KR20200059341A - 터널 시설물 환경부하 평가모델링 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 NATM 터널 공사를 구성하는 대표공종을 선정하는 단계; 선정된 대표공종별 각 표준물량을 산정하는 단계; 각 표준물량에 따른 단위자원을 산정하고, 이로부터 대표공종별 소요자원을 산정하는 단계; 상기 대표공종별 소요자원을 입력값으로 LCI DB를 이용하여 대표공종의 환경부하량을 산정하는 단계; 상기 대표공정의 환경부하량이 전체공공에서 차지하는 비율을 고려하여 전체 환경부하량을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 NATM 터널 환경부하 평가모델링 방법을 제공한다.

Description

터널 시설물 환경부하 평가모델링 방법{Environmental load assessment modeling method of NATM tunnel}
본 발명은 NATM 터널 환경부하 평가모델링 방법에 관한 것으로, 터널공사에서 환경부하량에 크게 영향을 미치는 대표공종을 선정하여, 선정된 대표공종의 표준물량을 기반으로 환경부하량을 정확하게 추정할 수 있는 NATM 터널 환경부하 평가모델링 방법에 관한 것이다.
경제적 논리가 중시되어 환경적인 영향에 대한 고려가 미흡한 채 추진되던 과거 개발 사업에서, 지속가능한 개발이라는 시대적 패러다임의 변화에 대응하기 위해 건설사업의 환경적 영향을 고려하고 이를 반영하는 다면적이고 종합적인 평가, 즉 건설사업의 환경영향을 고려한 타당성 검토 또는 환경을 고려한 경제성 분석 등에 대한 사회적 요구가 커지고 있다.
새만금 간척사업이나 경부운하사업 등의 예에서 보듯이, 환경가치와 경제개발 가치 간의 대립 및 충돌에 따른 사회갈등을 종종 경험하게 되며, 이러한 충돌은 결국 막대한 사회적·경제적 비용을 초래하게 되는 결과를 가져온다.
건설 산업은 전체산업 CO2 배출량의 약 30%를 차지하는 환경저해산업으로 간주되고 있다. 전체 화석연료의 1/4이상이 건설 산업에서 소비되고 있으며, 국내에서 배출되는 연간 공기오염물질 중에서 건설장비가 배출하는 오염물질은 6.8%를 차지하고 있다고 조사된 바 있다. 따라서 건설 산업에 발생하는 환경부하량을 정량적으로 평가하는 것은 필수적이다
국내에서는 친환경 자재 및 공법을 활용한 건축물 시공 및 건축물의 운영단계에서 에너지 소비를 줄이기 위한 시스템 개발 등 건축분야의 관련 연구는 활발하나 토목분야의 관련 연구는 다소 미흡한 실정이다.
지속가능한 개발을 위해 건설 산업의 환경부하 저감은 필수적인 기술이며, 특히 SOC 시설물은 국가적 차원의 전략적 지원이 필요한 기초연구분야로서, 경제적ㆍ사회적 중요성과 중장기적 파급효과가 큰 정책 차원의 기반 구축 연구로 정부 지원이 필수적인 분야라 할 수 있다.
SOC 시설물은 공공성이 강한 분야로, 국민의 생명 및 생활과 밀접한 관련이 있으나, 사업의 특성상 그 지역의 독점적 성격이나 영리사업으로 성립되기 어려워 정부나 공공기관에서 사업을 담당하게 된다. 따라서 공공사업 특성상 정부의 집중관리와 투자를 통한 신뢰성 확보와 객관화된 기준 마련이 필요하다.
SOC 시설물에 대한 환경부하 평가는 자재생산, 설계, 건설, 유지관리, 폐기 등 전과정을 대상으로 에너지 및 자원의 절약, 오염물질의 배출감소, 쾌적성, 주변 환경과의 조화 등 환경에 영향을 미치는 요소에 대한 평가의 기반이 된다.
해외 주요 선진국은 지속가능한 개발을 전제로 한 국제적 환경규제 및 국가별 환경정책의 변화에 대응하고자, 환경정책 수립 시 의사결정 지원을 위한 다양한 환경평가기법이 활용되고 있으며 오염배출의 최소화, 폐기물 재활용 및 자원화, 공정의 환경친화성 향상 등의 목적을 종합적으로 지원하도록 노력하고 있다.
이에 따라 전 세계적으로 친환경 설계 및 시공 기술을 도입하고자 하는 제도와 기술이 적용되고 있으나, 건축분야의 그린빌딩 및 주택에 관련된 에너지 기술이 주를 이루고 있으며, 아직까지 SOC 시설물과 관련된 녹색기술은 도로분야를 제외하고는 성숙기에 진입하기 전단계에 머물고 있는 실정이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술이 가지는 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 SOC 시설물 중 하나인 터널에서 환경부하량에 크게 영향을 미치는 대표공종을 선정하여, 선정된 대표공종의 표준물량을 기반으로 환경부하량을 정확하게 추정할 수 있는 NATM 터널 환경부하 평가모델링 방법을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 기술적 과제는 다음과 같은 수단에 의해 달성되어진다.
(1) 터널공사를 구성하는 대표공종을 선정하는 단계; 선정된 대표공종별 각 표준물량을 산정하는 단계; 각 표준물량에 따른 단위자원을 산정하고, 이로부터 대표공종별 소요자원을 산정하는 단계; 상기 대표공종별 소요자원을 입력값으로 LCI DB를 이용하여 대표공종의 환경부하량을 산정하는 단계; 상기 대표공정의 환경부하량이 전체공공에서 차지하는 비율을 고려하여 전체 환경부하량을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 NATM 터널 환경부하 평가모델링 방법.
(2) 상기 (1)에 있어서,
영향인자로 터널의 차로수, 통행방식, 갱문형식, 지보패턴별 연장, 및 개착구간 연장을 입력정보로 하여 설계단계에서의 환경부하량을 예측하는 것을 특징으로 하는 NATM 터널 환경부하 평가모델링 방법.
상기와 같이 본 발명에 의하면, NATM 터널 공사에서 환경부하량에 크게 영향을 미치는 대표공종을 선정하여, 선정된 대표공종의 표준물량을 기반으로 환경부하량을 정확하게 추정할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명 실시예에 따른 소요자원 산출(감천터널)을 보여주는 도면.
도 2는 본 발명 실시예에 따른 소요자원 집계(감천터널)을 보여주는 도면.
도 3은 본 발명 실시예에 따른 영향요인 상관성 (터널연장 vs 환경부하량 )을 보여주는 도면.
도 4는 본 발명 실시예에 따른 대표공종 표준물량기반 환경부하 평가모델 개요를 보여주는 도면.
도 5는 본 발명 실시예에 따른 NATM 터널 설계단계 환경부하 평가모델을 보여주는 도면.
도 6은 본 발명 실시예에 따른 공종별 환경부하 비율(%)을 보여주는 도면.
도 7은 본 발명 실시예에 따른 환경부하 대표공종 선정을 보여주는 도면.
도 8은 본 발명 실시예에 따른 원단위 방법과 기획/설계단계 추정모델 오차범위 및 절대오차율 평균 비교를 보여주는 도면.
도 9는 본 발명의 터널 시설물 환경부하 평가모델링 시스템의 구성도면.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명에 따른 터널 시설물 환경부하 평가모델링 방법은 (1) 터널공사를 구성하는 대표공종을 선정하는 단계; (2) 선정된 대표공종별 각 표준물량을 산정하는 단계; (3) 각 표준물량에 따른 단위자원을 산정하고, 이로부터 대표공종별 소요자원을 산정하는 단계; (4) 상기 대표공종별 소요자원을 입력값으로 LCI DB를 이용하여 대표공종의 환경부하량을 산정하는 단계; 및 (4) 상기 대표공정의 환경부하량이 전체공공에서 차지하는 비율을 고려하여 전체 환경부하량을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이를 위해 본 발명에 따른 터널 시설물 환경부하 평가모델링 시스템은 도 9에 나타낸 바와 같이 터널공사를 구성하는 대표공종을 선정하는 대표공종 선정부(10), 선정된 대표공종별 각 표준물량을 산정하는 표준물량 산정부(20), 각 표준물량에 따른 단위자원을 산정하고, 이로부터 대표공종별 소요자원을 산정하는 소요자원 산정부(30), 상기 대표공종별 소요자원을 입력값으로 LCI DB를 이용하여 대표공종의 환경부하량을 산정하는 대표공종 환경부하량 산정부(40), 및 상기 대표공정의 환경부하량이 전체공공에서 차지하는 비율을 고려하여 전체 환경부하량을 산출하는 환경부하량 산출부(50)를 포함한다.
이하, 본 발명의 내용을 실시예를 도시한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
[실시예 1] 기초자료 수집 및 분석
환경부하 분석을 위한 데이터베이스(DB) 구축을 위해 수집된 2000년 이후 설계 완료된 일반국도공사 234개 사업 중 NATM터널은 113개이며, 다른 국도공사 터널자료를 수집하여 총 133개를 수집하였으며, 준공년도, 발주청, 연장, 환기방식에 대한 기초수집자료 분석을 실시하였다.
기초자료 중 내역자료가 미흡하여 터널 공사를 위해 투입된 자원 및 에너지사용량 산정이 불가능한 14개 사례를 제외한 119개 터널사례에 대해 환경부하량 사례데이터베이스를 구축하였으며, 사례별 터널의 차로수, 통행방식, 연장, 환기방식 및 기본적인 사업개요는 하기 표 1과 같다.
터널명 차로수 통행방식 연장(m) 환기방식 사업구간 준공년도 발주청
1 황강터널 2 양방향 282 자연 양구~남면 2004 원주청
2 신동전터널 3 일방향 1,080 기계 현동~임곡 2004 부산청
3 고로치터널 2 일방향 1,856 자연 진안~적상 2004 익산청
4 조금재터널 2 일방향 1,010 자연 진안~적상 2004 익산청
5 진북터널 2 일방향 1,669 자연 진동~마산 2005 부산청
6 삼계터널 2 일방향 1,760 자연 무계~삼계 2007 부산청
7 봉현터널 3 일방향 510 자연 성남~장호원 2004 서울청
8 정개터널 3 일방향 3,870 기계 성남~장호원 2004 서울청
9 차산터널 2 일방향 3,980 기계 광주~양수 2004 서울청
10 포곡1터널 2 일방향 4,176 기계 용인~포곡 2004 서울청
11 포곡2터널 2 일방향 627 자연 용인~포곡 2004 서울청
12 철정터널 2 일방향 669 자연 구성포-두촌간 2000 원주청
13 솔치재터널 2 양방향 770 기계 평창~정선 2007 원주청
14 정선터널 2 양방향 1,874 기계 평창~정선 2007 원주청
15 고사1터널 2 일방향 1,140 자연 태백-미로 2007 원주청
16 고사2터널 2 일방향 1,215 자연 태백-미로 2007 원주청
17 차구터널 2 일방향 740 자연 태백-미로 2007 원주청
18 용대2터널 2 일방향 1,778 자연 북면-용대 2004 원주청
19 전재터널 3 일방향 880 기계 새말-안흥 2005 원주청
20 문티터널 2 일방향 1,640 자연 인포~보은 2009 대전청
선정된 119개 터널사례에 대한 내역서를 분석하여 총 자재 및 에너지 사용량(경유, 휘발유, 전기 등)을 집계하였다. 분석시 실적공사비 공종은 국도설계요령의 단가산출요령의 기준에 의거하여 표준품셈으로 변환하여 자재 및 장비사용에 따른 연료사용량을 직접 산출하였다. 산출된 자재 및 장비사용에 따른 연료사용량에 LCI DB를 연계하여 환경부하량을 산정하였다.
분석된 119개 터널사례 중 감천터널에 대한 소요자원 산출 및 집계 결과 예시는 도 1 및 도 2와 같았다.
[실시예 2] 환경부하 영향요인 및 특성분석
터널의 환경부하량에 영향을 미치는 인자를 도출하기 위하여 영향요인 후보군과 환경부하량간의 상관성 분석을 수행하였다. 상관성 분석에 사용된 환경부하량 사례 데이터는 Cut-off 수준이 현저히 낮은 사례(70%이하)를 제외한 91개의 환경부하량 사례 데이터를 활용하였다. 연속형 변수인 터널의 연장 및 설계속도와 환경부하량간의 상관성 분석을 Pearson 상관계수를 통해 수행한 결과 통계적으로 유의한 관계가 있는 것으로 나타났다.
연장 및 설계속도와 환경부하량간의 상관관계
연장 설계속도 환경부하량
연장 Pearson 상관 1
유의확률 (양측)
N 91
설계속도 Pearson 상관 .377** 1
유의확률 (양측) .000
N 91 91
환경부하량 Pearson 상관 .950** .440**
유의확률 (양측) .000 .000
N 91 91 91
**p<.01
범주형 변수인 차로수(2/3/4차로), 방재등급(1/2/3/4등급), 행정구역(경기/강원/경남 등)은 환경부하량간의 상관관계를 분석하기 위하여 일원배치 분산분석(One-way ANOVA(ANalysis Of VAriance))를 수행하였다. 범주형 변수인 통행방식(일방향/양방향), 환기방식(자연/기계)은 두 집단간의 차이를 확인하는 독립표본 t 검정을 수행하였다. 이때 환경부하량은 터널 연장에 따른 환경부하량 증감효과를 제거하기 위하여 연장당 환경부하량(eco-point/m)으로 분석을 실시하였다.
차로수, 방재등급, 행정구역에 대한 일원배치 분산분석 결과 집단간의 연장당 환경부하량 차이가 통계적으로 유의미한 것으로 나타났으며, 갱문형식은 차이가 없는 것으로 나타났다. 또한 통행방식과 환기방식에 대한 독립표본 t검정 결과, 통행방식은 집단간의 연장당 환경부하량 차이가 통계적으로 유의미한 것으로 나타났으나 환기방식은 차이가 없는 것으로 나타났다.
차로수, 방재등급, 행정구역, 갱문형식별 집단간의 일원배치 분산분석 결과
차로수 방재등급 행정구역 갱문형식
분산의 동질성 유의확률 .996 .000 .001 .170
ANOVA 유의확률 .000 .000 .014 .118
통행방식, 환기방식별 집단간의 독립표본 t검정 결과
통행방식 환기방식
Levene의 등분산 검정 유의확률 .000 .032
독립표본 t검정 t -2.764 .616
유의확률 .011 .540
[실시예 3] 설계단계 환경부하 평가모델
(1) 설계단계 환경부하 평가모델 개요
환경부하는 투입되는 자원소요량(자재 및 장비 사용에 따른 에너지 사용량)에 기초하여 산출되기 때문에 공사 물량에 따라 결정되므로, 이러한 점에 착안하여 설계단계 평가모델은 설계초기 단계의 정보로 개략적인 물량을 추정하여 이를 기반으로 환경부하를 추정하는 모델을 제안한다.
다만 모든 공종에 대해서 설계초기 단계의 정보로 물량을 추정하는 것은 불가능하기 때문에 공종별로 환경부하를 비교분석하여 환경부하가 큰 대표공종만을 물량 추정 대상 공종으로 선정한다. 본 발명에서는 이러한 입력변수를 활용하여 NATM터널의 설계 초기단계에서 환경부하를 추정하기 위한 방법론으로 환경부하가 큰 주요 대표 공종들을 분석하여 이에 해당하는 공종들의 단위물량 및 소요자원들을 산정하고 이를 LCI DB와 연결시켜 환경부하를 추정할 수 있는 환경부하 대표공종의 단위물량 기반 추정 방법을 이용하였다.
이러한 방법론으로 개발하고자 하는 설계단계 평가모델 구성도는 도 4와 같다. 설계단계 평가모델의 입력변수로 차로수, 통행방식, 지보패턴(T1∼T6)별 연장, 개착부 연장, 갱문형식을 사용하였다. 차로수 및 통행방식 입력변수에 따라 단면유형이 결정되고 표준물량 DB에서 해당되는 유형의 표준물량이 적용되었다. 터널 구조 설계의 가장 큰 특징은 일반 구조물에 비하여 지형·지질 등 지반 조건에 영향을 크게 받기 때문에 지반 타입에 따른 지보패턴과 단면의 구성은 설계단계의 중요한 영향요인으로 이에 따라 터널의 공종 구성 및 수량, 소요자원들이 달라지므로, 지보패턴별 연장(TYPE1~6까지 각각의 연장)을 입력변수로 활용하였다. 갱문형식은 ‘갱문 및 개착구간’공종의 환경부하 추정을 위한 표준물량이 설정하기 위한 입력변수이며, 갱문형식에 따라 설정된 표준물량에 개착부 연장을 매개변수로 하여 갱문 및 개착구간의 물량을 추정하였다.
대표공종의 표준물량이 설정되면 지보패턴별 연장과 개착부 연장이 물량을 추정하기 위한 매개변수로 이용되며, 각각의 연장은 해당되는 공종별로 적용된다. 이렇게 추정된 대표공종별 물량에 소요자원DB의 각 대표공종별 단위물량당 소요자원들의 수량이 적용되어 총 투입된 자재 및 에너지 사용량이 산출되고 이를 LCI DB와 연계하여 대표공종의 환경부하량을 산출하게 된다.
산출된 대표공종의 환경부하량에 대표공종이 전체 공종에서 차지하는 비율(Coverage)로 나누어 기타공종의 환경부하량을 반영하여 최종적으로 전체 터널의 환경부하량을 추정하게 된다.
(2) 환경부하 특성분석
NATM터널에서 환경부하가 큰 주요 공종을 선정하기 위하여 20개 NATM터널 사례에 대한 공종별 환경부하 비율 분석을 실시하였다(도 6).
공종별 환경부하 비율 분석 결과, 환경부하량을 가장 많이 차지하는 공종은 라이닝콘크리트 공종으로 32.41%를 차지하였으며 다음으로는 숏크리트공이 27.29%를 차지하였다. 개착부의 갱문 및 개착터널 공종은 전체 환경부하량의 10.40%를 차지하였다. 기타공에 해당하는 공종의 환경부하량은 전체의 환경부하량의 5.8%로 나타나 미미한 것으로 분석되었다. 강관다단그라우팅 공종은 6.74%를 차지하여 보강공 중 주요 환경부하 공종으로 분석되었다. NATM터널의 주요 환경부하 대표공종을 선정하기 위하여 환경부하가 큰 공종순으로 누적 비율을 산정한 결과는 도 7과 같다.
(3) 표준물량 기반 환경부하 평가모델 개발
가. 환경부하 대표공종별 표준물량 산정
NATM터널의 환경부하 대표공종으로 선정된 공종은 버력처리, 숏크리트공, 록볼트공, 라이닝콘크리트, 배수공, 강관다단그라우팅, 갱문 및 개착터널이며, 7개 대표공종이 전체 환경부하량의 89.56%를 차지하는 것으로 나타났다.
본 실시예에서는 지보패턴별 표준단면도와 수량 산출근거를 참고하여 산출할 수 있는 공종의 경우, 수집된 설계자료 중 해당하는 단면 형식의 해당 공종 물량을 조사하여 산출하였다.
라이닝콘크리트 공종 중 배면 그라우팅 공종은 ‘국도건설공사 설계 실무요령(국토교통부, 2013)’의 수량산출요령에서 1m당 0.1㎥로 산출하도록 기준이 제시되어 있어, 이처럼 산출 기준값이 제시되어 있는 공종의 경우에는 이를 해당 공종의 표준물량으로 적용하였다.
이와 같은 방법들을 활용하여 단면 유형별로 환경부하 대표공종의 각 세부공종별로 표준물량을 산출하였으며, 표 5는 버력처리 공종에 대한 표준물량을 나타내었다.
단면 유형별 버력처리 공종의 표준물량 DB(일부)
공종분류 표준물량 단위
2차로 / 일방향 2차로 / 양방향
1.버력처리
a.전단면 버력처리
a-1 버력처리 (표준단면-1) 77.815 79.583 ㎥
a-2 버력처리 (표준단면-2) 77.815 79.583 ㎥
a-3 버력처리 (표준단면-3) 79.519 81.747 ㎥
b.반단면 버력처리
b-1 버력처리 (표준단면-4)
b-1-a 버력처리(상부) 49.880 53.200 ㎥
b-1-b 버력처리(하부) 31.970 30.194 ㎥
b-2 버력처리 (표준단면-5)
b-2-a 버력처리(상부) 50.595 53.936 ㎥
b-2-b 버력처리(하부) 32.283 31.144 ㎥
b-3 버력처리 (표준단면-6)
b-3-a 버력처리(상부) 50.596 53.936 ㎥
b-3-b 버력처리(하부) 32.500 31.144 ㎥
c.숏크리트 버력처리
c-1 숏크리트 버력처리(표준단면-1) 0.545 0.405 ㎥
c-2 숏크리트 버력처리(표준단면-2) 0.545 0.405 ㎥
c-3 숏크리트 버력처리(표준단면-3) 0.665 0.631 ㎥
c-4 숏크리트 버력처리(표준단면-4) 0.807 0.902 ㎥
c-5 숏크리트 버력처리(표준단면-5) 0.895 1.069 ㎥
c-6 숏크리트 버력처리(표준단면-6) 0.895 1.069 ㎥
c-7 숏크리트 버력처리(갱구부) 0.222 0.222 ㎥
나. 환경부하 대표공종별 소요자원DB 구축
환경부하 대표공종별 표준물량 산정에 따른 소요자원(투입자재량 및 에너지 사용량)을 산출하기 위하여 환경부하 대표공종별로 일위대가 및 단가산출서를 분석하여 소요자원 DB를 구축하였다. 표 6은 숏크리트공(표준단면-1) 1㎥당 소요자원 DB를 나타낸다.
숏크리트공(표준단면-1) 1㎥당 소요자원 DB
공종 분류 수량 단위 자원명 규격 수량 단위 LCI DB 연결
2. 숏크리트공
a. 숏크리트공
(표준단면-1)		 1 ㎥ 경 유 16.267 L 경유
콘크리트혼화재
(고유동화제)		 LIGACE-F 20kg/통 4.900 kg 기타
콘크리트혼화재
(숏크리트용급결제)		 ECONEX-SHOP-L
(액체)		 24.480 kg 규산소다
시멘트 BULK 0.480 ton 시멘트
세골재 (상차도) 모래 1.030 ㎥ 모래
쇄석골재 19mm 0.572 ㎥ 자갈
다. 환경부하 대표공종의 표준물량 기반 평가모델 개발
공종별 환경부하 분석을 통해 선정된 대표공종의 각 공종별 표준물량의 물량산출 방법은 하기 표 7과 같다.
환경부하 대표공종별 물량산출 및 환경부하 산정 방법
환경부하 대표공종 단위 물량산출 방법 환경부하 산정
버력처리 T1∼T6, 갱구부 ㎥ = 단위물량 ×지보패턴별 연장
(T1∼T6, 갱구부)		 `물량 산출에 따른 공종별
소요자원DB 적용
↓
소요자원 산출
(투입 자재량 및 에너지 사용량)
↓
소요자원별
LCI DB 연결을 통한 대표공종의 환경부하 산정
↓
기타공종의 환경부하 반영
(=대표공종 환경부하/
coverage)
숏크리트공 T1∼T6, 갱구부 ㎥
록볼트공 T1∼T6, 갱구부 조
라이닝
콘크리트		 강재동바리 및 거푸집 set 2set
철근콘크리트타설 ㎥ = 단위물량 ×지보패턴 T6 연장
무근콘크리트타설 ㎥ = 단위물량 ×지보패턴별(T1~T5) 연장
철근가공조립 ton = 단위물량 ×지보패턴(T5+T6) 연장
라이닝신축이음 m = 단위물량 ×본선부 연장
배면그라우팅 ㎥ = 단위물량 ×본선부 연장
배수공 맹암거 m = 단위물량 ×총 연장
PVC PIPE m = 단위물량 ×본선부 연장
배수로 주름관 m = 단위물량 ×본선부 연장
합판거푸집 m2 = 단위물량 ×본선부 연장
무근콘크리트타설 ㎥ = 단위물량 ×지보패턴별(T1∼T6) 연장
철근가공조립 ton = 단위물량 ×본선부 연장
강관다단
그라우팅		 풍화암 공 = 단위물량 ×개착부 연장
연암 공 = 단위물량 ×지보패턴 T6 연장
갱문 및 개착터널 면벽형 면벽형 1식 물량산출
원통절개형 = 단위물량 ×개착부 연장
벨마우스형 = 단위물량 ×개착부 연장
라. 평가모델 검증
5개의 2차로 터널 검증사례에 대하여 원단위 방법, 기획단계 및 설계단계 추정모델의 결과를 각각 비교하여 추정 정확도를 비교·분석하였다(표 8).
검증사례 입력정보
검증사례 번호 Case 1 Case 2 Case 3 Case 4 Case 5
차로수 2 2 2 2 2
통행방식 일방향 일방향 일방향 양방향 일방향
갱문
형식		 방향1/시점부 벨마우스 면벽 벨마우스 벨마우스 면벽
방향1/종점부 벨마우스 면벽 면벽 면벽 면벽
방향2/시점부 벨마우스 면벽 면벽 - 면벽
방향2/종점부 벨마우스 면벽 벨마우스 - 면벽
개착
구간
연장
(m)		 방향1/시점부 30 5 17 20 5
방향1/종점부 20 5 5 3 5
방향2/시점부 20 5 5 - 5
방향2/종점부 30 5 17 - 5
합계(개착부) 100 20 44 23 20
지보
패턴별 연장
(m)		 TYPE1 523 0 0 55 420
TYPE2 258 98 0 172 590
TYPE3 344 300 138 365 300
TYPE4 279 231 90 166 260
TYPE5 54 66 0 61 186
TYPE6 72 57 72 36 80
합계(본선부) 1530 752 300 855 1836
총 연장(m) 1630 772 344 878 1856
5개 검증사례에 대한 환경부하 실제값과 원단위 방법, 기획단계 및 설계단계 추정모델간 비교한 결과는 하기 표 9와 같다.
터널 검증사례 결과비교(원단위 방법, 기획/설계단계 추정모델)
Case 실제값
(eco-point) 		원단위 산정방법 설계단계 추정모델
(표준물량 기반)
추정값
(eco-point) 		오차율
(%) 		추정값
(eco-point) 		오차율
(%)
1 1741.6 2173.4 -24.8% 1657.9 4.8%
2 934.0 1029.4 -10.2% 947.0 -1.4%
3 527.5 458.7 13.0% 488.7 7.4%
4 970.2 1170.7 -20.7% 987.1 -1.7%
5 1998.2 2474.8 -23.8% 1886.5 5.6%
평균 절대오차율 18.5% 4.2%
오차범위 -24.8% ~ 13.0% -1.7% ~ 7.4%
원단위 산정 방법(차로수×연장당 eco-point)은 평균 절대오차율 18.5% 이며, 오차범위는 -24.8% ∼ 13.0%로 나타났으며, 사례기반추론 방법론을 이용한 기획단계 추정모델은 평균 절대오차율이 11.8%이며, 오차범위는 -14.6% ∼ 17.6%로 나타남. 표준물량 기반 설계단계 추정모델은 평균 절대오차율이 4.2%이며, 오차범위는 -1.7% ∼ 7.4%로 나타났다.
환경부하 추정 시 일반적으로 활용되던 기존의 원단위 방법에 비해, 본 실시예에서 제시한 환경부하 대표공종의 표준물량 기반 설계단계 추정모델의 평균 절대오차율 및 오차범위가 적어 정확도 측면에서 향상된 결과를 보여주었다(도 8).
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
이상과 같이, 본 명세서에 첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 프로그램 인스트럭션들은 범용 디지털 단말기, 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 이들 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 디지털 단말기 이용 가능 또는 디지털 단말기 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 디지털 단말기 이용가능 또는 디지털 단말기 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 프로그램 인스트럭션들은 디지털 단말기 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 디지털 단말기 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 디지털 단말기로 실행되는 프로세스를 생성해서 디지털 단말기 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 대표공종 선정부
20: 표준물량 산정부
30: 소요자원 산정부
40: 대표공종 환경부하량 산정부
50: 환경부하량 산출부

Claims (2)

  1. NATM 터널 공사를 구성하는 대표공종을 선정하는 단계; 선정된 대표공종별 각 표준물량을 산정하는 단계; 각 표준물량에 따른 단위자원을 산정하고, 이로부터 대표공종별 소요자원을 산정하는 단계; 상기 대표공종별 소요자원을 입력값으로 LCI DB를 이용하여 대표공종의 환경부하량을 산정하는 단계; 상기 대표공정의 환경부하량이 전체공공에서 차지하는 비율을 고려하여 전체 환경부하량을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 NATM 터널 환경부하 평가모델링 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    영향인자로 터널의 차로수, 통행방식, 갱문형식, 지보패턴별 연장, 및 개착구간 연장을 입력정보로 하여 설계단계에서의 환경부하량을 예측하는 것을 특징으로 하는 NATM 터널 환경부하 평가모델링 방법.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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