1.1 연구의 배경 및 목적

통계청에서 발표한 국내 건설수주액에 따르면 최근 10년간 국내 수주액은 91.3조 원(2013년)에서 230조 원(2022년)으로 2.5배 이상 증가하였다. 같은 기간 토목 분야는 29.9조 원에서 61조 원으로 건축 분야는 61.4조 원에서 168.7조 원으로 증가하였다^{(KOSTAT, 2023)}. 이처럼 건설산업의 규모는 증가하고 있으며 국가 산업 전체에 미치는 영향도 크다. 그러나 건설사업 수행과정에서 공사비증액, 공사 기간 지연, 안전사고 발생, 품질 문제 등이 발생하고 있다. 이에 정부는 효율적인 건설사업 수행을 위한 건설공사 사후평가 제도를 제정하고, 산업계는 설계 및 시공과정에서 효과적인 업무 수행을 위해서 노력하고 있다.

미국과 캐나다 등의 국가는 건설사업 수행과정의 공사비와 공사 기간, 품질, 안전 등의 성과를 개선하기 위해서 민간 중심으로 건설사업의 성과를 평가하는 시스템을 운영하고 있다. 그리고 일본과 영국은 정부 주도로 공공사업의 성과를 평가하고 그 결과를 공공 건설사업 중심으로 적용하고 있다. 우리나라는 건설기술진흥법에 따라 300억 원 이상 공공 건설공사를 대상으로 사후평가 제도를 시행하고 있다. 사후평가 대상 공사는 준공 단계에서 사업 전과정의 단계별로 공사비, 공사 기간, 품질, 안전에 대한 정량적인 자료를 수집하여 분석 후 건설 CALS에 입력한다. 그러나 공공 발주기관은 사후평가 제도에 대한 인지도가 낮고, 자료 분실과 대상 사업 범위의 한정 등의 이유로 데이터 축적과 분석의 한계가 있다. 이에 국토교통부는 정기적으로 사후평가 대상 사업에 대해 사전공지를 하고 있다.

그러나 건설기술진흥법에 있는 공공 건설공사를 대상으로 하는 사후평가 제도 효과에 관한 실증적 연구가 부족한 실정이다. 따라서 본 논문은 건설 CALS에 입력된 사후평가를 수행한 건설공사 중 상호 비교가 가능한 토목시설물 공사를 대상으로 사업수행성과 분야 중 공사비, 공사 기간, 설계변경 등의 성과를 분석하였다. 이를 통해 공공사업으로 수행한 토목시설물 공사의 계획, 설계, 시공과정에서 공사비와 공사 기간 등의 예측과 그 결과를 비교하였다. 그리고 이 과정에서 공공공사 사업수행과정에서 발생하는 공사비, 공사 기간, 설계변경 관련 자료의 수집과 분석을 위한 사후평가 개선방안을 제시하였다.

1.2 연구의 범위 및 방법

본 논문은 서론에서 언급한 바와 같이 건설기술진흥법상 사후평가를 수행하여 건설 CALS에 입력된 공공 건설공사 중 토목시설물을 대상으로 분석을 수행하였다. 2022년 12월 기준으로 건설 CALS에 입력된 사후평가 사업은 총 980개이며, 이 중 토목시설물 756개를 대상으로 하였다. 공공 발주기관은 준공 단계에 사업수행성과 평가를 수행하고, 사업 완료 5년 이내에 사업효율과 파급효과 분석을 수행하고 있다. 그리고 그 결과는 건설 CALS 사후평가 시스템에 직접 입력한다. 그 후 사후평가 전문기관인 한국건설기술연구원 사후평가센터는 정기적으로 발주기관이 입력한 사후평가 결과값과 사후평가 보고서를 검토하여 자료 누락과 오류에 대한 수정 및 보완작업을 수행하고 있다.

본 논문은 발주기관이 건설 CALS에 입력한 사후평가 자료 중 사업수행성과 자료를 활용하여 건설사업 과정의 공사비, 공사 기간, 설계변경의 예측값과 실제값을 비교하였다. 이를 위해서 공사비 증감률, 공사기간 증감률, 설계변경 공사비 비율을 활용하였다. 공사비 증감률은 최초 계약금액 대비 준공금액의 증감 정도를 나타내는 비율이며, 공사기간 증감률은 최초 계약공기 대비 실제 공기의 증감을 나타내는 비율, 설계변경 공사비 비율은 준공금액 중 설계변경으로 인한 공사비 증감액의 정도를 비율로 나타낸 지표이다. 설계변경 공사비 비율 계산 시 공사비 증감액에 물가 변동으로 인한 금액은 제외하고 사업 계획 변경으로 인한 물량증감으로 인한 공사비 증감액만을 반영하였다.

이를 위해 토목시설물을 종류별(국도, 고속도로, 지방도, 철도, 항만, 공항, 수자원), 공사 성격별(신규사업, 확장/증설공사, 개보수/현대화공사, 기타), 공사 규모별(300억 원∼500억 원 이하, 500억 원∼1,000억 원 이하, 1,000억 원∼1,500억 원 이하, 1,500억 원 이상), 계약 성질별(장기계속공사, 계속비 전환공사, 기타), 입찰방식별(적격심사, 최저가입찰, 턴키, 대안입찰, 기타)로 구분하였다. 데이터를 위와 같은 방식으로 분류하여 성과지표 계산 후 지표의 차이를 4분위수, 평균, 최대값, 최소값을 이용하여 비교하였다. 이를 위해 데이터를 분류한 후 이상치를 특정하여 제외한 후 분석하였다. 사분위(IQR, Inter-quartile range)를 이용하여 Q1-1.5× IQR, Q3+1.5×IQR를 벗어나는 데이터는 이상치로 결정하였다.

데이터의 숫자가 충분하면 그룹별 평균값의 차이를 ANOVA 등의 통계 기법을 활용할 수 있다. 그러나 본 연구에서 활용한 데이터는 그룹별 데이터 숫자의 차이가 크고 데이터 숫자도 충분하지 않아서 기술통계(descriptive statistics) 분석을 수행하였다. 본 논문을 통해 사업수행성과 데이터 분석을 통해 발견된 자료 불일치와 분석과정 오류 등의 문제를 개선하는 방안을 제시하였다.

3.1 토목시설물별 사업수행성과

전체공사 중 토목공사에 대해 국도, 고속도로, 지방도, 철도, 항만, 공항, 수자원 등 7개 세부 시설물로 나누어 공사비 증감률을 분석하였다. Table 1과 같이 전체 데이터 중 국도가 395건으로 가장 많은 수를 차지하고 있으며, 고속도로, 지방도, 철도 항만은 50개 이상의 데이터를 나타내고 있다. 평균값을 기준으로 수자원, 국도, 철도 공사 순으로 공사비 증가 정도가 큰 것으로 분석되었다. 항만과 공항 공사가 상대적으로 공사비 증가 비율이 적은 것으로 분석되었으나 다른 시설물 대비 데이터 숫자가 적어서 통계적인 의미를 부여하는데 주의해야 한다. 국도, 철도와 수자원의 경우 공사율 증가율 최대값이 각각 4.999, 3.884, 3.910으로 최초 계약금액 대비 준공금액이 약 4∼5배 증가한 것으로 나타났다. 이는 사업 추진과정에서 사업범위와 규모가 변경되거나 공기가 장기 지연되면서 발생할 수 있다. 또는 본 분석을 위해서 이상치를 제거했지만, 건설 CALS에 입력하는 과정에서 오타 발생 가능성도 있다. 그러나 현재 사후평가 데이터 수집 과정에서 오타에 대한 검증을 완벽하게 할 수 있는 방법이 없는 실정이다. 따라서 미국 CII(Construction Industry Institute)는 최소값과 최대값을 제외하고 IQR을 제시하고 있다.

공사기간 증감률의 경우, Table 2와 같이 평균값을 기준으로 수자원, 공항, 국도 공사 순으로 공사기간 증가 정도가 큰 것으로 나타났고, 고속도로, 항만 공사가 상대적으로 공사기간 증가율이 적은 것으로 분석되었다. 377건의 국도 공사는 최초 계약공기 대비 준공공기는 평균 62.8 % 증가한 것으로 나타났다. 고속도로, 지방도, 철도, 항만의 경우 1사분위가 0으로 최초 계약 공사기간을 준수하였으며, 고속도로의 경우 3사분위가 0으로 나타났다. 이는 57건의 고속도로 건설공사 중 75 %가 최초 계약공기에 맞춰 공사를 준공하였고, 준공공기는 최초 계약공기 대비 평균 6 % 지연한 것을 의미한다. 이를 근거로 고속도로는 다른 시설물과 비교하여 공사기간 관리가 우수한 것으로 판단된다. 그러나 공사기간 관리가 우수한 이유에 대해서는 추가 분석이 필요하다.

설계변경 공사비 비율은 준공금액 중 설계변경으로 증감된 금액의 비율을 의미한다. 앞선 공사비 증감률은 물가상승분을 포함하고, 설계변경 공사비 비율은 물가상승분은 제외하고 순수한 물량증감에 따라 공사비 증감액만을 반영한 지수이다. Table 3에 나타난 것과 같이 수자원 분야의 경우, 설계변경 증가액이 전체 공사비의 25.5 %를 차지하는 것으로 분석되었다. 그리고 고속도로, 지방도, 철도 공사 순으로 설계변경으로 인한 공사비 비율이 높은 것으로 분석되었다. 국도, 고속도로, 지방도와 철도는 평균적으로 준공금액 중 설계변경으로 인한 증액 금액이 10 % 정도로 나타났다. 항만 공사와 공항 공사가 상대적으로 설계변경으로 인한 공사비 증가가 적은 것으로 나타났다. 그러나 공항 공사의 경우 분석에 포함한 데이터 숫자가 8건으로 통계적인 해석과 의미에 유의해야 할 것으로 판단된다.

3.2 공사 성격별 사업수행성과

Table 4와 같이 건설 CALS에 입력된 사후평가 보고서 자료 중 토목시설물을 신규공사, 증설공사, 성능개선공사로 분류한 결과, 각각 347건, 300건, 24건이다. 최근에는 신규공사보다 증설공사와 성능개선사업이 늘어나는 추세를 반영한 것으로 볼 수 있다. 공사 성격별로 구분한 토목시설물의 공사비 증감율의 경우, 신규, 증설, 성능개선공사의 중간값인 각각 0.164, 0.229, 0.196으로 나타났다. 신규공사는 최초 계약액 대비 준공금액이 약 16 % 증가한 것으로 분석되었다. 그리고 신규, 증설, 성능개선공사의 공사비 증감을 평균값도 각각 0.193, 0.302, 0.604로 나타났다. 이를 통해 신규공사보다 증설공사와 성능개선공사의 공사비 증가 정도가 큰 것으로 분석되었다. 이는 기존 시설물을 사용하면서 공사를 수행하는 과정에서 연결공사와 우회 공사 등에 추가 비용이 발생한 것으로 판단할 수 있다.

Table 5와 같이 공사기간 증감률도 공사비 증감율과 유사하게 신규공사보다 증설공사와 성능개선공사의 공사기간 증가 정도가 크게 나타났다. 중간값 기준으로 신규공사 22.7 %, 증설공사 52.6 %, 성능개선공사 27.8 %이며, 평균값 기준으로 신규공사 45.9 %, 증설공사 58.7 %, 성능개선공사 40.1 %로 나타났다. 증설공사의 경우 기존 시설물을 사용하거나 중단하고 신규 시설물과 연계하는 공사 등이 진행되므로 공사기간이 신규공사보다 상대적으로 지연될 가능성이 크다. 그리고 이는 공사에 필요한 예산 확보 문제 등으로 공사가 지연되는 예도 있다. 따라서 공사기간 증감 정도는 사후평가 데이터를 지속해서 수집하여 시설물 종류, 계약방식 등으로 데이터를 세분해서 분석해야 할 것으로 판단된다.

Table 6과 같이 설계변경 공사비 비율은 준공금액 중 설계변경으로 인한 공사비 증감 금액 비율이다. 이는 설계 오류, 현장 조건 상이, 발주자 추가 요구 등으로 인한 공사비 증액 정도를 파악하기 위한 지표이다. 신규공사, 증설공사, 성능개선공사의 설계변경 공사비 비율의 중간값과 평균값은 유사한 추세를 나타내고 있다. 공사 성격별 중간값과 평균값은 각각 신규공사 0.090, 0.137, 증설공사 0.116, 0.153, 성능개선공사 0.069, 0.138로 계산되었다. 신규공사보다 증설공사가 설계변경으로 인한 공사비 증액이 큰 것으로 나타났다. 이는 증설공사 설계단계에서 발생한 설계 누락, 연계공사의 범위 변경 등이 발생 가능성과 연관된 결과로 판단된다.

3.3 공사규모별 사업수행성과

토목시설물을 공사비 기준으로 300억 원∼500억 원, 500억 원∼1,000억 원, 1,000∼1,500억 원, 1,500억 원 이상으로 분류하여 아래와 같이 공사비 증감률, 공사기간 증감을, 설계변경 공사비 비율을 분석하였다.

공사비 증감률의 경우, Table 7과 같이 현재 건설 CALS 사후평가 데이터 중 500억 원부터 1,000억 원 공사 규모의 사업이 302건으로 가장 많으며, 300억 원부터 500억 원 사이 사업이 52건으로 가장 적다. 그러나 사후평가 제도 도입 당시 500억 원 이상 사업을 대상으로 하였으나, 최근 300억 원 이상으로 사후평가 대상 사업 범위를 확대하였다. 따라서 300억 원부터 500억 원 규모의 사업에 대한 사후평가 결과 데이터는 계속 늘어날 것으로 판단된다. 분석 결과, 사업 규모 증가나 감소에 따른 공사비 증감률의 추세는 없었다. 300억 원∼500억 원, 500억 원∼1,000억 원, 1,000∼1,500억 원, 1,500억 원 이상 범위의 공사비 증감을 중간값은 각각 0.214, 0.186, 0.235, 0.163으로 공사비가 최초 계약액 대비 약 25 % 이내 수준으로 증가하고 있다.

공사비 기준으로 분류한 공사 규모별 공사기간 증감률은 아래 Table 8과 같다. 중간값 기준으로 1,500억 원 이상, 300억 원∼500억 원, 500억 원∼1,000억 원, 1,000억 원∼1,500억 원 순으로 각각 0.146, 0.233, 0.421, 0.609로 나타났다. 1,000억 원∼1,500억 원 이상 규모의 공사기간 증감률이 다른 그룹과 비교해서 높은 것은 국도 사업이 상대적으로 많이 포함되어 있을 것으로 판단된다. 국도 사업은 장기계속공사 비율이 높아서 공사기간이 최초 계약공기보다 늦게 준공되는 것이 일반적이다.

공사 규모별 설계변경 공사비 비율의 중간값과 평균값은 Table 9와 같이 300억 원∼500억 원 0.120, 0.129, 500억 원∼1,000억 원 0.098, 0.136, 1,000∼1,500억 원 0.111, 0.163, 1,500억 원 이상 0.099, 0.144로 분석되었다. 1,000억 원∼1,500억 원 규모 사업의 공사비 증감률, 공사기간 증감을, 설계변경 공사비 비율이 일반적으로 낮은 성과 수준을 보여준다. 이는 사후평가 데이터가 충분히 수집한 후 해당 사업 규모의 사업 계획, 발주방식, 사업관리 방식에 대한 심층 조사 분석이 필요한 것으로 판단된다.

3.4 계약성질별 사업수행성과

토목시설물을 계약방식 기준으로 장기계속공사, 계속비공사, 기타로 분류하여 공사비 증감률, 공사기간 증감률, 설계변경 공사비 비율을 분석하였다. 현재 건설 CALS 시스템에 있는 사후평가 자료 토목시설물 중 장기계속공사 548건, 계속비공사 103건, 기타 25건으로 대다수 토목공사는 장기계속공사로 수행되고 있다. 공사비 증감률은 Table 10과 같이 장기계속공사, 계속비공사의 중간값과 평균값은 각각 0.197, 0.259와 0.216, 0.269로 나타났다. 장기계속공사와 계속비공사간의 공사비 증감률은 중간값과 평균값을 기준으로 많은 차이를 나타내고 있지 않다. 일반적으로 장기계속공사가 계속비공사보다 공사비 증가 정도가 크다고 예상하지만, 표준편차는 계속비공사가 작지만, 중간값과 평균값에는 큰 차이가 없다.

Table 11과 같이 장기계속공사의 공사기간은 중간값 기준으로 최초 계약공기 대비 약 33.3 % 증가하며, 계속비공사는 약 57.4 % 증가하고, 평균값 기준으로는 50.7 %, 62.0 % 증가하는 것으로 나타났다. 일반적으로 장기계속공사는 연차별 계약을 통해 공사를 수행하고, 계속비 계약은 연부액 기준으로 공사하므로 계속비공사의 공사기간 증가율이 낮을 것으로 추정하였다. 그러나 분석 결과, 중간값과 평균값 모두 장기계속공사의 공사기간 증가율 성과가 좋은 것으로 나타났다. 이는 장기계속공사의 최초 공기 선정 시 실제 공사에 필요한 공사기간보다 여유 있게 산정하는 경우 등을 고려할 수 있다. 따라서 계약방식이 공사비와 공사기간 성과에 미치는 영향에 관한 추가 연구가 필요하다.

Table 12와 같이 설계변경 공사비 비율의 중간값은 장기계속공사 0.111, 계속비공사 0.098, 기타 0.034로 준공금액의 3.4 %부터 11.1 % 금액이 물량변동으로 인한 설계변경으로 발생한 증액분이다. 앞서 공사비 증감률의 중간값은 0.022부터 0.216으로 이는 물가상승으로 공사비 증액을 포함하고 있다. 본 분석에 의하면 공사기간 연장 등으로 인해 물가상승에 따른 공사비 증액이 공사물량 증가로 인한 증액분보다 큰 것으로 판단된다. 그러나 공사비 증액분 중 관급자재비와 공기연장으로 인한 간접비 증가에 대한 자료가 세분화할 필요가 있다.

3.5 입찰방식별 사업수행성과

토목시설물을 입찰방식 기준으로 적격심사, 최저가입찰, 턴키, 대안입찰, 기타로 분류하여 공사비 증감률, 공사기간 증감률, 설계변경 공사비 비율을 분석하였다. 적격심사 380건, 최저가 163건, 턴키 55건, 대안 33건 기타 45건의 공사자료를 자료를 분석하였다. 분석 결과, 공사비 증감률은 Table 13과 같이 중간값 기준으로 턴키 0.033, 대안 0.069, 기타 0.131, 최저가 0.207, 적격심사 0.220 순으로 나타났다. 그리고 평균값 기준으로 대안 0.091, 턴키 0.123, 기타 0.254, 최저가 0.254, 적격심사 0.290 순으로 나타났다. 턴키와 대안입찰의 경우 계약자가 설계와 시공을 일괄 수행하는 방식으로 계약하므로 설계 오류로 인한 물량증가와 현장 조건 상이 등으로 인한 공사비 증액이 불가능한 것이 일반적이므로 이런 결과가 나타난 것으로 판단된다.

공사 기간 증감률의 경우, Table 14와 같이 대안입찰, 턴키, 최저가, 적격심사 순으로 0.130, 0.216, 0.367, 0.500으로 나타났다. 턴키와 대안입찰이 최저가와 적격심사보다 공사 기간 성과가 좋은 것으로 나타났다. 그리고 표준편차도 작아서 공사 기간에 대한 변동성도 작은 것으로 판단할 수 있다. 이는 턴키와 대안입찰의 경우 설계시공 병행(Fast Track)으로 인한 공사 기간 단축과 관리를 할 수 있으며, 대형공사 비율이 높아서 공정관리를 상대적으로 우수하게 수행하여 이런 성과가 나온 것으로 판단된다.

Table 15와 같이 설계변경 공사비 비율은 턴키와 대안입찰은 1.7 %, 1.5 %이며, 최저가와 적격심사는 9.6 %, 14.2 %로 계산되었다. 전술한 바와 같이 턴키와 대안입찰은 물량증감이나 현장 조건 상이 등으로 인한 공사비 증액이 불가하므로 준공금액의 1 %대의 공사비 증액이 발생하였다. 그리고 표준편차도 적어서 설계변경으로 인한 공사비에 대한 예측 가능성이 높다고 평가할 수 있다.

공사비 증감률, 공사 기간 증감률, 설계변경 공사비 비율 모든 측면에서 턴키와 대안입찰의 성과가 우수하다. 그러나 턴키와 대안입찰 대상 사업은 관련 법에 따라 대형공사와 특정공사에만 적용하고 있으므로 그 대상을 일반공사로 확장하기는 어려운 실정이다. 그리고 본 논문에 포함된 입찰방식 외 기술제안입찰방식 등을 포함하기 위해 입찰방식 분류를 개편할 필요가 있다.