생애주기비용 분석을 통한 친환경 에너지 냉·난방 시스템의 경제성 평가

송창영,강현욱 대한건축학회지회연합회 2013 대한건축학회연합논문집 Vol.15 No.2

본 연구는 냉·난방 시스템의 생애주기비용 분석을 통한 경제성 평가를 목적으로 수행되었다, 이를 위해 가스 에너지를 사용하는 가스방식 냉·난방 시스템과 가스 에너지와 지열 에너지를 사용하는 병용방식 냉·난방 시스템을 분석 대상으로 선정하였다. 가스방식, 병용방식-1, 병용방식-2 냉·난방 시스템의 경제성 평가를 위해 선정된 사례대상 시설물에 적용하여 생애주기비용을 분석하였다. 이렇게 분석된 생애주기비용 결과를 바탕으로 증감율과 연도별 누적 운영비를 비교하여 경제성을 평가 하였다. 상기와 같은 목적과 방법에 따라 도출된 결론을 정리하면 다음과 같다. 가스방식 냉․난방 시스템을 기준으로 병용방식-1 냉·난방 시스템의 생애주기비용 증감율은 약 -7.7%(초기공사비 29.1% 증액, 유지보수비 55.1% 증액, 에너지비 -70.6% 절감, 해체비 24.0% 증액, 잔존비 29.1% 증액) 절감되었다. 병용방식-2 냉·난방 시스템의 생애주기비용 증감율은 약 -23.8%(초기공사비 36.1% 증액, 유지보수비 70.8% 증액, 에너지비 -206.4% 절감, 해체비 40.1% 증액, 잔존비 45.3% 증액) 절감되었다.

환경영향인자를 고려한 강교의 생애주기비용 최적설계

이광민,조효남,차철준,Lee, Kwang Min,Cho, Hyo Nam,Cha, Cheol Jun 한국강구조학회 2005 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.17 No.2

본 논문에서는 생애주기동안 발생하는 부식이나 일평균교통량 및 중차량의 통행량와 같은 사용환경에 의존하는 강교의 생애신뢰성에 기초한 생애주기비용(Life-Cycle Cost: 이하 LCC) 최적설계 방법론을 제안하였다. 강교 최적설계를 위한 LCC는 초기비용, 생애주기 기대유지관리비용, 생애주기 기대직접복구비용과 인적 혹은 물적손실비용, 도로이용자비용, 그리고 사회-경제 손실비용을 포함하는 간접복구비용을 현재가치의 합으로 정식화하였다. 이러한 LCC비용항목 중에서 생애주기 복구비용의 산정을 위해서는 하중과 저항이력에 의존하는 누적손확률로부터 산정되는 연파손확률이 고려되어야한다. 이를 위해 본 논문에서는 Nowak의 활하중 모델(1993)과 부식개시, 부식률, 그리고 재도장영향을 고려한 수정된 부식모델을 제안하였다. 이와같이 본 연구에서 제안된 LCC 최적설계 방법론은 3 경간연속(40m+50m+40m= 130m)의 실제 강박스거더교에 적용되었고, 사용환경에 대한 LCC의 효율성에 대해 비교 고찰하였다. 적용예를 통해 부식환경, 일평균교통량, 그리고 중차량의 통행량는 강교 LCC최적설계에 매우 중요한 영향을 미칠 수 있음을 알 수 있었으며, 이러한 교량의 사용환경인자들은 경우에 따라 LCC 최적설계에 대한 주요 변수로 고려되어야 할 것으로 판단된다. This paper presents a practical and realistic Life-Cycle Cost (LCC) optimum design methodology for steel bridges considering the long-term effect of environmental stressors such as corrosion and heavy truck traffics on bridge reliability. The LCC functions considered in the LCC optimization consist of initial cost, expected life-cycle maintenance cost, and expected life-cycle rehabilitation costs including repair/replacement costs, loss of contents or fatality and injury losses, road user costs, and indirect socio-economic losses. For the assessment of the life-cycle rehabilitation costs, the annual probability of failure, which depends upon the prior and updated load and resistance histories, should be accounted for. For the purpose, Nowak live load model and a modified corrosion propagation model, which takes into consideration corrosion initiation, corrosion rate, and repainting effect, are adopted in this study. The proposed methodology is applied to the LCC optimum design problem of an actual steel box girder bridge with 3 continuous spans (40m+50m+40m=130m). Various sensitivity analyses are performed to investigate the effects of various design parameters and conditions on the LCC-effectiveness. From the numerical investigation, it has been observed that local corrosion environments and the volume of truck traffic significantly influence the LCC-effective optimum design of steel bridges. Thus, these conditions should be considered as crucial parameters for the optimum LCC-effective design.

예방적 유지관리를 통한 교량의 생애주기비용 절감 효과 분석

정유석,김우석,이일근,이재하 한국구조물진단유지관리공학회 2016 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.20 No.6

본 논문은 교량의 예방적 유지관리 효과를 생애주기비용 절감 측면에서 분석 하였다. 예방적 유지관리는 현재 실시되고 있는 대응 적 유지관리 전략과 대비 되는 유지관리 전략으로 교량의 열화지연을 통해 궁극적으로는 교량의 사용수명을 연장 시키며 생애주기비용을 절 감시키는 유지관리 전략이다. 이러한 예방적 유지관리 효과를 분석하기 위해 교량의 공용연수에 따른 건전도 점수 변화 모델과 FHWA 자료를 바탕으로 한 국내 고속도로 교량의 건전도 점수에 따른 보수·보강 비용 모델을 제시 하였다. 제시한 복수의 모델과 국내외 참고 문헌을 바탕으 로 제안된 예방적 유지관리 항목(청소와 도장)의 비용과 주기를 활용하여 사용수명 100년까지의 표준교량(1,730 m2/교량) 당 생애주기 비용과 향후 20년간의 고속도로 총 유지관리 비용을 산정 하였다. 분석 결과 100년간 예방적 유지관리 활동으로 인해 교량 당 5억원의 절감효과를 볼 수 있으며 현재 예방적 유지관리 활동을 실시할 경우 20년 후(2035년)에는 총 1,837억원, 즉 연간 약 92억원의 비용 절감효과를 볼 수 있는 것으 로 분석 되었다. The paper aims at evaluating effects of preventive maintenance on life cycle cost(LCC) reduction of bridges. The preventive maintenance activities capable to delay bridge deteriorations can reduce overall maintenance costs and extend service life of a bridge by regularly providing maintenance activities and avoiding larger maintenance(repairs or rehabilitations) costs. Couple of prediction models were proposed in order to calculate LCC of a typical bridge: a health score model and repair·rehabilitation cost model. In addition, the maintenance activities such as wash and painting were also suggested in order to consider effects of preventive maintenance in the analysis based on literature reviews. According to analysis results, new maintenance strategy(reactive maintenance + preventive maintenance) can save ₩0.5 billion per bridge for future life-cycle costs over 100 year analysis or ₩184 billion for entire HBMS(Highway Bridge Management System) inventory over 20 years. Small investments for preventive maintenance in improved bridge management can have a very significant return when considering the large bridge inventory.

생애주기 분석을 통한 전기택시 도입에 대한 사업성 분석 연구

한대희,안용준,여화수 한국ITS학회 2015 한국ITS학회논문지 Vol.14 No.2

전기택시는 일반 시민들이 탑승을 하면서 쉽게 체험할 수 있는 장점이 있기 때문에 전기자동차 초기 보급 모델로 매 우 유용하다. 전기택시는 택시회사의 경영 개선에 도움이 되어야 택시회사에 도입될 수 있다. 그러므로 택시 사업자의 입장에서 비용이나 편익을 분석하여 도입에 대한 사업성이 검토되어야 한다. 그러나 LPG택시와 전기택시의 실제 운행 자료에 기반하여 두 대안을 비교할 수 있는 사업성 연구는 아직 없다. 본 연구에서는 대전광역시의 LPG택시 및 전기택 시의 실제 운행 자료를 토대로 생애주기비용을 산정하고 사업성을 분석하는 방법론과 분석 결과, 민감도 분석을 통한 정책적 시사점을 도출하였다. 평가 결과 현재의 배터리 기술, 차량 가격에서는 정부 보조금이 지급된 상태에서 충전시 간을 택시기사의 식사, 휴식 시간 등으로 활용해서 손실비용으로 계상하지 않을 경우에 LPG택시보다 총비용이 낮고 사 업성이 있다. 향후 연구로는 차량운행 후 수년이 지난 전기택시의 연비, 유지비 등 실적 자료에 기반 한 사업성 검증 연 구와 하이브리드 택시 등 다른 방식 친환경차량과의 사업성 비교 연구가 필요하다. The advantage of electric taxies is that people who are not familiar with electric vehicle(EV) can have easily experience to ride EV. So, EV taxi would be a reasonable strategy for triggering EV market expansion. However, the EV taxi can be adopted by taxi companies with financial benefits. Therefore the feasibility study should be required by analyzing the cost with the points of view of the taxi company. In this study we suggested the methodology for feasibility study of the EV taxi based on the real taxi data and presented political implication. According to the study result, EV taxies could have economic value under the specific conditions such that the government subsidy is added to the purchase price of the vehicle. Also, the charging time should be used as drivers’ rest time or mealtime in order not to consider the loss cost. We suggest that the new feasibility study which compares an EV taxi with other alternative vehicles such as PHEV or with an old EV taxi is needed as the future works.

생애주기 성능 및 비용에 기초한 교량 유지관리기법 개발

박경훈(Park Kyung Hoon),공정식(Kong Jung Sik),황윤국(Hwang Yoon Koog),조효남(Cho Hyo Nam) 대한토목학회 2006 대한토목학회논문집 A Vol.26 No.6A

본 논문에서는 기존 교량 유지관리방법의 한계를 극복하고 예방유지관리 체계의 구현을 위하여 새로운 교량 유지관리기법을 제안하였다. 제안된 방법은 생애주기비용뿐만 아니라 생애주기성능을 함께 고려하여 열화되는 교량의 최적 유지관리전략을 수립할 수 있다. 교량의 성능변화는 신뢰성에 기초한 안전도와 상태등급을 세분화한 상태지수에 의해 평가되며, 생애주기 비용은 직접유지관리비용뿐만 아니라 도로이용자비용과 파손비용을 고려하여 추정하였다. 교량수명 동안의 성능 및 비용과 관련된 다중목적 조합 최적화 문제인 교량 유지관리 시나리오 집합의 생성을 위해 유전자알고리즘을 적용하였다. 개발된 방법을 실교량에 적용하여 유지관리전략 수립의 과정과 효과를 고찰하였다. 이러한 결과를 통해, 개발된 방법은 유지관리를 위한 의사결정과정에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. In this paper, a new method for the bridge maintenance is proposed to overcome the limit of the existing methods and to implement the preventive bridge maintenance system. The proposed method can establish the lifetime optimum maintenance strategy of the deteriorating bridges considering the life-cycle performance as well as the life-cycle cost. The lifetime performance of the deteriorating bridges is evaluated by the safety index based on the structural reliability and the condition index detailing the condition state. The life-cycle cost is estimated by considering not only the direct maintenance cost but also the user and failure cost. The genetic algorithm is applied to generate a set of maintenance scenarios which is the multi-objective combinatorial optimization problem related to the life-cycle cost and performance. The study examined the proposed method by establishing a maintenance strategy for the existing bridge and its advantages. The result shows that the proposed method can be effectively applied to deciding the bridge maintenance strategy.

생애 신뢰성에 기초한 강교의 LCC최적설계

이광민(Lee Kwang-Min),조효남(Cho Hyo-Nam),차철준(Cha Cheol-Jun),김성헌(Kim Seong-Hun) 대한토목학회 2006 대한토목학회논문집 A Vol.26 No.1A

This paper presents a practical and realistic Life-Cycle Cost (LCC) optimum design methodology of steel bridges considering time effect of bridge reliability under environmental stressors such as corrosion and heavy truck traffics. The LCC functions considered in the LCC optimization consist of initial cost, expected life-cycle maintenance cost and expected life-cycle rehabilitation costs including repair/replacement costs, loss of contents or fatality and injury losses, road user costs, and indirect socio-economic losses. For the assessment of the life-cycle rehabilitation costs, the annual probability of failure which depends upon the prior and updated load and resistance histories should be accounted for. For the purpose, Nowak live load model and a modified corrosion propagation model considering corrosion initiation, corrosion rate, and repainting effect are adopted in this study. The proposed methodology is applied to the LCC optimum design problem of an actual steel box girder bridge with 3 continuous spans (40 m+50 m+40 m=130 m), and various sensitivity analyses of types of steel, local corrosion environments, average daily traffic volume, and discount rates are performed to investigate the effects of various design parameters and conditions on the LCC-effectiveness. From the numerical investigation, it has been observed that local corrosion environments and the number of truck traffics significantly influence the LCC-effective optimum design of steel bridges, and thus realized that these conditions should be considered as crucial parameters for the optimum LCC-effective design. 본 논문에서는 생애주기동안 발생하는 부식이나 일평균교통량 및 중차량의 통행량와 같은 사용환경에 의존하는 강교의 생애신뢰성에 기초한 생애주기비용(Life-Cycle Cost: 이하 LCC) 최적설계 방법론을 제안하였다. 강교 최적설계를 위한 LCC는 초기비용, 생애주기 기대유지관리비용, 생애주기 기대직접복구비용과 인적 혹은 물적손실비용, 도로이용자비용, 그리고 사회­경제 손실비용을 포함하는 간접복구비용을 현재가치의 합으로 정식화하였다. 이러한 LCC비용항목 중에서 생애주기 복구비용의 산정을 위해서는 하중과 저항이력에 의존하는 누적손상확률로부터 산정되는 연피손확률이 고려되어야한다. 이를 위해 본 논문에서는 Nowak의 활하중 모델(1993)과 부식개시, 부식률, 그리고 재도장영향을 고려한 수정된 부식모델을 제안하였다. 이와같이 본 연구에서 제안된 LCC 최적설계 방법론은 3 경간연속(40 m+50 m+40 m=130 m)의 실제 강박스거더교에 적용되었고, 강재종류, 부식환경, 교통량 및 할인율에 따른 LCC의 효율성에 대해 비교ㆍ고찰하였다. 적용예를 통해 부식환경, 일평균교통량, 그리고 중차량의 통행량, 할인율 등은 강교 LCC최적설계에 매우 중요한 영향을 미칠 수 있음을 알 수 있었으며, 이러한 교량의 사용환경인자들은 경우에 따라 LCC 최적설계에 대한 주요 변수로 고려되어야 할 것으로 판단된다.

LCC 분석을 위한 HVAC 시스템의 비용분류체계 구축에 관한 연구

정순성,이정재 한국건축설비학회 1999 건축 설비 Vol.2 No.4

최근 건설교통부에서 2002년까지 공공사업비 20% 절감을 목표로 내세운 "공공 건설사업 효율화 종합 대책"이 지난 1999년 3월 13일에 확정·발표되었다. 이번 대책의 기획·설계 분야에서 생애주기비용 분석제도(LCC 분석) 도입으로 인하여 연내 건설기술관리법 시행령에 LCC 분석에 관한 근거규정이 신설되고, 내년까지 LCC 분석절차와 기법이 개발되어 오는 2000년부터 설계금액기준 500억원 이상 대형사업에 시범적으로 적용되며, 2002년부터는 공공사업전반에 확대·적용되어 장기적으로는 자재조달, 시공, 유지관리단계에도 LCC 분석 기법의 적용이 확대될 예정이므로 LCC 분석에 대하여 많은 사람들의 관심이 집중되고 있는 실정이다. 본 연구는 건축설비분야에서 생애주기비용 분석제도 도입시 LCC 분석절차 및 기법 개발을 위한 기초적인 연구로서, 국내 실정에 적합한 HVAC 시스템의 비용분류체계(Cost Breakdown Structure; CBS)를 구축하고자 한다. 본 연구에서는 HVAC 시스템의 비용분류체계로서 3단계의 수준을 가지는 비용분류체계로 구성하였으며, 기획·설계비, 초기투자비, 각종 지원금, 에너지비, 상·하수도비, 보전비, 일반관리비, 폐각비, 갱신비, 기타 비용 등 10가지로 대분류하고, 그 내에서 발생비용을 소분류하였으며, 비용분류체계의 특징은 B.S. Blanchard와 Fabrycky의 방법론에서 고려하지 않은 세금 및 보험료와 기존의 LCC 비용분류체계에서 전혀 언급이 없는 각종 지원금을 비용분류체계에 포함시겼다. HVAC 시스템의 LCC 비용분류체계 구축 표현 방법으로 각 비용분류체계 블록에 대한 적절한 수준, 제목, CBS 번호, 블록번호를 결정하였으며, 특히 비용분류체계에 각종 현가 계수를 첨가함으로서 현가법에 의한 LCC 비용분류체계를 더욱더 명확하게 할 수 있으므로 이러한 방법을 제안하였다. The purpose of this study is to suggest the criteria of cost breakdown structure of HVAC system for life cycle cost analysis. Results of research in cost breakdown structure that is one of the most important procedures in life cycle cost analysis are that; LCC cost breakdown structure in HVAC system, which have consideration for both characteristics of architectural equipment and domestic situations, is categorized with main classification systems such as plan design cost, initial investment cost, systematic support cost, energy cost, water service and drainage cost, maintenance cost, general management cost, salvage cost, replacement/alteration cost, and other costs, and lower level classifications on each are deduced from resonable data and factors. As for LCC cost breakdown structure in HVAC system, pertinent level, title, CBS number, and block number are determined efficiently. Especially, with addition to current cost factor, it is possible to make LCC cost breakdown structure using by present worth method more clear.

강박스 거더의 생애주기비용 최적설계

신영석,박장호,이현섭,안예준,Shin Yung-Seok,Park Jang-Ho,Lee Hyun-Sub,Ahn Ye-Jun 한국전산구조공학회 2005 한국전산구조공학회논문집 Vol.18 No.4

본 논문에서는 강박스 거더의 생애주기비용을 최소화하기 위한 방법을 제시하였다. 본 논문에서 고려된 강박스 거더의 생애주기비용은 초기비용, 유지관리비용 및 보수비용으로 구성되었다. 강재 주형의 상태등급곡선과 안전진단 결과 측정된 내하력을 바탕으로 내하력곡선을 추정하였으며, 이 곡선을 이용하여 생애주비용을 고려한 강박스 거더의 최적설계를 수행하였다. 또한 내하력곡선을 통해 강박스 거더의 공용수명과 보수 보강 시기 및 횟수를 결정하고 초기 내하력에 따른 생애주기 동안 발생하는 연간비용을 비교, 분석하였다. 본 논문에서 제안한 생애주기비용을 고려한 강박스 거더의 최적설계를 통하여 기존의 설계에 비해 보다 경제적이며 안전한 설계를 유도할 수 있으리라 판단된다. This paper presents a design method to minimize Life Cycle Cost (LCC) of steel box girders. The LCC considered in this paper includes initial cost, expected life-cycle maintenance cost and repair cost. A load carrying capacity curve is derived from a condition grade curve of steel girders and load tarrying capacity that is measured in safety diagnostic test. And then, optimal design of steel box girders is performed on the basis of load carrying capacity curve. In this paper time and number of times for repair of steel girders are determined based on the calculated load carrying capacity curve. Also, annual costs considering real discount rate are compared and analyzed in various cases. It is concluded that the optimal design of steel box gilders considering LCC by the presented method will lead to more economical and safer girders than conventional design.

성능저하모델에 기초한 사장교의 설계단계 생애주기비용 분석

구본성,한상훈,조중연,Koo, Bon Sung,Han, Sang Hoon,Cho, Choong Yuen 대한토목학회 2013 대한토목학회논문집 Vol.33 No.5

최근, 엔지니어링의 실무에서 토목 시설물의 설계 및 유지관리 단계를 위한 효과적인 생애주기비용(Life Cycle Cost; LCC) 산정 방법의 실무적인 적용에 대한 요구가 높아지고 있다. 이와 같이, 21세기에 들어 엔지니어링의 최적 의사결정의 실무적 문제에 가치공학과 더불어 생애주기비용 분석은 새로운 패러다임으로 주목받고 있지만 이러한 연구 개발의 괄목할만한 진보에도 불구하고, 대부분의 설계단계 생애주기비용 분석은 확정적, 확률적 분석기법에 그치고 있고 적용 가능한 구조물도 일반 교량에 국한되어 있다. 따라서 본 논문은 설계단계 생애주기비용 분석에 대한 실용적이고 합리적인 신뢰성해석 기반 성능저하 모델을 고려하여 기존의 분석방법을 업데이트하는 분석 방법론을 개발하고 이를 특수교인 사장교에 적용하는데 목적이 있다. 이에 현재가치의 합으로 표현되는 직/간접 유지관리비용을 기존 방법과는 다르게 기대 성능저하모델에 바탕을 둔 최적 유지관리 시나리오를 통한 생애주기비용 분석 기법으로 제시하였다. 마지막으로 본 논문에서 제안한 업데이트된 생애주기비용 분석의 방법론을 실제 고속도로 사장교 건설 프로젝트의 설계단계 의사결정 문제에 적용하여 합리적이고 체계적인 분석 방법 및 최적의사결정과정을 제시하였다. Recently, the demand on the practical application of life-cycle cost effectiveness for design and rehabilitation of civil infrastructure is rapidly growing unprecedently in civil engineering practice. Accordingly, in the 21st century, it is almost obvious that life-cycle cost together with value engineering will become a new paradigm for all engineering decision problems in practice. However, in spite of impressive progress in the researches on the LCC, the most researches have only focused on the Deterministic or Probabilistic LCC analysis approach and general bridge at design stage. Thus, the goal of this study is to develop a practical and realistic methodology for the Life-Cycle Cost LCC-effective optimum decision-making based on reliability analysis of bridges at design stage. The proposed updated methodology is based on the concept of Life Cycle Performance(LCP) which is expressed as the sum of present value of expected direct/indirect maintenance costs with expected optimal maintenance scenario. The updated LCC methodology proposed in this study is applied to the optimum design problem of an actual highway bridge with Cable Stayed Bridges. In conclusion, based on the application of the proposed methods to an actual example bridge, it is demonstrated that a updated methodology for performance-based LCC analysis proposed in this thesis, shown applicably in practice as a efficient, practical, process LCC analysis method at design stage.

교량의 생애주기비용 효율적인 최적 내진보강과 유지관리전략 : (Ⅱ) 생애주기비용해석 방법론

이광민(Lee Kwang-Min),조효남(Cho Hyo-Nam),정지승(Chung jee-Seung),안형준(An Hyoung-Jun) 대한토목학회 2006 대한토목학회논문집 A Vol.26 No.6A

본 연구에서는 열화하는 교량의 생애주기비용(Life-Cycle Cost: 이하 LCC)-효율적인 최적 내진보강과 유지관리전략의 선정문제의 의사결정을 위한 현실적인 방법론을 제안하고자 한다. 제안된 방법론은 설계규준과 같은 제약조건하에서 내진보강 비용, 기대 유지관리비용, 그리고 기대 경제손실비용의 합으로 표현되는 총 기대 LCC의 최소화 개념에 기초하고 있다. 본 연구에서 제안된 방법론은 동반논문에서 고려된 예제교량의 최적 내진보강과 유지관리전략의 선정을 위한 문제에 적용되었고, 부식환경과 교통조건에 따른 LCC-효율성에 대하여 고찰해 보았다. 또한, 개발된 방법론의 타당성을 검증해보기 위해 고려된 조건에 따른 LCC분석결과를 기존 연구에서 제안된 방법론과 비교 및 고찰을 수행하였다. 적용 예를 통해 제안된 방법론은 LCC-효율적인 내진보강과 유지관리전략의 선정을 위한 의사결정에 있어서 매우 효율적인 도구로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. The goal of this study is to develop a realistic methodology for determination of the Life-Cycle Cost (LCC)-effective optimal seismic retrofit and maintenance strategy of deteriorating bridges. The proposed methodology is based on the concept of minimum LCC which is expressed as the sum of present value of seismic retrofit costs, expected maintenance costs, and expected economic losses with the constraints such as design requirements and acceptable risk of death. The proposed methodology is applied to the LCC-effective optimal seismic retrofit and maintenance strategy of a steel bridge considered as a example bridge in the accompanying study, and various conditions such as corrosion environments and Average Daily Traffic Volumes (ADTVs) are considered to investigate the effects on total expected LCe. In addition, to verify the validity of the developed methodology, the results are compared with the existing methodology. From the numerical investigation, it may be positively expected that the proposed methodology can be effectively utilized as a practical tool for the decision-making of LCC-effective optimal seismic retrofit and maintenance strategy of deteriorating bridges.