-
1. ์ ๋ก
-
2. ๋ด์ฌ์๋์ง ์ต์ ํ ์ค๊ณ
-
2.1 ์ฒ ๊ทผ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ณด ์ค๊ณ
-
2.2 ์ค๊ณ ๋ณ์(design variables)์ ์ค๊ณ ํ๋ผ๋ฉํ
-
2.3 ๋ชฉ์ ํจ์
-
2.4 ์ต์ ํ ๋ฌธ์ ์ ํด์๋ฐฉ๋ฒ์ ์ ์ํ
-
3. ์ง์๊ฐ๋ฅ์ค๊ณ ๊ฒฐ๊ณผ ๋ถ์
-
3.1 ๋ณ์์ ๋ฐ๋ฅธ ์ค๊ณ๊ฐ๋ฅ(feasible design) ์์ญ์ ๋ณํ
-
3.2 ์ฒ ๊ทผ ํญ๋ณต๊ฐ๋์ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์์ถ๊ฐ๋์ ๋ฐ๋ฅธ ์ต์ ๋จ๋ฉด ๋ณํ
-
3.3 ์ฒ ๊ทผ๋น๊ฐ ์ต์ ๋จ๋ฉด์ ๋ฏธ์น๋ ์ํฅ
-
3.4 ๋ชฉ์ ํจ์(๋ด์ฌ์๋์ง์ ์ด์ฐํํ์ ๋ฐฐ์ถ๋) ์ข
๋ฅ์ ๋ฐ๋ฅธ ์ฐจ์ด
-
3.5 ๋ชฉ์ ํจ์์ ๋ฐ๋ฅธ ์ฆ๊ฐ๋น์จ
-
4. ๊ฒฐ ๋ก
1. ์ ๋ก
์จ์ค๊ฐ์ค ๋ฐฐ์ถ๊ถ ๊ฑฐ๋์ ๋(Emission Trading System)๋ ๊ฐ ๋๋ผ๋ณ๋ก ์จ์ค๊ฐ์ค์ธ ์ด์ฐํํ์(CO2) ๋ฐฐ์ถ ๊ฐ์ถ์๋ฌด์ ์ฐ๊ฐ ๋ฐฐ์ถํ์ฉ๋์ ์ ํ ๋ค ํ ๋น๋๋งํผ ๊ฐ์ถ์ด ๋ถ๊ฐ๋ฅํ ๊ธฐ์
์ด๋ ๊ตญ๊ฐ๋ ๊ฐ์ถ ๋ชฉํ๋ฅผ ์ด๊ณผ๋ฌ์ฑํ ๊ธฐ์
์ด๋ ๊ตญ๊ฐ๋ก๋ถํฐ ๋ฐฐ์ถ๊ถ์ ์ฌ๋ค์ฌ
๋ชฉํ๋ฅผ ๋ฌ์ฑํ ๋ก ํ์ฉํ๊ณ ์๋ค. ๋ํ, ๋ฏธ๋์ธ๋์ ํ์๋ฅผ ์ถฉ์กฑ์ํฌ ์ ์๋ ๊ฐ๋ฅ์ฑ์ ์์์ํค์ง ์๋ ๋ฒ์ ๋ด์์ ํ์ฌ ์ธ๋์ ํ์๋ฅผ ์ถฉ์กฑ์ํค๋ ๊ฐ๋ฐ์
์ ์ํ๋ ์ง์๊ฐ๋ฅ ๋ฐ์ (sustainable development)์ ์จ์ค๊ฐ์ค ๋ฐฐ์ถ๊ถ ๊ฑฐ๋์ ๋์ ํจ๊ป ๋ ์ด์ ์์ํ ์ฉ์ด๊ฐ ์๋๋ค(Ashley and
Lemay, 2008; Struble and Godfrey, 2007). ๊ฑด์ค๋ถ์ผ์์๋ ์ ์ง๊ตญ๋ค์ ์ค์ฌ์ผ๋ก ์๋์ง ์๋น์ ์จ์ค๊ฐ์ค ๋ฐฐ์ถ์ ๊ฐ์ํ๊ธฐ
์ํ ๊ณตํ์ ์ธ ๋
ธ๋ ฅ์ด ํ๋ฐํ ์ด๋ฃจ์ด์ง๊ณ ์๋ค. ๊ฑด์ค ๋ถ์ผ๋ ํ ์ง์ ์ฌ์ฉ๊ณผ ์ฌ๋ฃ์ ์ฑ์ทจ๋ก ์ธํ ์ฒ์ฐ์์์ ์๋ชจ๊ฐ ๋ง์ ๋ถ์ผ ์ค ํ๋์ธ๋ฐ, ํ ์๋ก ๊ฑด๋ฌผ์
์๋ช
๊ธฐ๊ฐ ๋์ ์๋น๋๋ ๋ด์ฌ์๋์ง(embodied energy)๋ฅผ ์ต์ ํํ๋ ์ค๊ณ๋ฅผ ํตํด ๊ฑด์ค์ฌ๋ฃ์ ์์ฐ, ๊ฑด๋ฌผ์ ๊ฑด์คยท๊ด๋ฆฌยทํด์ฒด์ ์๋น๋๋ ์๋์ง๋ฅผ
์ต์ํํ๋ ค๋ ์๋๊ฐ ์ด๋ฃจ์ด์ง๊ณ ์๋ค(Wang et al., 2005; Paya et al., 2008; Paya-Zaforteza et al., 2009).
์ ์ธ๊ณ์ ์ผ๋ก ๊ฑด๋ฌผ์ ์ ์ฒด ์๋์ง์ 25%์์ 40% ์ ๋๋ฅผ ์ฌ์ฉํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ณด๊ณ ๋๊ณ ์๋๋ฐ(IEA, 2005), OECD (Organization
for Economic Cooperation and Development)๊ฐ ์ํํ ์ฐ๊ตฌ์ ๋ฐ๋ฅด๋ฉด, ์ฃผ๊ฑฐ์ ์์
์ฉ ๊ฑด๋ฌผ์ OECD ๊ตญ๊ฐ๋ค์์ ์๋น๋๋
์ฃผ์ ์๋์ง์ ์ฝ 30% ์ ๋๋ฅผ ์๋นํ๊ณ , ์ด ๊ตญ๊ฐ๋ค์ด ๋ฐฐ์ถํ๋ ์จ์ค๊ฐ์ค์ ์ฝ 30% ์ ๋๋ฅผ ๋ฐฐ์ถํ๊ณ ์๋ค(OECD, 2003). ์ด๊ฒ์ ๊ฑด๋ฌผ์ ์ฌ์ฉ์๋ช
๋์ ์ด์ฐํํ์ ๋ฐฐ์ถ์ ๋ฎ์ถ๊ธฐ ์ํ ๋๋ถ๋ถ์ ๋
ธ๋ ฅ์ด ๊ฑด๋ฌผ์ ์ด์ํ๊ณ ์ ์งยท๊ด๋ฆฌํ๋ ๋ฐ์ ํ์ํ ์๋์ง(operating energy)๋ฅผ ๊ฐ์ํ๋ ๋ฐ์
์ด์ ์ด ๋ง์ถ์ด์ ธ ์๋ ๊ฒ๊ณผ ์ฝ๊ฒ ์ฐ๊ด์ด ๋๋ค. ๊ฑด์ถ๋ถ์ผ์์๋ ๊ฑด๋ฌผ์ ์๋ช
๊ธฐ๊ฐ ๋์ ์๋์ง ์๋น๋ฅผ ๊ฐ์ํ๊ณ ์ฌ์ฉ์ ํจ์จ์ฑ์ ๋์ด๊ธฐ ์ํ ๋
ธ๋ ฅ๋ค์ด ์ค๊ณ
์ ๋ฌธ๊ฐ๋ ๊ฑด์คํ์ฌ๋ค์ ์ํด ๋ค๋ฐฉ๋ฉด์ผ๋ก ์ด๋ฃจ์ด์ง๊ณ ์๋๋ฐ ๋ฐํด ํ ๋ชฉ๋ถ์ผ์ ์ฌํ๊ธฐ๋ฐ์์ค๋ฌผ๋ค์ ๋ํด์๋ ์ด๋ฌํ ๋
ธ๋ ฅ๋ค์ด ์๋์ ์ผ๋ก ๋ถ์กฑํ ๊ฒ์ด ํ์ค์ด๋ค.
๋์ฑ์ด, ์ ์ง๊ตญ๋ค์ ๋
ธ๋ ฅ์ ๋น์ถ์ด ๋ณผ ๋ ์ฐ๋ฆฌ๋๋ผ์ ํ์ค์ ์ด๋ฐ ๊ฒ๋ค์ ๋ํ ๊ฐ๋
์ ๋ฆฝ๋ ์ ๋๋ก ์ด๋ฃจ์ด์ง์ง ๋ชปํ๊ณ ์๋ ์ค์ ์ด๋ค.
์ฌํ๊ธฐ๋ฐ์์ค๋ฌผ์ ์ฌ์ฉ๊ธฐ๊ฐ์ ์์ค๋ฌผ์ ์ ์ฒด ์๋ช
์ฌ์ดํด(life cycle)์ ์ผ๋ถ๋ถ๋ง ์ฐจ์งํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์์ ์ฃผ๊ธฐ๋น์ฉ(Life Cycle Cost; LCC)
ํ๊ฐ์ ๊ฐ์ด ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์ ์ฒด์ ์ธ ์๊ณต๊ณผ์ ๊ณผ ์ด์ฉ๊ณผ์ ์ ๋ํ ์ฅ๊ธฐ์ ์ธ ์๊ฐ์ด ํ์ํ๋ค(Wang et al., 2005; Yohanis and Norton,
2002). ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๊ฑด์ค์ ์์ ๊ฑด์ค์ฌ๋ฃ์ ์ฒ๋ฆฌยท์์ฐ ๊ณผ์ ์์ ์ด๋ฏธ ์๋์ง์ ์๋น๊ฐ ์์๋๋ค. ์ด๋ฌํ ์๋์ง ์๋น๋ ์ฌ๋ฃ(๊ด๋ฌผ์์)์ ํ๋, ์ด์ก,
์ฒ๋ฆฌ, ์ ์, ๋ถ๋ฐฐ์ ๊ฐ์ ์๋ช
์ฌ์ดํด์ ๋ฐ๋ผ ์์ฐจ์ ์ผ๋ก ๋ฐ์ํ๋๋ฐ, ๊ฑด์ค์ฌ๋ฃ์ ๋ด์ฌ์๋์ง๋ ์ด์ ๊ฐ์ ์์ฐจ์ ์๋์ง ์๋ณธ(capital)์ ์ ๋ํํ๊ธฐ
์ํด ๋์
๋ ๊ฐ๋
์ด๋ค. ๋ด์ฌ์๋์ง๋ ์ด์ ๊ฐ์ ์์ฐจ์ ์๋์ง ์ธ์๋ ๊ฑด์คํ์ฅ์์ ๊ฑด์ค๊ธฐ๊ฐ ๋์ ์ฌ์ฉ๋ ์๋์ง, ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์ฌ์ฉ๊ธฐ๊ฐ ๋์ ์ฌ๋ฃ ๋๋ ๋ถ์ฌ์
๊ต์ฒด์ ์ฌ์ฉ๋ ์๋์ง, ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ํด์ฒด(์ฒ ๊ฑฐ)์ ์ฌ์ฉ๋ ์๋์ง๋ ๋ฐ๋์ ํฌํจํด์ผ ํ๋ค(Goggins et al., 2010; UNDP, 2007).
ํน์ ๊ฑด์ค์ฌ๋ฃ์ ๋ํ ๋ด์ฌ์๋์ง๋ฅผ ์ ๋ํํ๋ ๊ฒ์ ํ์คํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก ์ ํํ๊ฒ ๊ณ๋ํ๋ ๊ฒ์ด ์ด๋ ต๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ๋ด์ฌ์๋์ง์ ํด์์ ๋ํ ์ ํ๋์ ์ ๋ขฐ๋๋
์ฌ์ฉ๋ ํด์๋ฐฉ๋ฒ์ ์์กด์ ์ผ ์๋ฐ์ ์๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ์ด๋ฌํ ์ด๋ ค์์๋ ๋ถ๊ตฌํ๊ณ , ๊ฑด์ค์ฌ๋ฃ์ ๋ด์ฌ์๋์ง๋ ํ ๊ตญ๊ฐ์ ์ ์ฒด ์๋์ง ์๋น์ ์๋น๋ถ๋ถ์ ์ฐจ์งํ๋ค๋
์ด์ ๋ก ํด์ธ์์๋ ์ผ๋ฐ์ ์ธ ๊ฑด์ค์ฌ๋ฃ์ ๋ด์ฌ์๋์ง๋ฅผ ์ฐ์ ํ๊ณ ํ์ฉํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ ๊ฐ๋ฐํ๋ ์ผ์ ์๋นํ ๋
ธ๋ ฅ์ ๊ธฐ์ธ์ด๊ณ ์๋ค. ์๋ฅผ ๋ค์ด, ๊ฑด๋ฌผ์ ๋์์ผ๋ก
ํ ์ฐ๊ตฌ์ธ UNDP (2007)์ ๋ฐ๋ฅด๋ฉด ์๊ตญ, ์์ผ๋๋์ ๊ฒฝ์ฐ, ์ ์ฒด ์๋์ง ์๋น์ 10% ์ ๋๊ฐ ๊ฑด๋ฌผ์ ๋ง๋ ์ฌ๋ฃ์ ํจ์ ๋์ด ์๋ค๊ณ ํ๊ฐํ๊ณ ์๋ค.
๋ด์ฌ์๋์ง์ ํ๊ฐ๊ฐ ๋๋ผ๋ง๋ค ํฐ ์ฐจ์ด๊ฐ ์์ ์ ์์ง๋ง, ๋ค๋ฅธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ์ ์ฒด ์๋ช
์ฌ์ดํด์ ๋ํ ์๋์ง์์ ๋ด์ฌ์๋์ง๊ฐ ์ ๊ฒ๋ 5%์์ ๋ง๊ฒ๋ 40%
์ ๋๊น์ง ์ฐจ์งํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ณด๊ณ ํ๊ณ ์๋ค(Sartori and Hestnes, 2007). ๋์ฑ์ด, ์๋์ง ์๋น ๊ฐ์๋ฅผ ์ํ ๋
ธ๋ ฅ์ ์ด์ ์ด ์๋์ง์
์ด์ฉ, ์ฆ, ๊ฑด๋ฌผ์ ์ด์ํ ๋ ์๋น๋๋ ์๋์ง๋ฅผ ๊ฐ์ถํ๋ ๋ฐ์ ๋ง์ถ์ด์ ธ ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์๋์ง๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์ง ์๋ ๊ฑด๋ฌผ(net-zero energy building)
๊ฐ๋ฐ์ ๋ํ ๋
ธ๋ ฅ์ด ๊ตฌ์ฒดํ๋๋ค๋ฉด ๋ด์ฌ์๋์ง ๊ฐ์๋น์จ์ ๋์ฑ ์ฆ๊ฐํ ๊ฒ์ด๋ค.
์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ฐฐํฉ์ ์ฌ์ฉ๋๋ ์ฌ๋ฃ๋ค์ ํฌํ๋๋ ์๋ฉํธ๋ฅผ ์ ์ธํ๋ฉด ์๋์ ์ผ๋ก ๋ฎ์ ๋ด์ฌ์๋์ง ๊ฐ์ ๊ฐ๋๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ๋ ๊ฑด์ค๋ถ์ผ์์ ์ ์ธ๊ณ์ ์ผ๋ก
๊ฐ์ฅ ๋๋ฆฌ ์ฌ์ฉ๋๋ ์ฌ๋ฃ์ด๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ฒ ๊ทผ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๋ํ ๋ด์ฌ์๋์ง์ ์ด๋์ ๋งค์ฐ ํฌ๋ค. ์ ์ธ๊ณ์ ์ธ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์์ฐ์ด 1900๋
์ 4,000๋ง
์์ 1997๋
์ 64์ต ์ผ๋ก ์ฆ๊ฐํ ๊ฒ๋ง ๋ด๋ ์ ์ ์๋ค(CTBUH, 2003). ๋ํ, ๊ธฐ์กด์ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์ฌ์ฉ๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ๋ ๋๋ถ๋ถ ๊ณง๋ฐ๋ก ์ฌ์ฌ์ฉํ๊ธฐ ์ด๋ ต๋ค๋ ๊ฒ๋ ์ ์ํ
ํ์๊ฐ ์๋ค. ์ฒ ๊ทผ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๋ด์ฌ์๋์ง๋ฅผ ๊ฐ์ํ๊ธฐ ์ํด ์ ํ์ ์๋ฉํธ๋ ํน์์ฒ๋ฆฌ๋ ํด๋ง์ปค์ ์ฌ์ฉ, ์๋ฉํธ์ ์ฌํ์ฉ ๊ฐ์ ๊ฑด์ค์ฌ๋ฃ์ ์ฌ์ฉ์
์ด์ ์ ๋ง์ถ ๋ฐฉ๋ฒ๋ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ํ์ํ์ง๋ง, ์ฒ ๊ทผ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ ์ค๊ณ๋จ๊ณ์์๋ ์๋์ง ์ฌ์ฉ ์ธก๋ฉด์์ ๋ณด๋ค ํจ์จ์ ์ธ ์ฌ๋ฃ์ ์ฌ์ฉ์ด ์ด๋ฃจ์ด์ง ์ ์๋๋ก ๋ด์ฌ์๋์ง
์ต์ ํ ๊ธฐ๋ฒ์ ์ฌ์ฉํ๋ ๊ฒ์ ํฐ ์๋ฏธ๊ฐ ์๋ค(Davidovits, 1993; Gartner, 2004; Thormark, 2002). ์ด์ ๊ฐ์ ์ค๊ณ๋
๊ธฐ๋ฅ๊ณผ ํจ์จ์ฑ์ ์ต๋ํ ํ๋ณดํ๋ฉด์ ์์ฐํ๊ฒฝ์ ๋ฏธ์น๋ ์
์ํฅ์ ์์ ๊ฑฐ๋ ์ต์ํํ๊ธฐ ์ํ ์ง์๊ฐ๋ฅ ์ค๊ณ(sustainable design)์๋ ์ผ๋งฅ์ํตํ๋ค.
์ง๊ธ๊น์ง ์ฒ ๊ทผ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์ค๊ณ๋ ๋ณดํธ์ ์ผ๋ก ์ด๊ณต์ฌ๋น ๋๋ ์ด์ค๋์ ๋ํ ์ต์ ํ๋ฅผ ์ํํ์ฌ ์ด๋ฃจ์ด์ ธ์๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ์ง์๊ฐ๋ฅ์ฑ(sustainability)์
ํฅ์์ ์ํด ๊ณต์ฌ๋น ์ต์ํ ์์ฃผ์ ์ค๊ณ๋ฅผ ํํผํ์ฌ ๊ฑด์ค์ฌ๋ฃ์ ๋ด์ฌ์๋์ง๋ฅผ ์ต์ ํ ํ ์ ์๋ ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ ์ค๊ณ์ ๋ฐ์ํ ํ์๊ฐ ์๋ค. ํด์ธ์์๋
์ด๋ฏธ ์๋์ง ์๋น๊ฐ ๋ง๋ํ ๊ฑด์ค์ฌ๋ฃ๋ฅผ ์ค์ฌ์ผ๋ก ์ง์๊ฐ๋ฅ ์ค๊ณ๋ฒ์ ๊ฐ๋ฐํ๋ ค๋ ์๋๊ฐ ์ ๋ช
๋ํ๊ณผ ์ฐ๊ตฌ์๋ค์ ํตํด ์ด๋ฃจ์ด์ง๊ณ ์๋ค. ํํธ, ๊ตญ๋ด์์ ๊ทธ
๋์ ๊ฑด์ค์ฐ์
์ ์ด์ฐํํ์ ๋ฐฐ์ถ๋์ ๊ฐ์์ํค๊ธฐ ์ํ ์ฐ๊ตฌ๋ค์ด ์ํ๋์์ง๋ง ์ง์๊ฐ๋ฅ ๋ฐ์ ์ ๊ฐ๋
๊ณผ๋ ๊ฑฐ๋ฆฌ๊ฐ ์๋ค(Kim and Jang, 2013).
์ ์ ํ ๋ฐ์ ๊ฐ์ด ์ง๊ธ๊น์ง์ ์ฌํ๊ธฐ๋ฐ์์ค๋ฌผ์ ์ค๊ณ๋ ์์๊ฐ์ฑ์ ํ๋ณดํ๋ค๋ ์ ์ ํ์ ๊ณต์ฌ๋น๋ฅผ ์ต์ํํ๋ ๊ฐ๋
์ ์ค๊ณ๊ฐ ์ฃผ๋ฅ๋ฅผ ์ด๋ฃจ์ด ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ง์๊ฐ๋ฅ
์ค๊ณ ๋ถ์ผ๋ ๋ง์ ๊ด์ฌ์ ๋ฐ์ง ๋ชปํ๋ค. ๊ทผ๋์ ์์ ํดํค(Turn-key) ๊ณต์ฌ๋ฐ์ฃผ ์์คํ
์ด ๋ณดํธํ๋๋ฉด์ ๊ท๋ชจ๊ฐ ํฐ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์ค์ฌ์ผ๋ก ๊ฒฝ๊ด์ด๋ ๋๋๋งํฌ(landmark)์ ์ธ
์์ง์ฑ์ ๋ถ๊ฐ์ํค๋ ์ค๊ณยท์๊ณต์ด ๊ด์ฌ์ ๋ ๊ฒ๋ ์ฌ์ค์ด์ง๋ง, ๊ทผ๋ณธ์ ์ธ ์ค๊ณ ๊ฐ๋
์ ๋ฐ๋์ง ์์๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ์ด์ ๊ฑด์ค๋ถ์ผ์์๋ ๊ธฐ๋ฅ๊ณผ ํจ์ฉ์ ๊ทน๋ํํ๋
๋์์ ํ์์ ์๊ฐํ์ฌ ์์ฐํ๊ฒฝ์ ๋ฏธ์น๋ ์
์ํฅ์ ์ต์ํํ ์ ์๋ ์ง์๊ฐ๋ฅ ์ค๊ณ๊ฐ๋
์ ๋์
ํ ํ์๊ฐ ์๋ค. ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ๊ธฐ์กด์ ๊ฐ๋์ค๊ณ๋ฒ์ ์๊ตฌ์ฌํญ์
๊ตฌ์์กฐ๊ฑด์ผ๋ก ์ถฉ์กฑ์ํค๋ ๋์์ ๋ด์ฌ์๋์ง๋ฅผ ๋ชฉ์ ํจ์๋ก ์ต์ ํํ์ฌ ์ฒ ๊ทผ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์ค๊ณํ ์ ์๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ ์ํ๋ค. ์ด์ด์, ์ ์๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก
์ค๊ณํ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๊ธฐ์กด์ ์ด๋น์ฉ์ ๋ชฉ์ ํจ์๋ก ์ต์ ํํ์ฌ ์ค๊ณํ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ๊ณผ ๋น๊ตยท๊ฒ์ฆํ์ฌ ์ง์๊ฐ๋ฅ ์ค๊ณ๋ฒ์ ํน์ฑ๊ณผ ํจ๊ณผ๋ฅผ ๋ถ์ํ๋ค. ๋ํ, ์ด์ฐํํ์ ๋ฐฐ์ถ๋์
์ต์ ํํ ์ค๊ณ ๊ฒฐ๊ณผ๋ ์ถ๊ฐ์ ์ผ๋ก ์ ์ํ์ฌ ์ง์๊ฐ๋ฅ ์ค๊ณ๋ฒ์ด ์ ๊ณตํ๋ ๋จ๋ฉด์ ํน์ฑ๊ณผ ํจ๊ณผ๋ฅผ ๋ค๊ฐ๋๋ก ๋ถ์ํ์ฌ ๊ฒฝ์ ์ ์ธ ํจ๊ณผ๋ ์ ๋์ ์ผ๋ก ์ ์ํ๊ณ ์ ํ๋ค.
2. ๋ด์ฌ์๋์ง ์ต์ ํ ์ค๊ณ
2.1 ์ฒ ๊ทผ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ณด ์ค๊ณ
์ค๊ณ๋์ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์ฐ์ฅ L์ด๊ณ ์ง์ฌ๊ฐํ ๋จ๋ฉด์ ๊ฐ๋ ์ผ๋ฐ์ ์ธ ์ฒ ๊ทผ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ณด์ด๋ค. ๋ณด์ ํญ์ b, ๋์ด๋ h์ด๊ณ , ์ํ๋จ๋ฉด์์ ๊ณ์ ๋ชจ๋ฉํธ()์ ๊ณ์ ์ ๋จ๋ ฅ()์ ๊ฒฌ๋์ผ ํ๋ค. ์ค๊ณ์ ๊ณ์ ๋ชจ๋ฉํธ์ ๊ณ์ ์ ๋จ๋ ฅ๊ณผ ํจ๊ป ํ์ค๊ณ์๋ฅผ ๋ฐ์ํ ์์ค์ ์ํ ๋ชจ๋ฉํธ()์ ์ ๋จ๋ ฅ()๋ ๊ณ ๋ คํ๋ค. ์ข
๋ฐฉํฅ ์ฒ ๊ทผ๊ณผ ์ ๋จ์ฒ ๊ทผ์ ์ค๊ณ๋ฅผ ํฌํจํ๋ ๋ณด์ ์ค๊ณ๋ 2012๋
์ ๊ฐ์ ๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ๊ตฌ์กฐ๊ธฐ์ค(2012)์ ๊ทผ๊ฑฐํ๋ค. ๋จ, ์ง์๊ฐ๋ฅ์ค๊ณ์
๊ฒฐ๊ณผ ๋ถ์์ ๊ตญ๋ด ์ค๊ณ๊ธฐ์ค๊ณผ ๋น๊ต๋ฅผ ์ํด ์ถ๊ฐ์ ์ผ๋ก ์ํํ ์ต์ ํ ์ค๊ณ์ ๊ตญ์ธ ๊ธฐ์ค์ ACI 318-08M (2008)์ ๋ฐ๋ฅธ๋ค.
๊ฐ๋์ค๊ณ๋ฒ์์ ํจ๋ชจ๋ฉํธ์ ์ ๋จ์ ๋ํ ์ค๊ณ๊ฐ๋ฅ๋ฒ์(feasible design)๋ ๋ค์์ ์๋ค๋ก๋ถํฐ ๊ฒฐ์ ๋๋ค.
(1)
(2)
์ฌ๊ธฐ์, , , ๊ณผ ์ ๊ณต์นญ ํจ๊ฐ๋์ ๊ณต์นญ ์ ๋จ๊ฐ๋๋ฅผ ๋ํ๋ธ๋ค. ์ ๋ ํจ๊ณผ ์ ๋จ์ ๋ํ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์์ด๋ค. ์ฝํฌ๋ฆฌํธ๊ตฌ์กฐ๊ธฐ์ค์ ์๊ตฌ์กฐ๊ฑด์ ๋ง์กฑ์ํค๋ ์ ์ ํ ๋จ๋ฉด์ด ์ ์๋๋ค๋ ๊ฐ์ ํ์์ ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ์ ์ฒด ๋ด์ฌ์๋์ง๋ฅผ
์ต์ํํ ์ค๊ณ๊ฐ๋ฅ๋ฒ์์ ์ ์ฒด ๋น์ฉ์ ์ต์ํํ ์ค๊ณ๊ฐ๋ฅ๋ฒ์๋ฅผ ๊ฒฐ์ ํ๊ณ ๋ค์ํ ๋น๊ต์ฐ๊ตฌ๋ฅผ ์ํํ๋ค.
2.2 ์ค๊ณ ๋ณ์(design variables)์ ์ค๊ณ ํ๋ผ๋ฉํ
๋ด์ฌ์๋์ง๋ฅผ ์ต์ ํํ๊ธฐ ์ํ ์ค๊ณ๋ฒ ์ ๋ฆฝ์ ์ํด ์ค๊ณ ๋ณ์๋ ๋ณด์ ํญ b, ๋์ด h, ์ข
๋ฐฉํฅ ์ฒ ๊ทผ์ ๋ฉด์ , ์ ๋จ์ฒ ๊ทผ์ ๋ฉด์ (์ ๋จ์ฒ ๊ทผ ๊ฐ๊ฒฉ s)๋ก ์ค์ ํ๋ค. Table 1์ ์ค๊ณ ๋ณ์์ ๊ทธ ๋ฒ์๋ฅผ ์ ๋ฆฌํ๋ค. ์ ๋ ๋ณด์ ํญ, ๋์ด ๊ฐ์ ์ธ์๋ค์ ์์กดํ์ฌ ๊ฒฐ์ ๋๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ฌ์ ์ ํน์ ํ ๋ฒ์๊ฐ ์ ํด์ง ์ ์๋ค. ์ค์ ์ค๊ณ์์๋ ์ฒ ๊ทผ์ ์ง๊ฒฝ๊ณผ ๊ฐ๊ฒฉ์ ์ ํ ๋ ์ ํด์ง
๊ท๊ฒฉ์ ๊ฐ์ ์ฌ์ฉํ์ง๋ง, ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ์ ๋ฅผ ํธ์์ ์ฐ์๋ ๊ฐ์ผ๋ก ๋ค๋ฃฌ๋ค. Table 2์๋ ๋ด์ฌ์๋์ง ์ต์ ํ ์ค๊ณ๊ณผ์ ์์ ์์๊ฐ์ผ๋ก ์ ์๋๋ ์ค๊ณ ํ๋ผ๋ฉํ๋ค์ด ์ ๋ฆฌ๋์ด ์๋ค. ํจ์ ๋ํ
๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์ ๋ ํ๋ถ ์ข
๋ฐฉํฅ ์ฒ ๊ทผ์ ์์ธ์ฅ ๋ณํ๋ฅ ์ ์ํด ๊ฒฐ์ ๋๋ค. ๋ณด์ ์์ถ์ฐ๋จ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ณํ๋ฅ ์ด ๊ทนํ๋ณํ๋ฅ ์ ๋๋ฌํ ๋ ์ฒ ๊ทผ์ ์์ธ์ฅ ๋ณํ๋ฅ ()์ด 0.002๋ณด๋ค ์์ ๊ฒฝ์ฐ ๋จ๋ฉด์ ์์ถ์ง๋ฐฐ๋ก ๋ถ๋ฅ๋๋ฉฐ, ์ด ๋ ์ข
๋ฐฉํฅ ์ฒ ๊ทผ์ ์๋ ฅ์ ํ์ฑ๋ฒ์์ ์๊ณ , ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๋ ์ต์๊ฐ์ธ ๊ฐ ์ ์ฉ๋๋ค. ๋ฐ๋ฉด, ์์ถ์ฐ๋จ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๋ณํ๋ฅ ์ด ๊ทนํ๋ณํ๋ฅ ์ ๋๋ฌํ ๋ ์ฒ ๊ทผ์ ์์ธ์ฅ ๋ณํ๋ฅ ์ด 0.005๋ณด๋ค ํฌ๊ฑฐ๋ ๊ฐ์ ๊ฒฝ์ฐ ๋จ๋ฉด์ ์ธ์ฅ์ง๋ฐฐ๋ก
๋ถ๋ฅ๋๋ฉฐ, ์ข
๋ฐฉํฅ ์ฒ ๊ทผ์ ํญ๋ณตํ๊ณ , ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์๋ ์ต๋๊ฐ์ธ ๊ฐ ์ ์ฉ๋๋ค. ์์ถ์ง๋ฐฐ์ ์ธ์ฅ์ง๋ฐฐ์ ์ ์ด๊ตฌ๊ฐ์ ๋ํ๋ด๋ ๋ณํ๊ตฌ๊ฐ์์๋ ์์ ๋ ๊ฐ๋๊ฐ์๊ณ์ ๊ฐ(0.65์ 0.85)์ ์ ํ๋ณด๊ฐํ์ฌ ์ฌ์ฉํ๋ค. ๋ณด ๋ถ์ฌ
์ค๊ณ์ ์์ถ์ฐ๋จ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๋ณํ๋ฅ ์ด ๊ทนํ๋ณํ๋ฅ ์ ๋๋ฌํ ๋ ์์ธ์ฅ ๋ณํ๋ฅ ์ 0.004๋ณด๋ค ์์์๋ ์๋๋ค. ์ด์ ๊ฐ์ ๊ท์ ์ ๊ฒฐ๊ณผ์ ์ผ๋ก ๋ณด์ ์ต๋
์ฒ ๊ทผ๋์ ์ ํํ๊ฒ ๋๋ค. ๋ ์์ธํ ์ค๋ช
์ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ๊ตฌ์กฐ๊ธฐ์ค(Korea Concrete Institute (KCI), 2012)์ ์ฐธ๊ณ ํ ์ ์๋ค.
Table 1. Design Variables and Ranges Used
|
Variables
|
Ranges
|
Width of compression face of member(b)
|
|
Height of member(h)
|
|
Area of longitudinal tension reinforcement ()
|
Given and , each value is calculated as per code KCI(Korean Concrete Institute) design code
|
Area of shear reinforcement within distance s()
|
Given , s, and , each value is calculated as per code KCI design code
|
2.3 ๋ชฉ์ ํจ์
Table 2. Design Parameters and the Corresponding Values
|
Parameters
|
Values
|
Factored moment
|
|
Factored shear force
|
|
Modulus of elasticity of steel
|
|
Specific mass of concrete
|
|
Specific mass of steel
|
|
Lightweight concrete factor
|
|
Shear strength reduction factor
|
|
Flexure strength reduction factor
|
|
Ratio of depth of the Whitney stress block and the depth to the neutral axis
|
|
Ultimate compressive strain of concrete
|
|
Length of the beam
|
|
Concrete cover including radius of fictitious bar of area
|
|
Spacing of shear reinforcement
|
|
์ฒ ๊ทผ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ๋ฅผ ๊ตฌ์ฑํ๋ ์ฒ ๊ทผ๊ณผ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๋ด์ฌ์๋์ง๋ฅผ ์ต์ ํํ๋ ์ง์๊ฐ๋ฅ ์ค๊ณ๋ฒ์ ์ถ๋ฐ์ ๋ชฉ์ ํจ์๋ฅผ ์ ์ํ๋ ๊ฒ์ด๋ค. ์ต์ ํ ๊ธฐ๋ฒ์ ์ ์ฉ์ ์ค๊ณ์กฐ๊ฑด์
๋ถํฉํ๊ธฐ ์ํ ๋ณด ๋ถ์ฌ์ ์์๊ฐ๋๋ฅผ ํ๋ณดํ๋ ๊ฒ์ ๊ตฌ์์กฐ๊ฑด์ผ๋ก ๊ณ ๋ ค๋๊ณ , ๋ด์ฌ์๋์ง์ ์ต์ํ๋ ๋ชฉ์ ํจ์๋ฅผ ํตํด ์ด๋ฃจ์ด์ง๋ค. ๋ชฉ์ ํจ์๋ ๋ด์ฌ์๋์ง๋ฅผ
์ ์ํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ ๋ฐ๋ผ ๋ค์ํ ์ ์๊ฐ ๊ฐ๋ฅํ์ง๋ง, ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ๋จ์๊ธธ์ด๋น ์ ์ฒด ๋ด์ฌ์๋์ง๋ฅผ ์๋ฏธํ๋ ๋ชฉ์ ํจ์ ๋ฅผ Eq. (3)๊ณผ ๊ฐ์ด ์ ์ํ๋ค. ๋ ๋จ๋ฉดํฌ๊ธฐ์ ์ฒ ๊ทผ๋์ ์ค๊ณ๋ณ์๋ก ์ฌ์ฉํ๋ค(Yeo and Gabbai, 2011). ์ด๋น์ฉ์ ์ต์ํํ ์ค๊ณ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ์ป๊ธฐ ์ํด ๋จ์๊ธธ์ด๋น ๋ณด์ ์ด๋น์ฉ(์ฌ๋ฃ๋น)์
๋ํ๋ด๋ ๋ชฉ์ ํจ์ ๋ฅผ Eq. (4)์ ๊ฐ์ด ์ถ๊ฐ๋ก ์ ์ํ๋ค.
(3)
(4)
Table 3. Cost Ratio() References
|
Reference
|
|
Comments
|
Paya-Zaforteza et al. (2009)
|
1.10
|
,
(material costs only, 2007 prices)
|
Sahab et al. (2005)
|
0.91
|
,
(material and placement costs, 2001 prices)
|
Guerra et al. (2011)
|
0.80
|
,
(material and placement costs, year unknown)
|
์ฌ๊ธฐ์, ๋ ๋จ์ ๋น ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋น์ฉ(KRW ๋๋ USD)์ด๊ณ , ์ ๋จ์ ๋น ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋น์ฉ์ ๋ํ ์ฒ ๊ทผ 100kg๋น ๋น์ฉ์ ๋น์จ์ ๋ํ๋ด๋ฉฐ, s๋ ์ ๋จ์ฒ ๊ทผ์ ๊ฐ๊ฒฉ์ด๋ค. ๋ ์ฒ ๊ทผ 1kg๋น ์ด์๋์ง(MJ)์ด๊ณ , ๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ 1๋น ์ด์๋์ง(MJ)์ด๋ค. ํํธ, ์ด์ฐํํ์ ๋ฐฐ์ถ๋์ ์ต์ ํํ๋ ์ค๊ณ์์๋ ์ฒ ๊ทผ๊ณผ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๋ด์ฌ์๋์ง๋ฅผ ๋ํ๋ด๋ ์ ๊ฐ ๋์ ์ด์ฐํํ์ ๋ฐฐ์ถ๊ณ์ ๊ฐ(์ )์ ๋์ ์ ์ฉํ๋ค. ์ ์ ํ ๋ด์ฌ์๋์ง ๋ฐ ์ด์ฐํํ์ ๋ฐฐ์ถ๊ณ์ ์ ์๋ฅผ ์ํด ๊ณผ ๊ฐ์ ํฉ๋ฆฌ์ ์ผ๋ก ๊ฒฐ์ ํด์ผ ํ๋ค. ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์ ๊ฐ๊ฒฉ๊ณผ ์ฒ ๊ทผ 100kg์ ๊ฐ๊ฒฉ์ด ๋์ฒด๋ก ๋น์ทํ ๊ฐ๊ฒฉ๋๋ฅผ ํ์ฑํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ํธ์์ ๊ฐ์ ์ด์ ๊ฐ์ด ์ ์ํ๋๋ฐ, Table 3์๋ ๊ธฐ์กด์ ์ฐ๊ตฌ์์ ์ฌ์ฉ๋ ๊ฐ์ ์ ๋ฆฌํ๋ค. ๊ฐ์ ๋ณ๋์ ์ฒ ๊ทผ๊ณผ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ(์ฌ๋ฃ๋น)์ ์์์ ๊ณต๊ธ์ ์ํ ๊ฐ๊ฒฉ๋ณ๋์ด๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ํ์ค๋น์ฉ๊ณผ ์ฒ ๊ทผ์ ๋ฐฐ๊ทผ๋น์ฉ์ด ํฌํจ๋์ด ์๋์ง์ ์ฌ๋ถ๊ฐ ์ค์ํ ์์ธ์ด
๋๋ค. ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ๋ด์ฌ์๋์ง ๊ฐ์ผ๋ก ๊ณผ ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์๊ณ (CBPR, 2003), ์ด์ฐํํ์ ๋ฐฐ์ถ๊ณ์๋ ๊ณผ ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์๋ค(Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs, 2011). ๋ฌผ๋ก ๊ฑด์ค์ฌ๋ฃ์ ๋ํ ์ผ๋ฐ์ ์ธ
๋ฐ์ดํฐ๋ฒ ์ด์ค๋ฅผ ์ฌ์ฉํ๋ ๊ฒ๋ ๊ฐ๋ฅํ๋ค.
2.4 ์ต์ ํ ๋ฌธ์ ์ ํด์๋ฐฉ๋ฒ์ ์ ์ํ
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์ ์ง์๊ฐ๋ฅ ์ค๊ณ๋ฒ์ ์ ๋ฆฝ์ ์ํด ์ ์ํ๋ ์ต์ ํ ๋ฌธ์ ๋ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ๋ค. ์ต์ํํด์ผ ํ๋ ๋ชฉ์ ํจ์๋
or (5)
์ด๊ณ , ๊ตฌ์์กฐ๊ฑด์ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ๋ค.
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
Eq. (6)์์ (์ ๋จ์์ ๊ฒฝ์ฐ )๋ ์ฒ ๊ทผ์ ์ธ์ฅ์๋ ฅ, ๋ณด์ ์ ํจ๊น์ด ๋ ์์ถ์ฐ๋จ์์ ์ข
๋ฐฉํฅ ์ธ์ฅ์ฒ ๊ทผ ์ค์ฌ๊น์ง์ ๊ฑฐ๋ฆฌ์ด๋ค. ์์ ์์์ ๋ณด์ด๋ ์ถ๊ฐ์ ์ธ ๋ณ์๋ค์ ์ ์ ๊ณผ Table 2์์ ์ ์ํ๋ค.
ํจ ํ์ค์ ๋ํ ๋ถ์ฌ์ ๊ฐ๋์ค๊ณ๋ ๋ณํ๋ฅ ์ ํฉ์กฐ๊ฑด๊ณผ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์ฒ ๊ทผ์ ๋ด๋ ฅ์ ๋ํ ํํ๋ฐฉ์ ์์ ํ์ด Eq. (6)์ ๋ชจ๋ฉํธ ์ค๊ณ๊ฐ๋(๊ทนํ๊ฐ๋) ์์ผ๋ก๋ถํฐ
๊ณ์ฐํ๋ฉฐ, ํจ์ ๋ํ ๊ณ์ํ์ค์ ํธ์์ ์ค๊ณ ํจ๊ฐ๋์ ๊ฐ๋๋ก, ์ฆ, ์์ ์จ์ 1๋ก ๊ณ ๋ คํ๋ค. Eq. (7)์ ์ธ์ฅ ์ฒ ๊ทผ๋()์ ๋ํ ์กฐ๊ฑด์ ํจ๋ถ์ฌ์ ์ต์, ์ต๋ ์ฒ ๊ทผ๋์ ์ ํํ๋ค. ์ฃผ์ด์ง ๊ณ์ ์ ๋จํ์ค์ ๊ฒฌ๋๋ ์ค๊ณ ์ ๋จ๊ฐ๋๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์ ๋จ๊ฐ๋์ ์ฒ ๊ทผ์ ์ ๋จ๊ฐ๋์ ํฉ์ผ๋ก
๊ตฌ์ฑ๋ Eq. (8)์ ์ฌ์ฉํ์ฌ ๊ณ์ฐํ๋ค. Eq. (9)์ ์ ๋จ ์ฒ ๊ทผ๋()์ ๋ํ ์กฐ๊ฑด์ ์ต์, ์ต๋ ์ ๋จ์ฒ ๊ทผ๋์ ๋ํ ์๊ตฌ์ฌํญ์ ๋ํ๋ธ๋ค. Eqs. (10)-(11)์ b์ h์ ๋ํ ๊ตฌ์์กฐ๊ฑด์ ๋ณด์ ํญ๊ณผ ๋์ด์ ๋ํ
ํํ๊ณผ ์ํ๊ฐ์ ์ ํ๊ธฐ ์ํ ๊ฒ์ด๋ค. ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์ ๋ด์ฌ์๋์ง๋ฅผ ์ต์ ํํ๋ ์ง์๊ฐ๋ฅ ์ค๊ณ๋ฒ์ ์ต๊ทผ ์์นํด์ ํ๋ก๊ทธ๋๋ฐ ์ธ์ด๋ก ๋ง์ด ์ฌ์ฉ๋๋ ๋งคํธ๋ฉ(Matlab
R2009b manual) ํ๋ก๊ทธ๋จ์ ์ด์ฉํ์ฌ ์์ฑํ๋ค.
3. ์ง์๊ฐ๋ฅ์ค๊ณ ๊ฒฐ๊ณผ ๋ถ์
3.1 ๋ณ์์ ๋ฐ๋ฅธ ์ค๊ณ๊ฐ๋ฅ(feasible design) ์์ญ์ ๋ณํ
์ ์ํ๋ ์ต์ ํ ๋ฌธ์ ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์ ๋ฐํ์ผ๋ก ๊ตญ๋ด์ ์ฒ ๊ทผ, ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์ ๋ณด๋ค์ ํ์ฉํ์ฌ ์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ณด์ ์ต์ ํ ํด์์ ์ํํ๋ค. ์ค๊ณ๊ฐ๋ฅ ์์ญ์ ์ฐพ๊ณ
ํด๋น ์์ญ์ ๋ํ ๋น์ฉ์ ์ถ์ด๋ฅผ ์ดํด๋ณด๊ณ ์ด๋ค ๋จ๋ฉด์ด ๋น์ฉ ์ธก๋ฉด์์ ํจ์จ์ฑ์ด ๋์์ง ํ์
ํ๊ณ ์ ํ๋ค. ๊ตญ์ธ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค์ ๋ฐํ์ผ๋ก ์ํ๋ ์ต์ ํ ์ค๊ณ์์
๋น๊ต๋ฅผ ํตํด ๊ตญ๋ด ์ค๊ณ๊ธฐ์ค์ ์ํ ์ต์ ํ ๋จ๋ฉด์ ์๋ฆฌ๋งค๊น๋ ํ์ธํ ์ ์๋ค. Table 4์๋ ๊ตญ๋ด์ ์ฒ ๊ทผ, ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์ ๋ณด์ ACI 318-08M
(2008)๋ฅผ ๊ธฐ์ค์ผ๋ก ์ฌ์ฉํ ๊ตญ์ธ์ ์ฒ ๊ทผ, ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์ ๋ณด๊ฐ ๋น์ฉ๋น์จ()๊ณผ ํจ๊ป ์ ๋ฆฌ๋์ด ์๋ค. ๊ตญํ ํด์๋ถ(Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs, 2011)์์ ์ ์ํ
์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์ด์ฐํํ์ ๋ฐฐ์ถ๊ณ์๋ ์์ถ๊ฐ๋๊ฐ 21MPa๊ณผ 24MPa์ผ ๋ ๋ฐ์ ์ ๊ณต๋์ง ์์ผ๋, ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๊ฐ๋์ ๋ํ ๋ฐฐ์ถ๊ณ์ ์ฐจ์ด๊ฐ ํฌ์ง ์๊ณ ๊ตญ์ธ์
๊ฒฝ์ฐ์ ํฉ๋ฆฌ์ ์ธ ๋น๊ต๋ฅผ ์ํด ์์ถ๊ฐ๋๋ฅผ 28MPa๋ก ๊ฐ์ ํ๋ค. ํํธ, ๊ตญ๋ด ์ค๊ณ๊ธฐ์ค์ ์ ์ฉํ๋ ๊ฒฝ์ฐ ๊ฐ์ด 1.25๋ก์ Yeo and Gabbai (2011)๊ฐ ์ฌ์ฉํ 0.8๋ณด๋ค ์กฐ๊ธ ํฌ๋ค๋ ๊ฒ์ ์ฃผ๋ชฉํ ํ์๊ฐ ์๋ค.
Table 4. Domestic and Foreign Price Information for Concrete and Reinforcement Steel
|
Items
|
Domestic price
(Nara market, 2013)
|
Foreign countryโs price (USA)
(Yeo and Gabbai, 2011)
|
Concrete compressive strength
|
28 MPa
|
34 MPa
|
Reinforcement yield strength
|
400 MPa
|
420 MPa
|
Concrete cost
|
64,160 โฉ(KRW)/
|
130 $(USD)/ (138,450 โฉ(KRW)/)
|
Steel cost
|
800.85 โฉ(KRW)/kg
|
1.04 $(USD)/kg (1,107.6 โฉ(KRW)/kg)
|
R
|
1.25
|
0.8
|
Fig. 1์ ์ค๊ณ๋ณ์ b์ h๋ฅผ ์ต์๊ฐ 300mm์์ ์ต๋๊ฐ 800mm๋ก ์ค์ ํ ํด์๊ฐ๋ฅ ์์ญ์ ์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์ค๊ณ๋น์ฉ ๋ถํฌ๋ฅผ ๋ณด์ฌ์ฃผ๋๋ฐ, ์ฒ ๊ทผ ๋ฐ
์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๊ฐ๋์ ๊ฐ๊ฒฉ์ด ์ค๊ณ๊ฐ๋ฅ ์์ญ๊ณผ ๋น์ฉ ์ฐ์ ์ ์ด๋ ํ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋์ง ํ์
ํ ์ ์๋ค. Figs. 1(a) and 1(b)๋ ๊ฐ๊ฐ ๊ตญ๋ด ์ค๊ณ๊ธฐ์ค๊ณผ
๊ตญ์ธ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค์ ์ฌ์ฉํ ๊ฒฐ๊ณผ์ด๋ค. ๊ตญ์ธ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค์ ์ ์ฉํ ๊ฒฝ์ฐ์ ์ค๊ณ๊ฐ๋ฅ ์์ญ์ด ์กฐ๊ธ ๋ ๋์ ๊ฒ์ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์์ถ๊ฐ๋์ ์ฒ ๊ทผ์ ์ธ์ฅ๊ฐ๋์ ๋ฐ๋ผ์
ํด์๊ฐ๋ฅ ์์ญ์ด ๋ฌ๋ผ์ง๋๋ฐ, ํนํ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์์ถ๊ฐ๋๊ฐ ์ปค์ง ๋ ํด์๊ฐ๋ฅ ์์ญ์ด ์ฆ๊ฐํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ด๋ค. ๋ํ, ๊ฐ์ ๋ฐ๋ผ์๋ ํด์๊ฐ๋ฅ ๋จ๋ฉด์ ๋น์ฉ๋ถํฌ๊ฐ ๋ณํ๋๋ฐ, ์๋์ ์ผ๋ก ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๊ฐ๊ฒฉ๋ณด๋ค๋ ์ฒ ๊ทผ์ ๊ฐ๊ฒฉ์ ๋ ๋ฏผ๊ฐํ๋ค. ๋ ๊ฒฝ์ฐ ๋ชจ๋ ๋จ๋ฉด์ด ์ฆ๊ฐํ ๋ b๋ณด๋ค๋
h๋ฅผ ์ฆ๊ฐ์ํค๋ ๊ฒ์ด ์ ์ฒด ์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๊ฐ๊ฒฉ์ ์ ๊ฐ์ํค๋๋ฐ ๋์์ด ๋๊ณ , ์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์ ์ฒด ๊ฐ๊ฒฉ์ด ์ฐ์ ๋ ๋ ์ฒ ๊ทผ ๊ฐ๊ฒฉ์ ์ํฅ์ด ํฐ ๊ฒ์ ์ ์
์๋ค. Figs. 1(c) and 1(d)์๋ ํด์๊ฐ๋ฅ์์ญ์ ๋ด์ฌ์๋์ง๋ฅผ ๋์ํ์ผ๋ฉฐ, ๋ด์ฌ์๋์ง๊ฐ ๋จ๋ฉด์ ๋น๋กํ์ฌ ์ฆ๊ฐํ๋ ๋ชจ์ต์ ๋ณผ ์ ์๋ค. ๊ตญ๋ด
์ค๊ณ๊ธฐ์ค๊ณผ ํด์ธ ์ค๊ณ๊ธฐ์ค์ผ๋ก ์ต์ ํ๋ ๊ฒฝ์ฐ ๊ฐ์ ๋ด์ฌ์๋์ง ์์ ์ฌ์ฉํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ ์ฒด์ ์ธ ๋ด์ฌ์๋์ง ๋ถํฌ๊ฐ ๋น์ทํ ์์์ ๋ณด์ด์ง๋ง, ๊ตญ๋ด๊ธฐ์ค์ ๊ฒฝ์ฐ
ํด์๊ฐ๋ฅ์์ญ์ด ์ค์ด ๋ค๋ฉด์ ์ฝ๊ฐ์ ์ฐจ์ด๋ฅผ ๋ํ๋ด๊ณ ์๋ค.
3.2 ์ฒ ๊ทผ ํญ๋ณต๊ฐ๋์ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์์ถ๊ฐ๋์ ๋ฐ๋ฅธ ์ต์ ๋จ๋ฉด ๋ณํ
|
|
(a) Section Cost (KCI(R=1.25))[KRW]
|
(b) Section Cost (ACI 318-08M(R=0.8))[KRW]
|
|
|
(c) Embodied Energy (KCI(R=1.25))[MJ]
|
(d) Embodied Energy (ACI 318-08M(R=0.8))[MJ]
|
Fig. 1. Total Cost Plotted on the Feasible Design Area Based on KCI and ACI 318-08M
Design Codes
|
์ ์ ์ ๊ตญ๋ด ์ค๊ณ๊ธฐ์ค์ ๋ฐํ์ผ๋ก ์ํ๋ ์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ณด ์์ ์ ๋ํ์ฌ ์ฒ ๊ทผ์ ํญ๋ณต๊ฐ๋()์ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์์ถ๊ฐ๋() ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ๋ชฉ์ ํจ์(๋น์ฉ, ๋ด์ฌ์๋์ง)๋ณ๋ก ์ต์ ๋จ๋ฉด ํด์์ ์ํํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ Figs. 2 and 3์ ๋์ํ์๋ค. ๋ด์ฌ์๋์ง์ ์ด์ฐํํ์ ๋ฐฐ์ถ๋์
๋ฐ๋ฅธ ์ต์ ๋จ๋ฉด ํด์๊ฒฐ๊ณผ๋ ๊ฑฐ์ ๋น์ทํ ์์์ ๋ณด์ด๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ๋ด์ฌ์๋์ง์ ๋น์ฉ์ ๋ํ ํด์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ง ๋์ํ์๋ค.
Fig. 2(a)๋ฅผ ๋ณด๋ฉด ๋น์ฉ์ ์ต์ ํํ ๊ฒฝ์ฐ ์ฒ ๊ทผ์ ํญ๋ณต๊ฐ๋๊ฐ ์ฆ๊ฐํ ์๋ก ์ต์ ๋จ๋ฉด์ ๋ฉด์ ์ด ์ค์ด๋๋ ๊ฒ์ ํ์ธํ ์ ์๋ค. ์ฒ ๊ทผ์ ํญ๋ณต๊ฐ๋๊ฐ ์ฆ๊ฐํ๋ฉด
์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ณด์ ๋ฉด์ ์ด ๊ฐ์ํด๋ ์ ์ ์ฒ ๊ทผ๋์ผ๋ก ํ์ํ ๊ฐ๋๋ฅผ ํ๋ณดํ ์ ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ด๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ๋ด์ฌ์๋์ง๋ฅผ ์ต์ ํํ Fig. 2(b)์์๋ ์ต์ ๋จ๋ฉด์
๋ฉด์ ์ด ์ฒ ๊ทผ์ ํญ๋ณต๊ฐ๋๊ฐ 300MPa, 400MPa์ผ ๊ฒฝ์ฐ ๋น์ทํ ์์์ ๋ณด์ด๊ณ , 500MPa์ผ ๊ฒฝ์ฐ ํญ๋ณต๊ฐ๋๊ฐ ๋ฎ์ ๋ค๋ฅธ ํด์๊ฒฐ๊ณผ๋ค๋ณด๋ค ์กฐ๊ธ ๋์
๊ฐ์ ๋ณด์ธ๋ค. ์ฆ, ์ฒ ๊ทผ์ ๊ฐ๋๊ฐ ์ฆ๊ฐํ ๋ b๋ณด๋ค๋ h๊ฐ ๋ ๋ง์ด ์ปค์ ธ์ผ ์ต์ ๋จ๋ฉด์ ํ์ฑํ ์ ์๋ค๋ ์๋ฏธ์ด๋ค.
Fig. 3(a)๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์์ถ๊ฐ๋์ ๋ฐ๋ฅธ ๋น์ฉ ์ต์ ๋จ๋ฉด์ ๋ฉด์ ์ ๋ณด์ฌ์ค๋ค. ์์ถ๊ฐ๋๊ฐ ์ฆ๊ฐํ ์๋ก ์ต์ ๋จ๋ฉด์ ๋ฉด์ ์ด ๊ฐ์ํ๋ ๋ชจ์ต์ ์ฒ ๊ทผ์ ํญ๋ณต๊ฐ๋์
๋ฐ๋ฅธ ํด์๊ฒฐ๊ณผ์ ๋์ฒด๋ก ๋น์ทํ ์์์ ๋ณด์ธ๋ค. ๋ค๋ง ์์ถ๊ฐ๋์ ๋ฐ๋ผ ์ต์ ๋จ๋ฉด ๋ฉด์ ์ ๊ธ๊ฒฉํ ๊ฐ์๊ฐ ์์๋๋ b๊ฐ์ ์ฐจ์ด๊ฐ ๋ฐ์ํ๋ค. ๋ฐ๋ฉด, ํญ b๊ฐ
400mm ์ดํ์ด๊ฑฐ๋ 600mm ์ด์์ธ ๊ฒฝ์ฐ์๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์์ถ๊ฐ๋์ ์ํฅ์ด ์๋์ ์ผ๋ก ์๋ค. ์ฆ, ๋น์ฉ์ ๊ฒฝ์ฐ ๋ณด์ ํญ๊ณผ ๋์ด์ ๋น์จ์ด ์๋์ ์ผ๋ก
๋ฎ๊ฑฐ๋ ๋์ผ๋ฉด ์ฝํฌ๋ฆฌํธ๋ ์ฒ ๊ทผ์ ๊ฐ๋์ ๋ ๋ฏผ๊ฐํ ๋ฐ๋ฉด ํญ๊ณผ ๋์ด๊ฐ ๋น์ทํ ๊ฒฝ์ฐ ๋ ๋ฏผ๊ฐํ๊ฒ ๊ฑฐ๋ํ๋ค. Fig. 3(b)๋ฅผ ๋ณด๋ฉด ๋ด์ฌ์๋์ง๋ฅผ ์ต์ ํํ
๊ฒฝ์ฐ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์์ถ๊ฐ๋๊ฐ ์ฆ๊ฐํ ๋ ๋ด์ฌ์๋์ง ์ต์ ๋จ๋ฉด์ ๋ฉด์ ์ด ๊ฐ์ํ๋ ๊ฒ์ ์ ์ ์๋ค. ์ต์ ๋จ๋ฉด์ ํด์๊ฐ๋ฅ ์์ญ์ ์ต์๊ฐ์ ๋ฐ๋ผ ํ์ฑ๋๋๋ฐ,
์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์์ถ๊ฐ๋๊ฐ ์ฆ๊ฐํ ๊ฒฝ์ฐ ๋จ๋ฉด์ ์ด ๊ฐ์ํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ํด์๊ฐ๋ฅ ์์ญ์ด ์ฆ๊ฐํ๋ ๊ฒ๊ณผ ๊ด๊ณ๊ฐ ์๋ค.
3.3 ์ฒ ๊ทผ๋น๊ฐ ์ต์ ๋จ๋ฉด์ ๋ฏธ์น๋ ์ํฅ
|
|
(a) Cost Optimized Sections [KRW]
|
(b) Embodied Energy Optimized Sections [MJ]
|
Fig. 2. Variation in h with b According to the Yield Strength of Rebar
|
|
|
|
(a) Cost Optimized Sections [KRW]
|
(b) Embodied Energy Optimized Sections [MJ]
|
Fig. 3. Variation in h with b According to the Compressive Strength of Concrete
|
๋ณธ ์ ์์๋ ์ฒ ๊ทผ๋๊ณผ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ๋ ์ฌ์ด์ ๊ด๊ณ๋ฅผ ๋ํ๋ด๋ ์ฒ ๊ทผ๋น๊ฐ ์ต์ ์ค๊ณ ๋จ๋ฉด์ ์ด๋ ํ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋์ง ๋ถ์ํ์๋ค. Fig. 4๋ ์ค๊ณ๊ฐ๋ฅ ์์ญ์
๋ํ ์ต์ ๋จ๋ฉด์ ์ฒ ๊ทผ๋น๋ฅผ ๋์ํ ๊ฒ์ด๋ค. ์ฝํฌ๋ฆฌํธ๋์ด ์ฆ๊ฐํ ๋ ์์๊ฐ๋์ ์์ค์ ์ ์งํ๊ธฐ ์ํด ์ฒ ๊ทผ๋์ด ๊ฐ์๋ ์ ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ h์ b๊ฐ ์ฆ๊ฐํ
๋ ์ฒ ๊ทผ๋น๊ฐ ๊ฐ์ํ๋๋ฐ, b ๋ณด๋ค๋ ์๋์ ์ผ๋ก h๊ฐ ์ฆ๊ฐํ ๋ ์ฒ ๊ทผ๋น๊ฐ ๋ ๋๋ ทํ๊ฒ ๊ฐ์ํ๋ ๊ฒ์ ๋ณผ ์ ์๋ค. ๋ฐ๋๋ก ๋งํ๋ฉด b๊ฐ ์ค์ด๋ค ๋ ํจ๊ฐ๋
ํ๋ณด๋ฅผ ์ํด ์๋์ ์ผ๋ก ๋ ๋ง์ ์ฒ ๊ทผ์ด ํ์ํ๋ค๋ ๋ป์ด๋ค. ๊ตฌ์์กฐ๊ฑด์ผ๋ก ์ฃผ์ด์ง ์ฝํฌ๋ฆฌํธ๊ตฌ์กฐ๊ธฐ์ค์ ๊ท์ ์ ๋ง์กฑํ ๋ ์ต๋ ์ฒ ๊ทผ๋น๋ ์ฝ 0.02์ ๋์ธ๋ฐ,
์ค๊ณ๊ฐ๋ฅ ์์ญ์ ๊ฒฝ๊ณ๋ฅผ ๋ฐ๋ผ์ ํด๋น ์ฒ ๊ทผ๋น๊ฐ ์ผ์ ํ๊ฒ ์ ์ง๋๊ณ ์๋ค. ํํธ, Fig. 1(a)๋ฅผ ์ด์ ๊ฐ์ ๊ด์ ์ผ๋ก ํด์ํ๋ฉด, ์์ b์์๋ ๋์ด
h๊ฐ ์ฆ๊ฐํด๋ ๋น์ฉ ๋ณํ๊ฐ ํฌ์ง ์์ ๊ฒ์ ์๋์ ์ผ๋ก ๋์ ์ฒ ๊ทผ๋น์ ๊ธฐ์ธํ๊ณ , ํฐ b์์๋ ์๋์ ์ผ๋ก ๋ฎ์ ์ฒ ๊ทผ๋น๋ก ์ธํด h ๊ฐ์ ๋ฐ๋ผ ๋น์ฉ์ด ์ฆ๊ฐํ๋
์ถ์ธ๊ฐ ๋๋ ทํ๊ฒ ๋ํ๋๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ณผ ์ ์๋ค. ๋ฐ๊พธ์ด ๋งํ๋ฉด, ๋น์ฉ์ ์ต์ ํํ๋ ๊ฒฝ์ฐ h๊ฐ ๊ฐ์ํ ๋ ๋น์ฉ๊ฐ์ ํจ๊ณผ๊ฐ ํฌ์ง ์์ง๋ง b๊ฐ ๊ฐ์ํ๋ฉด ๋น์ฉ๊ฐ์
ํจ๊ณผ๊ฐ ๋๋ ทํ๊ฒ ๋ํ๋๋ค. Figs. 1(a) and 4์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ์ ๋ฆฌํ๋ฉด, ์ฒ ๊ทผ๋์ด๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ๋์ด ์ฆ๊ฐํ๊ฒ ๋๋ฉด ๋น์ฉ์ฆ๊ฐ๋ฅผ ํผํ ์ ์์ง๋ง, ๋น์ฉ์ ๊ฐ์
์ํด์๋ ์ฒ ๊ทผ๋น๋ฅผ ์ด๋ ์ ๋ ๋์ ์์ค์ผ๋ก ์ ์งํ๋ฉด์ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋จ๋ฉด์ ํฌ๊ธฐ๋ฅผ ๋๋ฌด ํฌ๊ฒ ํ์ง ์๋ ๊ฒ์ด ๋์์ด ๋๋ค๋ ๊ฒ์ ์ ์ ์๋ค.
Fig. 5์ ๋ชฉ์ ํจ์ ๋ณ๋ก ์ต์ ๋จ๋ฉด์ ๋ํ ์ฒ ๊ทผ๋น์ ๋ณํ๋ฅผ ๋ณด์ฌ์ค๋ค. ๋ด์ฌ์๋์ง ๋๋ ์ด์ฐํํ์ ๋ฐฐ์ถ๋์ ์ต์ ํํ ๋จ๋ฉด์ด ๋น์ฉ์ ์ต์ ํํ ๋จ๋ฉด ๋ณด๋ค
๋์ฒด๋ก ๋์ ์์ค์ ์ฒ ๊ทผ๋น๋ฅผ ์ ์งํ๊ณ ์๋ค. ๋ด์ฌ์๋์ง๋ ์ด์ฐํํ์ ๋ฐฐ์ถ๋์ ์ต์ ํํ ๋จ๋ฉด๋ค์ b์ ์ฆ๊ฐ์ ๋ฐ๋ผ ์๋งํ ์ฒ ๊ทผ๋น ๊ฐ์๋ฅผ ๋ณด์ด๋๋ฐ ๋ฐํด,
๋น์ฉ์ ์ต์ ํํ ๋จ๋ฉด์ ์ผ์ ๊ตฌ๊ฐ์์ ๊ฐ์์ค๋ฐ ์ฒ ๊ทผ๋น์ ์ฆ๊ฐ๊ฐ ๋ฐ์ํ๋ค. Fig. 6์ ๊ฐ ๋ชฉ์ ํจ์์ ์ต์ ๋จ๋ฉด๊ณผ ํด์๊ฐ๋ฅ ์์ญ ๋ด์์ ์ฒ ๊ทผ ๋น์ฉ(cost)์
๋ถํฌ๋ฅผ ํจ๊ป ๋์ํ ๊ฒ์ธ๋ฐ, ๋น์ฉ ์ต์ ๋จ๋ฉด์ ๋์ด๊ฐ ๊ฐ์๊ธฐ ๊ฐ์ํ๋ ๋ถ๋ถ๊ณผ ์ฒ ๊ทผ ๋น์ฉ์ ์ต์๊ฐ์ด ์ด๋ฃจ๋ ๊ถค์ ์ด ์ ์ผ์นํ๋ ๊ฒ์ ๋ณผ ์ ์๋ค. ์ฆ,
์ฒ ๊ทผ ๋น์ฉ์ ์ต์๊ฐ์ ๋ฐ๋ผ์ ์ต์ ๋จ๋ฉด์ ์ผ์ ๊ตฌ๊ฐ์์ ์ฒ ๊ทผ๋น๊ฐ ์ฆ๊ฐํ๊ฒ ๋จ์ ์ ์ ์๋ค.
|
Fig. 4. Reinforcement Ratio Plotted on the Feasible Design Area
|
|
|
Fig. 5. Reinforcement Ratio of the Optimized Sections by Various Objective Functions
|
|
Fig. 6. Steel Cost Plotted on the Feasible Design Area and the Optimized Sections
by Various Objective Functions [KRW]
|
3.4 ๋ชฉ์ ํจ์(๋ด์ฌ์๋์ง์ ์ด์ฐํํ์ ๋ฐฐ์ถ๋) ์ข
๋ฅ์ ๋ฐ๋ฅธ ์ฐจ์ด
๋ด์ฌ์๋์ง์ ์ด์ฐํํ์ ๋ฐฐ์ถ๋์ ์ต์ ํํ๋ ๊ฒฝ์ฐ, ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์ฒ ๊ทผ์ ์ํฅ์ด ์๋์ ์ผ๋ก ๋ค๋ฅด๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ค์ ์ต์ ํ ์ํฅ์ ์ฐจ์ด๊ฐ ๋ฐ์ํด์ผ ํ๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋
์์ ํด์๋ค์์๋ ํด์๊ฐ๋ฅ์์ญ์ ํ๊ณ๋ก ์ธํ์ฌ ๊ทธ ์ฐจ์ด๋ฅผ ๋ณด์ฌ์ฃผ์ง ๋ชปํ์๋ค. ๋ณธ ์ ์์๋ ๋ด์ฌ์๋์ง์ ์ด์ฐํํ์ ๋ฐฐ์ถ๋์ด ๊ณ ๋ ค๋ ๋ชฉ์ ํจ์์ ์ฐจ์ด๋ฅผ
๋ณด์ด๊ธฐ ์ํ์ฌ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์์ถ๊ฐ๋()๋ฅผ 21MPa๋ก, ์ฒ ๊ทผ์ ํญ๋ณต๊ฐ๋()๋ฅผ 300MPa๋ก ๋ณ๊ฒฝํ์ฌ ํด์์ ์ํํ์๋ค. ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์์ถ๊ฐ๋์ ์ฒ ๊ทผ์ ํญ๋ณต๊ฐ๋๊ฐ ๋ฎ์์ง๋ฉด ์ธ๋ ฅ์ ๋ํ ๊ฐ๋๋ฅผ ํ๋ณดํ๊ธฐ ์ํด์ ์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋์ด๊ฐ
์ฆ๊ฐํ๊ณ , ๊ทธ์ ๋ฐ๋ผ์ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์ฒ ๊ทผ์ ์ํฅ๋ ฅ์ด ๋ฌ๋ผ์ง๋ค. Fig. 7(a)๋ ๋ณ๊ฒฝ๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ์์ถ๊ฐ๋์ ์ฒ ๊ทผ ํญ๋ณต๊ฐ๋๋ฅผ ํ์ฉํ ๊ฐ ๋ชฉ์ ํจ์๋ณ ์ต์ ๋จ๋ฉด์
๋ณด์ฌ์ค๋ค. ๋น์ฉ ์ต์ ๋จ๋ฉด์ ๋์ด๊ฐ ๋ง์ด ์ฆ๊ฐํ์ฌ ํด์๊ฐ๋ฅ h์ ๋ฒ์๋ฅผ ๋์ด๊ฐ๋ ๋ชจ์ต๊ณผ, ๋ด์ฌ์๋์ง์ ์ด์ฐํํ์ ๋ฐฐ์ถ๋์ ์ต์ ๋จ๋ฉด์ ๋์ด์ ์ฐจ์ด๊ฐ ๋ฐ์ํ๋
๋ชจ์ต์ ํ์ธ ํ ์ ์๋ค. Fig. 7(b)์ ๋์๋ ์ฒ ๊ทผ๋น๋ฅผ ๋ณด๋ฉด ๊ทธ ์ฐจ์ด๋ฅผ ํ์คํ๊ฒ ๋น๊ตํ ์ ์๋ค. ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๋ํ ์ฒ ๊ทผ์ ์ํฅ๋ ฅ์ด ์ด์ฐํํ์
๋ฐฐ์ถ๋ ๋ณด๋ค ๋ด์ฌ์๋์ง์ ๊ฒฝ์ฐ ๋ ๋๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ๊ฐ์ ๊ฐ๋๋ฅผ ์ ์งํ๊ธฐ ์ํ์ฌ ๋ ์ ์ ์ฒ ๊ทผ์ ์ฌ์ฉํด๋ ๋๋ค. ๊ฒฐ๊ตญ, ๋ด์ฌ์๋์ง ์ต์ ๋จ๋ฉด์ ์ฒ ๊ทผ๋น๊ฐ ์ด์ฐํํ์
๋ฐฐ์ถ๋ ์ต์ ๋จ๋ฉด์ ์ฒ ๊ทผ๋น ๋ณด๋ค ๋ ๋ฎ์ ๊ฐ์ ์ทจํ๊ฒ ๋๋ค.
3.5 ๋ชฉ์ ํจ์์ ๋ฐ๋ฅธ ์ฆ๊ฐ๋น์จ
์ง๊ธ๊น์ง ์ดํด๋ณธ ๋ฐ์ ๊ฐ์ด ๋น์ฉ, ๋ด์ฌ์๋์ง ๋๋ ์ด์ฐํํ์ ๋ฐฐ์ถ๋ ์ค ์ด๋ ๊ฒ์ด ๋ชฉ์ ํจ์๊ฐ ๋๋๋์ ๋ฐ๋ผ ์ต์ ๋จ๋ฉด์ด ์ฐจ์ด๋ฅผ ๋ณด์๋ค. ์ฝ๊ฒ ๋งํ๋ฉด
๋น์ฉ์ ์ต์ ํํ๋ฉด ๋ด์ฌ์๋์ง ๋ฐ ์ด์ฐํํ์ ๋ฐฐ์ถ๋์ ์ํด ๋ณด๊ฒ ๋๊ณ , ๋ฐ๋๋ก ๋ด์ฌ์๋์ง๋ ์ด์ฐํํ์ ๋ฐฐ์ถ๋์ ์ต์ ํํ๊ฒ ๋๋ฉด ๋น์ฉ์์ ์ํด๊ฐ ๋ฐ์ํ๋ค.
Fig. 8์ ๊ตญ๋ด ์ฝํฌ๋ฆฌํธ๊ตฌ์กฐ๊ธฐ์ค์ ๋ฐ๋ผ ์ต์ ์ค๊ณํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ฐํ์ผ๋ก ๋น์ฉ, ๋ด์ฌ์๋์ง, ์ด์ฐํํ์ ๋ฐฐ์ถ๋์ ๋ณํ๋ฅผ ๋ํ๋ธ๋ค. ์ด ๊ทธ๋ฆผ์ ๋น์ฉ์ด ์ฝ
10% ์ ๋ ์ฆ๊ฐํ ๋, ๋ด์ฌ์๋์ง๋ ์ ๊ฒ๋ 10%์์ ๋ง๊ฒ๋ 20% ์ด์๋ ๊ฐ์๊ฐ ๊ฐ๋ฅํ๊ณ , ์ด์ฐํํ์ ๋ฐฐ์ถ๋์ ์ ๊ฒ๋ 20%์์ ๋ง๊ฒ๋ 35%
์ ๋๊น์ง ๊ฐ์์ํฌ ์ ์์์ ๋ณด์ฌ์ค๋ค. ๋ฐ๋๋ก ๋งํ๋ฉด, ๋น์ฉ์ ์ ์ฝํ๊ธฐ ์ํด์๋ ๋ด์ฌ์๋์ง ์๋ชจ์ ์ด์ฐํํ์ ๋ฐฐ์ถ๋ ์ฆ๊ฐ๋ฅผ ๊ฐ์ํด์ผํ ํ๋ค๋ ๋ง์ด๋ค.
์ฝ 10%์ ๋น์ฉ์ฆ๊ฐ๋ฅผ ํตํด ๋ด์ฌ์๋์ง ์๋น์ ์ด์ฐํํ์ ๋ฐฐ์ถ๋์ ๊ฐ๊ฐ 20%์ 35% ๊ฐ๋ ์ค์ผ ์ ์๋ค๋ฉด ์ง์๊ฐ๋ฅ ์ค๊ณ๋ฒ์ ์ธก๋ฉด์์ ์๋นํ ์๋ฏธ๋ฅผ
๊ฐ์ง ์ ์๋ค. ์ด๋ฌํ ์ ์ ์ค๊ณ์, ๋ฐ์ฃผ์ ๋๊ฒ๋ ๊ตญ๊ฐ๊น์ง๋ ์ํธ ์ํฅ์ ์ฃผ๋ฉฐ ์ค๊ณ ๊ฐ๋
์ ์ ๋ฆฝ์ ๋ํด ๊ด์ฌํ ์ ์์ง๋ง, ์ฅ๋์๋ ์ง์๊ฐ๋ฅ ์ค๊ณ์
๊ฐ์น์ ๋ํ ๊ณ ๋ ค๊ฐ ๋ฐ๋์ ์ค์ํ๊ฒ ๋ค๋ฃจ์ด์ ธ์ผ ํจ์ ์์ฌํ๋ค.
|
|
(a) Optimized Sections
|
(b) Reinforcement Ratio of Optimized Sections
|
Fig. 7. Optimized Sections and Reinforcement Ratio by Various Objective Functions
|
|
|
|
(a) Cost Variation by Cost and Embodied Energy Optimizations
|
(b) Cost Variation by Cost and CO2 Emission Optimizations
|
Fig. 8. Cost Variation by Cost, Embodied Energy, and CO2 Emission Optimization According to b (a) for Cost and Embodied Energy Optimization
(b) for Cost and CO2 Emission Optimization
|
4. ๊ฒฐ ๋ก
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ๊ตฌ์กฐ๊ธฐ์ค์ด ๊ท์ ํ ๊ตฌ์กฐ์ ์ธ ์ค๊ณ์๊ตฌ์ฌํญ์ ๊ตฌ์์กฐ๊ฑด์ผ๋ก ๋ง์กฑ์ํค๋ฉด์ ์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๋ด์ฌ์๋์ง ๋ฐ ์ด์ฐํํ์ ๋ฐฐ์ถ๋์ ์ต์ ํํ์ฌ
๋จ๋ฉด์ ์ค๊ณํ ์ ์๋ ์ง์๊ฐ๋ฅ ์ค๊ณ๋ฒ์ ์ ์ํ์๋ค. ์ค์ ์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ณด์ ๋ํ ์ค๊ณ๋ฅผ ์ํํ์ฌ ์ง์๊ฐ๋ฅ ์ค๊ณ๋ฒ์ ํตํด ์ป์ ์ ์๋ ์ ์ฌ์ ์ธ ์ด์ต์
์ ๋์ ์ผ๋ก ๋ถ์ํ๋ค. ์ฆ, ๊ณต์ฌ๋น, ๋ด์ฌ์๋์ง, ์ด์ฐํํ์ ๋ฐฐ์ถ๋์ ๊ฐ๊ฐ ๋ชฉ์ ํจ์๋ก ๊ณ ๋ คํ ์ต์ ๋จ๋ฉด์ค๊ณ๋ฅผ ์ํํ๊ณ ๊ทธ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ์ํธ ๋น๊ตํจ์ผ๋ก์จ ์ง์๊ฐ๋ฅ
์ค๊ณ๋ฒ์ ํจ๊ณผ์ ์ํฅ์ ์กฐ์ฌํ์๋ค.
์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ณด์ ์ค๊ณ๊ฐ๋ฅ ์์ญ์ ๊ฒฐ์ ํ๋ ์ค์ํ ์์๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์์ถ๊ฐ๋์ ์ฒ ๊ทผ์ ํญ๋ณต๊ฐ๋์ธ๋ฐ, ๋ค์ํ ์ค๊ณ ํ๋ผ๋ฉํ ๊ฐ๋ค์ด ์ค๊ณ๊ฐ๋ฅ ์์ญ์ ์ํ๋
๊ตฌ์ฒด์ ์ธ ๋จ๋ฉด์น์(๋ณด์ ๋์ด, ํญ, ์ฒ ๊ทผ๋ ๋ฑ)๋ฅผ ๊ฒฐ์ ํ๋ ์์๋ก ์์ฉํ๋ค. ๋น์ฉ์ ์ต์ ํํ ์ค๊ณ๋จ๋ฉด๊ณผ ๋ด์ฌ์๋์ง๋ฅผ ์ต์ ํํ ์ค๊ณ๋จ๋ฉด์ ์ฒ ๊ทผ๊ณผ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์
๋น์ฉ๋น์จ() ๊ฐ์ ๋ฐ๋ผ ์ฐจ์ด๋ฅผ ๋ํ๋๋ค. ์ด๊ฒ์ ๋ณด์ ์ค๊ณ์ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ์ฒ ๊ทผ์ ์ฌ๋ฃ๊ฐ๊ฒฉ ๋ฟ๋ง ์๋๋ผ ๋ด์ฌ์๋์ง(๋๋ ์ด์ฐํํ์ ๋ฐฐ์ถ๋)๋ฅผ ํจ๊ป ๊ณ ๋ คํ ๊ฒฝ์ฐ
๊ธฐ์กด์ ์ค๊ณ์ ๋ค๋ฅธ ํจํด์ ๋ณด์ธ๋ค๋ ๊ฒ์ ์๋ฏธํ๋ค. ๋ํ, ๋จ์ํ ๋น์ฉ๋ง์ ์ต์ํํ๋ฉด์ ๊ฐ๋ ํ๋ณด์ ์ง์คํ๋ ์ค๊ณ๋ฒ์์ ๋ฒ์ด๋ ์ง์๊ฐ๋ฅ๊ฐ๋ฐ ๊ฐ๋
์
์ผ๋์ ๋ ์ง์๊ฐ๋ฅ ์ค๊ณ๋ฒ์ ํ์ฉ์ด ์๋ฏธ์๋ค๋ ๊ฒ์ ๋ณด์ฌ์ค๋ค. ๋ํ, ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ๋ฐฉ๋ฒ์์๋ ์ฒ ๊ทผ๊ณผ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ์ ๊ด๋ จ๋ ๋น์ฉ์ ๋ณํ๊ฐ ์๊ธฐ๋ฉด ๋น์ฉ๋น์จ์ด ๋ฐ๋๊ณ
์ต์ ๋จ๋ฉด์ ๋ณํ๊ฐ ๋ฐ์ํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ฌ๋ฃ๊ฐ๊ฒฉ ๋ณ๋์ ํ๋ ฅ์ ์ผ๋ก ์ค๊ณ์ ๋ฐ์ํ ์ ์๊ณ , ๊ฒฝ์ ์ ์ธ ์ธก๋ฉด๋ ์ง์๊ฐ๋ฅ์ฑ๊ณผ ํจ๊ป ๊ณ ๋ ค๊ฐ ๊ฐ๋ฅํ๋ค.
์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ณด์ ๋ํ ์ง์๊ฐ๋ฅ์ค๊ณ๋ฅผ ํตํด ์ฝ 10% ์ ๋์ ๋น์ฉ์ฆ๊ฐ๊ฐ ๋ฐ์ํ ์ ์์ง๋ง ๋ด์ฌ์๋์ง๋ 20% ์ ๋๊น์ง ๊ฐ์๊ฐ ๊ฐ๋ฅํ๋ค๋ ๊ฒ์ ๋ณด์์ผ๋ฉฐ,
์ด์ฐํํ์ ๋ฐฐ์ถ๋์ ๊ฒฝ์ฐ์๋ ๋์ผํ ๋น์ฉ์ฆ๊ฐ์ ๋ํด 35% ์ ๋๊น์ง ๊ฐ์์ํฌ ์ ์์์ ๋ณด์๋ค. ๋น์ฉ์ ์ฝ ์ธก๋ฉด๋ง ๊ณ ๋ คํ๋ค๋ฉด ๋ด์ฌ์๋์ง์ ์ด์ฐํํ์
๋ฐฐ์ถ๋ ์ฆ๊ฐ๋ฅผ ํผํ ์ ์๋ค๋ ์๋ฏธ์ด๋ค. ๋ด์ฌ์๋์ง๋ ๊ฑด์ค์ฌ๋ฃ์ ์ฒ๋ฆฌยท์์ฐ ๊ณผ์ ์์ ์ฌ๋ฃ์ ํ๋, ์ด์ก, ์ฒ๋ฆฌ, ์ ์, ๋ถ๋ฐฐ์ ๊ฐ์ ์์ฐจ์ ์ผ๋ก ๋ฐ์ํ๊ณ
์๋น๋๋ ์๋์ง ์๋ณธ์ ์ ๋ํ ํด์ฃผ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ๊ฑด์ค๊ธฐ๊ฐ ๋์ ์ฌ์ฉ๋ ์๋์ง, ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์ฌ์ฉ๊ธฐ๊ฐ ๋์ ์ฌ๋ฃ ๋๋ ๋ถ์ฌ์ ๊ต์ฒด์ ์ฌ์ฉ๋ ์๋์ง, ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์
ํด์ฒด์ ์ฌ์ฉ๋๋ ์๋์ง๊น์ง ์ถ๊ฐ๋ก ํฌํจ๋๋ค๋ฉด ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์์ ์ฃผ๊ธฐ ์ ์ฒด์ ๋ํ ์ฅ๊ธฐ์ ์ธ ๊ด์ ์ ๊ฐ๋ ์ค๊ณ๋ฒ์ผ๋ก ํ์ฉ์ด ๊ฐ๋ฅํ๋ค. ์๋์ง ์๋น์
์จ์ค๊ฐ์ค ๋ฐฐ์ถ๊ฐ์๋ฅผ ์ํ ๊ณตํ์ ์ธ ๋
ธ๋ ฅ์ด ๋ค์ํ๊ฒ ์ด๋ฃจ์ด์ง๋ ์ ์ง๊ตญ๋ค๊ณผ ๋ฌ๋ฆฌ ์ง์๊ฐ๋ฅ ๊ฐ๋ฐ์ ๋ํ ๊ด์ฌ์ด ๋ถ์กฑํ ๊ตญ๋ด ์ค์ ์์ ๊ตญ๋ด์ ๊ตฌ์กฐ๊ธฐ์ค์ ๋ง์กฑ์ํค๋ฉด์
์ง์๊ฐ๋ฅ์ฑ ๋ฟ๋ง ์๋๋ผ ๋น์ฉ, ์ด์ฐํํ์ ๋ฐฐ์ถ๋๊น์ง ๊ณ ๋ คํ์ฌ ๋จ๋ฉด์ ์ค๊ณํ ์ ์๋ ๊ธฐ๋ฒ์ ๊ฐ๋ฐ์ ์ค์ํ๋ค. ์ถํ์๋ ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์ ๊ฐ๋ฐ๋ ์ง์๊ฐ๋ฅ
์ค๊ณ๋ฒ์ ํ์ฅํ์ฌ ํจ๊ณผ ์ถ๋ ฅ์ ๋์์ ๋ฐ๋ ๋ถ์ฌ๋ฅผ ํฌํจํ ๋ค์ํ ์ค๊ณ๋ถ์ผ์ ํ์ฅํ์ฌ ์ ์ฉํ๊ณ ์ ํ๋ค.