< Previous18 자연,터널 그리고 지하공간 특집 기술강좌: 지하터널공사 리스크 안전 관리 제8강. 해외 터널공사에서의 리스크 평가 및 관리 적용 사례 2.1 나이아가라 터널 프로젝트의 개요 나이아가라 터널 프로젝트는 지름 약 12.5m, 길이 약 10.5km인 대형 터널로 나이아가라 강에서 나이아가라 폭포 아래에 있는 온타 리오주 퀸스턴 하이츠의 발전소로 물을 운반하여 발전소가 이용할 수 있는 물의 양을 증가시켜 에너지 생산을 증가시킬 목적으로 건설되었으며, 2009년 완공되었다(그림 8). <그림 8> 나이아가라 터널 프로젝트 개요도 본 프로젝트는 캐나다 온타리오주 나이아가라 폭포에 건설된 터널로 지름 14.4m의 TBM에 의해 굴진되었다. TBM 장비는 11개의 지질학적 지층을 통과하며, 암종은 석회암, 사암, 실트, 셰일 등으로 터널 굴진이 진행됨에 따라 4개 구역에서 깊이 0.6m 내외의 과굴 착이 확인되었다. 그림 9에는 터널 지질종단면도가 나타나 있다. <그림 9> 나이아가라 터널 지질 종단면도Vol. 22, No. 2 19 제8강. 해외 터널공사에서의 리스크 평가 및 관리 적용 사례 2.2 리스크 평가 방법 본 리스크 평가의 목적은 터널공사 범위에 정의된 나이아가라 터널 프로젝트의 공사비와 공기에 관련된 불확실성을 정량화하는 것이다. 본 장에서는 리스크 분석 방법론의 개요를 제공하고, 입력변수의 평가를 기술하며, 리스크 분석 결과를 제시한다. 프로젝트 리스크 평가의 목표는 다음과 같다. 1) 제안된 공사와 관련된 공사비, 공기 및 경제적 손실 리스크를 정량화 한다. 2) 계획공정의 지연과 공사비의 전반적인 가치에 대한 분포 가능성을 평가한다. 3) 정성적 리스크 분석보고서와 연계하여 프로젝트가 진행됨에 따라 향후 리스크 평가 및 완화를 위한 프레임 워크를 제공한다. 2.2.1 확률과 결과 평가 정량적 리스크 등록부에 표시된 확률, 공사비 및 공기 값은 전문가 패널(Expert Panel) 구성원이 개발했으며, 발주처와 설계사의 약 25명의 프로젝트 팀원으로 구성된 전문가 패널에는 기술, 법률, 환경, 금융, 보험, 홍보 등의 전문가들이 포함되어 있으며, 이를 정량적 분석에서 고려된 각 위험요소에 대해 확률과 공사비 및 공기지연 영향을 검토하였다. 초기 확률 값은 표 8의 값을 사용하여 발생가능성(likelihood) 추정치에 기초하여 정량적 리스크 등록부에 입력되고, 전문가 패널 멤버는 다양한 리스크와 관련하여 이러한 초기 확률과 초기 공사비 결과, 공기지연 값을 검토하여 전문적인 판단에 따라 조정하였다. <표 8> 초기 평가 (a) 확률(b) 공사비 결과(c) 공기 지연 2.2.2 분석 방법론 정량적 리스크 평가 매트릭스는 표 9에서 보는 바와 같다. 정량적 분석에 사용되는 리스크 ID 번호는 정성적 분석에서 할당된 리스 크 ID 번호를 기반으로 했으며, 리스크 분석은 Chance Method와 몬테카를로 기법을 사용했다.20 자연,터널 그리고 지하공간 특집 기술강좌: 지하터널공사 리스크 안전 관리 제8강. 해외 터널공사에서의 리스크 평가 및 관리 적용 사례 <표 9> 정량적 리스크 등록부 대부분의 위험요소에 대해 다양한 위험요인의 영향은 위험요소 발생 확률과 이로 인한 공사비와 공기 분포를 이용하여 평가되었고, 예를 들어, 위험 요인“제작문제로 인한 TBM의 늦은 가용성”는 그림 10과 같이 모델링되었다. <그림 10> 장비 제작문제로 인한 TBM 가용성 지연의 분포 이 위험 요인이 프로젝트에 미치는 공기의 영향은 그림 11에 나타나 있다. 이 위험 요인의 공기영향 자체는 시간의 약 80%이며, 나머지 20%는 평균 15주 동안 대략적으로 로그 정규 분포를 따르는 것으로 나타났다.Vol. 22, No. 2 21 제8강. 해외 터널공사에서의 리스크 평가 및 관리 적용 사례 <그림 11> 장비 제작문제로 인한 TBM 가용성 지연의 효과 2.3 리스크 평가 결과 본 장에서는 몬테카를로 분석으로 얻은 “기준 사례” 리스크 분석 모델 결과로부터 공사비 불확실성, 공기지연 불확실성 및 경제적 손실 불확실성에 대해 설명하였으며, 모든 불확실성은 발주처인 OPG의 예상과 비교하여 평가되었다. 2.3.1 공기 불확실성 모델 결과 표 10은 본 분석에서 결정된 공사비 분포를 보여준다. 50번째, 80번째 및 95번째 백분위수가 포함된 행이 더 쉽게 참조할 수 있도 록 강조 표시하였다. <표 10> 나이아가라 터널 프로젝트 공사비리스크(＄1000)22 자연,터널 그리고 지하공간 특집 기술강좌: 지하터널공사 리스크 안전 관리 제8강. 해외 터널공사에서의 리스크 평가 및 관리 적용 사례 ▪ 설계/시공 계약중의 예상치 못한 비용 그림 12는 설계/시공 계약과 관련된 모든 공사비 리스크를 나타낸 것으로, 시공자에게 지불되는 추가 비용, 추가 보험료, 승인을 위한 추가 비용 그리고 계획되지 않은 프로젝트 이벤트로 인해 제3자에 대한 추가 비용 등이 포함되었다. <그림 12> 설계/시공 계약중의 공사비 리스크 ▪ 공기지연으로 인한 경제적 손실 프로젝트 공기지연 대부분 목표 계약 종료일을 넘기면 시공자가 손해배상금(20만 달러/일)을 지불하도록 요구하는 조항으로 인해 발주처에게는 큰 문제가 안되지만, 지나친 공기지연으로 최대 손해배상금을 초과하는 경우 또는 발주처에 의한 공기지연이 발생한 경우에는 이에 대한 보상을 받지 못하는 경우가 발생된다. 공기지연의 인한 경제적 손실에 대한 결과 분포는 그림 13에 나타나 있다. 경제적 손실액은 시간의 15%를 조금 넘으면서 0에 가까 워 져, 길고 평평한 분표를 보여준다. 이 분포의 80번째와 95번째 백분위수는 각각 3천2백만 달러와 5천5백만 달러이다. <그림 13> 공기지연에 의한 경제적 손실Vol. 22, No. 2 23 제8강. 해외 터널공사에서의 리스크 평가 및 관리 적용 사례 2.3.2 공기지연 모델 결과 표 11에는 모델링된 프로젝트 공기지연의 불확실성이 요약되어 있다. 표의 첫 번째 공기기 연장은 발주처인 OPG가 설계-시공 계약 조건에 따라 손해배상금을 받을 것으로 예상하는 시공자에 의한 공지지연에 대한 것입니다. <표 11> 나이아가라 터널 프로젝트 공지지연(weeks) 시공자 책임의 공기 지연 항목의 분포는 그림 14에 나타나 있다. 이 분포의 95번째 백분위수는 38.1주이며, 이는 손상배상액에 대한 한계 이하이다. 전문가 패널이 제공한 데이터에 근거하여, 이 분배에서 손해배상금에 대한 상한선이 적용될 가능성은 낮다고 결론지을 수 있다. 그림 15는 설계-시공 계약중 발생한 공기지연에 대한 것으로, 이는 손해배상액에 포함되지 않을 것이므로, 발주처 인 OPG는 그 영향(OPG의 컨트롤내에 있는지 여부에 관계없이)에 대해 책임을 진다. <그림 14> 시공자 책임의 공기지연24 자연,터널 그리고 지하공간 특집 기술강좌: 지하터널공사 리스크 안전 관리 제8강. 해외 터널공사에서의 리스크 평가 및 관리 적용 사례 <그림 15> 발주자 책임의 공기지연 2.3.3 핵심 리스크 요인 그림 16은 전체 공사비 불확실성에 대한 각 변수의 상대적 기여도를 표시한 것으로 본 프로젝트에 대해 확인된 주요 공사비 비용 리스크 요인을 보여준다. 그림에서 보는 바와 같이 네 개의 변수가 결합되어 공사비 변동성의 약 70%를 차지하며 나머지 리스크 요인 은 3%를 초과하지 않음을 볼 수 있다. 특히 다른 지반조건(Differing Site Condition, DSC) 클레임에 대한 다양한 종류의 공사비가 변동성의 약 50%를 차지한다. <그림 16> 설계-시공 계약중 공사비 불확실성에 대한 주요 요인Vol. 22, No. 2 25 제8강. 해외 터널공사에서의 리스크 평가 및 관리 적용 사례 그림 17은 프로젝트 공기 지연의 주요 리스크 요인을 나타낸 것이다. 그림에서 보는 바와 같이 시공자가 관심이 포함될 수 있는 항목으로, 변동성의 약 35%를 차지함을 볼 수 있으며 주요 항목은 다음과 같다. • 장비 제작문제로 인한 TBM 지연 • TBM 고장 • TBM 조립 문제 <그림 17> 총 공기지연 불확실성에 대한 주요 요인 터널 운영지연으로 인한 경제적 손실에 대한 다양한 리스크 요인의 기여도를 살펴보면, 경제적 손실에 기여하는 중요한 요인은 모두 발주처인 OPG의 책임이며, 이 중 7개 항목(변동성의 90%를 차지함)은 DSC 클래임과 관련되어 있다. 앞서 논의한 바와 같이, 이 모델에 대해 수집된 데이터에 근거하여 본 프로젝트에 대한 손해 배상금에 대한 한도에 도달할 가능성은 낮다. 2.4 민감도 분석 앞에서 설명된 “핵심 리스크 요인”의 검토에서 설명한 바와 같이 리스크 분석에 사용된 대부분의 경우 전체 비용 및 일정 리스크에 가장 큰 기여를 한 것은 확률이다. 따라서 민감도 분석을 통하여 전체 모델 결과에 대한 확률의 불확실성의 영향을 조사할 필요가 있다. 그림 18은 기본 분석과 관련된 공사비 리스크를 민감도 분석의 공사비 리스크와 비교한 것이다. 예를 들어, 80%에서 기본 분석에서 약 2천만 달러에서 민감도 분석에서는 약 2천 8백만 달러로 공사비가 증가함을 볼 수 있다. 이 모델에서 선택된 확률은 프로젝트 결과와 비상상황 결정에 중요하다.26 자연,터널 그리고 지하공간 특집 기술강좌: 지하터널공사 리스크 안전 관리 제8강. 해외 터널공사에서의 리스크 평가 및 관리 적용 사례 <그림 18> 설계-시공 계약중 공사비 리스크에 대한 민감도 분석 그림 19는 경제적 손실에 적용되는 민감도 분석 결과를 나타낸 것으로, 민감도 분석은 이 분포에 큰 영향을 미치지 않음을 볼 수 있다. 이는 경제적 손실에 대해 가장 중요한 요소가 10% 이상의 확률을 가져 민감도 분석절차 동안 변동되지 않았기 때문이다. <그림 19> 프로젝트 준공 지연에 따른 경제적 손실에 대한 민감도 분석 그림 20은 프로젝트 총 공기지연에 대한 민감도 분석 결과를 보여주는 것으로, 민감도 분석 곡선이 기준 분석보다 약간 높게 나타 났다. 예를 들어 80%에서 약 38주에서 약 43주로 증가하였다. <그림 20> 총 공기지연에 대한 민감도 분석Vol. 22, No. 2 27 제8강. 해외 터널공사에서의 리스크 평가 및 관리 적용 사례 2.5 리스크 평가 결과 2.5.1 공사비 분석 평가 그림 21은 프로젝트의 공사비 불확실성을 나타낸 것으로 다른 지반조건(DSC) 클레임에 따른 공사비 불확실성과 총 공사비의 불확실 성을 구분하여 나타내었다. 프로젝트 전문가 패널이 제공한 개별 위험요소와 확률 평가에 기초하여, 프로젝트에 필요한 비상 공사비는 80%에서 약 2천만 달러가 될 것이다. 이는 계획되지 않은 프로젝트 공사비가 80% 확률로 2천만 달러 이하이거나 같을 것으로 예상될 수 있다는 것을 의미하는 것으로, 프로젝트 비상 상황에 대해 일반적으로 허용되는 신뢰도 수준이다. DSC 클래임의 경우, 80% 확률로 평가 금액은 700만 달러로 나타났다. 또한 대안 선택으로 인한 비상 공사비는 95% 확률로 4300만 달러가 될 것으로 분석되었다. <그림 21> 공사비 불확실성 평가 2.5.2 공기 지연 평가 그림 22는 프로젝트의 공기 지연의 불확실성을 나타낸 것으로, 발주자는 OPG가 책임지는 공기지연과 총 공기 지연을 구분하여 표시하였다. 그림에서 보는 바와 같이 총 공기지연은 80% 수준에서 39주로 이중 발주자 책임의 공기지연은 23주임을 볼 수 있다. <그림 22> 공사지연 평가 Next >