지침서의 심의, 기본설계 및 실시설계 입찰은 현실적으로 복잡하여 발주기관이 일괄입찰 공사를 기피하는 주요 이유가 되고 있다. 특히 거의 유사한 프로젝트의 반복적인 설계지침서 심의는 그 효용성이 작은 것으로 판단되어 경우에 따라 심의생략이 가능하여야 할 것이다. (2) 발주 소요기간의 장기화 일괄입찰 공사는 그 채택여부를 중앙건설기술심의위원회에서 심의하고, 재무부에서 이를 공고한 후(3월 말)에야 비로소 설계가 착수되므로 1월 말부터 설계착수가 가능한 일반 공사에 비해 발주가 지연되며 적정공기를 확보하는 데 지장이 초래되고 있다. 뿐만 아니라 발주 소요기간이 약 240 일 (실적 예 : 140 - 260일 소요) 이 소요되어 적정 시공시기인 3월 - 10월을 입찰 및 계약 절차에 소모하므로 연도 말 계약을 할 수 밖에 없어 예산 이월 및 공사기간의 부족이 우려된다. (3) 적격업체 선정에서 발주기관의 의견반영이 미흡 현행 적격업체 선정방식은 공공기관 발주공사일 경우에는 시행기관의 자체 계약에 의해 수행되므로 발주기관 해당부서의 검토가 가능하지만, 중앙관서에서 발주하는 공사일 경우 설계평가는 중앙위원회에서 실시하고, 계약은 조달청에서 위임받아 이행함으로써 실제 시행기관 또는 사용자인 발주기관의 자체 검토 및 의견 반영이 미흡하다. (4) 낙찰자 선정방식 현행 낙찰자 선정방식인 (총공사입찰금액 ÷ 설계점수) 의 최소업체에 낙찰은 기술과 가격을 동시에 고려한 낙찰자 선정방법이 될 수 있으나 대부분의 설계절수가 70 - 80 점에서 결정되는 현실하에서는 저가낙찰자에게 유리하게 적용될 가능성이 있으므로 부실업체의 저가투찰을 조장할 수 있어 기술경쟁을 유도한다는 일괄입찰 공사의 취지에 부합되지 못하고 있다. 4.2 입찰참가자 측면의 문제점 (1) 입찰 참여업체의 설계부담 과중 기본설계 및 실시설계 2회 입찰 후 낙찰자를 선정하는 입찰방식은 낙찰자가 아닌 입찰 참여업체에게 과도한 설계비 부담을 주게되어 입찰의욕을 저하시키고 우수업체간의 경쟁을 유도하는데 미흡하다. 이를 비용 측면에서 분석하여 보면 90년 공사실적 평균 200억원을 기준으로 볼 때 기본설계비용 약 1.9억원 (개략공사비의 0.96 %), 실시설계비용 약 5.8억원 (개략공사비의 2.89 %) 에 해당하는 금액이다. 또 일괄입찰공사에서 실시입찰에 의한 낙찰자 선정은 도급자 책임하의 설계와 시공이라는 일괄입찰공사 본래의 취지와 배치되는 제도라고 할 수 있다. (2) 설계기간의 부족 일괄입찰 공사의 입찰을 위한 설계기간은 대형공사의 현장설명 (입찰공고 후 최소 7일) 과 30억원 이상 공사의 견적기간(최소 30일) 의 적용을 받는 외에 별도의 규정이 있어 적정한 기준이 미비하며 통상적으로 30 - 40일의 짧은 입찰기간은 부실 설계의 우려가 크며 특정업체를 대상으로 설계기간을 설정한다는 오해의 소지가 크다. (3) 실시설계 완료이전에 조기 착공 불가 실시설계 완료 후 낙찰자를 선정하는 것은 원래 일괄입찰 공사의 주요 장점인 설계 완료 이전 착공 (Fast-Track) 에 의한 공기 단축의 효과를 원천적으로 포기하는 것이라 할 수 있다. 4.3 심의기관 측면에서의 문제점 (1) 일괄입찰 방식 채택 기준의 불분명 일괄입찰 제도는 실시설계 완료 이전에 낙찰자가 선정되어 정확한 공사금액의 책정이 어렵고, 공사의 품질과 성능보다는 업체의 이윤추구를 위한 설계가 될 가능성이 있는 점등의 본질적인 단점을 내포하고 있으므로 일괄입찰 방식의 선정시에는 그 사업의 유형을 고려하여 신중하게 선택되어야 한다. 이에 비하여 현행 특례규정에 의한 중앙위원회가 일괄입찰 방식에 의한 공사 발주가 적합하다고 의결한 공사는 일괄입찰 제도를 적용하여 그 효과를 기대할 수 있는 기준이 구체적이지 못하다. (2) 평가기준의 불합리성 현행 중앙위원회 운영규정에 의한 설계평가의 배점기준은 공사를 일괄입찰로 발주하는 주 목적이 되는 일괄입찰대상 공종에 대한 평가항목이 확실하지 않고 신기술 및 신공법의 적용에 의해 효율적으로 사업을 수행할 수 있는 데에 대한 배점이 고려되지 않아 입찰 참여업체의 기술개발을 유도하기에는 부적정하다. 또 평가항목의 배점기준을 토목, 건축, 기계/전기의 3개 분야공사로 일률적으로 분류라고 있기 때문에 다양한 각 대상사업별 특성을 고려하여 배점표 작성이 가능하도록 배점기준이 보완되어야 할 것이다. (3) 설계심의위원 운영 설계심의위원의 구성은 전문분야별로 건설교통부의 전문가명부를 활용하여 20인 범위 내에서 선정하며, 점문분야별로 중요도 등을 고려하여 2인 이상 선정한다. 구성원은『표.3』참조 로 구성되어 있으며 평가항목의 비중에 격차가 있을 경우 심의위원 수의 배정이 불합리하다. 또 부적격 설계시 심의 위원의 보완사항 및 의견제출에 대한 명확한 기준이 없고 설계점수의 총합계만을 통보하게 되어 있어 심의위원의 주관적인 배점으로 치우칠 우려가 있다. 특히, 2003년 7월에 15~30명의 평가위원이 전문분야별로 평가하던 방식을 기술위원회와 평가위원의 역할과 같이 기술위원회와 평가위원회로 이원화하여 운영한다. (건설기술개발 및 관리등에관한 운영규정 제21조 2의3항 건설교통부 훈령) (4) 심의 대상공사의 과다 현행 일괄입찰제도는 그 대상공사를 금액으로만 규정하고 있어 심의 대상공사가 과다하여 전반적인 심의의 부실화 우려가 있다. 현재의 심의위원회의 심의량은 89년 이후 급증하여 주 2 - 3회 (1회 심의 평균 4건) 의 심의로 연간 약 600 건 (약 300 여건의 입찰방법심의 포함)의 심의가 수행되고 있다. 또 심의담당 공무원의 절대부족 으로 시방서, 도면 등 일반적인 기술사항에 관한 자체 사전 검토가 거의 불가능하고 심의의원의 심의 (검토기간 3 - 4일) 에만 의존하게 되어 내실있는 심의에 의한 정확한 기술평가가 어려울 뿐만 아니라 심의지적사항에 대한 사후관리가 소홀해질 우려가 있다. 따라서 심의대상 공사의 축소 및 심의담당 공무원의 인원 확충이 요구된다. 4.3 기타 문제점 그 외에 특히 업체 측에서 일관되게 제기되는 문제점은 계약금액의 조정에 관한 사항이다. 일괄입찰방식에 의한 대형공사 계약에 있어서 설계변경에 의한 계약금액의 증액은 대형공사 계약에 관한 예산회계법 시행령 특례규정 제15조의 규정에 의하여 정부의 책임있는 사유에 의한 때에만 가능하여 낙찰자 선정 후 발주자가 작성한 입찰안내서가 불완전할 경우 현실적인 대처가 어려운 실정이며 이는 업체측의 일괄입찰 공사에 있어서 위험부담이 일반공사에 비하여 높은 점을 감안할 때 낙찰자에게 상당한 부담으로 작용하게 된다. - 신공법의 개발 및 적용시 업체의 초기투자 부담이 커진다. 일괄입찰제도의 선행된 연구에서의 공통된 문제제기와 해결 방안을 보면 첫째, 턴키공사 선정업체와 시공업체간의 분담 이행방식의 입찰 , 입찰자들의 설계비 과중 및 설계비 보상비 미흡, 실액 조정곤란 등의 문제제기와 해결방안으로 건설업의 종합화와 유형의 다양화, 적정공사비 확보, 예비비제도의 도입, 설계․시공 공동이행방식 도입 등의 개선방안이 제시되었다. 둘째, 일괄입찰안내서 상의 문제점으로는 안내서상의 내용에 대한 전문성의 부족, 계약조건의 불평등 내용 및 모호성, 설계기간의 절대적 부족으로 입찰자 비용 가중이 되었다. 해결 방안으로는 발주기관별, 공사특성별개정, 발주방식에 적합한 건설정보화 구축, 건물 특성별 적정한 설계기간의 확보, 공사의 한계구분, 공사 특성별 설계도서작성기준 표준화 등을 제안하였다. 7. 결 론 본 연구를 서술적으로 요약하며 설계․시공일괄입찰제 도의 개선방안을 제언하자면 다음과 같다. 일괄입찰공사의 유형을 설계․시공 일괄입찰 및 실시설계․시공 입찰의 두가지 유형만 법적으로 인정하고 있어서, 실시설계․시공 입찰공사의 비효율성을 극복할 수 있는 새로운 유형을 개발하여야한다. 일괄입찰 공사 발주시 공종특성보다 규모에 따른 일괄입찰 대상공사를 선정하여 불충분한 예산의 확보 및 수요기관의 의견반영이 미흡한 문제점이 있어서 100억원 이하의 소규모공사에서도 일괄입찰공사의 발주를 가능케 해야 한다. 일괄계약자의 구성방식에서 설계업체와 시공업체간 분담이행방식의 공동도급으로 인하여 문제점을 설계업체의 책임을 실시설계 이후의 설계변경 등으로 확대하고 감리업무까지도 수행할 수 있도록 해야 할 것이다. 설계과정과 설계심의 과정에서 짧은 설계기간과 설계심의의 공정성에 대한 의혹, 설계비 보상의 미흡 등의 문제점들을 해결하기 위해서는 적격심사시 설계업체에 대한 심사가 필요하며, 낙찰 탈락업체라도 일정수준 이상의 설계에 대해 PQ실적을 반영해야 한다. 일괄입찰공사의 장점인 공기단축을 위해 기본설계입찰시 낙찰자를 선정하여 계약을 체결함으로써 실시설계 이전에 착공이 가능하게 하며 기술과 가격의 분리입찰제도를 적용하여 기술위주의 경쟁을 촉진시켜야 한다. 입찰공고에서 계약체결까지 많은 시간이 소요되는 일괄입찰공사의 특성상 물가변동에 따른 계약금액의 조정혜택을 받기에 물가변동에 따른 계약금액 조정 기산점을 계약일에서 입찰일로 변경되어야 하며, 발주자 귀책사유나 불가항력적인 경우 외에 계약금액의 증액을 허용해야 한다. 기술력과 자금력의 부족한 중소기업의 일괄입찰에 참여를 할 수 있도록 유도하고, 하도급 규제의 완화가 필요하다. 무엇 보다 설계심의(기술위원, 평가위원)의 자격기준에 관한 개선방안이 이루어 져야한다. 발주청에서 자격기준에 부합하는 기술위원 명부를 작성하여 운행하여야 한다. 기술위원 명부에 포함되지 않은 위원을 각 발주기관의 사업특성에 맞게 전문 분야의 기술위원을 확보하여 시행 하여야한다. 기술위원회 명부를 폐지하여 로비를 방지할 수 있다. 참여 업체의 기술력확보와 지속적이며 효과적인 개혁이 필요하다. 제도의 개선 방향을 모색하기에 앞서 기업 스스로 기술독립, 기자재의 국산화, 기술투자, 인재개발, 해외시장 개척을 위해서 노력을 지속적으로 하여야한다. 위와 같은 제도 및 업체의 개선을 통하여 일괄입찰공사제도의 내실화를 꾀할 수 있는 지속적인 연구가 필요하며, 전문성과 공정성, 신뢰에 기반을 둔 건설문화의 정착이 이루어질 수 있도록 발주자, 시공자, 설계자를 비롯한 건설주체 모두의 지속적인 노력이 필요하다. 참 고 문 헌 1. 건설교통부(2000) “턴키, 대안입찰제도 업무요령” ,건설교 통부 2. 김광인, 서용철, 현창택(2001) “국내 대형공사의발주방식 선정절차에 관한 연구” , 대한건축학회 논문집. 3. 김동현(2003) “턴키입찰제도의 문제점 및 개선안” , 대한건축학회지, 대우건설. 4. 김성관(2006) “설계․시공일괄입찰제도의 설계변경에 따 른 문제점 분석 및 개선방안 연구”, 경상대학교 산업대학 원 석사학위논문 5. 김정훈 외(2005) “턴키입찰-운영상의 문제점 개선방안 없 나 ” 한국건축학회 논문집 구조계. 6 김정현(2005) “턴키입찰-운영상의 문제점 개선방안 없나”한국건설산업 연구원. 7. 대한건축사협회(2006) “턴키제도의 현황과 대안모색” , 대한건축사협회 제47권 제2호 8. 박태권(1995) “설계시공 일괄계약제도 발전방향에 관한 연구” , 중앙대박사학위논문. 9. 백준홍(1995) “정부시설공사 입찰계약제도 발전방향에 관한 연구” , 연세대 산업기술연구소. 10. 박광재(2003) “설계․기송 일괄공사에서 설계평가방식 개선방향” , 대한주택공사 수석연구원. 11. 박준기(2007) “건설계약관리론” , 일간건설신문. 12. 유신영(1996) “국내 공공공사의 설계시공 일괄계약방식 운용의 문제점과 개선방향” , 한국건설선업연구원. 13. 이복남, 이종수(2002) “ 공사계약일반조건의 문제점 및 개선방안” , 한국건설산업연구원. 14. 이상호(2005) “입낙찰제도의 선진화 방안” , 한국건설산업연구원 15. 전성진 외(2003) “턴키 프로젝트의 주요 성공요인 분석에 관한 연구” , 대한건축학회논문집 구조계 16. 전증식(2007) “공공건설공사 낙찰방법별 계약체결 및 설계변경 현황 분석에 관한연구” , 한양대학교 대학원 석사학위논문 17. 정종문(1998) “설계시고일괄입찰제도 개선 방안에 관한 연구” , 연세대 산업대학원 석사학위논문 18. 조달청(2005) “시설공사 계약제도와 실부” , 조달청 19. 황재우(2007) “설계시공일괄입찰공사에서 설계변경 클레입요인의 분석에 관한연구” , 동의대학교 대학원 석사학위논문 20. 이종엽(2009) “국내외 사례분석을 통한 설계시공 입찰 설계심의 평가 개선방안에 관한 연구” , 서울시립대 대학원 석사논문

냉동기 인버터 운전방식에 따른 에너지 절감효과 연구

신현태 한양대학교 공학대학원 2019 국내석사

냉동기 인버터 운전방식에 따른 에너지 절감효과 연구 A Study on the Energy Saving Effects of the Compressor Inverter Operating System 신 현 태 한양대학교 공학대학원 2019년 8월 석사학위논문 냉동기 인버터 운전방식에 따른 에너지 절감효과 연구 A Study on the Energy Saving Effects of the Compressor Inverter Operating System 지도교수 이 주 이 논문을 공학 석사학위 논문으로 제출합니다. 2019년 8월 한양대학교 공학대학원 철도시스템 공학전공 신 현 태 국문요약 냉동 공조장치는 산업의 발달로 생활수준의 향상과 더불어 사용범위가 급격히 증가하고 있다.지난 2011년 정전대란 이후 정부는 전력의 총 사용량만을 측정하던 기존의 방식과는 다르게 전력 사용량을 15분마다 점검해 최대 2.5배의 전기요금을 부과하는 전력 피크제를 시행하고 있다.정부는 2013년 8월‘전력 피크’에 따른 정전이 우려되자 한국전력공사와 월 5000kw 이상을 쓰기로 계약한 업체에 의무 절전량을 지정했다. 전력 피크가 잦은 오전 10시에서 11시, 오후 2시에서 5시 사이에 전력 사용량을 3~15%씩 줄이게 했다. 절전 목표치를 채우지 못하면 하루에 50만원씩 과태료를 물게 하고 또한 가정에서도 전기요금 누진제로 전기 사용량을 규제하고 있다.이와 같은 규제로 인해 각 공장 및 대형건물(백화점, 상업용 빌딩) 에서는 별도의 관리 인원을 배치해 전기 에너지 절약에 총력을 다하고 있다.이와 같이 전기 에너지 절약이 기업의 생존 전략이 됨으로서 절전형 제품을 찾는 소비자가 늘면서 새로이 출시되는 냉동기는 인버터를 내장한 에너지 절약형제품이 출시되고 있다. 그러나 기존 설치된 냉동기는 인버터가 없는 시스템으로 제작되어 많은 에너지 소비의 주범으로 인식되고 있으며 에너지 절약에 대한 대책이 시급한 실정이다. 기존의 냉동 시스템은 고정 된 속도로 압축기를 ON/OFF 가동하는 방식이다. 이 방식은 온도 헌팅이 심하고 잦은 기동/정지로 인해 기계적 스트레스도 심하며 소음도 많다.스트레스로 인하여 고장이 많아 생산에 차질이 많이 생기고 기계적 마모로 인하여 수명도 짧아져 잦은 설비 교체로 기업에 부담이 크다. 요즘 출시되는 가정용 에어컨은 인버터시스템을 적용하여 가정에서의 전기요금 부담을 크게 줄이고 있으며 10년 무상 A/S 등 고품질 제품으로 가정의 가계비용 부담을 크게 줄여주고 있다. 기업에서는 큰 용량의 냉동기가 많아 인버터냉동기로 교체하는 비용부담 때문에 쉽지 않은 것이 현실이다.이에 기존 냉동기에 인버터를 별도로 설치하여 전기에너지 소비를 어느 정도 절약할 수 있는지 연구한다. 결과적으로 많은 소음을 내고 많은 에너지를 소비하는 냉동기에 인버터를 설치지 전기요금 절약으로 인한 투자비 회수기간, 온도 정밀도 등을 시험하여 데이터로 기록한다. 인버터 기술은 산업 전반에 다양하게 사용되고 있다. 특히 전기에너지 절약에 관심이 집중되고 있고 정부 정책자금으로 지원도 많이 하고 있다 인버터 장치는 실내 온도를 낮추거나 가열하는 데 필요한 용량을 기준으로 압축기 속도를 점차 높이고 낮춘다.인버터 시스템은 원하는 온도를 일정하게 유지하기 위해 압축 용량을 제어하여 최적의 온도를 유지시켜 에너지 소비량을 30%정도 절약 할 수 있다고 한다. 따라서 기존에 인버터 설치가 안된 냉동기에 인버터를 설치하여 운전할 때 문제점은 없는지 실험을 통하여 연구한다.

대학 노후시설의 리모델링 경향과 요인에 대한 사례 조사 연구 : 한양대학교 서울캠퍼스 사례를 중심으로

김의환 한양대학교 공학대학원 2017 국내석사

최근 대학은 사회적, 환경적 요인으로 인해 많은 어려움에 놓여 있다. 저출산 문제로 인한 학령인구의 감소와 더불어 대학의 진학률 하락에 따라 대학의 입학 자원이 급격하게 감소하고 있다. 또한, 4차 산업혁명과 지능정보사회의 도래와 같이 미래 사회에 대한 불확실성이 증가하여 대학의 구조개혁과 미래 경쟁력 확보를 요구받고 있다. 이는 양적으로 성장과 확장을 했던 대학들에게 대학의 수와 재학생 수 및 학과 수 등의 감소가 예상된다. 이로 인해 캠퍼스 대학시설은 신, 증축의 성장 및 확장 계획에서 캠퍼스 교지의 부족과 학생 수 감소로 인해 기존 건물의 리모델링 계획으로 활성화되고 있다. 대학시설은 준공 후 경과연수에 따라 물리적으로 노후화되어 건물의 구성 재료의 교체가 필요하게 된다. 또한, 학사 개편과 교육과정 및 정책의 변화에 따라 공간 재배치, 용도전환 등의 기능적 노후화로 인한 공간의 변경이 발생하게 되며 시대와 사회 환경이 변화함에 따라 대학 구성원(학생, 교수, 직원 등)의 가치 추구 형태와 다양한 요구를 만족하는 교육 환경으로의 리모델링이 발생하게 된다. 대학시설의 리모델링은 다양한 요인과 유형으로 발생하지만, 건물의 실제 발생 건수를 통해 리모델링 요인과 경향을 분석한 연구논문은 극히 드물다. 이에 본 연구는 한양대학교 서울캠퍼스를 사례 조사 대상으로 선정하여 건축물대장을 기준으로 준공 후 경과연수 40년 이상의 노후 교사시설을 대상으로 10년간(2007~2016년) 발생한 리모델링 공사 계약 현황과 실적 자료를 통해 원인, 공종, 분석 요소, 수법, 목적, 사례 유형 등의 요인과 유형을 분석하였다. 분석 결과 한양대학교 서울캠퍼스의 노후 교사시설의 리모델링 경향은 첫째, 신·증축은 감소하고 부분 리모델링이 활성화되었다. 둘째, 리모델링의 원인으로는 사회적 노후화의 비중이 높았다. 셋째, 리모델링의 분석 요소로는 건축계획요소의 비중이 높았고 세부 분석 요소는 내장 성능 개선 중 마감재 교체가 높은 비중을 차지하였다. 넷째, 리모델링 수법(범위)으로는 증축보다는 개보수 범위인 갱신, 개장이 높은 비중을 차지하였다. 다섯째, 리모델링의 목적으로는 성능 향상이 가장 중요한 요인이었고 여섯째, 리모델링의 사례 유형은 시설 교체형과 설비 교체형의 비중이 높았다. 분석 결과를 통해 한양대학교 서울캠퍼스의 노후 교사시설 리모델링이 발생하는 요인은 다양하며 한 가지 요인으로만 영향을 받는 것이 아니라 다양한 요인들이 복합적으로 작용하여 리모델링에 영향을 미치게 된다. 이 연구결과를 통해 향후 대학의 노후 교사시설의 리모델링 방향과 계획 수립을 위한 기초 자료로 활용되기를 기대한다. 덧붙여 지금까지 대학은 성장과 발전 중심의 캠퍼스 마스터플랜으로 교육 환경의 기능과 성능 향상, 이미지 개선의 측면에서 시설의 현대화를 추진해왔었다. 이로 인해 대학의 역사적 가치를 지닌 상징적인 건물도 역사적 보존보다는 내·외부의 현대화를 통한 외관의 형태와 디자인 변경 및 성능 향상에 초점을 맞추게 되었다. 비록 건물이 오래되면 노후화로 인해 그 기능과 성능이 떨어져 대학 구성원들의 교육 환경 개선 요구가 발생하게 되지만 대학은 역사적 보존에 대한 중요성을 인식하고 역사적 보존을 통한 시설의 현대화를 이룰 수 있도록 리모델링 계획과 방안의 마련이 필요하리라 생각된다. 대학시설의 리모델링은 대학 구성원들의 고유 기능인 교육과 연구와 사회봉사를 효율적으로 수행하고 기능을 영위하기 위한 적절한 환경을 조성하여 그 삶의 질을 높이는 데 목적을 두어야 한다. 끝으로 대학은 건학 이념을 기초를 두고 비전과 발전 계획을 세운다. 이에 따라 대학시설의 리모델링은 미래 변화에 대응하여 발전적이고 융통성이 있으며 시대의 변화에 부합하는 미래 지향적인 인프라 구축을 위한 방향으로 나가야 할 것이다.

동관 공식에 관한 사례결과 분석 및 고찰

최현 한양대학교 공학대학원 2018 국내석사

동관은 일반적으로 수계배관 재질로서의 뛰어난 내식성을 나타내며 부식으로 인한 누수사고의 빈도수가 적은 것으로 알려져 있었다. 그러나 최근 정체된 물을 함유하고 있는 스프링클러 배관으로 사용되는 동관의 경우, 동관의 부식환경에 따라 국부부식의 일종인 공식부식(Pitting Corrosion) 으로 인한 누수가 발생하여 문제를 야기하고 있는 실정이다. 동관 공식부식은 단지별로 발생건수의 편차가 심했고 예측하기 어려웠지만 공식부식이 발생하기 시작한 단지는 매년 지속적으로 발생하는 경향이 있었다. 동관 공식부식에 관한 다양한 연구결과를 비교 ∙ 분석하여 세대 스프링클러 동관 공식현상의 유형은 TypeⅠ 공식부식임을 확인하였으며, TypeⅠ 공식부식의 원인은 크게 두 가지로 구분할 수 있었다. 첫 번째, 동관 제조과정에서 사용하는 윤활유가 잔류 ∙ 산화하여 탄소막이 형성되고 부동태 피막의 형성을 방해하여 공식이 생성된다. 두 번째, 동관 내 소화수 침전물과 용존산소에 의한 산소농담전지가 형성되어 공식을 유발한다. TypeⅠ 공식부식의 첫 번째 원인인 동관 제조 시 사용되는 잔류 윤활유가 탄소막을 형성하고 부동태 피막의 형성을 방해한다고 많은 문헌에서 기술하였으나 윤활유의 성분분석이 행해진 연구는 없었다. 기존 문헌에서 윤활유의 주요성분으로 염소가 사용되고 염소 처리된 오일은 금속표면에서 쉽게 제거되지 않아 증기청소가 요구된다고 하였으니, 동관 제조 시 사용되는 윤활유의 성분분석을 다시 한번 검토할 필요가 있다고 판단된다. 동관 공식부식을 방지하기 위해선 시공 시 동관 내 청소가 이뤄졌는지 철저히 확인하여 시공하여야 하며, 기 설치된 동관에는 배관 내 이물질 제거를 위해 주기적인 드레인으로 수질을 개선하고 부식방지제를 첨가하여 동관 공식부식을 예방할 수 있다. 더불어 공식부식의 원인 중 하나인 배관 내 산소농도는 탈기를 통하여 낮게 유지시켜 주고 용존산소를 낮추는 약품을 투입하여 동관 공식부식을 방지할 수 있을 것이다.

가스플랜트에서 가치공학 개념을 적용한 대관경 배관두께 선정

최가영 한양대학교 공학대학원 2011 국내석사

최근 가스플랜트산업에서의 가치공학 설계(Value Engineering)는 대내외적으로 중요시되고 있다. 국내에서도 가치공학 설계는 2005년에 건설기술관리법 ‘설계의 경제성 등 검토’로 개정 및 시행되어, 100억 이상의 건설공사에 확대하고 적용하도록 개정 되었다. 또한, 공공기간 및 많은 지자체에서 가치공학 설계의 활성화를 위해 나서고 있다. 가치공학 설계는 사업주에서 제공한 입찰안내서(invitation to bidder)를 설계자가 철저히 검토 하여, 설계내용에 대한 경제성 및 현장적용 타당성을 기능별, 대안별로 검토하여 건설공사의 품질향상 및 원가절감을 도모하여 가치를 최대한으로 높이는 설계이다. 본 연구에서는 가스플랜트에서 건설자재 물량 중 가장 많은 부분을 차지하는 배관 중에 대관경 배관항목의 개념을 설명하고, 대관경 배관은 가치공학 개념을 적용하여 배관두께 산정을 제시하였다. 배관두께 산정 시에 플랜지 레이팅의 최대 허용압력을 기준으로 배관두께를 산정하는 방법과 배관설계조건(line design condition)의 최대 허용압력 및 허용온도를 기준으로 배관두께를 산정하는 방법을 비교하였다. 또한, 실제사례를 통해 가치공학 개념의 적용 시 공정별 유체의 허용압력 및 온도를 유지하면서 두께를 줄이고 배관자재 물량을 감소시켰다. 감소된 배관자재 물량으로 자재비용의 절감이 가능함을 성과 근간한 지표들로 구성하였다. 본 지표들을 바탕으로 가치공학 개념을 적용한 대관경 배관의 두께선정은 자재물량 감소 및 자재비용의 절감을 통해 공사비절감의 효과를 얻었다. 해외플랜트 시장에서도 가치공학 개념을 적용한 대관경 배관두께 선정으로 국내기업의 이익창출 증대를 기대한다.

Ttrafficability 확보를 위한 표층 점성토 지반의 공학적특성 비교연구

금상홍 한양대학교 공학대학원 2009 국내석사

It puts around with this ocean of three sides of our country which is piled up comes to be recognized with the social base facility where the large harbor is important. There is born again recently for investment and development at the goods center of north-eastern Asia It is recently develop to large harbor development with Pusannewharbor, Kwang-yangharbor, Pyong-taekharbor, Gun-jangnewharborandIn-chonsouthharbor. Construction of the formation infrastructure at soft ground of the sea is increasing and comprehension of stiffness for soft ground is more important at the time. Ground investigation is economically plans and construction to need fundamental data for the structure, it provides the basic data which is necessary Condition, settlement and soil capacity of ground. The ground will be able to control for physical characteristics which have a different character with still, concrete and timber and different material. It is many risk relates with the ground for the construction. It does not understand the character of ground, there is a possibility the danger to the construction. It was actively study of stiffness for soft ground, but there is weak study to closely examination stiffness of very soft ground. It is compared using undrained shear strength of importance soil constants which the soft ground construction design and soil stability analysis with physical and engineering characteristic of dredged-reclaimed clay and original ground where engineering characteristic for very soft ground of the Kwang-yang area. In this study, it is estimated that shear strength to 0~49kPa scope for the outer layer clay of Kwang-yang area. Results of field vane test and piezocone penetration test are similar, but it is different to undrained shear strength of standard penetration test. It is not different to characteristic of dredged-reclaimed clay and original ground, but it is estimated to stronger outer-high layer strength than outer-low layer strength. In this study, it is estimated that shear strength to 0~49kPa scope for the outer layer clay. It is important factor estimated that calculation of bearing capacity as entry using of related equipments for very soft ground (below N=2). 국토의 삼면이 바다로 둘러싸인 우리나라는 대형 항만이 중요한 사회기반시설로 인식되어져 왔고 최근 들어 동·북 아시아의 물류 중심기지로 거듭나기 위한 투자와 개발이 활발히 진행되고 있다. 최근에서는 부산신항, 광양항, 평택항, 군장신항 및 인천남외항 등 대규모 항만개발이 급속히 이루어지고 있고, 이에 따라 해상의 연약지반상에서 대형구조물의 시공이 날로 증가하고 있어 연약지반에 대한 강도 이해가 어느때보다 중요한 실정이다. 지반조사는 구조물을 경제적으로 설계하고 시공하기 위해서 필요한 기초적인 자료, 즉 지반의 특성 및 지층의 상태, 침하나 지지력 산정에 필요한 기본 자료 등을 제공하는 데에 그 목적이 있다. 지반은 어느정도 물리적 특성을 조절할 수 있는 스틸, 콘크리트, 목재 등의 다른 토목재료들과 그 성질이 판이하게 다르다. 토목구조물 시공중 지반과 관련되는 많은 위험요소가 있는데 이와 같은 지반의 특성을 제대로 이해하지 못하고 시공을 하는 경우 상당한 위험이 따를 수 있다 연약지반에 대한 강도연구는 활발히 이루어진바가 있으나, 초연약지반에 대한 강도 규명은 미진한 상태이다. 이를 위해 우리나라 남해 광양지역의 초연약지반에서 Trafficability 확보를 위한 표층 점성토 지반의 공학적 특성을 규명하고, 원지반이 점성토인 경우와 준설매립점성토지반의 물리학적, 공학적 특성을 토질 특성중 연약지반 상 지반구조물 설계 및 안정해석에 있어서 가장중요한 지반정수 중 하나 비배수전단강도로 상호 비교하고자 한다. 연구결과에 의하면 광양지역의 표층 점성토의 전단강도는 0~49kPa의 범위에 있는 것으로 나타났다. 베인전단시험의 결과와 콘관입시험의 결과는 서로 비슷하나, 표준관입시험의 비배수전단강도와는 차이가 있는 것으로 나타났고, 원지반이 점성토인 경우와 준설매립지역의 점성토와의 특성 차이는 보이고 있지 않으며, 다만 표층 상부의 강도가 하부의 강도보다 강한 것으로 분석되었다. 따라서 표층 점성토의 전단강도의 0~49kPa의 분석 되었는바, 해당 장비들이 초연약지반(N=2이하)에 진입코자 할 경우 지지력을 파악한 후 장비 진입여부를 판단하는 것이 가장 이상적이라고 판단된다.

SR TCMS Display Unit 설계 및 제작

김성수 한양대학교 공학대학원 2014 국내석사

서울도시철도공사는 7호선 연장구간의 성공적 개통과 대기업에 의한 기술종속으로 인한 유지보수 비용 과다라는 문제점을 해결하고자 2009년 전동차 자체제작을 선언하고 중소기업과 제작업무를 진행하였다. 본 전동차는 SR 시리즈(Project Name)라 명명 되어졌으며, 2012년 10월 SR001 납품을 시작으로 2013년 12월 현재까지 총 8량 6편성 48량이 본선 영업운행에 투입되었으며, 마지막 1개 편성 8량만을 남겨두고 있다. 본 논문의 저자는 SR 전동차에 투입된 전장품중 TCMS(Train Control and Monitoring System)의 한 장치인 DU(Display Unit)의 설계 및 제작 업무를 진행하였으며, 최초 설계 단계부터 화면구성, 인터페이스 구축, 제작 완료에 이르기까지 전 과정에 거쳐 업무를 추진하였다. 본 제작 업무를 추진함에 있어 신뢰성 입증, 유지보수 업무 편의성 증대, 사용자 편의성 증대에 초점을 두었다. 운영기관 입장에서 보았을 때 제품완성도 못지않게 중요한 것이 유지보수성이다. DU의 경우 제작업체의 납품단가를 낮추기 위해 상대적으로 저렴한 Panel PC를 채용하는 것이 최근의 트렌드인데, 15년 이상 사용하게 되는 제품의 특성상 아직 그 신뢰성이 입증되지 않았으며, 수정소요 발생시 업체에 추가비용을 지불해야하는 점이 단점이 있다. 하지만 PLC 타입의 Proface를 활용함으로써 검증된 신뢰성과 더불어 운영기관에서 직접 자유자재로 Control 할 수 있다는 장점을 얻을 수 있다. 자체 수정업무 및 추후 단품 자체 발주를 위해서는 운영기관에서는 발주시부터 설계단계 수준의 Back Data, SDK(Software Development Kit) 등을 확보하는 것이 추후 기술개발 및 유지보수성 증대에 큰 도움이 될 것이라 판단된다.

Neural stem/precursor cells derived from human midbrain organoids stably yield midbrain-type dopamine neurons for Parkinson's disease therapy

우혜지 한양대학교 의생명공학전문대학원 2022 국내박사

Successful clinical translation of stem cell-based therapy largely relies on the scalable and reproducible preparation of donor cells with potent therapeutic capacities. In this study, midbrain organoids were yielded from human pluripotent stem cells (hPSCs) to prepare cells for Parkinson’s disease (PD) therapy. Neural stem/precursor cells (NSCs) isolated from midbrain organoids (Og-NSCs) expanded stably and differentiated into midbrain-type dopamine(mDA) neurons, and an unprecedentedly high proportion expressed midbrain-specific factors, with relatively low cell line and batch-to-batch variations. Single cell transcriptome analysis followed by in vitro assays indicated that the majority of cells in the Og-NSC cultures are ventral midbrain (VM)-patterned with low levels of cellular senescence/aging and mitochondrial stress, compared to those derived from 2D-culture environments. Notably, in contrast to current methods yielding mDA neurons without astrocyte differentiation, mDA neurons that differentiated from Og-NSCs were interspersed with astrocytes as in the physiologic brain environment. Thus, the Og-NSC-derived mDA neurons exhibited improved synaptic maturity, functionality, resistance to toxic insults, and faithful expressions of the midbrain-specific factors, in vitro and in vivo long after transplantation. Consequently, Og-NSC transplantation yielded potent therapeutic outcomes that are reproducible in PD model animals. Collectively, our observations demonstrate that the organoid-based method may satisfy the demands needed in the clinical setting of PD cell therapy. 

Ti의 표면 특성이 carbon nanotube (CNT)의 성장에 미치는 영향

곽성열 한양대학교 공학대학원 2014 국내석사

As the air and water pollutions have become a serious problem throughout the world, interest in environmental preservation has increased. The demand for green electronics such as air purifier and water purifier is rising along with the expansion of well-being trend. In addition, the research on improving the purifying performance of filter, which is a key part of green electronics, has been studied at home and abroad. In case of a metal filter, even though the performance can be improved by decreasing the size of pores or modifying the surface of porous body, it is less effective. Recently, adopting CNTs to porous materials is studied because they have a tremendously large specific surface area and a bio-adsorptive property. However, distributing CNTs in a filter to maximize the filtering efficiency is nonexistence. In this study, therefore, Ti substrate was surface-modified by sulfuric etching in order to distribute CNTs uniformly and increase the CNT yield. The surface roughness was analyzed by AFM and the distribution of Fe catalysts by EPMA. The graphite structure of CNT was confirmed by Raman and the shape and size by FE-SEM. 산업의 발전으로 인해 수반된 환경오염문제의 해결은 더 이상 선택적 개선의 경제논리가 아닌 21세기 국가경쟁력의 근간을 이루고 나아가 인류 생존에 있어서 필수적인 과제로 대두되었다.[1] 이에 따라, 각종 수질 및 대기 환경 오염물질의 제거를 위한 고 효율성 다공성 재료의 개발은 환경문제 해결을 위한 핵심적인 연구 분야가 되었다.[2] 하지만 현재 다공성 재료의 효율 개선을 위한 연구는 재료 내 기공 크기나 분포 제어를 통해 비표면적을 증가 시키는 등의 일차원적인 연구에 국한 되어 있으며 비표면적 극대화에는 한계에 다다른 실정이다. 이에 따라 우수한 비표면적 및 오염물질 흡착성을 가진 탄소나노튜브를 다공성 재료 내에 성장시킴으로써 높은 비표면적을 갖는 고 기능, 고 효율성 다공성 금속 재료를 개발 하는 것은 기존 다공성 재료의 문제점 및 한계성을 극복할 수 있는 독창적인 기술이라 할 수 있다.[3,4] 탄소나노튜브를 이용한 다공성 금속 재료의 제조에 관한 기존 기술들은 탄소나노튜브가 함유된 슬러리에 다공성 재료를 함침 시키거나 슬러리를 다공성 재료에 여과시켜 탄소나노튜브를 재료 표면에 분산 부착시킨다. 그러므로, 탄소나노튜브들이 바인더 등에 의하여 묻혀버리기 때문에 다공성 재료의 표면상에 균일한 나노구조체를 형성시키기 어렵다. 또한, 이미 제조된 탄소나노튜브를 슬러리로 만드는 공정과 모재를 함침시키는 복잡한 공정에 의해 제품의 제조에 소요되는 시간이 길어지는 등의 여러 가지 문제점들이 있을 수 있다. 따라서 기존 방식의 문제점을 개선하기 위해 다공성 재료 여재에 버텀-업(Bottom-Up) 방식으로 탄소나노튜브를 직접 합성, 성장 시켜 공정 상의 단계를 획기적으로 줄이고 이에 따르는 비용저감을 구현 하고자 하였다 [5,6] 한편, CNT의 합성에 있어 직경, 결정성 등과 같은 성장거동 해석은 이미 많은 연구진에 의해 수행되어 왔으나, substrate 표면에 균일하게 제조하고 분산 시키는 연구는 전무하다. 고 기능성 다공성 재료 제조를 위해서는 고 수율의 탄소나노튜브를 성장 시키고 균일하게 분산 시키는 것이 핵심 변수로 작용 하므로 이에 대한 연구가 선행되어야 한다.[4,6,7] 일반적으로 나노 구조체의 분산도는 모재의 표면 특성에 크게 좌우 되므로 본 연구에서는 Ti substrate의 표면 특성이 탄소나노튜브의 성장 및 분산도에 미치는 영향을 고찰하고자 50% 황산(H2SO4)을 이용하여 50℃에서 30분~12시간 etching을 실시한 후 Ti 기지의 표면 roughness를 관찰하였다. 또한 표면 개질 된 Ti substrate표면에 나노크기의 Fe 촉매금속을 석출시키고, 열 화학 기상 증착법을 이용하여 탄소나노튜브를 성장하였다. 제조된 탄소나노튜브의 수율 및 미세조직 특성을 분석하여 탄소나노튜브 합성시 최적의 모재 표면 조건을 제시하고자 한다.

무선 이식형 근전도 시스템 구현

조현성 한양대학교 의생명공학전문대학원 2014 국내석사

사고나 질병으로 인하여 근육에 질환을 겪는 환자들은 경련과 같은 비정상적인 수축, 의지에 따라 움직일 수 없는 마비로 인해서 정상적인 생활이 어려워진다. 이러한 문제를 해결하기 위한 진단과 치료가 근전도에 기반한 시스템을 통하여 이루어지고 있다. 근전도 측정방법은 주로 비침습적이고 쉽게 측정을 할 수 있어서 재활 치료 분야에 널리 활용되고 있다. 기존 근전도 시스템은 유선 근전도 시스템이 대부분이다. 그래서 유선으로 인한 잡음과 측정 거리의 제약으로 좋은 신호의 측정이 어려웠다. 이러한 문제를 해결할 방안으로 무선화하고 침습적으로 접근하는 방법들이 고안되었다. 무선 이식형 근전도 측정 기술은 최근에 인공 보철에 적용되고 있다. 이러한 기술이 임상적용하기 위해서는 동물 실험이 반드시 선행되어야 한다. 그렇기에 동물 실험에 적합한 근전도 시스템이 필요하다. 기존 구현한 유선 근전도 시스템은 큰 크기와 유선으로 인하여 동물 실험에 적용하기에 많은 어려움이 있었다. 본 연구에서는 기존에 구현한 유선시스템의 단점을 보완하여 시스템의 큰 크기를 동물에 이식하기에 적합하도록 소형화하였으며 시스템의 유선을 없애 측정 거리의 제약을 해결하고자 블루투스 기술을 이용하여 무선화하여 동물 실험에 적합한 무선 이식형 근전도 시스템을 구현하였다. 구현한 무선 이식형 근전도 시스템은 상용화된 근전도 시스템과 비교 성능 평가하였다. 상지의 표면에 표면 전극을 부착하고 임의의 움직임에 대한 표면 근전도를 측정하여 두 시스템의 신호 대 잡음비(SNR, Signal to Noise Ratio)을 비교하였다. 그 결과 구현한 시스템은 69.3dB, 상용화된 시스템은 50.27dB로 두 시스템 간의 SNR은 19.03dB 차이를 보였다.