2.1 선행연구 검토

Kim (2012)은 “교육시설을 위한 유지관리 시스템 개선방향에 관한 연구”에서 교육시설물의 유지관리이력정보시스템은 표준화된 프로세스를 통하여야 하며, 유지관리이력의 데이터베이스와 정보공유를 통하여 교육시설전용 유지관리시스템의 개발, 유지관리이력이 검증된 데이터를 활용할 수 있는 통계 분석 모듈에 대한 심층적 연구, LCC분석 시스템과 유지관리 시스템 연계를 고려한 시스템 구축의 필요성을 강조하였다.

Ban (2018)은 “교육환경 개선을 위한 학교시설의 현황 데이터 활용방안”에서 교육환경개선사업 관련 시설정책과 사업수행에 활용할 수 있도록 양적과부 판단이 가능한 시설기준 설정과 질적인 노후시설 개선의 객관적인 판단의 기준으로 활용할 수 있는 개선기준을 분석하여 지표값을 산정할 수 있는 기준으로 데이터를 분석하고 학교시설 현황 실태를 분석하였다.

Means (2006)은 “Facilities Maintenance & Repair Cost Data”에서 Triage approach는 Cliff Steger가 제시한 선별접근방법으로 CSI Code에서 80/20rule을 적용하여 해당 시스템 구성요소를 선별하며, 유지보수 절차 수립하고 유지관리비를 추정한다고 하였다.

Means (2002)은 “Preventive Maintenance for Higher Education Facilities”에서 미국고등교육시설관리자협회(The Association of Higher Education Facilities Officers)의 검증된 유지관리기법을 80%의 시스템 구성요소가 20%의 유지관리 소요를 발생시킨다고 하였다.

본 연구에서는 에듀빌의 실제 보수 이력을 분석하여 데이터를 기반으로 하는 보수와 관련한 기준 및 활용방안의 제시를 중심으로 연구를 진행하고자 한다. 이에 Table 1과 같이 선행연구와 차별성을 제시하고자 한다.

Table 1

Research Differentiation

교육시설 관련 평가지표 및 방법에 대한 제시, 시설기준 및 개선기준에 관한 연구는 수행되어 왔다. 그간의 연구된 성과를 기반으로 기존의 연구 성과인 전반적인 디자인이나 현황을 판단할 수 있는 평가지표의 개발, 데이테를 기반으로 하는 정성적인 평가항목 구성이 많았다.

이에 본 연구에서는 에듀빌에 있는 기존 시설물 이력현황을 활용하여 객관적인 학교시설 현황의 데이터를 활용할 수 있는 방안을 제시하고자 하며, 구체적으로 본 연구에서 보수주기 분석을 통하여 보수주기를 제안하고, 시설개선의 수준(보수율)을 제안하는 등 유지관리의 효율적 관리방안을 수립을 제시하고자 한다.

2.2 현황 및 문제점

현재 학교시설의 노후화에 따른 노후시설의 점증적 증가로 인한 교육환경개선사업의 대상물량이 증가하고 있으며, 교육환경개선사업의 개⋅보수물량의 대부분을 공종별 내구연수가 지나면 추진하는 실정으로 학교가 방학마다 개⋅보수공사를 추진하고 있다. 방학마다 공사를 추진함으로 인하여 정상적 학사일정 계획 수립 및 방학 중 돌봄교실 운영에 지장을 초래하고 있어 학생들의 안전하고 쾌적한 시설환경 구축이 어려운 실정이다.

이러한 추진방식은 단순 우선순위에 의한 사업집행으로 공정성 확보의 측면만 강조함으로 인한 정책의 비효율적 집행의 결과이며, 체계적이고 효율적인 학교시설의 적정한 유지관리 정책이 필요한 원인이라고 할 수 있다.

우선순위에 의한 공종별 사업 추진의 경우 무계획하에서의 개별적 사업추진은 예산집행에 비효율적이다, 예를들면 창호공사, 외벽공사를 다른 시기에 추진할 경우 시스템비계의 비용이 중복되어 이중 예산이 소요된다. 시도교육청의 공종별 우선순위에 의한 개별사업의 집행방식에서 유사공종 및 내구연수가 같은 공종은 통합적으로 관리하는 방식으로의 전환이 필요하다.

다음으로 체계적인 개⋅보수계획의 수립이 어려운 원인중 가장 중요한 것이 학교의 요청에 의한 계획 수립이라고 할 수 있다. 학교의 요청에 의한 계획 수립의 경우는 학교에서 방치하고 사업을 요청하지 않음으로 인하여 학교시설의 노후화가 더욱더 가속화되는 경우가 많이 발생한다. 이러한 시설물의 방치는 시설물에 대한 정기점검이 사전 대비적 성격보다는 이미 훼손되고, 기능이 저하된 부분에 대한 사후점검의 수단으로 전환되는 원인이 된다. 사전점검을 통하여 적은 투자로 기능을 충분히 유지할 수 있음에도 방치되는 경우가 많다. 또한 방치 누적으로 보수 예산 부담의 가중, 불편의 장기화, 안전성 미확보로 이어지고 있다. 이에 체계적이고 계획적인 유지관리의 새로운 방안을 모색하고 학교의 자체적 판단에 의한 유지보수 추진방식에서 빨리 벗어나야 한다.

학교시설의 유지관리는 노후화에 따른 사후적 유지관리 방식과 수선주기를 고려한 사전적 유지관리로 나눌 수 있다. 사후적 유지관리 방식은 단순하게 학교의 예산요구에 의한 보수이력 현황과 개략적 노후도에 따른 우선순위에 의해 사업을 추진하고 있다. 이는 예산상황에 따라 사업을 추진할 수 없는 상황에서는 학교시설의 노후화를 더욱 가중시키는 원인이 된다.

3.1 건축물 현황

서울시교육청의 6,664개동의 건축년도별 건축연면적을 Table 2에 나타냈으며, 50년 이상 건축물은 전체면적의 7.6%에 불과하며, 60년 이상의 건축물은 미미하며 학교시설의 적정한 수명을 60년으로 가정하고 분석을 실시하고자 한다. 또한 건축 경과년별 10~20Y과 30~40Y에 다수 분포하고 있어 유지관리 대상 건물이 많음을 알 수 있다.

Table 2

Building Area and Ratio by Age (m²)

3.2 공종별 내구연수 분석

교육환경개선사업의 공종별 내구연수는 Table 2에 나타내었으며, Table 3에 의하면 10~30년의 주기로 공종별로 개별적으로 유지⋅보수를 실시하고 있다. 또한, 공종별 평균 내구연수는 16.5년으로 나타났다.

Table 3

The Useful Life by Type of Work (Year)

에듀빌의 6,664개동 전체 보수공사 이력자료에 대한 공종별 보수주기를 분석하고자 공종별 내구연수와 보수 이력초과사용연수를 비교한 결과는 Table 4와 같다. 방수공사의 초과사용연수는 7.1년으로 실제 평균 내구연수는 22.1년으로 분석되었다. 냉난방공사의 경우 전기히트펌프(EHP)는 초과사용연수는 3.4년으로 실제 평균 내구연수는 15.4년이고, 가스히트펌트(GHP)는 초과사용연수는 4.7년으로 실제 평균 내구연수는 14.7년으로 분석되었다. 창호공사의 경우 외부창은 초과사용연수는 7.9년으로 실제 평균 내구연수는 32.9년이며, 중연창은 초과사용연수는 6.5년으로 실제 평균 내구연수는 36.5년이고, 출입문은 초과사용연수는 8년으로 실제 평균 내구연수는 23년으로 분석되었다. 바닥공사의 경우 후로링은 초과사용연수는 13.1년으로 실제 평균 내용 연수는 28.1년이며, 비닐타일은 초과사용연수는 9.4년으로 실제 평균 내구연수는 17.4년이고, 테라죠는 초과사용연수는 3.4년, 실제 평균 내구연수는 18.4년이다. 냉난방, 창호, 바닥공사의 경우 목표 내구연수를 4~9년 연장이 가능한 것으로 분석되었다.

Table 4

Set Maintenance Target Years and Priorities

3.3 최근 4년간 공종별 보수주기 분석

에듀빌 시설보수 이력자료의 공종별 실제 내구연수를 분석함에 있어 최근에 추진된 자료를 별도로 검토하여 최근의 경향을 분석하고 내구연수에 대한 신뢰성을 확보하고자 한다. 이에 2018년부터 2021년까지 4년간 공종별 보수 이력 실제 내구연수에 대한 보수건수를 Figs. 1~6에 나타냈다. 보수 이력의 공종별 실제 평균 보수주기와 최대건수(Peak)일 때의 보수주기를 분석하여 현행 내구연수와 실제적인 보수년도에 대한 비교를 통해 학교 실정에 맞는 공종별 내구연수를 제시하고자 한다.

Fig. 1

Frequency of Heating and Cooling Work

Fig. 6

Current Status of Exterior Wall Work Frequency

각 공종별 최대건수(Peak)일 때 보수주기는 냉난방 13년, 방수 9년, 창호 26년, 바닥 16년, 화장실 17년, 외벽 15년과 37년이다. 따라서 방수와 화장실의 경우 피크치가 9년과 17년이나 내구연수는 각각 15년과 20년으로 내구연수에 못미치는 공사가 발생되었다. 이에 방수와 화장실의 경우 내구연수의 변경 및 검토가 필요하다 판단된다.

방수공사와 바닥공사의 경우 5년 이후 급속하게 보수하는 사례가 급증하고 있어 재료의 물성, 시공의 하자, 부분적인 손상의 여부를 면밀히 검토하여야 할 것으로 판단된다.

3.3.2 방수공사

방수공사 추진건수는 1,580건으로 Fig. 2와 같다. 평균보수주기는 12.7년이고, 최대건수일 때 보수주기는 9년이다. 내구연수가 15년이나 9년차에 가장 많은 보수를 추진하고, 5년차 경과 후 보수건수가 급증하였다.

Fig. 2

Current Status of Waterproofing Work Frequency

3.3.3 창호공사

창호공사 추진건수는 630건으로 Fig. 3과 같다. 평균보수주기는 28.4년이고, 최대건수일 때 보수주기는 26년이다. 내구연수는 25년이나 평균보수주기 및 최대건수일 때 보수주기가 내구연수를 상회하고 있다.

Fig. 3

Current Status of Window Work Frequency

3.3.4 바닥공사

바닥공사 추진건수는 986건으로 Fig. 4와 같다. 평균보수주기는 18.6년이고, 최대건수일 때 보수주기는 16년이다. 내구연수는 후로링의 경우 15년, 비닐타일의 경우 8년보다 실제 사용연수가 초과하여 사용하였으나, 5년차 경과 후 보수건수가 급증하는 것으로 나타났다.

Fig. 4

Current Status of Floor Work Frequency

3.3.5 화장실공사

화장실공사 추진건수는 480건으로 Fig. 5와 같다. 평균보수주기는 18.2년이고, 최대건수일 때 보수주기는 17년이다. 내구연수는 20년으로 내구연수에 못미쳐서 공사를 추진하는 것으로 나타났다.

Fig. 5

Current Status of Toilet Work Frequency

3.4 보수 주기관리 분석 결과

에듀빌의 자료 6,664개동에 대한 보수공사의 내구연수 분석 Table 3에 의하면 공종별 내구연수와 실제 평균 내구연수를 비교한 결과 냉난방, 창호, 바닥의 경우 목표 내구연수를 4~9년 연장이 가능한 것으로 분석되는 등 전체적인 평균값이 내구연수에 못미치는 경우는 없었다.

그러나 최근 4년간 공종별 보수주기 분석 Figs. 1~6에 의하면 실제사용연수가 내구연수에 못미치는 공종이 발생되었다. 방수와 바닥의 보수건수를 나타내는 Figs. 2, 4에 의하면 내구연수는 각각 15년에 비하여 5년 이후부터 급속하게 보수하는 사례가 급증하는데, 이것은 재료의 물성에 의한 성능저하보다는 시공하자, 부분적인 손상으로 사료된다. 화장실의 경우, 꿈꾸고 꾸미는 화장실사업인 정책사업의 추진으로 인한 사용자의 요구수준이 향상되어 학교에서 우선적으로 선호하는 사업으로 내구연수를 축소할 필요성이 있다. 또한 외벽의 경우 내구연수에 상관없이 다수의 피크점이 보이는 이유는 최근 외단열마감재의 화재발생을 미연에 방지하기 위한 정책사업의 추진으로 인하여 내구연수와 상관없이 외단열재의 유무의 판단기준으로 사업을 추진하고 있기 때문이다.

위와 같이 내구연수에 못미쳐 보수공사를 추진할 수 있었던 여건은 예산편성이다. 최근 세수확보로 인한 교육재정의 여유로 교육정책사업은 물론 교육시설사업에도 큰 영향을 미치고 있다. Table 5와 같이 서울시교육청의 시설사업비 예산이 크게 증가하였다. 최근 4년간 교육환경개선사업은 2018년 3,538억원에서 2021년 5,689억원으로 크게 증가하였다.

Table 5

Budget Exchange Improvement Project (2018-2021)

교육환경개선사업의 적정한 투자규모를 학교시설통합시스템의 자료를 활용하여 현재 공종별 내구연수에 맞게 30년동안 보수를 추진할 경우 소요금액은 Fig. 7과 같이 1,720억원에서 6,280억원의 범위에 있는 것으로 나타났다. 30년간 총금액의 평균값은 2,957억원이며, Fig. 7과 같이 대부분 매년 3,000억원 이내의 예산이 적정할 것으로 사료된다. 다만, Table 1과 같이 건축물 경과년도가 10년에서 20년이 경과한 건축물의 Table 2에 의한 공종별 평균 내구연수 16.5년이 경과하는 시점인 2025년도에 보수할 물량이 Fig. 7과 같이 6,280억원으로 최고 예산이 필요한 것으로 나타나고 있다. 현재의 공종별 내구연수에 의한 투자방식은 예산의 유연한 대처가 어렵다. 학교시설의 보수이력 분석에 의한 적정한 공종별 목표 내구연수를 재설정하여 사업예산 피크가 발생하지 않고 일정예산(3,000억원)이 소요되도록 사업물량을 조정할 수 있는 방안이 마련되어야 한다.

Fig. 7

Amount Budget Required for Environmental Improvement Project Over the Next 30 Years

이에 현재 내구연수의 변경을 통하여 우선순위에 의한 개별 투자방식을 지양하고 그룹핑 투자방식으로 개선하여야 한다. 공사의 보수주기의 관리를 통하여 연관성 있는 보수공사를 통합하여 관리하는 것은 지속가능한 건축물로의 조성에 용이할 뿐만아니라, 가설비용 등의 축소로 예산절감과 공사횟수를 줄일 수 있어 수업 결손 최소화에도 기여할 수 있을 것으로 사료된다.

또한, 내구연수에 못미치는 공종에 대한 원인분석을 통해 유지관리 방안 및 설계기준을 마련하는 등 체계적 관리를 실시하여야 한다. 세부적으로 예방적 유지관리(사후적 유지관리에서 사전적 유지관리) 추진, 시설점검 기능 강화 등 LCC (생애주기비용)적 관점에서 시설물에 대한 유지관리비용 최소화 및 건축물의 사용 수명연장을 도모할 수 있는 효율적인 유지관리방안을 수립해야 한다.

4.1 추진방향

학교시설의 보수주기 관리에 의한 사전적 유지관리 및 연관성 있는 보수공사를 통합하여 관리하는 방안으로 세가지의 방향성을 설정하고자 한다.

첫째, 효율적인 공종별 유지보수 주기를 제안하고자 한다. 내구연수에 의한 단순한 우선순위 선정에 따른 산발적 시설집행방식을 탈피하고 유지관리의 그룹핑 방식으로 전환하여야 한다.

둘째, 계획적 통합 유지보수공사를 추진하고자 한다. 내구연수를 유연적으로 대처할 수 있는 성능유지방안 마련이 필요하다. 공종별 내구연수 상향 목표 설정 및 건축물의 내구연한 수명연장 가능성 여부를 확인하고, 사후적 집행방식에서 사전적 예방으로 전환하기 위한 성능유지방안을 제시하고자 한다.

4.2 생애주기를 고려한 내구연수 변경 제안

4.2.1 내구연수 기준 설정 및 제안

시설물 보수이력 공종별 내구연수 분석 Table 3에 의거 냉난방, 창호, 바닥공사의 경우 목표 내구연수를 4~9년 연장이 가능한 것으로 분석되었고, 별도 검토한 최근 4년간 공종별 보수주기 분석 Figs. 1~6에 의거 내구연수 변경을 Table 6과 같이 제안한다.

Table 6

Proposal to Change the Useful Life

냉난방공사 및 바닥공사의 경우 내구연수를 15년으로 변경한다. 창호공사 및 외벽공사의 경우는 교육환경개선사업에서 제외하고, 대수선사업과 병행하여 추진한다.

최근 4년간 공종별 보수주기 분석에 의거 화장실보수공사의 경우 최대건수(Peak)일 때 보수주기는 17년으로 내구연수 20년에 못미치는 경우가 발생했다. 따라서 화장실의 경우 전면보수 내구연수가 20년이나 15년으로 축소 하고자 한다. 왜냐하면 생활여건의 변화로 사용자의 의식수준 상향, 급진적인 사회 변화속도에 비례하는 기능적⋅디자인 감성적 만족도 충족 요구 반영의 어려움이 있어 사용자의 불만 및 민원이 발생하고 있다. 내구연수 축소에 대한 검토한 결과 전면보수 기준 평균 16~17년 경과 대상이 예산반영 추세이며, 2017년 12월 한국교육개발원의 교육부 연구보고서에서도 적정 수선주기를 15년으로 설정하고 있어 15년으로 내구연수를 변경하고자 한다.

방수공사 내구연수(15년)를 기준으로 다른 사업별(화장실, 냉난방, 출입문, 바닥 등) 내구연수가 도래하지 않은 경우 방수공사 내구연수까지 연장을 하고, 그 외 사업은 내구연수가 도래한 최대년도 사업을 기준으로 사업별 목표 유지관리 내구연수를 설정하여 사업을 추진한다.

4.2.2 LCC분석 기법에 의한 현재가치 변화

효율적인 유지관리를 위해 공종별 내구연수의 변경을 제안함에 있어 성능중심의 유지관리체계를 도입하기 위한 내구연수와 성능의 관계에 대한 검토가 필요하다. 이에 내구연수와 같이 적절한 유지관리가 제대로 이행된다는 조건하에 성능함수의 곡선을 제시하고자 LCC분석에 의한 현재가치의 변화를 검토하고자 한다.

서울특별시교육청 관내의 2011년도 BTL방식으로 개축사업을 추진한 서울◯◯초등학교 교사를 기준으로 LCC분석을 실시하고자 한다. 교사의 연면적은 6,708 m²이다.

4.2.2.1 LCC 분석의 기본 설정

현재 교사 개축단가는 m²당 2,700천원으로 서울◯◯초등학교 교사 개축공사비는 18,111,600천원이고, 교사의 개축 수명을 60년으로 가정하고자 한다. 명목할인율을 기초로 현시점으로부터 미래의 비용발생 시점까지의 비용을 현재시점가치의 비용으로 환산하는 방법인 현재가치환산법을 적용한다. 실질할인율은 2.8%를 적용하였다. 2000년부터 2020년까지 금리는 평균 6.1% 상승했으며, 물가상승률은 평균 2.4%이며, 실질활인율은 2.8%이다.

4.2.2.2 현행 내구연수에 의한 현재가치 환산

공종별 m²당 보수단가, 현행 내구연수는 Table 7과 같다. LCC 분석의 기본 설정값을 기준으로 Table 7의 보수단가와 현행 내구연수를 적용하여 현재가치를 분석하여 그래프로 나타내면 Fig. 8과 같다.

Table 7

Repair Unit Price by Construction and Useful Life (Current)

Fig. 8

Conversion of Present Value Based on the Current Useful Life

4.2.2.3 제안 내구연수에 의한 현재가치 환산

공종별 m²당 보수단가, 제안 내구연수는 Table 7과 같다. LCC 분석의 기본 설정값을 기준으로 Table 8의 보수단가와 제안 내구연수를 적용하여 현재가치를 분석하여 그래프로 나타내면 Fig. 9와 같다.

Table 8

Repair Unit Price by Construction and Useful Life (Proposal)

Fig. 9

Conversion of Present Value Based on the Proposed Useful Life

4.3 수선기준에 따른 비용 분석 및 방안 적용

4.3.1 수선기준 적용 방안

방수 및 바닥공사의 경우 시공의 하자, 부분적인 손상으로 인하여 5년 이후부터 급속하게 보수하는 사례가 급증하였다. 이에 내구연수를 유연적으로 대처할 수 있는 성능유지방안 마련이 필요하다. 수선기준(수선주기 및 보수율) 적용을 통한 계획적 통합 유지관리를 통한 사전적 관리 체계 방식으로 전환하여야 한다. 사후적 유지관리에서 효율적 유지보수 관리 도입으로 사전적 유지관리를 실시하여야 한다. 이를 위해서 시설보수에 대한 사업비(교육환경개선사업)와 별개로 통합 유지관리를 위한 별도의 시설비를 책정하고, 계획적 보수공사와 사전적 보수공사를 복합적으로 추진하는 계획적 유지관리를 추진하여야 한다.

이를 통한 건축물의 조기 노후 예방을 위한 공종별 일정주기로 사전점검 및 부속물에 대한 사전투자로 수명을 연장하여야 한다. 성능을 유지하기 위한 통합 유지보수의 시설물 보수 세부방안은 Table 9와 같다.

Table 9

Establishment of Linkage with Integrated Performance Improvement

가. 방수공사(노출방수): 6~10년주기로 이음부 및 손상부분보수와 탑코팅을 실시한다.

나. 바닥공사 : 6~10년 주기로 손상 및 파손부분 보수 후 왁스칠을 실시한다.

다. 창호공사 : 10년 주기로 호차교체 및 레일청소, 창틀코킹, 유리닦기 등을 실시한다.

라. 외벽공사 : 판넬 및 석재류는 이음부 코킹 및 청소를 10년주기로 실시하고, 외단열시스템은 10년주기로 앵커 및 메쉬보강 후 마감재바르기를 실시하며, 벽돌벽은 20년 주기로 줄눈보수 및 발수재바르기를 실시한다.

4.3.2 수선기준 적용에 따른 비용 분석

수선기준 적용을 통한 사전적 수선공사 추진으로 인하여 환경개선대상사업 중 방수공사, 창호공사, 바닥공사 사업분야에 대한 예산소요액 분석 및 절감효과를 분석한 결과는 Table 10과 같다. 이로 인한 절감액은 년간 60억이 절감되어 환경개선사업비 보수예산의 10% (사후적보수 590억, 사전적보수 530억, 절감액 60억) 절감이 가능하다. 또한, 사전적 유지관리를 통하여 시설의 장수명화를 기대할 수 있을 것으로 판단되며, 설계기준의 성능을 향상하여 내용연수를 증가할 경우 예산의 추가적인 절감효과는 더 클 것으로 판단된다.

Table 10

Comparison of Budget Savings by Advance Improvement Method

4.3.3 계획적 보수공사와 사전적 수선공사의 연계

1992년 이전의 표준도에 의하여 지어진 건축물의 경우 구조적으로 60년 이상 사용하기 어려운 상황이다. 하지만 1993년 이후 현대화학교의 경우 강화된 구조기준과 내진성능을 대부분 확보한 상황이다. 1993년 이후 건축물은 전체의 약 80% 정도로 건축물의 대부분을 차지하고 있다.

보수주기 관리를 통한 지속가능한 학교시설 유지관리 시스템을 구축하고, 선진화 추구를 위한 학교시설 중⋅장기 유지관리 계획 수립에 의한 체계적 관리를 실시하여야 한다. 체계적 관리는 목표 내구연수를 설정하고 계획 보수주기를 고려하여 보수공사를 추진하여야 한다. 이에 계획적 유지보수공사에 의한 건물의 성능 및 자산의 수준의 유지향상에 대한 정비체계도는 Fig. 10에 나타낸다.

Fig. 10

Planned Repair Work and Maintenance Work Image (The Target Life, a 60-Year Building)