마감공사시 추가인력 투입분석을 통한 설계변경의 공기영향 정량화 연구

국문 초록 (Abstract)

건축공사에서는 설계변경이 필연적으로 발생하지만, 특히 마감단계의 설계변경은 Critical Path 상에서 직접적으로 관찰되기 어려워 그 영향을 정량화 하기 어렵다는 한계가 있다. 마감공사는 다양한 공종이 동일 공간에서 중첩·병행되기 때문에 개별 변경은 미미해 보일지라도 누적되면 작업 간섭, 공간 혼잡, 재시공 등으로 이어지는 누적 파급효과(cumulative impact)를 발생시켜 실제 일정 지연과 생산성 저하를 유발한다. 이러한 영향은 기존의 CPM 기반 일정관리 방식으로는 충분히 반영되기 어려우며, 보다 실질적이고 정량적인 분석 모델이 요구된다. 본 연구는 마감단계에서 발생하는 설계변경 정보를 기반으로 추가 작업량과 추가 인력 투입량을 산정하고 이를 일정지연일수로 변환하는 인력기반(Resource-driven) 분석모델을 제안하였다. 이를 위해 설계도면에서 공간정보 및 작업특성을 추출하여 설계변경 유형별 작업범위를 구조화 하였으며, 공종별 단위작업 인원과 작업기간 등을 활용해 추가 필요인력(ΔW)을 산정하였다. 이와 함께 마감단계 특유의 작업 간섭에 따른 생산성 저하를 정량적으로 반영하기 위하여 본 연구에서 개발한 II Matrix(Interference–Impact Matrix)를 적용하여 작업손실계수를 도출하고 모델에 통합하였다. 또한 잔여공기의 불확실성과 변동성을 고려하기 위해 Monte Carlo Simulation(MCS)을 수행하여 확률적 완료시점(P80 기준)을 산출함으로써 분석 결과의 신뢰성을 강화하였다. 실제 오피스 건축 프로젝트에 본 모델을 적용한 결과, 제안된 분석모델은 총 92일의 공기 연장을 예측하였고, 이는 실제 발생한 98일 지연과 비교하여 6일(오차율 약 6%)의 차이만을 보였다. 예측 정확도를 평가한 MAE는 1.1일, RMSE는 약 1.6일로 나타나, 본 연구 모델이 실제 일정지연 패턴을 신뢰성 있게 재현함을 확인하였다. 본 연구는 마감공사 단계에서 기존 CPM 방식이 포착하지 못하는 누적 영향과 작업손실을 정량적으로 분석할 수 있는 새로운 인력기반 일정영향 산정 모델을 제시하였다는 점에서 학술적·실무적 기여를 가진다. 제안된 모델은 설계변경에 따른 공기지연을 조기에 식별하고, EOT 협상 등 실무적 의사결정의 객관적 근거로 활용될 수 있는 실질적 도구라는 점에서 적용 가능성이 크다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Design changes are inevitable in construction projects, yet their impacts during the finishing phase remain difficult to quantify using conventional Critical Path Method (CPM)–based scheduling. Because finishing work involves high spatial density, overlapping trades, and simultaneous late-stage modifications, individual design changes rarely affect the critical path directly, but instead accumulate into substantial schedule delays through additional work volume and productivity loss. To address this limitation, this study proposes a resource-based analytical framework that quantifies schedule impacts by translating design-change information into workforce requirements and interference-adjusted work durations. The methodology consists of four key components: (1) identifying characteristics of finishing works and establishing a resource-driven approach suitable for cumulative-impact analysis; (2) extracting spatial and quantitative attributes from each design change to determine additional work volume; (3) developing a workforce-based delay model using trade-specific manpower rates and monthly resource-leveling procedures; and (4) incorporating an Interference–Impact (II) Matrix, developed in this study, to reflect productivity loss arising from congestion, overlapping tasks, and trade interference. Furthermore, Monte Carlo Simulation was applied to capture uncertainty in remaining-duration variability and to provide probabilistic schedule forecasts. Application to an actual office-building project demonstrated the model’s accuracy and practical applicability. The proposed model estimated a schedule delay of 92 days, closely matching the actual 98-day delay (MAE = 1.1 days, RMSE = 1.58 days). This confirms that the model captures cumulative impacts that CPM-based methods overlook, particularly for non-critical but resource-intensive finishing-stage changes. The results show that the proposed framework enables proactive delay identification, supports risk-based schedule management, and provides a rational basis for extension-of-time (EOT) negotiations. Overall, this research contributes both a theoretical advancement in cumulative-impact quantification and a practical decision-support tool for managing finishing-stage design changes.

목차 (Table of Contents)

• 제1장. 서 론 1
• 1. 연구배경 1
• 2. 연구의 목적과 방향 4
• 3. 용어정리 8
• 제2장. 선행연구 분석 13
• 1. CPM 분석의 특징과 이론적 한계 13
• 1.1 CPM 분석의 특징 13
• 1.2. 일정 계산과 여유 시간의 도출 14
• 1.3 CPM의 적용 한계 및 문제점 14
• 2. EVM 적용의 특성과 문제점 16
• 3. 불확실성 요인을 반영하는 스케줄링 18
• 4. Cumulative Impact analysis 21
• 5. 기존연구의 한계점과 연구방향 설정 22
• 제3장. 설계변경에 의한 추가 인력투입량 산정모델 25
• 1. 공기연장의 조건 분석 25
• 1.1 자원부족으로 인한 공기영향 25
• 1.2 마감공사에서 인력 투입량의 의미와 공기연장의 근거 26
• 2. Resource Leveling에 의한 공기연장 28
• 2.1 리소스 레벨링에 기반한 일정 연장 개념 28
• 2.2 설계변경에 따른 작업량 증가와 공기 영향 29
• 3. 공기연장 기본모델의 개념과 산정방식 31
• 3.1 추가인력의 공기영향으로 변환 수식 31
• 3.2 설계변경 정보를 활용한 인력 투입량 변환 33
• 3.3 설계변경 정보 분석을 통한 인력 투입량 도출 36
• 3.4 추가인력 투입량 도출시 작업인원 데이터 적용 37
• 3.5 추가인력 도출시 계획인력의 변동 반영 41
• 제4장 간섭을 반영한 확장형 인력 투입량 산정모델 43
• 1. 인력 투입량 산정시 작업손실의 고려 43
• 1.1 설계변경으로 인한 추가작업의 간섭고려 필요성 43
• 1.2 작업손실 반영을 위한 P-I Matrix 적용검토 46
• 2. II Matrix 기반 작업손실 보정모형의 구축 43
• 2.1 II Matrix (Interference–Impact Matrix) 48
• 2.2 작업구간의 공종간 간섭확률(Interference Probability)과 계수산정 49
• 2.3 잔여기간에 따른 영향도(Impact)와 계수산정 52
• 2.4 간섭영향으로 인한 작업손실의 정량화 55
• 3. 제안모델의 구조 및 흐름도(Flow Diagram) 58
• 제5장 공기영향 분석의 확률적 검증을 위한 Monte Carlo 시뮬레이션 적용 60
• 1. 모델 검증을 위한 시뮬레이션 적용 60
• 1.1 공기영향을 검증하기 위한 반복 시뮬레이션 적용 60
• 1.2 Monte Carlo Simulation을 적용한 확률분포 62
• 1.3 Simulation 수행절차 65
• 제6장 모델검증을 위한 사례분석 70
• 1. 사례 프로젝트 개요 70
• 2. 설계변경 데이터 분석 71
• 2.1 사례프로젝트에서 나타난 마감공사 설계변경 특성 71
• 2.2 사례프로젝트의 설계변경 발생 패턴 분석 73
• 3. 추가인력 투입량 분석을 통한 사례 프로젝트의 공기연장일 도출 80
• 3.1 추가인력 투입량 분석 기본모델의 월별 필요인원 및 공기연장일 80
• 3.2 II Matrix적용모델의 월별 추가인력 투입량 및 공기연장일 82
• 3.3 시뮬레이션 확률분포를 활용한 변동성 고려 결과 85
• 3.4 사례 프로젝트 조건별 결과 비교 및 모델의 실효성 평가 87
• 3.5 결과의 신뢰성 검증 MAE, RMSE 90
• 제7장 결 론 98
• 1. 연구의 의의 98
• 1.1 연구과정 요약 98
• 1.2 연구의 의의 및 기여 101
• 2. 연구의 학문적, 실무적 기여 103
• 2.1 연구의 학문적 기여 103
• 2.2 연구의 실무적 기여 104
• 3. 연구의 한계점 및 보완점 104
• 참 고 문 헌 106
• 부 록 112
• ABSTRACT 138