工學碩士學位 請求論文

적정 유지관리 수준의 결정을 위한 LCC분석

The Analysis Using Life-Cycle Cost Approach

for the Recommendation an Appropriate Maintenance Level

2004年 2月

仁荷大學校 大學院

土木工學科

朴 炫 希

工學碩士學位 請求論文

적정 유지관리 수준의 결정을 위한 LCC분석

The Analysis Using Life-Cycle Cost Approach

for the Recommendation an Appropriate Maintenance Level

2004年 2月

指導敎授 : 丘 民 世

이 논문을 공학석사학위 논문으로 제출함

仁荷大學校 大學院

土木工學科

朴 炫 希

이 논문을 박현희의 석사학위 논문으로 인정함

2004年 2月

주 심 ꄫ

부 심 ꄫ

위 원 ꄫ

- I -

요 지

사용 중인 교량의 안전성, 사용성, 내구성을 확보하기 위한 시발점은 교량에

대한 점점과 진단이다. 모든 구조물은 자체의 결함뿐만 아니라 자연의 힘이나 인

간의 실수에 의해서도 파괴될 수 있기 때문에, 건설 중이나 건설 후에도 섬세한

관리가 필요하며 건설 후의 유지보수에도 많은 관심이 요구된다.

우리나라에서도 건설안전에 대한 관심이 급증하여 토목구조물에 대한 유지관

리를 체계적으로 관리하기 위하여 많은 노력이 시도되고 있다. 그러나 시설물 유

지관리는 아직까지 관리의 기술뿐만 아니라, 유지관리 정보의 관리기법이나 관리

체계가 미흡한 실정에 머물고 있다.

본 논문은 교량의 유지관리체계의 과학화와 효율화를 목적으로 국내 교량의

유지관리 실태를 조사하고, 생애주기비용(Life-Cycle Cost : LCC)분석 기법을 활

용하여 우리나라의 교량체계를 평가하 다. 또한 현재 우리나라의 교량유지관리

수준과 예방유지관리수준간의 LCC분석을 통하여 적정유지관리수준을 도출하고

경제적 효과를 분석한 후, 우리나라 교량유지관리의 개선방안을 제시하 다.

각 대안별 LCC 결과 PSC-Beam교는 예방유지관리수준의 경우 총 LCC가 259

억원으로 현행유지관리수준의 545억원에 비하여 LCC 저감율이 52%임이 분석되

었고, 강박스거더교의 경우는 예방유지관리수준이 현행유지관리수준보다 55%, 무

보수수준보다 71%의 비용절감효과가 있었다. 즉 PSC-Beam교와 강박스거더교

모두 예방유지관리수준이 최적유지관리 방안으로 분석되었다.

따라서 교량의 현재 상태를 고려할 때 사후유지관리체계에서 예방유지관리체

계로 전환하는 것이 필요하다고 판단되며 국내에 예방유지관리체계를 도입하는

경우, 교량의 성능이 향상될 것이며, 성능향상은 교량의 안전성 확보와 수명연장

에 직접적인 연관이 있어 교량의 장수명화는 결과적으로 교량 개축비용의 절감

효과를 가져올 것으로 기대된다.

- II -

ABSTRACT

Bridge control and Inspection ensures the safety, utility, and durability of

bridge in use. Every construction may be destroyed by the nature's power

and careless mistake of human as well as its own defect. So a great number

of concern and detailed managing technique are demanded not in constructing

work but also in management of constructed material.

The interest of construction safety has increased rapidly and a plenty of

effort has been attempted to manage systematically. But, the construction

management leaves much to be desired a technique system or skill of

management.

This paper investigated the system of bridge maintenance in our country

for the purpose the science and efficiency, evaluated our country bridge

management system in use LCC. Also after the LCC of both current and

preventive maintenance levels on each type of bridge were estimated and

compared to each order, suggested the improved scheme to the system of

bridge maintenance in our country.

When the LCC analysis is conducted to estimate economic benefits due to

preventive maintenance of the PSC-Beam and Steel Box Girder bridges,

economic gains can be generated as much as 50% than current maintenance.

According to the comparison between the actual conditions of bridges in

Korea and the system of a bridge management in other developed countries,

considered the current condition of bridges in Korea, it is required to convert

the breakdown maintenance to the preventive maintenance. A function

improvement of bridge is relative directly with safety and an extension of

life. An extension of life is expected the reduction of a maintenance budget.

- III -

목 차

요 지 Ⅰ

ABSTRACT Ⅱ

목 차 Ⅲ

표목차 Ⅴ

그림목차 Ⅶ

Ⅰ. 서론 1

1. 연구배경 1

2. 연구의 목적 및 방법 2

Ⅱ. 교량유지관리 및 생애주기 분석 이론 4

1. 교량유지관리의 개념 및 목적 4

2. 교량유지관리 현황 5

2.1 교량유지관리정책 및 실태 5

2.2 교량유지관리예산 7

3. LCC의 개념 및 국내외 연구경향 10

3.1 LCC의 개념 10

3.2 LCC의 활용분야 11

3.3 국내외 LCC관련 시행지침 13

3.4 국내외 기술동향 14

4. 교량유지관리의 중요성과 LCC분석의 필요성 21

4.1 교량유지관리의 중요성 21

4.2 LCC분석의 필요성 24

4.3 교량유지관리시스템 25

Ⅲ. LCC분석 모델을 통한 유지관리의 경제적 효과분석 29

1. 경제성 효과분석의 이론적 모형 29

2. LCC분석 수준의 정의 33

3. LCC분석을 위한 접근방법 36

- IV -

3.1 확정적 접근방법 36

3.2 확률적 접근방법 37

4. LCC분석을 위한 정식화 39

4.1 기본방정식 39

4.2 비용항목모델 40

4.3 LCC분석을 위한 주요 경제변수 46

5. 사례교량의 LCC 예측을 통한 경제적 효과분석 51

5.1 유지관리수준에 대한 정의 51

5.2 사례교량의 LCC 분석을 통한 경제적 이익 53

Ⅳ. 결론 및 개선방안 65

참고 문헌 67

부 록 72

- V -

표 목 차

표 2-1.「시특법」의 개요와 1종 및 2종 시설물 5

표 2-2. 도로종류별 교량현황 6

표 2-3. 우리나라와 OECD 국가의 점검시기의 비교 7

표 2-4. 유지관리예산 8

표 2-5. 교량의 상부구조형식별 평균 공용년수 8

표 2-6. 중기 시설물 안전 및 유지관리 수요전망 9

표 2-7. 주요국 건설투자 중 유지관리투자의 비중 9

표 2-8. 교량의 LCC 구성비용 항목 11

표 2-9. 각국의 수명주기비용분석기법 활용 현황 20

표 2-10. 교량의 연간 유지관리비 22

표 2-11. 시공상태가 교량 총비용에 미치는 향 23

표 2-12. 각국의 교량유지관리 현황 28

표 3-1. LCC분석 수준의 정의 33

표 3-2. 교량의 LCC 구성항목의 분류 40

표 3-3. 간접경제손실율의 적용 45

표 3-4. LCC분석을 위한 주요 변수 46

표 3-5. 여러 국가들의 실질할인율 48

표 3-6. 실질 할인율의 변화 추이 (1993-2000) 48

표 3-7. 교량구조물의 공용수명(Service Life) 50

표 3-8. 교량수명에 대한 OECD 조사 결과 50

표 3-9. 유지관리수준의 정의 52

표 3-10. PSC-Beam교의 일반사항 53

표 3-11. 대안에 대한 기술적인 일반사항의 비교 54

표 3-12. 교량의 교통관련 변수 54

표 3-13. 유지관리수준별 PSC-Beam교의 LC 단계별 LCC 비교 56

표 3-14. PSC-Beam교의 비용부담주체별 LCC 비교 57

표 3-15. 할인율변화에 따른 PSC-Beam교의 LCC 비교 58

표 3-16. 강박스거더교의 일반사항 59

표 3-17. 대안에 대한 기술적인 일반사항의 비교 60

- VI -

표 3-18. 교량의 교통관련 변수 60

표 3-19. 유지관리수준별 강박스거더교의 LC 단계별 LCC 비교 62

표 3-20. 강박스거더교의 비용부담주체별 LCC 비교 63

표 3-21. 할인율변화에 따른 강박스거더교의 LCC 비교 64

- VII -

그 림 목 차

그림 2-1. 시설물의 LCC (Chang ＆ Shinozuka, 1996) 16

그림 2-2. 교량의 시간경과에 따른 내하성능 저하 22

그림 3-1. 유지관리의 효과 29

그림 3-2. 유지관리를 하지 않을 경우 시설 투자액 31

그림 3-3. 유지관리를 할 경우 시설 투자액 31

그림 3-4. 최소 LCC에 기초한 최적설계 개념 37

그림 3-5. 사용자비용항목 44

그림 3-6. 기간에 따른 LCC 변화 55

그림 3-7. 기간에 따른 LCC 비교 61

- 1 -

Ⅰ. 서론

1. 연구배경

시설물의 증가에 따라 재해 및 재난으로부터 국민생활과 산업활동을 보호하기

위한 중․장기적인 정책과 추진전략 등을 마련․시행하여야 할 필요성이 커지고

있고, 관리주체가 자발적으로 시설물의 기능을 유지할 수 있도록 하여 장수명화

가 이루어지도록 함으로써 재해 및 재난방지는 물론 국민경제 부담을 줄여야 한

다. 선진국의 경우 SOC시설의 이용도 제고와 안전성 확보에 주력하여 기존 SOC

시설에 대한 유지관리를 강화하고 신규 SOC시설의 경우 기획․설계단계부터 유

지관리를 고려하는 추세이다.

반만년 역사를 갖는 우리나라의 20세기 이전의 도로는 사람과 우마차의 통행

을 위한 길이었으며, 당시의 도로는 자연에 순응하는 자연과 더불어 형성된 길이

었다. 1960년대 이후부터 경제개발 5개년 계획을 세워 시행하면서 도로개발이 본

격화되어 현대적인 도로의 개발이 시작되었고 그에 따른 편리성으로 도로 위주

의 수송형태로 전환되었다. 지난 30년 동안 도로 등과 같은 시설물들에 대한 집

중적인 투자, 국내의 경제성장과 함께 국민소득 수준의 향상, 사회 환경의 급속

한 변화로 인하여 고품질의 사회기반시설이 요구되고 있다. 그러나 교량건설 및

유지관리에 대한 사회적 인식부족, 유지관리보다는 가시효과가 큰 건설위주의 정

책, 과학적 유지관리기술을 도입치 않은 기술자의 의식과 능력의 한계로 인하여

고품질의 사회기반 시설물들은 제대로 관리되지 못하고 있는 실정이다.

국내의 시설물들의 실태를 살펴보면, 점검기준, 진단방법, 평가기준과 관리체계

등이 관리주체마다 서로 상이하고 점검인력과 점검장비 등도 부족하여 효율적인

유지관리를 수행하지 못하 고 있는 실정이다. 그러나 일련의 교량관련 사고들은

교량에 대한 인식을 범국민적으로 확산시킨 계기가 되었고, 교량의 안전 및 유지

관리에 대한 사회적 관심을 크게 고조시키게 되었다. 하지만 아직까지도 교량을

포함한 시설물 유지관리에 관련된 기술은 교량의 설계 및 시공 기술에 비하여

낙후되어 있어 국내의 교량유지관리 수준은 초보적인 단계에 머물러 있다.

선진국의 경우 예방차원의 안전 및 유지관리정책을 채택하여 사전에 시설물의

안전관리수준을 고려해 건설공사를 추진하는 것을 원칙으로 하고 있기 때문에

- 2 -

VE(Value Engineering : 가치창출 활동) 및 생애주기비용(Life Cycle Cost : 이

하 LCC) 예측기법의 적용이 건설공사 이전단계인 기획․설계단계에서 보편적으

로 이루어지고 있다.

우리나라에서도 부실공사 방지 및 내구성이 우수한 소재의 적용 활성화를 위

해「설계의 경제성 등 검토에 관한 시행지침」을 제정하여 2000년 9월 1일부터

500억원 이상의 공공사업에 LCC를 고려한 경제성 검토를 분석토록 제도화 하

다.

장래에 건설되는 교량의 경우 교량유지관리체계의 제도적 및 기술적인 문제점

을 도출하여 과학적이고 공학적인 유지관리, 점검 및 진단기술, 보수 및 보강기

술, 내구성 및 수명예측 기술의 개발 등으로 교량의 기능향상을 위한 교체 방안

보다는 유지관리부담을 억제하면서 교량의 수명을 연장하기 위한 개선방안을 도

출하는 것이 필요할 것이다.

2. 연구의 목적 및 방법

교량의 파손원인이 발생되는 시점은 불명확하며, 외형적으로 나타난 손상을 발

견하고 이의 해결방안을 제시하여 실질적 손상 원인을 제거하기까지는 추가의

시간이 필요하다. 이 추가의 기간동안(발견된) 손상은 계속 심화되어 결과적으로

추가의 보수․보강비용과 기술적 요구수준을 증가시킨다.

교량의 유지관리체계의 과학화와 효율화를 목적으로 국내 교량의 유지관리 실

태를 조사하고, 선진국에서 시설물의 계획, 설계, 유지관리 방안 결정시 의사결정

의 도구로 이미 사용하고 제도화 되어 있는 LCC분석기법을 활용하여 우리나라

의 교량체계를 평가하 다. 그리고 현재 우리나라의 교량유지관리수준과 예방관

리수준간의 LCC를 분석하여 적정유지관리수준을 도출하고 경제적 효과를 분석

한 후, 우리나라의 교량유지관리에 대한 개선 방안을 제시하고자 하 으며, 교량

유지관리와 관련된 전반적인 내용을 검토하여 교량유지관리에 대한 인식을 새롭

게 하고자 하 다.

유지관리체계나 유지관리인자 등 일반적인 사항에 대해서는 이해의 폭을 넓히

고자 문헌조사, 설문조사 결과, 그리고 기존 모델 등을 이용하 다. 문헌조사는

기존연구, 관련법규, 한국시설안전기술공단의 최근 통계자료 등을 수집․정리하

여 이론적 검토와 정책개선 방안 제시에 이용하 다.

- 3 -

우선 LCC분석은 유지관리수준별로 유지보수시기를 확률분포로 나타내어 기초

자료로 활용하 으며, 미국 국립표준기술원(National Institute of Standard and

Technology : NIST)에서 사용하고 있는 모델을 이용하여 적정유지관리수준의

시안을 도출하 다.

LCC분석을 위한 시간적 범위는 교량의 수명을 일반적으로 50-100년으로 추정

하고 있어1), LCC분석 기간을 지금으로부터 100년으로 하 다. 그리고 교량유지

관리비용을 발생시키는 발생인자와 이런 인자를 변수로 하는 LCC모델 구축에

대한 내용의 논의 후 경제적 분석을 하 다. 또한 할인율을 적용하여 그 결과에

의한 적정유지관리수준의 변화를 살펴보았다.

1) Winfrey는 교량구조물의 수명을 50-75년으로 보았고((주)도우엔지니어즈,「투자심리편람(수송부

문)」,경제기획원, 1982), OECD에서 조사한 결과도 교량의 설계공용수명을 50-100년으로 채택하

고 있는 나라가 많다. (한국시설안전기술공단,「도로교의 공용수명 연장 방안 연구」, 2000)

- 4 -

Ⅱ. 교량유지관리 및 생애주기 분석 이론

1. 교량유지관리의 개념 및 목적

교량유지관리(Bridge Maintenance)는 넓은 의미로 교량의 설계부터, 시공, 유

지관리, 교량체계까지 전 과정에 관련된 제반 업무를 수행하는 것을 말한다. 또

한 좁은 의미로는 일반적으로 교량건설 이후에 발생하는 유지관리(Maintenance),

통행제한, 폐교조치, 개축 등에 관련된 업무로 한정하고 있다. 교량관리가 가장

체계적인 미국의 AASHTO에서는 교량관리 시스템(Bridge Management

System, BMS)을 “교량의 점검․보수․보강․교체에 필요한 소요 자원의 활용을

최적화하기 위해 설계된 시스템2)” 이라고 정의해 교량관리를 유지관리 단계로

축소시킨 의미로 사용하고 있다.

정부에서는 1995년「시설물의 안전관리에 관한 특별법(이하 시특법)」을 제정

하 다.「시특법」에서는 교량의 유지관리를 다음과 같이 정의하고 있다. 유지관

리(Maintenance)란 완공된 시설물의 기능을 보전하고 시설물 이용자의 편의와

안전을 높이기 위하여 시설물을 일상적으로 점검․정비하고 손상된 부분을 원상

복구하며 경과시간에 따라 요구되는 시설물의 개량․보수․보강에 필요한 활동

을 하는 것을 말한다.3)

교량유지관리의 목적은 교량의 상태를 체계적이고 주기적으로 기록함으로써

손상을 조기에 발견하고, 향후 발생될 손상을 예측하여 교량의 안전성을 확보하

고, 설계목적에 부합되도록 보장함이다. 그리고 보수․보강․개축 등의 의사결정

에 필요한 자료를 제공함으로써 축적된 점검결과의 분석을 통해 시간이 경과함

에 따라 변해가는 교량의 상태를 예측할 수 있고, 이에 따라 적절한 유지관리 계

획을 수립하여 예산의 최적분배가 가능하게 한다. 또한 설계․시공상의 문제점과

개선점이 파악되면 유지관리를 고려한 설계 및 시공을 가능케 하고, 결과적으로

교량의 수명을 연장시킬 수 있다. 즉 교량유지관리의 기본적인 목적은 교량의 설

계당시 또는 공용 중에서 설정한 교량의 기능을 충분히 발휘할 수 있도록 유지

보수하고, 교량의 안전성을 유지하는데 필요한 조치를 실시하여 이용자가 안전하

2) AASHTO, "Manual for condition evaluation of bridges", 1994.

3) 건설교통부,「시설물의 안전관리에 관한 특별법」, 1995.

- 5 -

구 분 1종 시설물 2종 시설물

「시특법」

시설물을 1종․2종으로 구분하고 점검, 진단, 보강, 보수 등 안전 및 유지관리와

관련된 포괄적인 사항을 규정하고 있다. 이법은 우리나라의 시설물 안전 및 유

지관리의 근간이 되는 법이다.

도로 - 교량 ․특수교량(현수교, 사장교, 아치교, 최

대경간장 50미터 이상의 교량)

․연장 500미터 이상의 교량

․연장 100미터 이상의 교량으로서 1

종 시설물에 해당하지 아니하는 교량

- 터널 ․연장 1천미터 이상의 터널

․3차선 이상의 터널

․고속국도, 일반국도 및 특별시도․광

역시도의 터널로서 1종 시설물에 해당

하지 아니하는 터널

게 교량을 이용할 수 있도록 하는 것이다.

2. 교량유지관리 현황

2.1 교량유지관리정책 및 실태

정부에서는 성수대교 붕괴(1994년), 삼풍백화점 붕괴(1995년) 및 대구지하철 가

스폭발사고(1995년) 등의 대형사고 이후 시설물의 각 관리주체가 유지관리에 관

한 업무를 수행할 수 있도록「시특법」을 제정하 다.

「시특법」제3조 (국가 등의 의무)에는 국가 및 지방자치단체는 시설물이 안전

하게 유지관리 될 수 있도록 안전점검과 정 안전진단기술의 개발, 소요인력의

양성, 시설물의 유지관리체계의 개발 등 시설물의 안전 및 유지관리에 관한 정책

을 수립․시행하도록 하고 있으며, 동법 제4조 (시설물의 안전 및 유지관리계획

의 수립․시행 등)에는 관리주체는 소관시설물에 대한 안전 및 유지관리계획을

대통령령이 정하는 바에 따라 수립․시행하도록 하고 있다.

표 2-1.「시특법」의 개요와 1종 및 2종 시설물

우리나라 교량의 현황을 간략하게 살펴보면, 우선 도로종류별로 관리주체가 정

해져 있다. 즉 고속국도는 한국도로공사(건설교통부 장관을 대행)가 관리주체로

되어 있으며, 일반국도는 건설교통부가 관리주체로 되어 있다. 하지만 하나의 범

위인 시설물을 지역별, 소관별로 별개의 관리주체가 각각 안전 및 유지관리 업무

- 6 -

구분 고속국도일반국도 특별․

광역시도지방도 시도 군도 합계

건교부 시관리

개소 2,865 3,390 634 1,231 3,607 1,654 3,769 17,150

연장(m) 317,320 283,935 64,191 198,782 187,290 98,810 164,024 1,315,080

개소비율(%) 16.71 19.77 3.70 7.18 21.03 9.64 21.97 100

를 수행하고 있어 동종 또는 유관 시설물 상호간 연계된 시설물에 대한 안전 및

유지관리가 제대로 이루어지지 못하고 있는 실정이다.

표 2-2는 관리주체별 및 도로종류별 교량의 개소와 연장을 정리한 것으로

2001년말 기준으로 우리나라 도로에 가설된 교량은 총 17,150개소로 전년대비

1,033개소의 교량이 증가되었다. 이는 시설물 점검 물량을 보면 서울시의 경우

유지관리분야에 종사하는 공무원의 일인당 점검 물량이 평균 2km로 한강상의 교

량 2개소에 해당한다. 즉, 안전점검 업무량이 과다할 뿐만 아니라 반복점검에 따

른 점검소홀 등의 문제가 발생할 가능성이 높다.

표 2-2. 도로종류별 교량현황4)

둘째, 공용년수가 30년 미만인 교량이 전체의 91%를 차지하고, 공용년수가 30

년 미만인 교량 중 약 54%의 교량은 공용년수 10년 미만의 교량으로 전체 교량

의 약 50%에 해당된다. 만약 교량에 대한 개축이 특정시기에 집중된다면 관리주

체의 부담은 매우 커진다. 따라서 적절한 유지관리를 통해 수명을 연장하여 투자

시기를 조정할 필요가 있을 것이다.

또한 설계하중별 분포에 따르면 현재 약 55%의 교량이 DB24 미만인 것으로

나타났고, 공용년수별 설계하중의 분포에서는 DB24하중이 제정된 이래로 DB24

로 설계된 교량의 비율이 점차 높아지고 있다. 이는 차량의 중량화, 대형화에 따

른 교량의 성능향상 결과로 볼 수 있다.

마지막으로 안전점검 시기를 볼 때, 표 2-3과 같이 일본이나 OECD국가(우리

나라는 제외)의 대부분은 점검의 목적을 좀더 명확하게 규정하고 교량의 상태나

특성을 감안하여 유연하게 점검횟수를 정하고 있어서 보다 실효성 있게 교량의

안전점검이 이루어질 수 있도록 하고 있다. 그러나 국내는 시설물의 노후도나 손

상정도에 관계없이 신설 구조물을 포함하여 모든 점검항목을 반복적이고 일률적

4) 건설교통부,「교량현황조서」, 2002.

- 7 -

으로 규정하고 있다. 정 안전진단을 통해 구조물의 내하력, 손상상태와 원인 등

에 대해 상세조사를 하고 있으나, 진단기술을 증진시키기 위해 조사․시험방법

및 내하력 또는 안전성 평가방법에 있어 체계적인 기준정비가 필요할 것으로 생

각된다.

표 2-3. 우리나라와 OECD 국가의 점검시기의 비교

점검구분 국내 일본 OECD

정기점검 반기별 1회 이상위치별로 상이

주 1회에서 년 1회

1회/1∼2년

(general inspection)

정 점검 2년에 1회 이상 5년에서 7년마다 1회1회/3∼10년

(major inspection)

정 안전진단

공용 후 10년이 경과한

교량에 대해 5년에 1회

이상 정기적

상세조사

점검결과 필요할 때

점검결과 필요할 때

(special inspection)

2.2 교량유지관리예산

교량을 안전하고 오랜 기간 사용하기 위해서는 적절한 때에 적절한 조치가 취

해져야한다. 이를 위해 매년 많은 유지관리비가 소요된다.「시특법」에서는 “관

리주체는 소관시설물에 대하여 안전 및 유지관리계획을 수립․시행하고 국가 또

는 지방자치단체는 매년 소관시설물의 유지관리에 필요한 예산을 확보하여야한

다.” 라고 규정되어 있다. 그러나 시설물의 유지관리는 신규 건설을 대체할 수

있는 효과를 얻을 수 있음에도 불구하고 소요 비용을 충분히 확보하지 못하여

제대로 유지관리업무를 수행할 수 없는 실정이다. 유지관리 투자가 상대적으로

높은 도로분야의 예산 역시 신규 건설투자비의 8.8%에 불과하다.5) 표 2-4는

2001년도까지의 유지관리예산 현황으로 대부분의 유지관리비는 교량개축비와 교

량보수비가 차지한다.

5) 2000년도 도로 예산 (도로건설예산(A) 6조8,275억원, 기존도로유지관리예산(B) 5,990억원, B/A=8.8%)

- 8 -

구 분 항 목 ‘94 ‘95 ‘96 ‘97 ‘98 ‘99 ‘00 ‘01

일반국도

도로예산 18,329 26,321 25,679 31,696 32,631 40,545 43,970 46,738

교량개축비 330 994 4,058 3,288 2,422 2,000 1,297 607

교량보수비 190 250 300 300 330 360 341 407

고속국도

도로예산 21,359 22,318 26,092 30,094 44,614 51,546 49,943 56,052

교량개축비 168 268 441 415 377 371 98 145

교량보수비 15 85 130 186 109 87 91 107

표 2-4. 유지관리예산 (단위 : 억원)

교량의 경우 표 2-5를 보면 RC슬래브교의 경우 공용수명기준인 50년의 약 1/2

수준인 22.2년에, 라멘교의 경우는 75년의 약 1/3수준인 21.9년에 개축이 이루어

지는 것으로 나타났다. 즉 유지관리 투자의 부족으로 기능적인 수명이 단축되어

공용수명의 절반 수준에도 못 미쳐서 개축이 이루어진다고 할 수 있다.6)

표 2-5. 교량의 상부구조형식별 평균 공용년수7)

상부구조형식 RC슬래브 RC T형교 강I형교 라멘교 PSC I형교

평균공용

년수(년)22.2 28.6 30.0 21.9 24.20

공용수명

(service life)50 70 70∼80 75 70

근거문헌Nishikawa

(1997)

Piringer

(1993)

Piringer

(1993)

AASHTO LRFD

Spec.

Piringer

(1993)

또한 우리나라의 시설물 안전 및 유지관리 수요는 표 2-6에서 보는 것과 같이

신규건설 투자 대비 25%이상이고, 유지관리 수요도 시설물 재고의 증가에 따라

지속적으로 증가할 것으로 예상된다. 그러나 투자재원의 부족으로 시설물의 안전

및 유지관리를 기피하거나 최소한으로 하고 있는 것으로 보이며 이에 따라 노

후․불량한 시설물이 누적되거나 내구년수 이내에 교체하는 경우가 많아, 투자의

효율성 면에서 심각한 문제가 발생한다.

6) 이는 시설물 유지관리투자의 절대적 부족이 시설물의 수명에 심각한 향을 미칠 수 있음을 입증

하는 것이라 할 수 있다.

7) 건설교통부,「도로교의 공용수명 연장방안 연구」, 2000.

- 9 -

표 2-6. 중기 시설물 안전 및 유지관리 수요전망

(단위 10억원, 1995년 불변가격 기준)

년 도 2003 2004 2005 2006 2007

건설투자수요(A) 79,037 79,037 81,196 84,176 84,985

유지관리수요(B) 20,517 21,149 21,783 22,462 23,173

비중(B/A) 26.0% 26.8% 26.8% 26.7% 27.3%

시설물 자산가치 대비 유지관리 투자는 외국 1.0%의 1/3 수준인 0.3% 정도8)이

며, 이를 근거로 우리나라의 유지관리 투자실태를 추산하면 신규건설의 약 8%

수준에 불과하다. 이는 21.7%인 일본의 약 37% 수준이며, EU국가 중 유지관리

투자비율이 가장 낮은 프랑스의 80%수준에 불과하다.

표 2-7. 주요국 건설투자 중 유지관리투자의 비중(2000년)

국 별 이탈리아 국 독 일 일 본 미 국 프랑스 한 국 포르투갈

투자비율 57.2% 38.0% 26.0% 21.7% 15.8% 10.0% 8.0% 6.0%

우리나라의 시설물 안전 및 유지관리 관련 예산은 각 시설물별로 장기적이고

연차적 집행계획에 근거하지 아니하고, 문제가 발생하거나 발생할 가능성이 있는

경우 확보하고 있는 실정이며, 전체 예산에서 유지관리 예산의 우선순위가 리

는 경우가 많아, 종합적이고 합리적인 시설물 안전 및 유지관리를 하기 위한 재

원이 절대적으로 부족한 실정이다. 만약 교량유지관리를 위한 지출이 지연되면

그 비용이 잊혀지는 것이 아니라 전이되어, 당초 서비스수준으로 회복하기 위한

보수비용은 시간의 경과에 따라 기하급수적으로 커지게 된다. 따라서 유지보수

본래의 목적을 달성할 수 없고 정책수립시 고려된 사회․경제적 요소들에 대한

효과를 기대하기 어렵게 되어 교량 또한 공공시설물로서의 기능을 충분히 발휘

하지 못하게 된다.

예산의 합리적인 편성을 위해서는 유지보수비에 향을 주는 인자, 즉 설계수

준, 지역특성, 교통량 및 차종구성비, 설계수명기간 등 외적특성에 따른 구간의

단위유지보수 비용의 분석이 기록 유지되어야 할 것이다.

8) 한국시설안전기술공단,「LCC개념을 도입한 시설안전관리체계 선진화방안 연구」, 2001.

- 10 -

3. LCC의 정의 및 국내외 연구경향

3.1 LCC의 개념

생애주기비용(Life Cycle Cost)이라는 것은 시설물의 계획 단계에서부터 폐기

처분시기까지의 모든 비용 즉, 계획, 설계비, 건설비, 운용관리비, 폐기물 처분비

용을 합한 것으로 시설물의 공용수명기간 전체에 필요한 모든 비용을 말하며,

LCC분석이란 총 생애주기비용(LCC)을 최소화할 수 있는 최적대안을 산정하는

공학적 의사결정기법을 의미한다. LCC는 서로 다른 설계 대안과 미래의 유지관

리정책을 경제적으로 평가하기 위해서는 동일한 근거에 의해 비교가 되어야 하

고, LCC분석은 자본비용, 유지보수비, 운 비, 교체비에 대한 대안간 서로 비교

할 수 있는 틀을 만들고, 생애기간동안 각각 다른 단계에서 발생하는 지출항목을

단일 가치로 표시되어야 하며, 물론 편익도 고려되어야한다. LCC는 “생애주기,

사업으로 인한 모든 비용과 편익의 포함, 사업과 직접 관련되는 비용과 편익에

대한 고려, 시간의 향” 등의 4가지 중요요소로 구성된다. 그리고 다음의 7단계

로 나누어 분석한다. 제1단계 : 목표설정, 제2단계 : 방안의 선정, 제3단계 : 가정

의 설정, 제4단계 : 비용과 수명주기 확인, 제5단계 : 비용의 비교와 대안의 순위

결정, 제6단계 : 민감도 분석, 제7단계 : 재원한계 조사이다.9)

일반적으로 LCC는 다음과 같이 표기될 수 있다.

LCC : Summation of total Costs during LC = ∑(Total costs during LC)

= Planning Cost + Design Cost + Construction Cost

+ Running Cost + Demolition Cost

9) Roger Flanagan, “George Norman, Life Cycle Costing for Construction”, The Quantity

Surveyors Division of the Royal Institution of Chartered Surveyors, pp.16, 1984.

- 11 -

구 성 항 목 세 부 항 목

초기투자비

(Initial Construction Cost)

- 설계 및 감리비

- 직접공사비(자재비, 노무비, 경비, 장비 대여비 등)

- 간접공사비(보험료, 안전관리비, 기타 경비 등)

- 일반관리비 및 이윤

- 신기술 도입비

유지관리비

(OM＆R Costs)

- 일반관리비

- 점검 및 진단비

- 보수․보강비(확장공사 포함)

- 구성요소 교체비

해체 / 처분비

(Disposal Costs)

- 해체비

- 폐기물 처리비

- 재활용비

사용자비용

(User Costs)

- 차량운행비

- 시간가치비

- 교통사고비

- 환경비

- 편안함/안락비

표 2-8. 교량의 LCC 구성비용 항목10)

3.2 LCC의 활용분야11)

3.2.1 시설물의 안전 및 유지관리를 감안한 대안설정에 활용

일반적으로 시설물은 내구년수가 길기 때문에 조사계획․설계단계에 유지관리

비용을 사전적으로 고려하여 초기비용투자를 결정할 필요가 있다. 이때 발주자/

투자자는 시설물 투자의 경제성을 제고할 수 있는 안전 및 유지관리 수준의 다

양한 대안을 마련하고 이 대안에 대한 LCC를 예측하여 평가 할 수 있다.

이러한 방식을 이용하여 사전적으로 계획․설계단계에 시설물의 유지관리수준

을 감안하여 최적대안을 설정함으로써 시설물의 내구년수와 안전성을 확보할 수

있는 전략의 수립을 가능하게 한다. 특히 초기공사비가 적으면 흔히 운 관리비

가 상대적으로 적어지는 특성을 보이기 때문에 발주자는 입찰시부터「시설물의

생애주기 동안의 총비용을 계산하는 LCC 기준 입찰방식」을 도입하면 시설물

10) 한국시설안전기술공단,「LCC 개념을 도입한 시설안전관리체계 선진화 방안 연구」, 2001.

11) 한국시설안전기술공단,「LCC 개념을 도입한 시설안전관리체계 선진화 방안 연구」, 2001.

- 12 -

투자의 효율성을 제고 할 수 있다.

3.2.2 시설물 설계단계에 VE를 위한 수단으로 활용

건설공사비는 사실상 설계단계에서 확정되기 때문에 공공사업 효율화를 위해

서는 건설사업의 수명주기에서 VE효과가 가장 큰 설계단계에서 도입하는 것이

필요하다. 설계자는 항상 여러 가지의 설계대안 중 최적대안을 선택하여야 하는

문제에 당면하는데 이때 LCC 예측기법은 다른 조건이 비슷할 경우, 최적대안 선

정을 위한 중요한 의사결정 도구로 활용될 수 있다. 턴키(Turnkey)공사 등에 있

어서 발주자와 시공자는 설계 및 시공 중 수 많은 부품들에 대한 선택을 하게

되는데 이때 LCC 예측기법을 활용하면 각 부품들에 대한 경제성을 고려하여 선

택할 수 있다.

3.2.3 보수, 전면개량보수 등의 의사결정에 활용

시설물을 장기간 사용하게 되면 노후화가 심하게 되고 본래의 기능이 저하하

여 시설물을 폐기처분 후 재개발 할 것인가 또는 보수를 통해 사용기간을 연장

할 것인가에 관한 판단이 필요하게 되는데 이때 LCC 예측기법을 활용함으로써

어떠한 선택이 효율적인가를 판단할 수 있다.

특히 시설물의 대부분은 다중이 이용하거나 특정목적으로 건설되므로 결함이

발생할 경우 인명피해는 물론 막대한 재산상의 손실이 발생하는 재난으로 이어

질 수 있기 때문에 이들 시설에 대한 점검 및 보수 등의 유지관리의 기간, 방법

등을 엄격하게 규정하여 시행하여야 할 필요가 있는데 이때 보수를 할 것인가

전면 철거할 것인가 하는 의사결정이 우선되어야 하는데 이때 LCC 예측이 중요

하다.

3.2.4 경제적인 안전 및 유지관리 수준 판단에 활용

유지보수수준에 따른 시설물의 기능수준 및 예상수명 등을 동시에 고려하여

경제적인 유지보수수준에 대한 판단에 LCCing(Life Cycle Costing : 투자에 관한

보다 효과적인 의사결정을 위하여 LCC에 근거한 제반 경제적 평가)개념이 활용

될 수 있다. 즉 대상시설물을 선정하고, LCC가 최소이면서 긴 수명을 제공할 수

- 13 -

있도록 적용 할 기술의 내용과 수준을 결정하고, 나아가 최적의 보수시기를 결정

하는 등 구체적이고 합리적으로 보수행위를 계획하는 데에 활용할 수 있다. 시설

물의 기능저하는 각 부위별로 서서히 진행되기 때문에 반드시 사전점검을 통하

여 각 부위별로 유지관리계획을 수립하고 유지관리를 실시하여야 할 필요가 있

다. 그러나 시설물의 경우 구성요소가 다르기 때문에 각 시설물 종류에 따라서

각 부위별로 기능과 전체 기능과의 연계관계를 LCCing을 통하여 명확하게 파악

되어야 할 필요가 있다. 이러한 점에서 LCC가 유지관리차원에서 도입․적용될

수 있다.

3.2.5 국가차원의 시설물 안전 및 유지관리계획 수립의 근거자료로 활용

시설물의 내구년수를 감안한 LCC가 추정되어야 할 필요가 있다. 점검 등을 통

하여 이들 시설물의 기능이 저하할 징후가 발견되거나 일정기간이 경과하면 정

기적으로 필요 부재를 교체하는 등의 적절한 조치를 취하는 것이 예방관리이며

특히 사회적 그리고 경제적으로 향도가 큰 시설물은 예방 관리가 필수적이다.

이를 위해서는 시설물이 존치되는 기간동안의 시설물의 각 부재의 내구년수의

변화패턴을 정확하게 파악하여야 하며 내구년수에 향을 미치는 사회․경제적

요인을 분석하여야 할 필요가 있다.

3.3 국내외 LCC관련 시행지침

우리나라의 경우 2000년 3월 건설교통부의 예산절감을 위한「공공 건설사업

효율화 종합대책」의 일환으로 건기법에 설계의 경제성 등 검토에 대한 시행규

칙(2000. 7. 29 건설교통부 장관이 명함)에 의한 설계 VE의 법제화(건기법 시행

령 제38조 13)에 의해 500억원 이상의 정부발주공사에 설계 VE 검토시 비용측면

은 수명주기비용(LCC)의 검토를 의무화하 다. 또한 2000년 9월 1일「설계의 경

제성 등 검토에 관한 지침」을 작성 시행함으로써 우리나라도 LCC분석에 의한

기획, 설계, 유지관리방안이 합리적으로 결정될 수 있는 장치가「지침」의 수준

으로 마련되었다.

미국은 주정부(네브라스카, 알라스카, 플로리다, 메사추세츠, 위스콘신, 텍사스,

워싱턴)에서 LCC 검토의 요구를 입법화(Energy Conservation Policy Act, 1978)

하 고, 1991년 미육상운송효율화법(ISTEA : Intermodal Surface Transportation

- 14 -

Efficiency Act) Sections 1024, 1025에서 강조되어 주 전체와 대도시의 계획과정

에서 교량, 터널 및 포장 등의 설계 및 시공시 LCC를 검토토록 법적 의무화하

다. 또한 1994년 US DOT의 Executive Order 12893에서 연방정부의 기간시설물

투자를 위한 LCC 평가 의무화와 1995년 NHS(National Highway System)

Designation Act 법률로서 2,500만불 정부공공 발주공사에 대해 LCC 분석을 의

무화하 다.

한편, 일본의 건설성에서는 2000년에 공공공사에 LCC 검토를 포함한 대안입찰

방식을 채택하 다.

3.4 국내외 기술동향

3.4.1 국내

우리나라에서 LCC분석기법에 관한 연구는 주로 민간부문(특히 건축분야)에서

꾸준히 이루어지고 있었다. 교량과 같은 공공시설물에 대해서는 올림픽 대교(89

년 4월), 팔당대교(91년 3월), 신행주대교(92년 7월), 창선대교(92년 7월), 성수대

교(94년 10월) 사고 이후 부실시공의 문제와 교량의 유지관리에 대한 중요성이

인식되었고, 한국건설기술연구원의 교량관리체계(BMS : Bridge Management

System)개선에 관한 연구(1995∼1999년)에서 LCC 도입에 대한 필요성이 제시되

어 건설부에서 일반국도상의 교량유지관리체계를 구축하여 운 하고 있다. 그러

나 비용산정에 있어 LCC개념 일부가 도입되어 있긴 하지만 최종결과는 비용/편

익에 의한 분석으로 귀착되어 있기 때문에 유지관리 조치에 대한 비용의 상대적

비교만 가능하다. 따라서 수명주기 동안의 실질적인 비용의 흐름을 파악할 수 없

다는 한계가 있다.12)

한국강구조학회(1997∼1998)는 PC박스거더만으로 설계 시공되고 있는 고속철

도 교량의 대안으로 강합성교의 LCC 측면에서의 경제성을 비교 고찰하 다. 이

보고서에서는 강합성형교의 LCC 대안으로서 주형의 도장을 아연도금도장과 무

도장강재로 사용할 경우 오히려 LCC 측면에서 기존의 MSS 공법에 의해 대부분

시공된 고속철도교량보다 경제적임을 정략적 및 정성적으로 입증하고 있다.

한편, 임종권(1999)은「구조 수명간 최소기대비용(Minimum Expected Life

12) 최길대, “수명주기비용분석기법을 적용한 교량유지관리 방안에 관한 연구”, 중앙대학교 대학원,

박사학위논문, 2001.

- 15 -

Cycle Costs)에 기초한 교량의 내진 안전수준의 결정을 위한 신뢰성해석기법」

에서 LCC기법을 토목시설물에 적용한 연구사례가 있다. 이 방법은 교량 하부구

조의 최적 LCC 설계와 교량성능향상의 최적 수준 결정을 위하여 이용될 수 있

다. 이러한 연구를 좀더 확장하여 활하중이나 동적하중(풍하중)을 받는 상부구조

의 LCC 개념의 접근방법과 제한된 국가 재정 하에서 경제적이고 가장 효율적인

유지관리의사결정 방안에 관한 연구가 계속 진행중에 있다.

현재 LCC기법 도입에 대한 기초연구는 건설교통부/한국시설안전기술공단

(2001), 국토연구원(2001), 한국도로공사(2001), 한국수자원공사(2002)에서 활발히

진행되고 있다. 건설교통부/한국시설안전기술공단(2001)은 우리나라 시설전반에

LCC개념을 도입한 LCM(Life Cycle Management) 개념을 도입함으로서 얻게 되

는 경제적 효과에 대해 제시하고 있다. 특히, 한국도로공사(2001)는「고속도로

LCC분석기법 잠정지침(안)」에서 기존의 고속도로 유지관리 이력 DB를 분석

LCC분석시 활용할 수 있도록 정리한 바 있으며 최근에는 실무적용을 위한 교량

구성요소와 교량형식별 LCC분석 연구(한국도로공사, 2002)를 진행 중에 있다. 중

앙대학교 김용수 교수팀(김용수, 2001)은「LCC기법을 이용한 교량 형태별 경제

성 분석 및 경제적 수명 예측에 관한 연구」를 통하여 전형적인 교량에 대한

LCC 예측기법을 연구한 바 있다. 한편 최길대(2002)는 LCC기법을 도입함으로서

우리나라 시설물의 경제적 유지관리 방안에 대한 연구를 수행한 바 있다.

현재 우리나라는 한국시설안전기술공단에서 만든 ProLCC 1.0 프로그램이 개발

되어 있고, (주)승화이엔씨에서 LYCAS 1.0 프로그램을 선보일 예정이다(2003).

또한 건설분야 유지관리 및 LCC분석 전문기업인 (주)LCCKorea는 건설사업의

사업성 및 경제성을 건설 전체적인 주기에 걸쳐 평가할 수 있는 관리시스템

(LCCMS : LCC Management System)을 개발, 출시할 예정이다(2003). LCCMS

는 기존 LCC솔루션 분석을 통한 새로운 방식의 LCC분석기법으로 초기투자비와

더불어 사용기간 중 발생하는 유지관리비, 에너지 및 폐기처분비를 분석해 투자

의사결정을 할 수 있도록 개발한 솔루션이다.

그림 2-1은 Chang ＆ Shinozuka(1996)가 제안한 지진하중에 대한 LCC분석에

대한 개념도를 보여주고 있다. 지진 재해시 도로사용자비용과 구조물의 손상수준

추정이 매우 중요한 변수임을 강조하 다.13)

13) 건설교통부,「LCC 개념을 도입한 시설안전관리체계 선진화 방안 연구」, 2001.

- 16 -

사회경제적효과 의사결정 공학변수 재해요소 재해피해비용

초기비용(Initial Costs)

도로이용자비용

(User Costs)

유지보수비용(Maintenance

Costs)

내진보강비용(Seismic Retrofit

Costs)

초기상태(Initial

Condition)

유지보수이력(Maintenance

History)

내진보강이력(Retrofit History)

열화(Deterioration)

지진재해(Seismic Hazard)

기대손상수준(Expected

Damage Level)

상태이력(Condition History)

기대손상비용

(Expected Damage

Costs)

수명간 총 비용(Total Life Cycle Costs)

그림 2-1. 시설물의 LCC (Chang ＆ Shinozuka, 1996)

3.4.2 미국

Chang/Shinozuka(1996)은 미연방도로국(FHWA)의 지원 아래 개발된

PONTIS 및 BRIDGIT와 같은 BMS에 LCC 개념을 고려하여 개발하 다.

FHWA에서는 ISTEA와 Executive Order 12893 에 부합하는 LCC 정책방안 마

련 및 관련지침서 연구를 진행해 왔으며 최근에는 LCC에 기초한 포장설계에 관

한 중간연구보고서를 출판한 바 있다(Wall III＆Smith, 1998). 이 FHWA에서 발

간한 중간보고서는 기존의 확정적 접근방법(deterministic approach) 보다는 미래

비용 및 유지관리시기 등에 대한 것을 확률변수로 취급하는 확률적 접근방법

(probabilistic approach)을 사용할 것을 권고하고 있고, 포장설계자체 뿐만 아니

라 도로사용자비용(road user costs)의 추정방법에 많은 내용이 할애되어 있는

것을 알 수 있다.

NIST에서는 Ehlen/Marshall(1996)이 교량(터널, 포장 등 포함)의 LCC분석을

- 17 -

위한 프로그램 BridgeLCC 1.0 (Ehlen, 1999)과 신기술 적용을 고려한 LCC분석

모델을 개발 및 FRP 덱의 신공법에 대한 경제성 검토를 수행하 고 또한, LCC

평가시 중요한 수명예측을 위하여 콘크리트 구조물의 잔존수명 예측모델에 대한

연구를 수행하여 BridgeLCC 1.0 프로그램에 이러한 공용수명 예측 알고리즘을

포함시켜 개발하 다. 최근에는 기존의 BridgeLCC 1.0을 4개까지만 가능했던 비

교 대안수가 최대한 6개까지 가능하게 수정하고, 불확실성 모델링을 보다 충분히

할 수 있도록 개선시킨 BridgeLCC 2.0 프로그램을 공개하 다.14) 그러나 이 프

로그램은 계획, 설계시 사용할 수 있는 소프트웨어이고 사용자가 단가, 주기 등

거의 모든 입력 데이터를 준비하여야하므로 LCC분석을 위한 프로그램 도구로

활용 가능하기는 하나 국내 관련자들이 LCC분석을 하기에는 많은 제약이 따른

다. 따라서 입력데이터를 광범위하게 준비하지 않아도 기존에 설정된 입력 DB를

활용하여 보다 손쉽게 교량의 LCC분석을 할 수 있도록 연구 개발이 필요하다.

교량 LCC분석 절차 및 소프트웨어의 개발이 미국 국립과학재단(National

Science Foundation)과 국립연구센터(National Research Council), 운송연구부

(Transportation Research Board)의 엔지니어인 Hawk(1998, 2002a, b)에 의해 교

량 LCC분석 절차 및 방법과 LCC분석을 위한 소프트웨어 도구 개발을 위한 프

로젝트가 수행되었다. 이 연구프로젝트는 해석의 LCC분석 방법과 지침을 제공한

것으로 관리주체비용, 사용자비용, 지진하중과 같은 천재지변에 대한 위험요인을

LCC의 구성비용 항목으로 고려하고 있고, 소위 Monte Carlo 시뮬레이션 기법을

이용한 비용의 불확실성과 보수시기 등을 고려할 수 있도록 개발되었다.

신소재/신공법 측면에서의 LCC분석의 주된 고려사항은 주로 고성능 콘크리트

및 복합재료(Ehlen/Marshall, 1996), 고성능도장재료(Goodwin/Weyers, 1999), 무

도장강재(Jobes, 1996) 등의 사용이다. 또한 Purvis(1994) 등은 콘크리트교량의

철근부식방지를 위한 LCC분석 모델을 개발하 으며, Gannon(1995) 등은 콘크리

트 교량의 보수․보강에 대한 LCC분석을 위한 기존교량의 통계데이터를 회귀분

석하여 비용모델을 제안한 바 있다.

최근 몇몇의 연구자(Thoft-Christensen, 1998 ; Estes＆Frangopol, 2001)들은

시간이력 구조신뢰성 해석과 최소 기대 LCC에 기초한 교량의 경제적 유지관리

전략을 위한 다양한 LCC분석모델 개발을 위해 활발한 연구를 진행 중에 있다.

대부분의 연구가 교량의 강도에 관한 신뢰성에 대해 중점을 두고 연구되고 있지

14) http://www/bfrl.nist.gov/bridgelcc/

- 18 -

만 실제적으로 대부분의 교량은 강도와 관련된 문제보다도 과도한 처짐, 파단,

변형, 균열 등과 같은 사용성과 관련된 요인에 의한 문제가 더욱 빈번하게 발생

하고 있으며, 이러한 요인은 초기 열화의 현상으로 볼 수 있기 때문에 예방적인

차원에서의 유지관리 조치를 필요로 한다. 결국 이러한 발생빈도로 인해 강도한

계상태에 따른 기대 LCC 보다는 사용성 저하에 따른 기대 LCC가 전체 교량의

LCC에 차지하는 비용이 더 많음을 인지해야한다(Stewart＆Hossian, 2001). 최근

에는 이러한 교량의 사용성과 관련하여, Stewart와 Hossian(2001)은 과도한 처짐

에 대한 확률적 모델을 제시한 바 있다.

3.4.3 일본

일본에서는 1979년 B.S. Blanchard의 저서인「Design and Manage to Life

Cycle Cost」를 宮內一郞이 번역하여 발행함으로써 LCC가 소개되기 시작하 다.

같은 해 건설성 선부에 LCC 연구회가 설치되면서 LCC기법이 보급 실용화되

었다. 공공시설분야에서는 한신고속도로 관리회사가 도로의 길이가 늘어나면서

유지관리비용이 커지며, 교량의 유지관리로 인하여 도로가 폐쇄되므로 발생되는

비용을 줄이기 위하여 관리중인 강교에 나타난 손상, 부식 및 노후화 등에 대한

자료를 활용하여 유지관리와 내구성이 고려된 강교의 설계 및 시공에 대한 매뉴

얼을 1993년에 발간하 다. 일본 교토에서 개최된 제7차 구조안전도 및 신뢰성학

회인 ICOSSAR'97 에서는 LCC가 시설물 설계 및 유지관리 분야에서 미래의 중

요한 이슈가 될 것으로 보고 이에 대한 토의가 있었다(Ang etc, 1997). 한편,

Minimum Maintenance(최소유지관리) 교량에 대한 제안(Nishikawa, 1998)으로

일본 건설성토목연구소를 중심으로 LCC개념을 도입한 200년 수명의 교량에 대

한 경제성 검토(Nishikawa, 1999)를 실시하 다. 이러한 교량은 기존교량에 비해

서 상판, 도장 등 부재별 내구년한을 최소 1.5배에서 최대 8배 정도로 하 을 때

LCC분석을 수행한 결과 초기건설비는 기존교량에 비해 1.6배이나 준공 후 25년

부터는 경제성이 있는 것으로 분석하고 있다. 최소유지관리교량의 개념을 도입

이를 LCC기법으로 200년 동안의 총비용을 고려함으로서 최소유지관리교량의 경

제적 효과를 분석하 고 이 결과를 일본의 전체교량에 확대 적용함으로서 일본

전체의 교량을 위한 투자비용을 분석한 바 있다.

다이세이건설/Shinozuka 연구소가 공동연구를 통하여 교량의 유지관리에 필요

- 19 -

한 제반정보를 제공해 주는 시스템을 개발했다(2001). 다이세이건설과 Shinozuka

연구소가 공동 개발한「교량라이프사이클코스트 평가시스템」은 교량의 열화 예

측은 물론 최적의 유지관리대책을 어떤 공법으로, 언제 실시해야 하는가 등의 정

보까지 제공하기 때문에 LCC를 효율적으로 관리할 수 있는 것으로 알려졌다.15)

3.4.4 유럽

1970년대 유럽의 초기 고속도로 엔지니어들은 여러 가지 노선 선택(route

option)의 도로 사용자들에게 여행시간 편익을 평가하는데 비용편익 분석(COBA)

을 사용하기 시작하 다. 1982년 이래 QUADRO분석(Department of Transport,

1996)은 도로건설계획과 일련의 유지관리 동안 도로사용자 비용을 평가하는데 사

용되었으며, LCC는 시공방법의 대안에 대한 비용효과와 비교하는 방법으로 검토

되었다.

Brown(1993) 등은 2개 교량에 대한 LCC분석(직접유지관리, 교통지연, 통행관

리)을 통하여 유지관리로 인한 교통지연을 피하기 위해서는 교량의 기능을 지속

적으로 유지하기 위한 정기검사와 유지관리가 요구되며, 강교가 콘크리트교에 비

해 초기비용이 높더라도 유지관리가 적어서 LCC측면에서 강교가 바람직함을 보

다. 또한 Piringer(1993) 등은 교량구조물을 평가할 때 교량에 소요되는 LCC를

초기건설 비용, 정기적인 소요비용, 주기적인 이익발생, 불규칙적인 소요비용, 철

거 비용, 재활용 이익으로 구분하고, 교량 수명동안 LCC를 환산한 결과 강재구

조물이 다른 건설재료로 만들어진 재료보다 더 유리한 것으로 분석하 다. De

Brito와 Branco(1994, 1998 a, b)는 교량의 경제적 유지관리를 위한 LCC 모델을

제시한 바 있다. 이 연구에서도 사용자비용의 추정모델이 매우 중요함을 강조하

고 있다. 또한 국에서는 민간투자사업(Private Finance Initiatives)에서 경제성

분석시 LCC( 국에서는 whole life costing이라고 함)를 기반으로 하고 있다.

15) 인터넷 건설일보(www.cmnews.co.kr), 2001.

- 20 -

구 분 미 국 국 일 본 우리나라

연혁

제도

및

활용

현황

․1978년「국가에너지절

약정책법」에서 신축되

는 연방건축물은 총 비

용면에서 효과적이어야

하고 (LCC-effective)설

계시 비용평가는 건설비

가 아니라 LCC에 기초

해야 한다고 의무화 함

․1973년 회계감사원에

서 LCC에 의한 구매조

례가 나온 이래 25개의

조례가 추가되었음.

․연방조달청도 1974년

전체비용(LCC)을 입찰

조건으로 하는 LCC설비

구매시스템을 완성함.

․1980년대에 도로포장

유지관리에 LCC가 적용

된 이후 고속도로 교량

관리에도 적용되기 시작

함.

․교량관리 대안평가에

LCC를 의사결정 기준으

로 적용토록 규정하고

있음.

․1991년의「육상교통효

율화법」에도 교량의 건

설유지관리를 위한 대안

평가에도 LCC분석을 규

정하고 있음.

․1994년 건설자료의 상

대평가에 경제성을 평가

할 수 있도록 교량 LCC

소프트웨어를 개발․보

급하여 실용화 단계 있

음.

․1970년대 노선 선정시

도로사용자들의 여행 시

간 편익을 고려하는 비

용․편익 분석을 하기

시작함.

․1970년대 초 LCC기법

부급을 위한 테로테크놀

로지위원회가 조직되었

음.

․1982년 이후 QUADR

O분석은 유지관리기간

동안 도로사용자비용을

평가하는데 활용되고 L

CC가 시공대안의 평가

에 사용됨.

․교량설계시 유지관리

비를 포함하는 계획서를

교통부에 제출토록 되어

있음.

․강교와 콘크리트교 도

장에 대한 LCC분석이

시도되었음.

․1993년 강교는 정기적

으로 부식만 방지하면

수명이 100년 이상이 될

것으로 연구결과 분석

됨.

․미국이나 국의 정보

를 잡지나 회의를 통해

서 소개된 후부터 LCC

연구가 시작됨.

․1979년경 LCC에 관한

책을 번역함으로써 LCC

가 일반에게 알려짐. 이

때 건설성 연선부에서 L

CC연구회가 조직되면서

보급, 실용화되기 시작

함.

․플랜트엔지니어협회에

서 1981년 LCC에 관한

책을 발간하 음.

․공공시설분야에서는

한신고속도로가 1993년,

유지관리와 내구성을 고

려한 강교 설계 및 시공

에 대한 매뉴얼을 발간

하 음.

․1997년 4월「공공공사

비용감축행동계획」을

발표하여 수명주기비용

도입을 통한 총 비용을

삭감하는 지침을 시행.

․2000년 9월「공공공사

비용삭감대책에관한행동

지침」을 제정하여 설

계, 시공자는 수명주기

비용 삭감을 위해 유지

관리에 책임을 지는 것

을 고려하고 초기투자비

와 개축비용을 포함한

입찰방법 제시.

․토목연구소에서 1999

년에 LCC개념을 도입하

여 교량의 200년 수명유

지방안에 대한 검토를

하 음.

․민간부분에서 LCC를

적용하여 공동주택의 구

성요소별 최적설계안을

평가하는 연구가 이루어

져 왔음.

․공공사업에서 교량과

같은 공공시설물에 LCC

를 분석한 기획, 설계,

시공, 유지관리체계는

거의 없는 형편임.

․공공사업에서 LCC분

석기법을 도입하여 유지

관리를 고려한 건설공사

는 아직까지 없다 할 수

있음.

․건설교통부에서 2000

년 9월「설계의경제성등

검토에관한시행지침」을

만들어 500억원 이상 공

사에 최소의 수명주기

비용으로 대안을 검토하

도록 하 음.

표 2-9. 각국의 수명주기비용분석기법 활용 현황16)

16) 최길대, “수명주기비용분석기법을 적용한 교량유지관리 방안에 관한 연구”, 중앙대학교 대학원,

박사학위논문, 2001.

- 21 -

4. 교량유지관리의 중요성과 LCC분석의 필요성

교량은 도로망의 핵심 시설이므로 장기간 동안 안전하고, 교통을 원활하게 소

통시켜야 하는 본래의 기능을 최대한 발휘해야 한다. 따라서 교량 유지관리의 중

요성을 파악하기 위해서는 안전성, 기능성, 내하성, 경제성 등 여러 변수들이 모

두 고려되어 설명되어야 하지만 본 장에서는 이를 LCC의 개념(경제성)을 이용하

여 설명하 다.

4.1 교량유지관리의 중요성

교량유지관리는 넓은 의미로 계획에서부터 설계, 시공 및 해체될 때까지의 각

단계가 서로 유기적으로 연결된 분야이며, 그 비용현황을 모든 단계에서 파악하

는 것은 매우 광범위하고 포괄적이다.

우선 교량유지관리 방법에는 현재 우리나라에서 채택하고 있는 방법으로 문제

가 발생한 후 이를 해결하는 사후유지관리(Essential Maintenance or Reactive

Maintenance) 방법이 있을 수 있으며, 많은 선진국에서 시행하고 있는 예방유지

관리(Preventive Maintenance or Proactive Maintenance) 방법으로 대별할 수 있

다.

사후유지관리는 문제가 발생된 후 보수 또는 보강하는 방식으로 유지보수가

필요한 시기에 적절한 수준의 유지보수를 할 수 있는 장점이 있는 반면, 유지보

수의 규모가 큰 경우 한꺼번에 많은 비용 투자가 발생하며 유지보수 기간이 길

어짐에 따라 주변 지역의 교통혼잡 등 사회적 비용을 발생시킬 가능성이 높다.

반면에 예방유지관리는 유지보수 시기를 미리 예측하여 문제가 발생하기 전에

유지보수가 이루어지기 때문에 대응적인 방법과 같이 유지보수기간 동안 교통량

의 통행을 제한하지 않아도 되며, 교량의 수명이 연장되는 등 사회적 편익을 더

발생시킬 수 있다. 그러나 예방적 차원의 유지관리 방법은 대응적 방법보다 더

많은 유지보수 비용이 투입되며 미래 예측의 불확실성으로 인하여 불필요한 유

지보수에 자원을 낭비할 위험성을 배제할 수 없다. 과거에는 보통 사후유지관리

가 대부분이었으나, 오늘날은 진단기술 및 진단장비의 발달로 인하여 예방유지관

리를 지향하고 있다.

교량은 건설된 후 시간경과에 따라 성능이 저하되는데, 그림 2-2는 내하기능의

시간경과에 다른 변이추이 및 유지관리 방식에 따른 교량의 수명 연장을 개념적

- 22 -

시 간

내

하

성

능

(공용상 기능)

(방치)

(사후유지관리)

(예방유지관리)

손상방치시의 교량수명

사후유지관리시의 교량수명

예방 유지관리시의 교량수명

항 목 년 소요비용(% 시공비)

점 검 0.1

보 수 0.5

보강비

(교량수명 동안 총 보강비의 평균)0.4∼0.6

합 계 1.0∼1.2

으로 보여주는 것이다.

그림 2-2. 교량의 시간경과에 따른 내하성능 저하17)

교량은 도로망의 변경, 내하성 부족, 과도한 유지관리비 소요 등에 의해 개축

되지만, 계획단계에서는 수명을 보통 50∼100년 정도로 본다. Menn에 의하면 매

년 소요되는 유지관리비는 표 2-10과 같다.

표 2-10. 교량의 연간 유지관리비18)

표 2-10을 보면 유지관리비가 매년 시공비의 1.0%∼1.2%씩 소요되므로 100년

17) 건설교통부,「교량관리체계개선」, pp.35, 1995.

18) Menn, C., “Prestressed concrete bridges”, Prentice-Hall, 1990.

- 23 -

단계

시공상태에 따른 단계별 소요비용(시공비의 %)

부실시공 정상시공 시공양호유지관리를 고려한

설계 및 시공

개념단계 1.0 1.0 1.0 1.0

기본설계 0.7 0.7 0.7 0.7

상세 또는 대안설계 3.0 3.0 3.0 3.0

시공 90.0 100.0 110.0 115.0

감리 3.0 3.0 3.0 3.0

점검 0.2/년 0.1/년 0.05/년 0.02/년

보수 1.5/년 0.5/년 0.2/년 0.1/년

보강 1.5/년 0.5/년 0.2/년 0.1/년

교량수명 50년일 때 총비용 257.7 162.7 140.2 133.7

교량수명 100년일 때 총비용 417.7 217.7 159.7 144.7

의 수명동안 투자되는 총 유지관리비는 시공비의 1∼1.2배에 달해 교량 유지관리

비가 얼마나 중요한지 알 수 있으며, 유지관리비를 절약하는 교량을 건설하는 것

이 얼마나 중요한지 보여 주고 있다.

한편, 교량의 시공상태에 따라 교량의 총 비용이 달라진다. 즉, 시공을 부실하

게 했을 경우, 정상 시공을 했을 경우, 시공을 양호하게 했을 경우 및 유지관리

를 고려한 설계 및 시공을 했을 경우는 각각 총 비용에서 차이가 있다. 시공상태

에 다른 총비용에 미치는 향을 살펴보면 표 2-11과 같다.

표 2-11. 시공상태가 교량 총비용에 미치는 향19)

* 위 표는 이자율을 고려하지 않았으며, 유지관리를 고려한 경우의 설계비 증가는 무시할 정도이다.

표 2-11을 보면 시공을 부실하게 했을 경우(90%시공)의 총 비용은 시공을 정

상으로 했을 경우의 1.58배(50년 수명), 1.92배(100년 수명)가 소요되어 부실시공

이 향후 얼마나 큰 경제적 부담을 안겨 주는 지 알 수 있다. 반면에 시공을 양호

하게 했을 경우 (110%시공)의 총 비용은 시공을 정상으로 했을 경우의 0.86배(50

년 수명), 0.75배(100년 수명)가 소요되어 견실시공이 초기 시공비는 다소 많이

소요되지만 향후 더 경제적이라는 것을 알 수 있다. 그리고 유지관리를 고려한

설계 및 시공은 더욱 유리해지는 것을 알 수 있다.

19) Wenzel, H., “Bridge design and construction philosophy”, Technical-Scientific Symposium,

Seoul, Korea, pp.32, 1990.

- 24 -

4.2 LCC분석의 필요성

교량과 같은 도로시설물은 긴 수명주기를 가지고 있다. 수명주기란 시설물의

기획에서부터 완공 후 유지관리, 페기처분까지의 전 기간을 의미하고, LCC분석

은 이 기간 내에 발생되는 총 비용에 대한 예측을 의미한다. 이 분석기법은 시설

물의 비용을 단지 초기 투자비 관점에서 다루는 것이 아니라 시설물 수명 동안

의 총 비용 관점에서 다루기 때문에 시설물의 유지관리비용의 절감을 위한 의사

결정에 유용하게 사용될 수 있는 것이다.20)

시설물의 유지관리수준에 따른 시설물의 기능수준 및 예상수명 등을 동시에

고려하여 경제적인 유지관리수준을 판단하기 위해서는 LCC개념이 활용될 수 있

을 것이다. 또한 LCC분석기법은 건설과정의 전(全) 단계에서 사안에 따라 경제

적 측면의 의사결정 지원도구로 활용될 수 있다.

일반적으로 시설물의 유지관리 담당자의 업무기간은 시설물의 수명보다 짧은

것이 사실이다. 그로 인하여 현재 시설물을 담당하는 담당자들은 현재 발생된 손

상을 즉각적으로 조치하려는 경향이 높고, 손상의 원인을 추정하여 그에 대한 근

본적인 대책을 수립하는 데에는 소극적이며 안전관리의 미봉적 조치로 인한 더

큰 손상을 유발․악화시킬 가능성이 높다. 이러한 문제점은 LCC분석기법 적용을

통하여 줄일 수 있을 것이다. 물론 LCC분석기법을 도입함에 있어서도 많은 DB

가 요구된다는 점, 장래 예측이 어렵다는 점 등의 문제점이 있긴 하지만 이러한

문제점들은 상대적 문제점이라는 것을 감안해야 할 것이고 또한 LCC분석기법

모델이 완성될 경우에는 해결될 수 있을 것이다.

LCC분석기법을 적용할 경우 얻을 수 있는 가장 큰 장점은 사전적으로 시설물

의 사용연수 동안 기능과 상태 등의 변화과정을 파악하여 점검․진단 등의 안전

관리조치를 취할 수 있다는 점과 손상의 진행을 감안한 보수․보강 등이 이루어

질 수 있다는 점, 뿐만 아니라 이러한 진행과정에 따른 자료들을 문서화 또는 전

산자료화(DB화)하여 시설물의 안전 및 유지관리가 용이하게 이루어질 수 있다는

점 등이다. 이러한 장점들을 감안해 보면 LCC분석기법의 단점은 충분히 보완될

수 있으며 또한 보완된 단점들은 더 큰 장점으로 작용할 수 있을 것이다.

지금까지 우리나라의 경우는 시설물 건설과정에서 발생할 수 있는 비용발생과

부실공사에 대해서 집중적으로 관심을 갖고 감리․감독을 강화하 기 때문에 시

20) 김용수 외,「저층 상가건물(5∼6층)에 대한 수명주기 비용분석에 관한 사례연구」, 대한건축학회

학술발표논문, 제18권, 제1호, 1998.

- 25 -

설물이 완공된 이후에 발생하는 안전 및 유지관리 문제에 대하여는 부수적인 작

업 정도로 인식하여 온 것이 사실이다.

그러나 이미 선진국에서는 1990년대부터 기반시설투자균형이라는 관점에서 신

규 시설물의 건설보다 기존 시설물의 유지관리를 통한 신규 건설공사의 물량 적

정화에 더 큰 비중을 두는 방향으로 정책을 전환하고 있다. LCC분석기법은 이러

한 정책전환을 뒷받침할 수 있는 수단으로 활용될 수 있을 것이다. 왜냐하면 기

획, 조사단계 또는 설계단계에서 개별 시설물의 LCC를 예측하면 시설물의 내용

년수 기간동안의 상황을 파악하고 사전적인 안전조치 및 유지관리계획을 수립할

수 있기 때문이다. 따라서 시설물의 안전 및 유지관리체계와 LCC분석기법의 접

목은 시설물을 경제적으로 공급하는데 필수적이라 하겠다.

LCC분석기법을 도입하여 일정기간동안 투입되는 비용 뿐 아니라 설계에서부

터 유지관리까지 전(全) 수명주기 동안 투입되는 비용을 산정하여 이에 따른 적

절한 재원 확보 및 분배를 할 수 있다면 가장 필요한 부분에, 가장 적합한 순서

로 한정된 자원을 배분할 수 있어 예산집행의 경제적 효율성을 제고할 수 있을

것이다. 또한 LCC분석기법 모델이 완성되어 예산 확보가 미리 적절하게 이루어

진다면 그에 대한 시설물의 안전 및 유지관리, 즉 보수, 보강 또한 체계적으로

이루어질 것이고 그것은 곧 시설물의 안전도 향상으로 이어지는 것이다.

4.3 교량유지관리시스템

전체 교량을 관리하는 관리주체는 교량의 현재 상태를 파악하여 관리목표수준

이상으로 교량의 상태를 유지하고, 교량의 유지관리에 필요한 최적의 유지관리조

치를 선정하고 합리적인 방법으로 예산을 투자하는데 참고할 수 있는 객관적인

분석자료와 해석도구가 필요하게 되었다. 건설교통부에서는 교량을 과학적이고

합리적으로 유지관리하기 위해서 1995년에 교량관리시스템을 개발하 고, 현재

일반국도상의 교량을 대상으로 운 중에 있다.

교량관리시스템(BMS)은 관리주체가 전체 교량의 모든 정보를 통합적으로 관

리할 수 있도록 하는 정보화시스템으로서, 관리주체가 교량의 유지관리에 관련된

계획수립에 필요한 각종 정보를 제공하며, 현재는 물론 장래의 교량유지관리에

필요한 수요(Needs)를 최적의 방법으로 결정할 수 있도록 지원한다. 또한 교량유

지관리계획 수립에 참고할 수 있는 자료들을 생성하기 위하여 지난 5년간 지속

- 26 -

적으로 기능을 개선하 으며, 1999년 의사결정시스템 및 계산 내하력 산정모듈이

추가됨으로써 네트워크차원으로 운 되는 교량관리시스템의 구축이 완료된 상태

이다.

교량관리시스템을 살펴보면, 특수교량의 점검결과와 유지보수 이력 및 관련 설

계도서를 일체화하여 점검업무의 효율을 높이고자 DBMS(Daelim Bridge

Management System : 교량 유지보수 이력관리시스템)를 개발하게 되었다. 이는

교량의 전 구조부재에 대한 점검일정의 전산화 관리, 점검 및 유지보수의 이력관

리의 편의성 확보 및 데이터베이스 구축, 점검결과 검색의 편의성 확보, 향후 전

문가 시스템으로의 확장을 위한 정보 저장의 데이터베이스 구축 등의 개발효과

를 가져왔다.

두 번째로 CIC(Computer Integrated Construction : 건설정보 통합관리 시스

템)21) 시스템은 건설 프로젝트에서 발생하는 건설 정보를 토대로 건설 행위를 수

행하는데 필요한 기술이나 관리 등을 유기적으로 연계하여 각 건설업체의 업무

를 각 사의 특성에 맞게 최적화하자는 개념이다. 일반적으로 건설 프로젝트에서

는 매 프로젝트마다 설계단계부터 새롭게 출발하고, 이를 제품화하는 시공단계와

제품의 수명을 관리하는 유지관리단계까지 시간적인 단절이 있게 마련이다. 이러

한 단절을 방지하기 위해 제기되는 통합시스템은 정보를 저장 및 공유하고 전달

하는 데이터베이스의 확대된 개념으로서, 이것은 CALS에서 제3의 개념인

Continuous Aquisition ＆ Life-Cycle Support와 마찬가지이며, 시설물의 전 생애

주기에 걸친 정보의 흐름을 통합 관리하는 것으로 해석 될 수 있다.

세 번째로 가상현실(Virtual Reality : VR)22) 기술은 최근에 와서 각광받는 미

래의 첨단 컴퓨터 기술의 한 분야로 새롭게 자리를 잡아가고 있다. 가상현실을

간단하게 “인간의 기술을 집약시켜 만든 가상의 세계(cyber world), 또는 가상의

공간(cyber space)”라고 표현할 수 있다. 가상현실은 지금 널리 이용되고 있는

시뮬레이션(simulation)보다 한 차원 높은 기술이다. 즉, 시뮬레이션 작업에서 사

용자는 제작자가 만들어 놓은 환경 속에서 제작자의 의도된 경로로 접촉할 수밖

에 없지만, 가상현실 세계에서는 제작자 보다 사용자의 의도에 의해 모든 것이

21) 정종기, “건설 CALS 체계 하에서의 시설물 유지관리 효율화 방안에 관한 연구”, 서울산업대학

교 산업대학원 석사학위 논문, 2002.

김재준,「건설정보 통합관리 시스템(CIC)」, 한국건설연구원, 2000.

22) 김일곤,「가상현실기법을 이용한 교량 유지관리 시스템」, 제2회 국제 사회기반 시설안전세미나,

2001.

- 27 -

통제되고 움직여질 수 있다. 이미 토목․건축 구조물에 대한 설계․시공 분야에

는 가상현실 기술이 적용되어 왔으며, 최근에는 특수교량 유지관리 시스템에도

제한적으로 활용하고 있다.(남해대교, 진도대교, 서해대교)

마지막으로 에이전트 시스템(Agent System)23)은 인간 사용자를 대신하여 어

떠한 업무를 대신 수행하는 소프트웨어라고 정의할 수 있다. 즉, 에이전트란 근

래 연구되고 있는 의사결정지원 시스템과 같은 의미로 사용자의 의사결정을 지

원하는 소프트웨어 프로그램 혹은 시스템이라고 말할 수 있다. 이러한 에이전트

는 사람을 대신하여 업무를 수행하기 위해서는 사람과 같은 지능을 가지고 있을

필요가 있으므로 에이전트는 인공지능 분야의 하나로 연구되고 있으며, 인터넷의

발전에 따라 전자상거래분야에서 급속히 확산되고 있다.

23) 이재규외 3인,「전자상거래원론」, 법 사, 2000.

- 28 -

구분 미국 국 일본 우리나라(일반도로)

예산

․58만개의 교량유지

관리를 위해 연간 25

억불씩 지출.

․개축을 제외한 연

간 유지관리비는 개

축비의 0.5% 수준임.

․도로 건설비의

20%수준이 유지관리

비에 사용되고 있음.

․도로사업비의 10%수준

이 유지관리비에 사용되

고 있음.(2001년 기준)

․연간교량유지관리비는

개축비의 0.68%수준임.

교량

유지

관리

체계

(BMS)

․1991년 「육상교통

효율화법」에 따라

각주마다 BMS를 갖

도록 의무화.

․각 주의 교량관리

대장자료를 기초로

능력등급기준에 따라

보강, 교체대상 교량

을 결정.

․BMS는 교량점검

을 통해서 각 부재의

상태, 요구되는 유지

관리 작업의 종류, 소

요비용과 같은 정보

를 제공.

․연속적인 점검으로

교량상태의 변이를

예측하여 선행유지관

리를 가능하게 함.

․1990년에 교량관리

시스템개발 시작하여

1995년에 완성.

․점검자료는 건설성

도로정보 체계

(MICNI)에 의해 작

성됨.

․교량의 상태평가로

교량 보수계획을 수

립.

․1995년에 BMS 구축

․개수 및 보강 우선 순

위 산정.

․건설교통부와 국도유지

건설사무소간 전산망을

구축하여 교량자료 입력.

상태

평가

기준

․58만개소나 되는

교량의 구조수치와

현상태의 자료가 입

력되어 있으며 부위

별로 0~100까지 점수

가 세분화되어 있으

며 80이하이면 보수

비 지원.

․상태등급의 판정기

준에 염화물 함유량

과 전위차와 같은 실

험결과를 사용하여 5

등급으로 나누고 평

가의 주관성 개입에

대한 문제점을 극복.

․손상이 현저하고

안전확보에 지장이

있는 경우인 1등급에

서 손상에서 문제가

없는 OK까지 5등급

으로 나눔.

․상태가 좋은 A등급에서

E등급까지 5개 등급으로

구분.

조직

․주마다 조직에 차

이가 있으며 교량의

점검은 주 교통부에

서 직접관장.

․England, Wales,

Northern Lsland교통

부가 있고 각군에 지

역사무소가 설치되어

운 되고 있음.

․국토교통성도로국

산하에 지방건설국이

있고, 지방건설국 산

하의 공사사무소와

출장소가 유지관리를

담당하고 있으며 1

공사사무소마다 평균

230km, 1출장소마다

60km를 관리하고 있

음.

․건설교통부 도로국, 5개

지방국토관리청, 18개 국

도유지건설사무소에서 유

지관리업무 담당.

기타

․PONTIS라는 교량

관리 시스템으로 혁

신적인 네트워크 수

준의 최적교량관리

계획을 수립하고 있

음.

표 2-12. 각국의 교량유지관리 현황

- 29 -

사용년수

목표신뢰도

T1 T2

유지관리조치

보수

방치

0

도

신

뢰

Ⅲ. LCC분석을 통한 유지관리의 경제적 효과분석

1. 경제성 효과분석의 이론24)

시설물은 완공 후 시간이 지나면 물리적․사회적․기능적으로 효용이 저하되

는 현상이 나타난다. 이중 물리적인 원인은 시간이 경과함에 따라서 자연적으로

발생하는 노후화, 파손, 사용에 따른 마모, 오염 등의 이용에 따른 저하 그리고

사고 등으로 인한 우발적인 손상 등을 들 수 있다.25) 시설물의 안전 및 유지관리

는 효용저하의 수준을 파악하고 효용이 지속될 수 있도록 하는 것이다. 유지관리

의 구체적인 조치내용은 구조형태, 지역조건, 환경조건, 하중조건 등에 따라 차이

가 있다. 그림 3-1은 보수․보강의 효과를 보여주고 있다. 즉 유지보수는 시설물

의 내구년수를 증가시켜 시설물을 통하여 얻을 수 있는 편익을 증진시키고 원활

하게 시설물 소비가 이루어 질 수 있도록 하는 것이라고 할 수 있다.

그림 3-1. 유지관리의 효과26)

24) 최길대, “수명 주기비용분석기법을 적용한 교량유지관리 방안에 관한 연구”, 중앙대학교 대학원,

박사학위논문, 2001.

25) 기능적인 효용저하 - 외부 환경의 변화에 적응하지 못해서 발생하는 것으로 물리적인 효용저하

수준과 관계없이 기능적인면에서 낙후 등의 원인이 된다.

사회적 효용저하 - 사회적․경제적으로 부적합해지기 때문에 나타나는 것으로 도시계획관계, 환

경조건의 악화, 생활수준변화에 따른 불편증대 등의 원인이 된다. 그러나 기능적인 효용저하와

명확하게 구분되지 않는다. 그리고 이와 같은 시설물의 외적 요인에 의한 효용저하와 함께 시설

물의 내적 요인 즉 구조부의 연성화, 설계상의 여부 유무 등이 원인에 의하여 나타난다.

26) Frangopol, 2000.

- 30 -

시설물에 대한 유지관리의 경제적인 관점에서 해석은 효용가치의 상실과 소멸

을 의미하며 시설물의 소비 즉 편익과 관련되는 문제이다. 재해 등에 따른 소멸

은 우발적인 소비이고 효용가치 저하는 시간의 경과에 따라서 점차적으로 나타

나는 것이기 때문에 경상적인 소비라고 할 수 있다. 시설물은 매년 감가하여 내

구년수 동안에 전체가치를 잃는 것으로 본다. 이 소비되어지는 경제적 가치를 어

떻게 평가할 것인가 하는 것이 유지관리의 경제적 효과를 분석하는 것이라 할

수 있다. 매년 효용가치의 저하를 소비라고 보면, 효용가치의 저하를 화폐가치로

평가하는 것이라 할 수 있다. 바꾸어 말하면 유지관리로 인하여 방지되는 효용가

치의 저하를 유지관리의 경제적 효과라고 정의 할 수 있다. 매년 이루어지는 감

가가 많으면 그만큼 내구년수가 줄어들게 된다. 보수나 보강이 이루어지면 그 만

큼 감가분이 줄어드는 것이라고 할 수 있다.

시설물은 내구년수 동안 아무런 보수나 보강 없이 자연적으로 소멸한다고 보

면 매년 시설물은 내구년수 동안에 일정의 비율로 소비되는 것이라 할 수 있다.

따라서 시설물에 대한 사회적 요구가 충족되어 더 이상 시설물에 대한 소요가

없어도 매년 감가상각분 만큼의 시설물이 공급되어야 하는 것이다. 이를 공급하

는 방법은 매년 감가상각분 만큼 신규로 시설물을 건설하는 방법과 감가상각분

만큼의 유지관리투자를 하는 방법이다. 이론적으로 유지관리는 시설물의 효용이

동일한 수준으로 유지될 수 있도록 이루어져야 하기 때문에 경제적 측면에서 볼

때, 안전 및 유지관리에 대한 지출은 한 국가에 형성되어 있는 시설물의 감가상

각에 상응하는 비용으로 투자된다고 볼 수 있다. 시설물 유지관리의 경제적 효과

는 유지관리를 하지 않을 경우에 발생할 수 있는 국가차원에서의 총 손실비용을

추정하고 유지관리가 이루어짐으로써 내구년수의 증가에 따른 신규개발비용 절

감효과를 분석하는 것이다.

신규 시설물 투자비용 절감효과 = t1L− (t1L + t1L )

= t1L− t1Y = NY (3-1)

여기서, t1L = 유지관리를 하지 않았을 경우 시설 투자액

t1L + t1L = 유지관리를 한 경우 기존시설 재고량

NY = 유지관리를 한 경우 신규시설 투자 소요액

- 31 -

t2t1O

L

초기투자

B(△ t1Lt2)A(△OLt1)

L

t2t1O

L N

L'

Y

t1L''

초기투자

MB'(△OMt2=□OMN't1)

N'L''

A'(△OLt2=□OLNt1)

A''(△MLt2=□MLNN')

그림 3-2. 유지관리를 하지 않을 경우 시설 투자액

그림 3-3. 유지관리를 할 경우 시설 투자액

시설물 유지관리의 신규 건설투자 절감효과를 그림 3-2와 그림 3-3을 이용하

여 이론적으로 살펴보면, 유지관리를 통하여 내용연수가 2배 증가한다고 가정할

경우, 유지관리를 하지 않을 경우의 시설물의 총 소비는 그림 3-2의 A 또는

A+ B이다. 여기에서 B는 유지관리를 하지 않을 경우 추가투자를 하여야만 얻

을 수 있는 소비량에 해당한다. 따라서 그림 3-3에서 유지관리를 하지 않았을 경

우의 신규시설투자액과 유지관리를 한 경우의 시설투자액을 비교하면 유지관리

를 통한 신규개발 절감량을 추정할 수 있다. 즉 동일한 시점 t1에서 유지관리를

- 32 -

하지 않았을 경우의 시설투자액은 그림 3-2의 L(혹은t1L)과 같다. 그리고 유지관

리를 하 을 경우의 시설투자액은 이 시점에 유지관리 투자가 이루어지기 때문

에 이를 고려하면 시설투자액은 그림 3-3의 L (t1L ) + L (t1L )이 된다. 이를 비

교하면 L보다 L + L 의 길이가 짧다는 것을 알 수 있고, 이 차이가 유지관리 투

자에 따른 절감 효과다. 실질적인 절감효과는 비율로서 나타내는 것이 효과적이

고 유지관리를 할 경우 발생하는 시설투자의 절감효과는 L− (L + L )/L로서

나타낼 수 있다.

그 결과 이론적으로 볼 때 적정한 유지관리를 함으로써 상당한 수준이 유지관

리비 절감효과가 있을 것으로 추측할 수 있다. 그러나 실제로 어느 정도 수준의

유지관리가 시설물 신규개발절감 효과가 있을 것인가는 관련된 자료가 없기 때

문에 측정하는 것이 불가능하다. 실제로 유지관리에 따른 시설물 신규건설투자

절감 효과는 통계자료를 보완한 후에 향후에 추진할 과제라 할 수 있을 것이다.

이와 같은 모형을 통하여 유지관리를 하지 않음으로써 발생할 수 있는 국가적

차원에서의 손실비용과 유지관리를 통한 신규개발 절감효과를 측정하기 위해서

는 우선 어느 수준의 유지관리를 통해서 얼마만큼의 내구년수가 증가할 것인가

를 알아야 하고 국가차원에서의 적정 유지관리수준을 알아야 한다. 그러나 아직

우리나라의 경우 시설물 유지관리와 관련된 자료는 별도로 수집 관리되지 않고

있는 실정이다. 이 때문에 앞에서 정립된 이론적인 모형을 실제적으로 추정하는

것은 불가능하다. 이에 대한 대안으로서 교량사례로 예측한 LCC를 토대로 유지

관리를 하지 않음으로써 발생하는 국가차원에서의 손실과 내구년수 증가에 따른

신규개발 절감 효과를 유추하 다.

그러나 이와 같은 방법으로 추산한 값은 모든 시설물을 대상으로 LCC를 예측

하고 결과를 통계적 방법으로 집계한 것이 아니기 때문에 유지관리를 하지 않음

으로서 발생할 수 있는 국가차원에서 손실의 총량이나 신규개발 절감의 총액을

추산하는 데에는 한계가 있으며 이를 국가차원의 총 손실이나 총 신규개발 절감

액을 추정할 경우 신뢰성이 낮아질 수밖에 없다. 따라서 분석결과는 유지관리의

당위성과 타당성을 검토하거나 유지관리투자의 범위를 개략적으로 파악하는데

활용될 수밖에 없을 것이다. 보다 구체적으로 유지관리의 경제적 효과를 분석하

기 위해서는 전체 시설물에 대한 LCC 예측이 필요하고 현재 신규건설투자에 내

재화되어 있는 유지관리 비용을 현재화(顯在化)하는 작업이 선행되어야 한다.

- 33 -

구 분 특 징 적용분야

Level

-0

확정적방법

(deterministic

approach)

․수집된 데이터에 기초한 확정적 LCC분석.

․적용성은 용이하나 결과에 대한 신뢰도가 떨어짐.

․민감도 분석을 수행하여 결과의 신뢰도 보완.

․교량에 사용될

내구성재료의 선택

․교량의 형식선정

․교량의 유지관리

수준의 결정

․교량의 유지관리

대안의 선정

Level

-1

확률적

위험도분석방법

(probabilisticrisk

analysisapproach)

․수집된 데이터에 기초한 확률적 LCC분석.

․수집된 데이터의 불확실성은 시뮬레이션 기법과

Frequency 해석에 의해 수행.

․확정적방법보다 합리적이며 과학적인 방법으로서

FHWA(Walls III/Smith, 1998)에서 추천하는 방법임.

․이 방법을 사용하여 LCC분석시 가장 중요한 것은

입력데이터의 정확도에 의존함. 따라서 향후에는 데이

터의 불확실성을 처리할 수 있는 다양한 확률·통계

방법이 도입되어야 함.

2. LCC분석의 수준의 정의

LCC분석은 미래지향적인 분석법이다. 분석에 사용되는 장래비용, 장래이익, 분

석기간, 사용기간, 할인율, 인플레이션율 등의 많은 파라미터들이 분석가에 의해

추정되어야 한다. 예를 들면, 할인율의 선택은 LCC분석 결과에 중요한 향을

준다. 즉 분석기간이 길면, 낮은 할인율은 초기비용이 많은 사업에 유리하고, 높

은 할인율은 단기간의 상업에 유리하다. 그리고 대부분 효과적인 분석과 신뢰할

만한 LCC를 산정하기 위한 이용 가능한 데이터도 충분하지 않다.27) 실제적으로

LCC분석은 교량의 재원, 사용환경, 보수․보강이력에 따라 복잡하거나 매우 불

확실성이 많은 문제라 할 수 있지만, 일반적으로 이러한 LCC분석은 확정적방법

과 확률적방법으로 문제를 근사적으로 해결할 수 있다.

전 세계적으로 지금까지 수행되어온 연구를 바탕으로 하여 LCC 분석과 관련

된 정식화를 LCC가 적용되는 문제의 특성에 따라 아래의 표 3-1과 같이 5가지

Level로 나누어 정의한다.

표 3-1. LCC 분석 수준의 정의28)

27) Roger Flanagan, et al., op. cit., pp.19.

28) 건설교통부,「교량의 LCC 분석모델 개발 및 DB 구축방안 연구」, 2002.

- 34 -

구 분 특 징 적용분야

Level

-2

신뢰성방법

(reliability-

basedapproach)

․유사한 형식의 교량에 대한 신뢰성 데이터(초기신

뢰성지수, 열화개시시간, 신뢰성 저하율)를 활용하여

LCC를 분석하는 방법임.

․LCC분석시 확정적 방법이나 확률적방법에서 고려

하기 힘든 교량의 신뢰도를 동시에 고려함으로서 교

량의 관리수준 혹은 안전도 수준에 따른 교량의 년간

유지보수율(Annual Rehabilitation Rate)이 합리적으로

고려될 수 있음.

․이러한 접근방법은 최근 Frangopol 과 Kong (2001)

이 제시한 방법으로 현재 국내에서는 교량의 형식별

로 조사된 신뢰성 관련데이터가 없어 실용화하기에는

많은 연구가 필요함.

․교량에 사용될

내구성재료의 선택

․교량의 형식선정

․교량의 유지관리

수준의 결정

․교량의 유지관리

대안의 선정

Level

-3

시간불변

구조신뢰성방법

(Time-Invariant

Structural

Reliability

-based

Approach)

․시간불변 구조신뢰성해석에 의한 LCC분석 방법으

로 교량의 구조적 거동이 LCC분석에 고려됨.

․추계학적인 극한하중이나 저항감소계수 등을 이용

하여 시간적인 효과를 간접적으로 반 .

․대상구조물의 정의된 한계상태에 따른 파괴확률과

파괴비용을 고려한 기대 파괴비용이 적용됨.

․교량의 형식에

대한 LCC 최적설

계 (가설될 교량의

세부 치수획득가

능)

․기존교량의 LCC

최적 보강 설계(보

강재의 세부 치수

획득가능)

Level

-4

시간이력

구조신뢰성방법

(Time-variant

Structural

Reliability

-based

Approach)

․시간이력 구조신뢰성해석에 의한 LCC분석 방법으

로 교량의 구조적 거동이 LCC분석에 고려됨.

․하중모델이나 열화예측모델을 이용하여 LCC분석을

수행.

․현재까지 다수의 연구자의 연구성과로 인해 교량과

관련된 다양한 하중모델은 활용이 가능하나 열화예측

모델은 콘크리트 부재위주로 극소수의 모델만이 개발

되어 있음.

․따라서 아직까지 유지관리 문제에 적용하기에 는

큰 무리가 따름.

․교량의 자연재해

(지진하중, 풍하중

등)에 대한 LCC

최적설계

․교량의 주요부재

에 대해 구조적인

특성을 고려한 유

지관리 전략 수립

문제

표 3-1. LCC 분석 수준의 정의(계속)

LCC분석에 있어서 확정적방법은 LCC분석을 위한 입력변수의 불확실성을 고

려하지 않는 간단한 접근방법으로 LCC분석시 관련변수에 대해 단지 하나의 최

확기대치를 가지고 수행하기 때문에 결과도 하나의 LCC 값만을 얻을 수 있다.

- 35 -

물론 확정적방법으로 분석된 LCC 결과의 신뢰도가 무척 낮기 때문에 변수의 변

화에 따라 민감도 분석을 수행하여 이러한 불확실성을 보완하고자 하는 노력을

할 수 있다. 민감도 분석이란 분석을 위한 입력단계에서 중요하다고 생각되는 입

력변수에 대해 가능한 범위 내에서 변화를 주어가면서 결과를 분석하는 방법이

지만 LCC분석을 수행하는데 있어서 무수한 불확실량이 존재하기 때문에 문제에

따라 민감도 분석을 위한 주요 입력변수의 선정이 매우 어렵고, 그 수가 많은 경

우 모든 불확실 변수에 대해 민감도 분석을 수행하기 위해서는 많은 시간과 노

력이 필요해 몇 개의 중요한 변수에 대한 형식적인 민감도 분석에 그치는 경우

가 많다.

확률적위험도분석방법은 LCC분석을 위한 입력 변수의 특성치(분포형태, 최확

기대치, 변동성)에 대한 입력치로서 소위 Monte Carlo 시뮬레이션기법을 이용하

여 LCC분석을 수행하는 방법이다. 이러한 확률적위험도분석방법은 비용 항목이

발생 가능한 전체 범위에서 비용을 컴퓨터 시뮬레이션 기법에 의해 해석하기 때

문에 확정적방법보다 합리적이며 과학적인 방법이다.

교량에 대한 신뢰성 데이터에 기초한 LCC분석 방법은 동일한 형식의 교량에

대한 신뢰성 데이터(초기신뢰성지수의 분포, 열화개시시간, 신뢰성지수의 저하율

등)에 기초하여 LCC를 분석해 나가는 방법으로, 교량의 LCC를 산정하는데 있어

서 안전도 혹은 신뢰도까지 고려할 수 있는 장점이 있다. 초기신뢰성지수의 분

포, 열화개시시간, 신뢰성지수의 저하율을 이용하여 생애주기동안의 동일한 형식

의 교량에 대한 생애신뢰성 지수(Lifetime Reliability)의 분포를 Monte Carlo 시

뮬레이션기법에 의해 구하고, 획득된 생애신뢰성 지수의 평균값과 변동계수는 정

규분포 근사화기법을 적용하여 목표신뢰도에 대한 초과확률을 구하는데 사용된

다. 이러한 목표신뢰도의 초과확률은 결국 대상교량의 연간 유지보수율(Annual

Rehabilitation Rate)에 해당하지만 이 방법은 동일한 형식의 교량별로 초기신뢰

성지수의 분포, 열화개시시간, 신뢰성지수의 저하율 등과 같은 데이터가 있어야

한다. 동일형식의 교량이라 하더라도 경간수나 지간장별로 각각 데이터가 수집되

어야 가능하므로, 국내에서와 같이 교량과 관련한 신뢰성 데이터가 없는 경우에

는 현실적으로 적용이 어렵다.

Level-2 신뢰성방법은 구조물의 안전도까지 고려한 분석을 의미하며 Level-3,

4는 각각 구조신뢰성이론을 도입한 최적화이론이므로 최적설계 또는 최적유지관

리전략 수립시 활용 가능한 방법으로 매우 이론적이다.

- 36 -

3. LCC분석을 위한 접근방법

3.1 확정적 접근방법

LCC분석에 있어서 확정적 접근방법은 LCC분석을 위한 입력변수의 불확실성,

변동성을 고려하지 않는 간단한 접근방법이다.

3.3.1 미국 NIST의 LCC 분석모델(Ehlen & Marshall, 1996)

PVLCC = IC+ PVOMR+ PVD (3-2)

여기서, PVLC C = 현재가치의 총 기대비용,

IC = 초기비용

PVOMR = 유지관리비용,

PVD = 처리비용

PVLCC = Σk = 0

N Ck

(1 + i )k (3-3)

여기서, C k = k 년에 발생하는 모든 비용 (초기, 유지관리, 처리비용 포함)

i = 할인율,

N = LCC 고려시 공용기간

3.3.2 LCC Optimization 분석모델(Frangopol, 1997)

LCC = CI+ CM+ CF − B (3-4)

여기서, C I = 초기 건설비용

C M = 수명기간동안의 유지관리비용

C F = 파괴비용(구조물의 손상, 붕괴 또는 재건설시 발생할 수 있는 직ㆍ간접비용)

B = 재활용에 따른 이익비용

위 식 3-2와 식 3-4의 차이점은 LCC 산정식에 파괴비용의 고려 여부이다. 최

적설계 및 성능개선을 위한 보수․보강 수준의 결정, 곧 최소 LCC를 갖는 최적

- 37 -

성능설계 및 성능개선에 대한 의사결정기법에 사용되는 정식화이다. 그림 3-4에

이러한 최소 LCC에 기초한 최적설계개념에 대해 도식적으로 보여주고 있다. 이

런 파괴비용을 산정하기 위해 별도의 신뢰성해석 개념이 고려되어야 한다.29)

Life Cycle Cost

선택가능한 대안

Lifetime Reliability(Safety)

LCCA 최적설계점(Minimum LCC)

유지관리비용(파괴비용)

비용

초기비용

그림 3-4. Minimum LCC에 기초한 최적설계 개념

3.2 확률적 접근방법

확정적방법과 확률적 위험도 분석 절차가 기본적으로 같다. 단 유일한 차이점

은 입력변수의 불확실성을 고려하는가 그렇지 않은가 하는 것으로 Monte Carlo

시뮬레이션 기법에 의해 LCC구성항목에 포함된 불확실성 변수에 대해 난수를

발생시켜 LCC분석을 수행하는 것이다. 즉, 확률적 위험도 분석방법에서 입력 변

수의 시뮬레이션을 위한 입력변수의 특성치와 시뮬레이션 동안의 LCC분석에 대

한 통계분석 과정만 제외하면 확정적 방법이 된다.30)

확률적 접근방법은 불확실성 및 비용요소의 발생확률을 고려하기 때문에 합리

적이며 일종의 위험도분석 개념이므로 위험요소(Risk)의 발생확률을 저감시켜 비

용요소를 최소화할 수 있는 의사결정을 도와주는 등의 장점을 갖지만, 복잡한 확

률모형 정립과 컴퓨터 시뮬레이션을 위한 많은 시간이 필요하며, 통계적으로 기

29) 건설교통부,「LCC 개념을 도입한 시설안전관리체계 선진화 방안 연구」, 2001.

30) 건설교통부,「교량의 LCC 분석모델 개발 및 DB 구축방안 연구」, 2002.

- 38 -

초이론을 알아야 하는 다소간의 어려움도 있다. 그러나 소프트웨어를 사용하여

알기 쉽게 결과를 해석할 수 있도록 도와준다면 쉽게 확률적 접근방법에 의한

LCC분석을 할 수 있을 것으로 사료된다.

3.2.1 확률적 접근방법의 필요성

확정적 방법은 LCC분석시 단지 최확치(또는 평균치/기대치) 하나만 가지고 수

행하며 LCC 평가결과 자체도 확정적으로 하나만 얻어진다. 이러한 절차에 의해

얻어지는 프로젝트 LCC의 불확실성은 상당히 클 수밖에 없으며 민감도 분석이

라고 하는 방법으로 불확실성을 어느 정도 고려하고자 노력한다. 그러나 무수히

많은 변수가 LCC의 결과에 향을 줄 수 있고 사실상 확정적 방법에 의해서 수

행된 결과는 너무나 많은 불확실성을 내포하고 있기 때문에 결과 자체의 신뢰도

가 높지 못하다.

반면 확률적 접근방법은 발생되는 비용에 대한 제반 변수를 확률적으로 모델

링하여 적용하기 때문에 보다 과학적이며 합리적인 방법이 될 수 있다. 단, 비용

추정에 있어서의 확률 모델과 변동성을 어느 정도 합리적으로 고려할 수 있는가

가 가장 관건인데 최근 FHWA(Walls Ⅲ/Smith, 1998)에서는 포장 설계에 대해

서 이러한 확률적 접근방법을 체계적으로 제시하고 있다.

이러한 확률적 접근방법은 향후 비용 발생이 예상되는 위험도를 관리함으로써

미래에 발생될 수 있는 비용요소를 최소화할 수 있는 어떠한 대응 방안을 수립

하는데도 매우 유리한 방법이다. 소위 이러한 접근방식은 확률적 위험도분석

(Probabilistic Risk Analysis)으로 볼 수 있다.

3.2.2 확률적 접근방법의 일반적 절차

확률적 접근방법의 일반적 절차에 대하여 간단히 요약하면 다음과 같다.

(1) 단계 1 : LCC 분석을 위해 가능한 대안의 구성

(2) 단계 2 : 불확실량의 확률 특성치(분포형태, 최확기대치, 변동성)의 정량화

- 입력변수의 확률변량의 정의

(관리주체비용, 사용자비용, 비용발생시기, 할인율 등)

- 불확실량 모형화

․객관적방법 : 통계적 데이터(PMS, BMS, 연구결과 등) - 정규분포모델

- 39 -

․주관적방법 : 설문조사, 그룹 토의 등 - 삼각형분포모델

(3) 단계 3 : 시뮬레이션

- Monte Carlo Simulation(MCS)를 이용하여 정의된 불확실 변량의 무작위

변량 발생

- 시뮬레이션 만큼의 LCC분석 수행

(4) 단계 4 : LCC 및 결과 분석

- 결과의 발생 가능한 최소, 최대치의 범위 도출

- 비용항목 발생확률 추정

(5) 단계 5 : 의사결정

- 전략 계획, 예산 할당, 투자 시간 등의 의사결정

3.3.3 확률변수의 정식화

확률적 접근방법에 의한 순현재가치(NPV)를 계산하는 과정은 식(3-5)과 같다.

NPV = CInitial+ Σk = 1

N

CFuture

1

(1 + i )nk (3-5)

여기서, C Initial , C Future = 확률변수, i = 할인율, n = LCC분석기간

4. LCC분석을 위한 정식화

4.1 기본방정식

Level 0∼2 LCC 모델 즉 확정적, 확률적인 LCC분석 모델은 다음과 같이 정식

화 할 수 있다.

E [CT (x, T )] = CI (X ) + Σt= 1

T1

(1 + q )t[E [CA(x, t )] + E [CU(x, t )] + E [CE (x, t )]]

(3-6)

여기서, C I = 초기비용, C E = 간접경제손실비용, q = 할인율

C A , C U , C E = 시간 t와 설계변수 x의 함수로 구성된 관리주체비용과 사용자비용

- 40 -

대분류 중분류 소분류 비고

관리주체비용

(Agency Costs)

초기비용

유지관리비용

폐기처리 및 재건설비용

- 계획/설계비용

- 상부구조비용

- 하부구조비용

- 부속시설비용

- 신기술도입비용

- 기타

초기시공단계

- 점검비

- 부분보수비용

- 전면보수보강비용

- 구성요소교체비용

유지관리단계

- 폐기물 처리비용

- 재활용비용

- 재건설비용

폐기처분단계

사용자비용

(User Costs)

초기비용

유지관리비용

폐기처리 및 재건설비용

- 시간지연비용

- 차량운행비용

- 사고비용

- 환경비용

- 불편함비용

초기시공/ 유지관리/ 폐

기처분 및 재건설단계

에 모두 발생 가능

간접적

경제손실비용

(Third-party Costs)

초기비용

유지관리비용

폐기처리 및 재건설비용

- 지가하락

- 생산성저하

- 지역경제손실

초기시공/ 유지관리/ 폐

기처분 및 재건설단계

에 모두 발생 가능

4.2 비용항목모델

도로교량에 대한 유지관리수준별 LCC분석 내용은 교량이나 포장의 종류, 지

역, 건설년도 등에 따라 상당히 달라지므로, 이에 대한 정보와 주변 현황에 대해

정확하게 파악하는 것이 향후 유지관리비용의 산출과 LCC평가에 필수적이다.

표 3-2는 교량의 LCC 구성항목의 분류를 나타낸다.

표 3-2. 교량의 LCC 구성항목의 분류

4.2.1 관리주체비용(Agency Costs, CA)

관리주체비용(Agency Costs)은 계획설계시공단계, 유지관리단계, 재건설 단계

등 프로젝트의 총 Life Cycle 동안 발생하는 관리주체비용을 말한다. 관리주체비

용은 초기건설비용, 유지관리비용, 폐기처리비용, 개축비용으로 구성된다.

- 41 -

가. 초기투자비용 (CI)

초기비용은 교량의 계획, 설계, 시공 등 일반적으로 교량이 준공되기까지 발생

하는 비용으로 관리주체가 최초에 투자하는 공사비, 설계․감리비를 포함한 기본

적인 비용을 말한다.

CI = CDES+CSUP+ CCON (3-7)

여기서, CDES = 설계비용, CSUP = 감리비용, CCON= 시공비

보수․보강 및 성능개선시 소요되는 공사비는 정부 표준품셈 등이 정하는 견

적기준과 최근 서울특별시건설안전관리본부(2002)의「도로관리사업소 시설물유지

보수공사 설계지침」에 따라 산출된 금액으로 직접공사비와 잡제비를 합한 개략

공사비로서 추정이 가능하다. 설계비 및 제경비는 우리나라 시정에 맞게 건설공

사비의 비율을 평균적으로 산출하여 고려할 수 있다.

단, 초기공사비에 신기술, 신공법 등이 검토될 경우에는 이러한 신기술, 신공법

을 도입하기 위한 제반 행위 즉, 신기술 도입비용을 누락시켜서는 안된다. 신기

술도입비용은 신소재를 사용할 경우 소비비용으로 이 비용은 설계자가 재료의

성능과 예측된 공용수명을 만족시키기 위해 일의 비용을 고려할 수 있다.

나. 유지관리비용(CD)

유지관리비용은 크게 관리비용, 유지보수․보강 및 교체의 합으로 표현할 수

있다. 교량의 유지관리단계에 소요되는 관리비용은 점검비, 진단비, 보수비, 보강

비, 교체비 등이고, 이 중 점검비와 진단비는「시특법」에 점검주기와 정 진단

에 대한 주기가 명기되어 있어 대가산정기준에 따라 비용산정이 가능하다.

CD = CMAN+ CMAI+ CREH+ CREP (3-8)

여기서, CMAN= 관리비용의 현재가치의 합, CMAI = 보수비용의 현재가치의 합

CREH= 보강비용의 현재가치의 합, CREP= 교체비용의 현재가치의 합

유지관리비용은 시설물별, 지역별로 상당한 차이가 있어 이에 대한 비용분석은

- 42 -

앞으로 보다 많은 자료의 정리, 분석을 통해 DB화가 되어야 가능해 질 것이고

DB화를 위해서는 전체시설물에 대한 전산관리시스템이 구축되어야 할 것이다.

지속적으로 데이터가 축적되면 향후 실질적인 LCC 및 경제성 분석시 유용하게

사용될 수 있을 것이다.

관리비(CMAN)는 현재 도로공사의 업무통계편람(한국도로공사, 2001)이 수선유

지비외에 관리인원의 인건비, 장비비 및 기타 경비로 구분하여 통계 정리가 되어

있으며 이 비용이 유지관리비용 중 상당히 큰 비중을 차지하고 있다. 그리고, 보

수비(CMAI)는 점검 및 진단비용, 매년 소요되는 일상유지보수비용, 예방유지관리

를 위한 비용 그리고 주기적인 보수 및 구성요소교체비용을 고려하 다. 점검 및

진단 그 자체로는 구조물의 내구년한에는 직접적으로 향을 주지 못한다. 단,

점검 및 진단을 통하여 직접 유지보수를 함으로서 구조물의 내구년한을 연장시

킬 수 있고 구조물의 손상확률(failure probability)을 낮출 수가 있다.31) 보수의

품질을 향상시키기 위해서는 점검 및 진단의 정확도를 높여야 한다. 개선된 점검

및 진단방법을 적용하게 되면 보수작업이 효율적이며 작은 결함도 발견하여 보

수할 수 있어 예방유지관리를 할 수 있다.

아직 확정적, 확률적 유지관리 LCC분석 방법에서는 기존 데이터를 이용하여

적용 가능하지만 LCC분석을 하기에는 유지관리비용에 대한 체계적으로 정리된

데이터베이스가 없어 분석하기가 매우 어려운 실정이다. 그러나 현 단계에서는

외국의 사례나 기존 문헌에서 적용한 모델 중 국내에 적용하여도 큰 무리가 없

는 경우 그대로 사용하거나 전문가적 판단을 통하여 국내 실정에 맞는 현실적인

비용모델을 적용하는 방법이 가능할 것이다.

다. 보강비(CREH)

이 단계에서는 사용자비용의 중요성이 대두되고 있다.

CREH= C aREH+C u

REH (3-9)

여기서, C aREH = 구조부재 보강을 위한 관리주체비용 현재가치의 합

C uREH = 구조부재 보강을 위한 사용자비용 현재가치의 합

31) Frangopol 등, 1997.

- 43 -

교량의 구조 보강비는 주형 및 바닥판 보강 등 주로 구조 부재의 보강을 들

수 있다. 이러한 비용은 구조부재의 내구년한이 있고 일반적인 점검 및 진단시

상태의 양호 여부에 따라 A∼E 등급으로 판정하기 때문에 어떤 등급에 도달하

면 구조물의 안전 확보상 보강 내지는 교체가 불가피한 특성을 갖고 있다.

라. 교체비(CREP)

교체비는 사용자비용(C aREP)과 관리주체비용(C

uREP)의 합으로 구성된다.

CREP = C aREP+ C u

REP (3-10)

마. 해체폐기비용(CDIS)

CDIS = C aDIS + C u

DIS (3-11)

4.2.2 도로사용자비용(User Costs, Cu)

도로 및 교량 등의 시공, 보수ㆍ보강, 재시공 등을 위하여 일시적 교통통제 및

관리주체 또는 자의에 의한 우회시 이용자에게 부담되는 비용이다. 사용자비용은

시공단계, 유지관리단계 및 폐기처리단계에서 발생된다. 도로사용자비용은 교량

의 LCC 평가시 매우 중요한 인자이다. 미국의 Oakland Bay 교량은 1994년

Northridge 지진에 의해 교량 상판 일부가 낙교하므로써 구조물 보수비용이나 인

명손실 비용보다 훨씬 더 막대한 사용자비용을 지불한 바 있다.32) 일반적으로 사

용자비용은 교량의 기능적 또는 구조적 결함에 의해 추가로 발생되는 시간지연

비용(운전자․탑승자 및 화물의 시간손실에 대한 비용), 차량운행비용, 교통사고

비용(교통사고 발생으로 인한 비용), 환경비용, 불편함비용 등으로 구성된다.

32) 임종권, 1999.

- 44 -

사용자비용

차량운행비용 시간지연비용 안전사고비용 불편함의 비용 환경영향

연료비

운전자의 임금

오일

차량유지및 수리

타이어 마모및 교체

감가상각비

면허 및보험

도로건설비

도로유지비

노면조도

사망비

상해비

차량손실비

도로먼지

노면조도

주행소음

대기오염

소음공해

토질오염

사용자비용

차량운행비용 시간지연비용 안전사고비용 불편함의 비용 환경영향

연료비

운전자의 임금

오일

차량유지및 수리

타이어 마모및 교체

감가상각비

면허 및보험

도로건설비

도로유지비

노면조도

사망비

상해비

차량손실비

도로먼지

노면조도

주행소음

대기오염

소음공해

토질오염

그림 3-5. 사용자비용항목33)

식 (3-12)은 LCC분석을 위한 시간지연비용, 차량운행비용, 사고비용으로서 미

NIST에서 사용되고 있는 사용자모델이다.

CU = CTDC+ CVOC+ CAC (3-12)

본 논문에서는 NIST의 모델을 기본적으로 사용하되 일상적인 유지보수시에

발생하는 사용자비용은 무시하고, 전면보수 및 재건설시에 발생하는 사용자비용

만을 고려하여 식 (3-13)과 같이 표현하 다.

CU = CTDC + CVOC (3-13)

여기서, 교량을 포함한 도로 사용자비용 손실은 다음과 같이 구할 수 있다.

CTDC =LS

ADT N rn −Ln

SnADT N rn (3-14)

CVOC =LS

ADT N wn −Ln

SnADT N wn (3-15)

33) Berthelot 등, 1996.

- 45 -

구분 대도시 중소도시 기타

지역경제손실비용/

도로사용자비용

1.5 1.0 0.5

가정 Ang 등(1997b), Seskin(1990) 가정

여기서, L = 교량의 폐쇄시 향을 받는 기존 교량을 포함한 도로의 연장(km)

Ln = 교량의 폐쇄시 이용하게 될 우회 도로의 평균길이(km)

S, Sn = 우회, 정상상태의 평균교통속도(km/hr)

ADT = 우회, 정상상태의 평균일일교통량,

N = 공사기간

r n = 차량 한대당 1시간당 시간가치

rn = 차량 한대당 1시간당 차량운행비용

4.2.3 간접적 지역손실비용

간접 지역경제 손실비용이라 함은 교량붕괴 등으로 인한 해당 지역의 여가, 쇼

핑, 지가하락 등으로 간접적인 지역경제손실을 말한다. Ang 등(1997)은 빌딩구조

물의 최적 설계기준 개발을 위한 LCC 모델 중 이를 2차 round 손실로 정의하

다. Ang 등(1997)의 일본 지역의 경제에 대한 2차 round 손실(기능손실)과 거의

비슷한 수준에서 평가된 바 있다. 또한 Seskin(1990)은 이러한 간접적 지역경제

편익은 도로이용자편익의 50∼150%정도로 산정되어짐을 제시한 바 있다.

Seskin(1990)의 연구에 의해 제안된 사항을 반 하여 분석지역의 인구 도에

따라 3가지 지역으로 나누어 계산할 수 있도록 표 3-3과 같이 고려하 다.

CE = ϕCu (3-16)

여기서, ϕ는 간접경제손실율

표 3-3. 간접경제손실율의 적용

- 46 -

변 수 군 목록

경제적 변수

ㆍ 유용한 예산

ㆍ 유지관리, 개보수 및 교체 옵션 비용을 포함한 프로젝트 비용

ㆍ 여러 가지 옵션의 미래 유지관리 비용

시공 변수

ㆍ 시공의 용이성 관점에서 옵션의 가능성

ㆍ 시공품질

ㆍ 시공프로젝트의 기간

ㆍ 통행, 지연, 수입손실(도로 및 교량의 통행에 대한) 등 시공의 향

구조 변수

ㆍ 교량 및 교량 부품 상태등급

ㆍ 교량구조의 종류

ㆍ 안전, 보전(保全) 등의 전반적인 요소들을 포함한 구조적 안전사항들

․ 교량 안전상의 문제에 따른 사회 간접적 손실 (이명손실, 사용자 비용, 지역경

제 손실비용)

ㆍ 부품의 피로

ㆍ 교량 하중의 크기와 빈도, 예를 들면 트럭중량, 트럭 통행량 및 장래의 성장률

라이프

사이클 변수

ㆍ 교량 및 교량 부재의 수명 ㆍ 교량 및 교량 부재의 노후화율

ㆍ 교량 및 교량 부재의 예상수명 ㆍ 여러 가지 유지관리 대안의 일정 및 효과

기타 변수들

ㆍ 교량 및 교량부재에 있어서 MR&R 작업의 과거 자료

ㆍ 교통의 흐름과 통행량의 관점에서 차도에 대한 교량의 중요성

ㆍ 기후조건, 화학적 반응, 철근부식 등 환경조건

ㆍ 지진 향

ㆍ 인구 통계

4.3 LCC분석을 위한 주요 경제변수

교량 LCC분석과 관련된 다양한 변수를 보다 경제적, 구조적 등의 주요 범주별

로 구분하여 표 3-4와 같이 정리하 다. 표 3-4에서 알 수 있듯이 LCC분석을 위

해서는 많은 불확실한 변수들을 처리해야한다. 이 중 LCC분석을 위해 필수적인

변수에 대해서 그 산정방법들을 제시하 다.

표 3-4. LCC분석을 위한 주요 변수34)

4.3.1 화폐가치의 시간가치 측정 방법

LCC분석에 있어서 비용은 시간에 따른 다양한 변화를 나타내기 때문에, 대안

의 경제성분석을 위해서는 이러한 비용들을 일정한 기준 년도로 변환시키는 것

이 필요하다. 현재와 미래의 비용을 일반적인 기준으로 변화시키는데 여러 가지

34) 건설교통부,「교량의 LCC 분석모델 개발 및 DB 구축방안 연구」, 2002.

- 47 -

방법이 있긴 하지만 LCC 경제성 분석시 가장 일반적으로 사용되는 방법으로 현

재가치방법(PW)과 연등가액방법(EUAC)이 있다.35) 본 논문에서는 현재가치화 방

법을 사용하 다.

현재가치방법은 모든 현재와 미래의 비용을 일정시간에서 일반적으로 첫 번째

지출이 일어나는 시점으로 변환시킨다. 각각의 비용 요소는 현재가치계수(PWF)

에 의한 비용을 곱함으로써 계산된다. 한편 매년 동일한 비용이 n년간 발생한다

면 다음 식과 같이 PWF에 의해 현재가치화할 수 있다.

PWF =1

(1 + i )n (3-17)

4.3.2 할인율

할인율은 자원의 기회비용(opportunity cost)으로 투자사업에 사용된 자본이 다

른 투자사업에 사용되었을 경우 얻을 수 있는 수익을 측정할 뿐 아니라 사람에

따라 혹은 사회에 따라 그리고 세대에 따라 다를 수 있는 시간의 객관적인 가치

를 나타낸다. 즉 시차를 두고 발생하는 미래의 편익과 비용을 현재가치로 환산하

여 사용하는 개념이 할인율이다.

할인율의 종류에는 공칭할인율과 실질할인율이 있다. 공칭할인율(noaml

discount rate)은 인플레이션, 물가상승률을 고려한 할인율이고, 실질할인율(real

discount rate)은 인플레이션, 물가상승률을 제거한 할인율으로 LCC분석의 목적

이 대안을 비교하는 경우에는 물가상승률을 차감한 실질할인율(after inflation

discount rate)을 적용한다.36) 공칭할인율은 장기정부채권의 이율을 사용하는 것

이 원칙이지만 국내의 경우 장기정부채권의 시장규모가 적어 금리의 주도적 역

할을 하지 못하므로 보통 은행이자율을 공칭할인율로 사용하는 경우가 일반적이

다. 현재 우리나라의 경우 SOC투자사업의 경제적 타당성평가에 쓰이는 할인율의

수치에 관한 명확한 기준이 없는 실정이다. 따라서 분석하는 사람에 따라 이러한

할인율의 적용이 달라 합리적인 투자 결정의 장애요인이 되고 있다. Tilly(1996)

가 조사한 각 국가별로 적용하고 있는 공공사업의 실질 할인율은 표 3-5와 같다.

35) Kirk and Dell'Isola, 1995.

36) 이의섭, 최민수,「건설구조물의 체계적인 LCC분석」, 토목학회지, 제48권, 제1호, pp.35∼42,

2000.

- 48 -

국가 국(%) 독일 스위스 미국 개발도상국

실질할인율 5 ∼ 8 3 2 3 ∼ 5 6 ∼ 8

년도 명목이자율 소비자물가지수 인플레이션율 실질할인율

1993 8.5 90.1 4.8 3.58

1994 9.3 95.7 6.2 2.88

1995 8.8 100 4.5 4.07

1996 9.8 104.9 4.9 4.67

1997 12.6 109.6 4.5 7.78

1998 9.1 117.8 7.5 1.47

1999 7.98 118.8 0.8 7.12

2000 7.32 121.5 2.3 4.9

평균 9.17 107.3 4.44 4.55

표 3-5. 여러 국가들의 실질할인율37) (단위 : %)

실질할인율 = 1 + i1 + f

− 1 (3-18)

여기서, i : 명목이자율, f : 인플레이션율

표 3-6은 2001년을 시점으로 소비자 물가지수 및 시중은행 일반대출금리를 조

사하여 실질할인율을 도출하 다.

표 3-6. 실질 할인율의 변화 추이 (1993-2000)38) (단위 : %)

37) G. P. Tilly, “Principles of whole life costing, The Safety of Bridges”, The institution of Civil

Engineers and Highway Agency, Thomas Telford, pp.138∼144, 1997.

주) 미국의 기관별 할인율은 AASHTO :4∼5%, 농무성 : 4%, 에너지성 : 7%, 연방항공청 : 10%,

예산처 : 10%, 플로리다주교통부 : 7%, 미네소타주교통부 : 4.5%, 위스콘신, 펜실바니아교통

부 : 6%임. FHWA, op. cit., pp.A-4.

통계청(1999)「한국의 주요경제지표 1999」의 최근 7년간(1993∼1999)의 평균실질할인율 4.5%

하헌우/조희덕(1999)의 사회적할인율 7% 추천, 교통개발연구원 보고서

한국개발연구원(1999),「도로 및 철도부문 사업의 예비타당성 조사 표준지침 연구」에서 사회적

할인율 7.5%

한국시설안전기술공단(2001),「LCC개념을 도입한 시설안전관리체계 선진화방안 연구」에서 통계

청 자료인 4.5%를 실질할인율 사용하 다.

38) 2000년 자료는 한국은행(www.bok.or.kr) 금융경제동향의 국내 경제지표에서 추가 인용하 다.

통계청,「한국의 주요경제지표 1999」, 한국은행,「경제통계연보 1999」, 1999.

- 49 -

표 3-6에서 검토한 바와 같이 국내의 경우 실질할인율이 4.5% 정도의 수준에

서 할인율의 검토가 가능하다. 한 투자시 4.5%이하 그리고 비교적 단기간의 경제

성 검토시는 50년 정도의 수명에 대한 할인율 검토시에는 향후 선진국의 경제수

준으로 접근할 것으로 감안하여 3∼5% 정도의 수준에서 검토하면 큰 문제없는

분석이 이루어 질것으로 판단된다. 이러한 할인율은 LCC 및 투자계획에 상당히

큰 향을 미치게 되므로 반드시 민감도 분석을 실시 할인율의 변화에 따른

LCC의 변화를 주의 깊게 살필 필요가 있다. 할인율의 변화에 따라 최적대안이

바뀔 수 있기 때문이다.

4.3.3 공용수명(Service Life)

신뢰도 있는 LCC분석을 위해서는 구조시스템 및 구조요소에 대한 기대 내구

년한 또는 기대 공용수명에 대한 데이터가 필수적이다. 또한 교량의 유지관리조

치에 따른 공용수명의 상대적인 비용효율성 등을 평가하기 위해서도 이러한 유

지관리조치가 공용수명에 어떠한 향을 주는지에 대한 정량적인 평가가 가능해

야 LCC분석이 될 수 있다.

일반적으로 수명이라 함은 물리적 내용년수를 의미하지만, 그 동안 국내 개축

교량의 많은 부분이 급속한 산업발전으로 인해 초기에 건설된 많은 교량이 증대

되는 설계활하중에 견딜 수 없게 되거나 확폭 및 확장 등으로 인하여 개축이 불

가피하게 된 경우로 기능적, 사회계획적으로 경제적/기능적 수명에 의해 지배되

었음을 알 수 있다.39)

공용수명을 추정하기 위해서는 기후의 향, 교통에 의한 마모, 노면의 염화칼

슘에 의한 손상정도, 기타 여러 환경에 대한 구조물의 열화현상 등을 예측하여야

한다. 따라서 이러한 기후, 환경, 열화현상을 규명하기 위해서는 상당히 오랜 기

간동안의 이력 데이터가 정리되고 분석되어야 한다. 기존의 통계자료가 충분치

못한 경우에 취할 수 있는 대안으로 전문가 집단의 판단을 이용한 설문조사 결

39) ․기능적인 내용년수 : 시설의 기능에 불합리한 점이 발생하여 시설물을 사용할 수 없는 경우

․경제적인 내용년수 : 무엇인가 개량하지 않으면 신형식과 다른 시설 대안과의 경제적인 경쟁

에서 지는 상태의 연수

․사회계획적 내용년수 : 신규계획보다 당초 목적한 기능이 불필요하거나 또는 별도의 기능을

요청할 때까지의 연수

․물리적인 내용년수 : 구조물을 구성하는 재료가 부식, 풍화 등의 작용을 받아 필요한 재료의

강도를 유지할 수 없는 연수

- 50 -

종 류 공용수명 근거문헌

일반교량 75 AASHTO LRFD Spec.

RC교70 Piringer(1993)

50 Nishikawa(1997)

PC교 70 Piringer(1993)

강교 80 Piringer(1993)

고성능강교량(무도장, PC덱 사용) 200년 이상 Nishikawa(1997)

강합성형교 70 Piringer(1993)

국 가 기대수명( 년)

벨 기 에 50∼100년

덴 마 크 설계기준에 없음. 평균 50∼70년

핀 란 드 평균 70년, 목교 25년, 콘크리트 70년, 강교 90년, 목표공용년수 70년

프 랑 스 100년에서 수세기 사이

독 일 연구 진행중

이탈리아 연구 진행중

일 본 일반교는 50년으로 가정, 중요교량 100∼200년

네덜란드 약 100년, 연구 진행중

노르웨이 50∼100년

스 웨 덴 100년

스 위 스 대략 80∼100년

국 설계 120년으로 가정

미 국 일반교 56∼60, 중요교 100년, AASHTO 설계기준 75년

과를 이용할 것을 미도로연방청은 권고하고 있다. 표 3-7에는 Piringer(1993)와

Nishikawa(1997)의 LCC평가를 실시한 문헌에 근거하여 교량구조물의 물리적 공

용수명에 대한 것을 요약 정리한 것이다.

표 3-7. 교량구조물의 공용수명(Service Life)

표 3-8의 OECD 조사 결과를 보면 일본을 제외하고는 모두 대략 70년 이상의

기대공용수명을 설계기준 등에 제시하고 있지만 실제로 조사된 교량의 사용수명

은 설계 기대년한과는 약간씩 차이를 보이며 다소 짧은 경향을 보이고 있다.40)

표 3-8. 교량수명에 대한 OECD 조사 결과

40) 건설교통부,「LCC 개념을 도입한 시설안전관리체계 선진화 방안 연구」, 2001.

- 51 -

5. 사례교량의 LCC 예측을 통한 경제적 효과분석

5.1 유지관리수준에 대한 정의

5.1.1 무보수수준(No Maintenance)

무보수수준은 정 및 정 안전진단, 유지보수․보강 등 소위 유지관리행위를

전혀 하지 않고 완전히 방치하는 경우로 내구년한 도달 즉시 개축하게 되는 경

우다. 즉, 기본적인 점검조차 이루어지지 않는 말 그대로 방치유지관리라고 볼

수 있다. 그러나「시특법」제정 이전에 비해서는 유지관리에 비교적 더 많은 비

용을 들이고 있고 내하력이 부족한 안전상 위험한 교량에 대해서는 최근 대대적

인 전면 보수․보강이 이루어지고 있다.

5.1.2 사후유지관리수준(Essential Maintenance)

사후유지관리수준은 유지관리를 하지만 안전성에 문제가 있는 교량위주로 최

소화하는 경우이다. 어느 정도는 점검, 기본적인 유지보수를 수행하기는 하지만

시공한 후 거의 방치하 다가 내하력 및 건전성에 문제가 발생한 경우 시급히

그 대책을 강구하여 보수․보강하는 경우이다. 이러한 경우 구조물의 신뢰도

(Structural Reliability)는 거의 관리목표신뢰도수준이 우리나라의 현행유지관리수

준과 가장 근접해 있는 수준이라 생각된다.

5.1.3 현행유지관리수준(Current Maintenance)

우리나라 현행유지관리수준을 나타내는 것이다. 어느 정도 유지관리를 수행하

나 예산부족 등으로 인하여 항상 적기에 유지보수를 할 수 없는 유지관리수준이

다. 여기서 현행유지관리수준이란 현행법상 유지관리수준이 아니라 우리나라 현

실태를 반 하는 유지관리수준으로 정의하 다.

5.1.4 예방유지관리수준(Preventive Maintenance)

OECD(1981) 보고서에서는 규칙적이고 효과적인 예방유지관리수준을 LCC가

최소화될 수 있기 때문에 바람직한 교량관리(Good Management)수준으로 보고

- 52 -

유지관리수준 정 의

무보수(방치)

(No Maintenance)

시설물의 유지보수를 전혀 하지 않고 방치하 을 경우의 유지관

리수준(교량을 개축할 때까지 모든 구성요소에 대한 점검/진단은

물론 보수․보강, 교체 등 유지관리 행위를 전혀 하지 않고 완전

히 방치하는 경우)

사후유지관리수준

(Essential Maintenance or

Reactive Maintenance)

시설물을 거의 방치하 다가 안전성 등에 문제가 발생할 때 보

수․보강조치를 행하는 수동적(Reactive)인 유지관리수준

현행유지관리수준

(Current Maintenance)

점검/진단/보수․보강/개축 등 우리나라의 현실태를 반 하는 유

지관리수준

예방유지관리수준

(Preventive Maintenance or

Proactive Maintenance)

구조물의 구성요소에 대한 보수․보강 및 교체주기를 시기 적절

하게 관리하고 예산을 적기에 투입하고, 문제를 적극적으로 찾아

향후에 큰 문제가 발생하기 이전에 미연에 문제를 해소하는 능동

적인(Proactive) 유지관리수준

있다. 이 보고서에서는 예방유지관리를 열화를 방지하기 위하여 또는 결함의 진

전을 막기 위해 필요한 조치라고 정의하 고, 결함을 적극적으로 찾아내고 어떤

조치의 필요성이 대두되는 즉시, 이러한 결함을 제거하기 위한 어떤 조치를 내리

게 될 때를 예방유지관리라고 보았다.

예방유지관리의 핵심은 바로 문제를 적극적으로 찾아내어 적기에 유지보수하

여 내구년한을 최대한 연장시켜 궁극적으로 대규모 보수․보강이나 개축기간을

늦추자고 하는 것이다. 문헌(OECD, 1981 ; Piringer)에 의하면 독일의 경우 연간

유지관리비용이 초기건설비용의 0.8∼1.5% 정도가 된다. 특히, OECD(1981)에서

는 이 정도 유지관리비용이 투입되어야 예방유지관리체제로 갈 수 있음을 강조

하고 있다.

결과적으로 이러한 예방유지관리 조치는 보다 광범위한 보수나 교체 즉, 대대

적인 보수․보강․개축 등을 미연에 방지하는 효과가 있으므로 구조물의 생애기

간으로 볼 때 결과적으로 전면보수․보강이나 개축과 같은 긴급유지관리조치 시

기를 최대한 연장시키는 효과를 가져다줌으로써 궁극적으로 예산을 절감할 수

있을 것이다. 이러한 경우를 예방유지관리라 할 수 있으며 교량 사례를 통해서

적정유지관리수준을 검토하고자 한다.

표 3-9. 유지관리수준의 정의

- 53 -

교 량 명 △ △ 교

폭

차 도 16.1m (4차선)

보 도 3.4m

계 19.5m

구 조상 부 PSC BEAM교

하 부 중렬식 ∏형 교각

연 장

경 간 수 5경간

최대경간 25.0m

총 길 이 125.0m

위 치 인천광역시

설계하중 DB-24

난 간재 질 콘크리트

높 이 1.0m

신축이음장치 FINGER JOINT

교 좌 장 치 Pot Bearing

5.2 사례교량의 LCC분석을 통한 경제적 이익

본 장에서는 적정유지관리수준을 규명하기 위해서 사례시설물(PSC-beam교와

Steel-Box교)에 대해 각 유지관리수준별로 정량적인 LCC를 검토 분석하 다.

앞에서 제시한 4가지 유지관리수준별로 대안을 비교해야 하지만 본 사례물에

서는 비교 대상으로 한 사후유지관리수준이 우리나라 현행유지관리수준과 근접

하다고 판단하여 제외하 다. 또한 유지관리수준별 대안은 한국시설안전기술공단

에서 실시한 전문가 설문조사 결과를 근거로 구축된 LCP(Life Cycle Profile)모

델을 이용하여 각 대안에 대한 비용항목을 결정하 고 LCC분석은 NIST의 공개

프로그램인 BridgeLCC 2.0 프로그램을 이용하여 산정하 다.

5.2.1 사례교량 1 -신설 PSC-Beam 교

가. 사례교량의 현황

본 교량은 왕복 4차선, 총길이 125m, 교폭 19.5m의 PSC-beam 교량이며, 교통

량이 비교적 많은 도심부에 완공되어 2003년 개통될 교량으로 가정하 다.

표 3-10. PSC-Beam교의 일반사항

- 54 -

서 술대안 1 대안 2 대안 3

무보수(방치) 현행유지관리 예방유지관리

내구년한 30 50 85

바닥판교체 - 30 40

바닥판보강 - 15 25

주형중앙부보강 - 25 35

주형지점부보강 - 15 30

항 목 2003년

향받는 도로의 길이(km) 0.8km

ADT 35,000

정상주행속도 60km/h

시간당 지연비용 7,029원/대-hr

시간당 차량운행비용 5,499원/대-hr

나. 대안설정

유지관리수준에 대한 대안(무보수수준, 현행유지관리수준, 예방유지관리수준)에

대하여 검토하 다. 또한 본 교량에 대한 모든 사항은 같다고 가정하고, 유지관

리수준별로 이들 유지관리 행위가 조치주기와 보수수준만을 변수로 가정하 다.

표 3-11은 각 대안별로 기술적으로 구별되는 주요사항만을 간략하게 표현하 다.

표 3-11. 대안에 대한 기술적인 일반사항의 비교

다. 분석을 위한 기본 가정

LCC분석시 교량의 수명에 직접적으로 향을 미치는 변수들은 일반적으로 교

통조건, 기후조건 및 경제조건 등 3가지 요소로 나누어진다. 평균일일교통량

ADT와 사고율과 같은 교통조건은 교량의 시공, 보수 및 처리단계에 도로를 이

용하는 사용자에게 부담시키게 되므로 교량에서는 대단히 중요한 변수이다.

표 3-12는 교통관련 변수를 나타내었다. LCC분석 기간은 100년 이상에서 발생

하는 비용항목을 할인율을 적용하여 현재가치화 하 을 때 큰 향이 없다고 판

단하여 2003년을 기준으로 2103년까지 총 100년으로 하 다. 그리고 교통변화는

향후 20년간의 교통량을 분석하여 선형적으로 증가한다고 가정하 다.

표 3-12. 교량의 교통관련 변수

- 55 -

라. 비용추정

각 대안에 대한 관리자비용, 사용자비용, 제3집단 비용 순으로 비용관련 데이터

를 준비하고 프로그램에 입력하 고 이 중 간접적 지역경제 손실은 고려하지 않

았다. 비용관련 데이터는 상황에 따라 변동 될 수 있는 불확실성을 내포하고 있

는 데이터로 10%의 변동폭을 불확실량으로 수행하 다.

마. 대안별 LCC 결과

그림 3-6은 PSC-Beam교의 대안별 기간에 따른 LCC 산정결과에 대한 비용을

보여준다. 각 대안 중 무보수의 경우 30년과 60년에서 많은 증가를 보이는데, 이

는 개축으로 인해 발생되는 직접적인 비용이외에도 도로이용자비용이 크게 반

된 결과로 판단된다.

0

100000

200000

300000

400000

500000

600000

700000

800000

900000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

기간 (년)

비용

(십

만원

)

현행유지관리

예방유지관리

무보수

그림 3-6. 기간에 따른 LCC 변화

표 3-13은 유지관리수준별로 LC 단계별 LCC 산정결과이다. 총 LCC를 살펴보

면 예방유지관리의 경우 259억원으로 무보수(796억원)와 현행유지관리수준(545억

원) 중 절감효과가 가장 높게 분석되었다. 즉, 예방유지관리수준으로 유지관리를

하면 무보수수준보다 100년 기준으로 67.5% 비용절감효과가 있고, 현행유지관리

수준보다 52.4% 정도의 비용절감효과가 있는 것으로 분석되었다.

- 56 -

구 분 무보수수준 현행유지관리수준 예방유지관리수준

초기비용 33,954 33,954 33,954

유지관리비용 749,879 506,319 224,480

폐기처리 및 개축비용 11,974 4,808 771

총 LCC 795,807 545,081 259,205

상대비용(%) 146.00 100 47.55

상대절감율(%) -46.00 0 +52.45

상대절감액 -250,726 0 +285,876

11,97433,954

749,879

795,807

33,954

506,319545,081

4,80833,954

224,480259,205

7710

100,000

200,000

300,000

400,000

500,000

600,000

700,000

800,000

900,000

초기비용 유지관리비용 폐기처리 및 개축비용 총 LCC비용

비용

( 십만

원)

무보수수준 현행유지관리수준 예방유지관리수준

1) 총 LCC는 할인율을 4.5%, 분석기간을 100년으로 한 현가임.

2) 상대비용(%)은 현행유지관리수준에 대한 다른 대안의 LCC 상대비율임.

3) 상대절감율(%)은 현행유지관리수준에 대한 다른 대안의 LCC 상대절감율임.

4) 상대절감액은 현행유지관리수준의 총 LCC에 대한 절감액임.

표 3-13. 유지관리수준별 PSC-Beam교의 LC 단계별 LCC 비교

- 57 -

구 분 무보수수준 현행유지관리수준 예방유지관리수준

관리자비용 45,928 63,950 59,950

사용자비용 749,879 481,132 199,255

간접적지역 경제손실 0 0 0

총 LCC 795,807 545,081 259,205

795,807

749,879

45,9280 0

545,081481,132

63,950

0

259,205

199,255

59,950

0

100,000

200,000

300,000

400,000

500,000

600,000

700,000

800,000

900,000

관리자비용 사용자비용 간접적지역 경제손실 총 LCC

비용

( 십만

원)

무보수수준 현행유지관리수준 예방유지관리수준

표 3-14는 비용부담 주체별로 LCC를 비교한 것으로 총 LCC 비용중 사용자비

용이 유지관리수준에 따라 많게는 94% 적게는 77%까지 큰 부분을 차지하고 있

음을 알 수 있다. 즉, 교량의 경제성 분석시 이러한 사용자비용의 추정이 얼마나

중요한지 알 수 있다.

표 3-14. PSC-Beam교의 비용부담주체별 LCC 비교

바. 민감도 분석

분석과정 중 많은 불확실한 변수가 내재되어 있지만 가장 중요한 변수인 할인

- 58 -

구 분 무보수수준 현행유지관리수준 예방유지관리수준

3%

(하한치)

LCC 1,422,547 916,521 455,485

상대절감액 -506,026 0 461,036

LCC절감율(%) -55.21 0 +50.30

4.5%

(최확치)

LCC 795,807 545,081 259,205

상대절감액 -250,726 0 275,655

LCC절감율(%) -46.00 0 +52.44

6%

(상한치)

LCC 482,005 360,499 167,234

상대절감액 -121,506 0 193,265

LCC절감율(%) -33.70 0 +53.61

482,005

1,422,547

795,807916,521

545,081

360,499455,485

259,205167,234

0

200,000

400,000

600,000

800,000

1,000,000

1,200,000

1,400,000

1,600,000

3%(하한치) 4.5%(최확치) 6%(상한치)

비용

( 십만

원)

무보수수준 현행유지관리수준 예방유지관리수준

율에 대해서만 민감도 분석을 수행하 다. 민감도 분석은 실질할인율을 3%와

6%로 변화를 주었고, 그 변화에 따른 LCC 결과를 표 3-15와 같이 나타내었다.

결과에서 보는 것과 같이, 실질할인율이 3∼6%변화됨에 따라 예방유지관리수준

이 현행유지관리수준보다 50∼54%까지 상대적 비용절감효과가 있는 것으로 분석

되었다. 따라서 실질할인율이 3% 정도까지 낮아진다 하더라도 예방유지관리수준

이 LCC 측면에서 가장 경제적인 유지관리수준의 대안이 될 수 있다.

표 3-15. 할인율변화에 따른 PSC-Beam교의 LCC 비교

- 59 -

교 량 명 △ △ 교

폭

차 도 24.3m (6차선)

보 도 0m

계 24.3m

구 조상 부 STEEL BOX교

하 부 T형 교각

연 장

경 간 수 6경간

최대경간 80.0m

총 길 이 330.0m

위 치 인천광역시

설계하중 DB-24

난 간재 질 알루미늄

높 이 1.0m

신축이음장치 FINGER JOINT

교 좌 장 치 Pot Bearing

사. LCC 비교

각각의 유지관리수준에 대한 대안 비교와 변수에 대한 민감도 분석을 실시한

결과 가장 적절한 유지관리수준은 예방유지관리수준임을 알 수 있었다. 즉 예방

유지관리수준으로 할 경우 5경간 PSC-Beam교의 총 LCC는 259억원으로 현행유

지관리수준의 545억원에 비하여 LCC 저감율이 52%임이 분석되었다. 따라서 본

교량의 경우 적정유지관리수준은 예방유지관리수준이라고 판단된다.

5.2.2 사례교량 2 -신설 강박스거더교

가. 사례교량의 현황

본 교량은 왕복 6차선, 총길이 330m, 교폭 24.5m이고, 교통량이 비교적 많은

도심부 간선도로상에 완공될 교량으로 가정하 다.

표 3-16. 강박스거더교의 일반사항

나. 대안설정

유지관리수준에 대한 대안(무보수수준, 현행유지관리수준, 예방유지관리수준)에

대하여 검토하 다. 또한 본 교량에 대한 모든 사항은 같다고 가정하고, 유지관

- 60 -

서 술대안 1 대안 2 대안 3

무보수(방치) 현행유지관리 예방유지관리

내구년한 30 50 85

바닥판교체 - 30 40

바닥판보강 - 15 25

주형중앙부보강 - 25 35

주형지점부보강 - 15 30

항 목 2003년

향받는 도로의 길이(km) 0.8km

ADT 65,000

정상주행속도 25km/h

시간당 지연비용 7,029원/대-hr

시간당 차량운행비용 5,499원/대-hr

리수준별로 이들 유지관리 행위를 조치주기와 보수수준만을 변수로 가정하 다.

표 3-17은 각 대안별로 기술적으로 구별되는 주요사항만을 간략하게 표현하 다.

표 3-17. 대안에 대한 기술적인 일반사항의 비교

다. 분석을 위한 기본가정 설정

LCC분석시 교량의 수명에 직접적으로 향을 미치는 변수들은 일반적으로 교

통조건, 기후조건 및 경제조건 등 3가지 요소로 나누어진다. 평균일일교통량

ADT와 사고율과 같은 교통조건은 교량의 시공, 보수 및 처리단계에 도로를 이

용하는 사용자에게 부담시키게 되므로 교량에서는 대단히 중요한 변수이다.

표 3-18은 교통관련 변수를 나타내었다. 그리고 교통변화는 향후 20년간의 교

통량을 분석하여 선형적으로 증가한다고 가정하 다.

표 3-18. 교량의 교통관련 변수

라. 비용추정

각 대안에 대한 관리자비용, 사용자비용, 제3집단 비용 순으로 비용관련 데이터

를 준비하고 프로그램에 입력하 고 이 중 간접적 지역경제 손실은 고려하지 않

았다. 비용관련 데이터는 상황에 따라 변동 될 수 있는 불확실성을 내포하고 있

- 61 -

는 데이터로 10%의 변동폭을 불확실량으로 수행하 다.

마. 대안별 LCC 결과

그림 3-7은 강박스교의 대안별 기간에 따른 LCC 산정결과에 대한 비용이다.

0

200000

400000

600000

800000

1000000

1200000

1400000

1600000

1800000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

기간 (년)

비용

(십

만원

)

현행유지관리

예방유지관리

무보수

그림 3-7. 기간에 따른 LCC 비교

표 3-19와 표 3-20은 강박스거더교의 LCC 산정결과로 PSC-Beam교와 마찬가

지로 모두 예방유지관리수준이 LCC 측면에서 가장 효과적으로 분석되었다.

총 LCC는 예방유지관리수준의 경우 477억원으로 무보수(1,591억원)와 현행유

지관리수준(1,016억원)보다 절감효과가 크게 나왔다. 예방유지관리수준과 무보수

수준을 비교하면 100년 기준으로 71%, 현행유지관리수준과 비교했을 경우는

53%의 절감효과가 있는 것으로 분석되었다.

- 62 -

구 분 무보수수준 현행유지관리수준 예방유지관리수준

초기비용 199,433 199,433 199,433

유지관리비용 1,308,328 793,805 274,082

폐기처리 및 개축비용 83,649 23,073 3,476

총 LCC 1,591,409 1,016,310 476,990

상대비용(%) 156.59 100 46.93

상대절감율(%) -56.59 0 +53.07

상대절감액 -575,099 0 +539,320

1,591,409

1,308,328

83,649 23,073

1,016,310

793,805

199,433

3,476

476,990

274,082

0

200,000

400,000

600,000

800,000

1,000,000

1,200,000

1,400,000

1,600,000

초기비용 유지관리비용 폐기처리 및 개축비용 총 LCC비용

비용

( 십만

원)

무보수수준 현행유지관리수준 예방유지관리수준

1) 총 LCC는 할인율을 4.5%, 분석기간을 100년으로 함.

2) 상대비용(%)은 현행유지관리수준의 비를 100으로 하 을 경우 다른 대안의 LCC비

율임.

3) 상대절감율(%)은 현행유지관리수준의 비를 기준으로 하 을 경우 다른 대안의 절감

율임.

4) 상대절감액은 현행유지관리수준의 총 LCC에 대한 절감액임.

표 3-19. 유지관리수준별 강박스거더교의 LC 단계별 LCC 비교

- 63 -

구 분 무보수수준 현행유지관리수준 예방유지관리수준

관리자비용 283,081 338,913 280,566

사용자비용 1,308,328 677,397 196,424

간접적지역 경제손실 0 0 0

총 LCC 1,591,409 1,016,310 476,990

0

283,081

1,308,328

1,591,409

338,913

677,397

1,016,310

0

280,566196,424

476,990

00

200,000

400,000

600,000

800,000

1,000,000

1,200,000

1,400,000

1,600,000

관리자비용 사용자비용 간접적지역 경제손실 총 LCC

비용

( 십만

원)

무보수수준 현행유지관리수준 예방유지관리수준

표 3-20. 강박스거더교의 비용부담주체별 LCC 비교

바. 민감도 분석

민감도 분석은 PSC-Beam교와 마찬가지로 실질할인율을 3%와 6%로 변화를

주어 그 변화에 따른 LCC 결과를 표 3-21과 같이 나타내었다. 결과에서 보는 것

과 같이, 실질할인율이 3∼6%변화됨에 따라 예방유지관리수준이 현행유지관리수

준보다 49∼53%까지 상대적 비용절감효과가 있는 것으로 분석되었다.

- 64 -

구 분 무보수수준 현행유지관리수준 예방유지관리수준

3%

(하한치)

LCC 2,631,908 1,637,229 776,052

상대절감액 -994,679 0 861,177

LCC절감율(%) -60.75 0 +52.60

4.5%

(최확치)

LCC 1,591,409 1,016,310 476,990

상대절감액 -575,099 0 +539,320

LCC절감율(%) -56.59 0 +53.07

6%

(상한치)

LCC 1,048,596 697,502 357,390

상대절감액 351,094 0 340,112

LCC절감율(%) -50.33 0 +48.76

1,048,596

2,631,908

1,591,4091,637,229

1,016,310

697,502776,052

476,990 357,390

0

500,000

1,000,000

1,500,000

2,000,000

2,500,000

3,000,000

3%(하한치) 4.5%(최확치) 6%(상한치)

비용

( 십만

원)

무보수수준 현행유지관리수준 예방유지관리수준

표 3-21. 할인율변화에 따른 강박스거더교의 LCC 비교

사. LCC 비교

분석결과 PSC-Beam교와 마찬가지로 예방유지관리수준으로 할 경우 LCC 측

면에서 현행유지관리수준보다 55%, 무보수수준에 비하여 71%의 비용절감효과가

있었다. 즉 적정유지관리수준은 예방유지관리수준이라고 판단된다.

- 65 -

Ⅳ. 결론 및 개선방안

본 논문은 교량의 유지관리체계의 과학화와 효율화를 목적으로 국내 교량의

유지관리 실태를 조사하고, PSC-Beam교와 강박스거더교를 각 대안별 유지관리

수준별로 생애주기비용(Life-Cycle Cost : LCC)분석 기법을 활용하여 어떠한 수

준의 유지관리를 실시할 경우 얼마만큼의 경제적 효과를 얻을 수 있는가를 정량

적으로 분석하 다.

각 유지관리수준별 유지관리기간은 설문조사 자료를 이용하 고, 교통량은 향

후 20년을 분석하여 선형증가한다고 가정하 다. 또한 각 대안에 대한 관리자비

용, 사용자비용, 제3집단 비용 순으로 비용관련 데이터를 준비하 다. 그러나 이

중 간접적 지역경제 손실은 고려하지 않았다. 비용관련 데이터는 상황에 따라 변

동 될 수 있는 불확실성을 내포하고 있는 데이터로 10%의 변동폭을 불확실량으

로 수행하 다. 본 논문에서는 주요경제변수라고 판단되는 할인율과 유지관리비

용만을 불확실량으로 사용하 는데, 실제적으로 사용되는 모든 데이터는 불확실

변량이기 때문에 좀 더 정확한 LCC분석을 위해서는 고려되어야 할 사항으로 판

단된다. 그러나 불확실성을 가지고 있는 데이터에 대해서는 동일한 조건을 적용

하 기에 각 대안별 LCC분석을 위한 상대적 비교에는 문제가 없을 것으로 판단

된다.

각 대안별 LCC 결과 PSC-Beam교는 예방유지관리수준의 경우 총 LCC가 259

억원으로 현행유지관리수준의 545억원에 비하여 LCC 저감율이 52%임이 분석되

었고, 강박스거더교의 경우는 예방유지관리수준이 현행유지관리수준보다 55%, 무

보수수준에 비하여 71%의 비용절감효과가 있었다. 즉 PSC-Beam교와 강박스거

더교 모두 예방유지관리수준이 최적유지관리 방안으로 분석되었다. 즉, 가장 효

과적인 경제적 이익을 얻기 위해서는 예방적 유지관리체계로 전환하여야 한다는

결론을 얻을 수 있었다. 하지만, 이런 결과는 분석기간이나 교통량, 사고비율 등

을 어떤 변수값으로 넣느냐에 따라 현행유지관리가 더 유리하게 나올 수도 있다

는 것을 주의해야 할 것이다.

적정유지관리체계를 도입하기 위해 LCC 예측기법을 제시하고 있는데, 이론의

합리성과 설득력에도 불구하고 널리 사용되지 못하고 있다. 그 이유는 사용자의

비적극성도 관계되지만 문제를 크게 자료의 불충분과 LCC 자체가 미래를 다루

- 66 -

는 일이고 미래는 항상 불확실하여 예측치를 사용하기 때문에 항상 불확실성의

문제가 생긴다.

우리나라 교량유지관리체계의 문제점과 개선방향을 제시하면 다음과 같다.

첫째, 1종, 2종 시설물의 경우 설계도서가 준공 이후에 전산 파일이나 도서로

제출되어 보존되고, 유사 시설물의 자료가 존재해도 위치, 사용성, 유지보수 정도

의 차이 때문에 자료간의 비교가 용이치 않아 자료의 활용도가 떨어진다. 또한

이를 체계적으로 분석하여 지침화 할 수 있는 조직 및 인력 등이 없어 동일한

잘못이 계속 반복될 우려도 있다. 따라서 시설물 안전 및 유지관리에서 적용한

최신기술․경험을 수집하고 환류(Feed-back)시스템을 구축하여야 할 것이고, 교

량유지관리를 담당할 수 있는 전문 인력의 전문화 교육을 실시해야 할 것이다.

둘째, 시설물의 안전 및 유지관리에 관한 의사결정을 지원하는 LCC예측 기술

이 저조하고 외국산 S/W를 교량분야에 일부 활용하는 정도의 수준이다. 이러한

문제점을 개선하기 위해서 건설사업의 안전성과 품질을 확보하고 예산을 절감시

키기 위한 LCC 예측기법을 시설물 종류별로 연구개발과 연구개발된 LCC 예측

기법 중 일부는 표준화하여 정보기술(IT)을 이용, 첨단예측시스템으로 시범 구

축․활용할 수 있도록 하여야 할 것이다.

적정유지관리수준은 지역별, 구조형식별, 대상구조물별, 공용기간별, 경제적 변

수 등에 의해 상당히 달라질 수 있기 때문에 국내 모든 교량에 맞는 적정유지관

리 모델을 제시하는 것은 매우 어려운 사항이다. 그러나 분명한 것은 문제가 있

는 교량위주의 긴급보수 시스템인 현행의 유지관리체계는 향후 전면보수 및 보

강 비율이 급증하여 막대한 경제적 손실이 발생하게 된다. 따라서 이러한 문제점

을 지닌 현행의 유지관리체계 보다 미연에 손상이 악화되는 것을 막는 예방유지

관리체계로 전환하면 보수 및 보강 시기의 조절을 통하여 궁극적으로 교량의 안

전한 사용이 보장되고, 공용수명을 연장할 수 있으며 이로 인한 경제적 손실을

최소화 할 수 있을 것이다.

- 67 -

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- 72 -

부 록

Ⅰ. LCC 시산을 위한 비용발생 기대년한(기대수명)

Ⅱ. 건설부분의 요율

Ⅲ. 고속도로 건설 평균단가

Ⅳ. 차량1대당 시간지연비용 산출내역

Ⅴ. 차량운행비용(고정비) 산출내역서

- i -

구분 기대수명(년) 참고문헌 비고

교량의 대대적 보수매 20 년마다 발생 Piringer(1993)

매 10 년마다 발생 Veshosky et al. (1997)

교량덱의

보수

부분보수 20 Nishikawa(1997)

덱의 5% 표면보수 25 Ehlen & Marshall(1996)

덱의 2.5% 표면보수

공용후 28년만에

발생후 매 3년 마다

수행

Ehlen & Marshall(1996)

교량덱

교체

일반 철근콘크리트덱

20 Leeming(1993)

30 Ramono(1997) 설문조사

40Ehlen & Marshall(1996)

Nishikawa(1997)

30 ∼ 35 Veshosky et al. (1997)

에폭시코팅철근

사용덱40 Ramono(1997) 설문조사

LMC로 포장된

일반철근콘크리트덱40 Ramono(1997) 설문조사

LMC로 포장된

에폭시코팅철근50 Ramono(1997) 설문조사

도장

일반도장 15∼20Burley & Ridgen (1997)

Piringer (1993)

염화계 고무도료(도막) 15 Nishikawa(1997)

염화계 고무도료(도체) 15 Nishikawa(1997)

아연도금 130 Nishikawa(1997)

아연용사 70 Nishikawa(1997)

교좌장치

일반 25 Leeming(1993)

강재받침 30 Nishikawa(1997)

고무받침 100 Nishikawa(1997)

포장

일반아스팔트 25 Leeming(1993)

재래아스팔트 10 Nishikawa(1997)

개량아스팔트 10 Nishikawa(1997)

신축장치일반 15 Leeming(1993)

재래사양 10 Nishikawa(1997)

방수층시트방수 10∼15 Nishikawa(1997)

도막방수 10∼15 Nishikawa(1997)

Ⅰ. LCC 시산을 위한 비용발생 기대년한(기대수명)

- ii -

요 율

공사비

업 무 별 요 율 (%)

기본설계 실시설계 공사감리 계

1천만원까지

2천만원까지

3천만원까지

4천만원까지

3.87

3.29

3.03

2.73

7.75

6.57

6.06

5.46

4.30

3.65

3.36

3.02

15.92

13.51

12.45

11.21

1억원까지

2억원까지

3억원까지

5억원까지

2.56

2.04

1.87

1.69

5.11

4.08

3.73

3.39

2.85

2.26

2.06

1.89

10.52

8.38

7.66

6.97

10억원까지

20억원까지

30억원까지

50억원까지

1.49

1.37

1.32

1.30

2.99

2.75

2.65

2.60

1.66

1.53

1.48

1.45

6.14

5.65

5.45

5.35

100억원까지

200억원까지

300억원까지

500억원까지

1.27

1.23

1.22

1.19

2.53

2.45

2.44

2.36

1.41

1.37

1.35

1.33

5.21

5.05

5.01

4.91

1,000억원까지

2,000억원까지

3,000억원까지

5,000억원까지

1.18

1.16

1.15

1.13

2.35

2.32

2.29

2.27

1.30

1.28

1.25

1.23

4.83

4.76

4.69

4.63

Ⅱ. 건설부분의 요율41)

41) 1999년도 엔지니어링업체 임금실태 조사보고서

- iii -

구분 차로수도시부(IC, JCT포함) 지방부(IC, JCT 포함) 비

고계 공사비 용지비 계 공사비 용지비

고속

도로

신설

4 281 238 43 189 173 16

6 366 302 64 266 242 24

8 500 414 86 319 287 32

확장

4→6

(2차로확폭)124 92 32 95 84 11

4→6

(4차로확폭)173 108 65 121 100 21

IC 더블트럼펫 187억

JCT변형크로버

(4지)313억

단위(천원)

왕복2차로 왕복4차로 왕복6차로 왕복8차로 비

고m당 ㎡당 m당 ㎡당 m당 ㎡당 m당 ㎡당

교량

Slab

RC 20,454 1,450 33,867 1,393 47,767 1,515 61,415 1,586

PC 20,811 1,475 35,303 1,387 48,261 1,532 62,545 1,615

PC-Beam 21,184 1,499 34,740 1,393 47,526 1,469 62,545 1,615

PC-Box

ILM 28,888 2,049 48,147 1,980 67,340 2,137 86,644 2,238

FCM 44,782 3,176 68,987 3,125 104,692 3,323 135,803 3,508

MSS 28,389 2,012 48,147 1,980 66,667 2,116 86,644 2,238

FSM 26,598 1,885 44,220 1,818 61,950 1,966 79,574 2,054

ST.Box 31,609 2,549 56,213 2,249 79,569 2,487 93,462 2,415

ST.Plate 31,727 2,250 52,737 2,065 74,077 2,352 94,950 2,452

R.C 라멘 24,099 2,587 55,471 2,254 85,096 2,633 107,804 2,773

터널 NATM

2차로 13,890 / m당

3차로 25,980 / m당

4차로 33,950 / m당

Ⅲ. 고속도로 건설 평균단가 (단위 : 억원/km당)

→ 제잡비 포함 (2000년 한국도로공사)

- iv -

요소

차종

① ② ③ ④②③④

(백만원/

시간.일)

교통량42)

비율

(%)

교통량

(Tij)

(대/일)

1인당

시간가치

(원)

평균재차

인원

(인/대)

승용차업무 30.8 18,295 14,31943) 1.41 369.37

비업무 69.2 41,105 1,98444) 1.41 114.99

택시업무 21.8 3,771 14,319 0.5945) 31.86

비업무 78.2 13,529 1,984 0.59 15.84

버스업무 6.5 312 7,93646) 15.0147) 37.17

비업무 93.5 4,488 1,984 15.01 133.65

합 계 - 81,500 - 0 702.88

Ⅳ. 차량1대당 시간지연비용 산출내역

42) 차량종류별 업무 및 비업무 통행비율은 교통개발연구원 연구결과(손의 , 1992)에 의함.

43) 승용차업 무통행비용은 93년도 승용차 및 택시 업무통행 1인당 시간가치(8,523원)

(주학중/박명호, 1995)1.68(93년 6월대비 2000년 6월 임금 증가율).

http://www.nso.go.kr/ 참조

44) 비업무 시간당 통행가치는 93년도 모든 통행자의 비업무통행 1인당 시간가치(1181원)

(주학중/박명호, 1995)1.3로 구함

45) 버스 업무통행비용은 93년도 버스통행자의 업무통행 1인당 시간가치(4724원)

(주학중/박명호, 1995)1.3으로 구함.

46) 택시, 버스는 운전자 1인은 시간지연비용에서 제외되며 차량운행비용(고정비)에서 고려됨.

47) 택시, 버스는 운전자 1인은 시간지연비용에서 제외되며 차량운행비용(고정비)에서 고려됨.

→1대당 1시간당 시간가치 = 702,880,000/100,000 = 7,029원/대-시간

- v -

항목

차 종

① ②①×②

(원)구성비1시간당 차량운행비용

(고정비)

택시 0.173 6,80448) 1177.1

버스 0.048 9,80349) 470.5

화물차 0.111 10,24150) 1136.8

합계 0.332 - 2784.4

Ⅴ. 차량운행비용(고정비) 산출내역서

48) 1993년 택시운전사 시간당 인건비 4050(원)

(주학중/박명호, 1995) × 1.68(http://www.nso.go.kr/)

49) 1993년 시내버스운전사 시간당 인건비 5835(원)(주학중/박명호, 1995) × 1.68

50) 1993년 화물차운전사 시간당 인건비 6096(원)(주학중/박명호, 1995) × 1.68

→1대당 1시간당 차량운행비용(고정비) = 2784원/hr

→1대당 1km당 차량운행비용(고정비) = 2784원/hr ÷ 21km/hr = 132.58원/km

감사의

처음의 낯설음과 길게만 느껴졌던 시간들이 어느덧 친숙함으로 다가와 2년이

지났습니다. 그동안 지치고 힘들 때마다 옆에서 지켜봐주시고 격려해주신 모든

분들께 감사드립니다.

항상 걱정만 드리는 큰딸을 믿어주고 격려와 사랑으로 보듬어 주신 부모님께

먼저 감사드립니다. 그리고 제가 해야할 일을 먼저 챙겨주고 걱정해준 동생 현숙

과 현우에게 감사를 표합니다.

언제나 말 안 듣는 저를 사랑과 관심으로 지도해 주신 구민세 교수님과 신수봉

교수님, 연정흠 교수님, 황원섭 교수님께 감사드립니다.

옆에서 웃음을 잃지 않도록 걱정해주고 힘이 되어준 작은 선미, 큰 선미, 도희,

승희, 멀리서 응원해준 효정, 정도, 현옥, 많은 격려와 좋은 친구가 되어준 도,

그리고 많은 부탁들을 거절하지 않고 언제나 옆에서 힘이 되어준 국동선배, 같이

들어온 죄로 제게 더 많이 신경써야했던 선섭선배와 현태선배, 덕준선배, 말썽

많은 저를 꾸지람과 많은 관심으로 걱정해 주신 재운선배, 호경선배, 인식선배님

께 감사의 마음을 전하고 싶습니다.

저를 걱정해주시고 사랑해주시는 모든 분들께 부끄럽지 않은 사람이 되기 위해

더욱 열심히 노력하겠습니다. 다시 한번 모든 분들께 감사드리고, 항상 행복과

사랑이 가득 하시길 바랍니다.

2004년 1월

박 현 희