2.1 일반적인 LCC 모델링
LCC(Life Cycle Cost)는 시설물의 전체 또는 일부분의 생애주기 동안 발생되는 모든 비용을 파악함으로써 내용연수 동안의 경제능률을 평가하는
기법이다. 생애주기(Life Cycle)란 시설물의 기획에서 대체 또는 철거에 이르는 전 과정을 의미하는 개념이다. LCC 비용은 반복적으로 투입되는
비용(recurring cost)과 비 반복적인 비용(non -recurring cost)의 2가지 부분으로 나눌 수 있다. 그에 대한 LCC를 식으로
나타내면 다음 식(1)과 같다 [1].
$C_{nr}$ : 비 반복적인 비용, $C_{r}$ : 반복적인 비용
$C_{nr}$는 구입비용, 설치비용, 제품인증비용, 연구 및 개발비용, 훈련비용, 지원비용 등이며 $C_{r}$의 비용은 운용비용, 검사비용, 지원비용,
운용인력 비용, 유지보수비용 등으로 구성된다. 식(1)의 비용은 기본적인 식으로서 비용항목을 추가 혹은 삭제할 수 있다. 대표적 LCC 모델은 석유, 식량과 비축에 필요한 LCC 모델, 군과 관련하여
무기조달과 관련된 모델, 고속철도 개발과 같은 모델 등으로 나눌 수 있다 [1-3].
첫 번째 석유, 식량과 비축에 대한 LCC 모델은 식(2)와 같다.
$C_{1}$ : 구입비용,$C_{2}$ : 초기 보관 비용,$C_{3}$ : 반복적인 비용
두 번째, 국방과 관련된 무기조달 LCC 모델은 식(3)과 같다.
$C_{1}$ : 연구 및 개발비용, $C_{2}$ : 관련시스템 비용, $C_{3}$ : 투자비용, $C_{4}$ : 종결비용, $C_{5}$ :
운용 및 지원비용
$C_{1}$의 연구 및 개발비용은 실제크기의 개발비용 및 검증 비용으로 구성되어 있다. $C_{2}$ 관련 시스템은 투자비용과 운용 및 지원 비용이다.
$C_{3}$의 투자 비용은 정부 투자 비용 및 구매비용이다. 종결비용 $C_{4}$는 식(4)와 같이 나타낸다 [1].
$n$은 전체 수명, $x_{i}$는 기간 $i$년 동안에 폐기되는 시스템의 수, 주요시스템의 종료비용이다. 운용 및 지원 비용은 기지(depot)
비용, 기지 유지보수비용, 운용비용, 운용인력 비용 및 훈련비용 등 이외 여러 가지 부대비용이 포함된다 [2-4].
세 번째, 고속철도 개발 LCC 모델은 식(5)와 같이, 새로운 고속철도 시스템 개발에 적용할 수 있는 방법이다.
$C_{rd}=\sum_{i}c_{rd,\: i}$ : 연구 및 개발비용, $C_{pc}=\sum_{i}c_{pc,\: i}$ : 생산 및 건설
비용, $C_{os}=\sum_{i}c_{os,\: i}$ : 운용 및 지원비용,
$C_{rt}= c_{ur}+\left[\left(\theta K\left(c_{id}-r_{v}\right)\right)\right]$ : $c_{ur}$
: 최종 퇴역, $\theta$ : 오염지수, $K$ : 우발적 유지보수 비용, $C_{id}$ : 품목별 폐기비용 등으로 구성되어 있다. LCC
모델은 시스템 및 사업에 따라 비용항목이 달라진다.
2.2 건설분야 LCC 모델링
우리나라에서는 건설기술진흥법 시행령 제52조, 제71조, 제75조의 규정에 따라 설계공모, 기본설계 등의 시행 및 경제성 검토에 대한 사항을 국토교통부
지침 ‘설계공모, 기본설계 등의 시행 및 설계의 경제성 등 검토에 관한 지침’(국토부. 제2020-15호)에 따라 총공사비 100억 이상인 건설공사의
기본설계, 실시설계(일괄, 대안입찰공사, 기술제안입찰공사, 민간투자사업 및 설계공모사업) 또는 실시설계 완료 후 3년 이상 경과하여 발주하는 건설공사와
사업시행 중 공사비 증가가 10%이상 조정하여 변경하는 건설공사에 대해 설계 VE(Value Engineering) 기초적인 LCC분석을 하도록 하고
있다. 국토부의 “생애주기비용 분석 및 평가요령”에 LCC 구성항목 및 분석대상에 대해서 정의하고 있다 [5,6].
건설분야의 LCC모델은 초기투자비용(공사비, 설계비, 감리비, 보상비 등), 유지관리비용(점검 및 진단비, 관리비, 에너지비용, 보수비, 교체비,
보강비 등), 이용자비용, 사회․경제적 손실비용, 해체․폐기비용, 잔존가치 등 시설물의 생애주기동안 발생하는 모든 비용으로 구성되며 다음과 같다 [2].
$C_{ini}$:초기투자비용, $C_{op}$:운용비용, $C_{uc}$:이용자 비용, $C_{loss}$:사회·경제적 손실비용, $C_{demo}$:철거비용,
$C_{rv}$:잔존비용
건설분야의 특징은 연구·개발비가 거의 포함되어 있지 않다. 국토부에서 제시한 비용항목들은 대표적인 항목을 나타낸 것으로 각각의 항목은 하위 세부 항목으로
나눌 수 있으며 각 항목 간의 비용은 각각 독립적으로 계산하도록 되어 있다 [2].
2.3 LCC 모델링의 불확실성
정확한 LCC 분석을 하기 위해서는 많은 비용항목 도출이 필요하며 앞에서 기술한 바와 같이 다양한 비용항목을 추가하거나 제외할 수 도 있다. 다양한
비용항목에 대하여 그 항목에 해당하는 비용추정이 필요하다. 우리가 자주 구입하는 자동차의 경우는 전체비용계산(whole life span cost)은
비교적 정확할 수 있다. 그러나 일반적으로 새로운 시스템 혹은 프로젝트는 비용추정에 관련되어 상당한 불확실성이 존재한다. 이는 비용추정에 필요한 데이터의
불확실성, 비용모델의 불확실성, 운용시나리오의 불확실성 등에서 비롯되며 이러한 불확실성을 보완하기 위해 이전에 시행했던 사업의 인건비 및 자재 가격,
사전에 구축된 DB, 기존에 실행했던 사업비의 실적공사비 등을 적용하여 비용을 추정할 수가 있다. 다만, 독점성이 있는 자재의 경우는 가격을 설정하기가
어렵다 [7,8].
앞에서 제시된 LCC 모델들의 비용 추정 방법은 기획 및 설계비, 건설비용 및 유지관리 비용이 각각의 독립변수로 추정하도록 되어 있다. 따라서 각
비용항목에 대해서 독립적으로 비용추정을 해야 한다.
본 논문에서는 비용항목의 상관관계를 찾아내어 전차선에 대한 새로운 LCC 모델을 제시하고 이러한 불확실성을 최소화 하였다.