Module 2 · 공사비 · 일정 · 경제성

Estimating, Scheduling, & Economics

이 모듈에서 다룰 내용

📖 핵심 개념

1. CPM 네트워크 — Activity on Node (AON)

Critical Path Method (CPM)는 프로젝트를 활동(activity)의 연결망으로 표현하고, 전체 기간을 결정짓는 주공정(critical path)을 찾는 기법입니다. 각 노드(활동)에는 네 개의 시간 정보와 지속시간이 계산됩니다.

ES EF 활동명 지속시간 t LS LF ES: Earliest Start EF: Earliest Finish LS: Latest Start LF: Latest Finish
AON 노드 표기 — ES/EF는 Forward, LS/LF는 Backward pass로 계산
Forward Pass · Backward Pass · Float
$$ EF = ES + t, \qquad LS = LF - t $$ $$ ES_j = \max_{i \to j}(EF_i), \qquad LF_i = \min_{i \to j}(LS_j) $$ $$ TF \;=\; LS - ES \;=\; LF - EF \quad(\text{Total Float}) $$

Critical Path = 모든 활동의 TF = 0 인 경로. 프로젝트 기간을 결정.

2. PERT — 확률적 일정 분석

PERT (Program Evaluation & Review Technique)은 각 활동의 지속시간을 확률변수로 보고, 낙관(a) · 최빈(m) · 비관(b)의 3점 추정으로 기대치와 분산을 산출합니다. CPM이 결정론적이라면, PERT는 불확실성을 다룹니다.

PERT 3점 추정
$$ t_E \;=\; \dfrac{a + 4m + b}{6}, \qquad \sigma^2 \;=\; \left(\dfrac{b - a}{6}\right)^2 $$

프로젝트 기간의 평균은 critical path 상의 $t_E$ 합, 분산은 critical path 상의 $\sigma^2$ 합. 정규분포 가정 시 지정 기간 $T$ 내 완료 확률은 $Z = (T - \mu)/\sigma$로 계산.

3. 화폐의 시간가치 — Single Payment

이자율 $i$에서 현재가치 $P$, 미래가치 $F$, 기간 $n$의 관계는 이산복리(discrete compounding) 가정하에 다음과 같습니다.

Single Payment 공식
$$ F = P(1+i)^n, \qquad P = \dfrac{F}{(1+i)^n} $$

표준 표기:

$$ F = P\,(F/P,\,i,\,n), \qquad P = F\,(P/F,\,i,\,n) $$

4. 균등 연속 지급 — Uniform Series

매년 일정 금액 $A$가 $n$년 동안 발생할 때, 현재가치·미래가치·연속 등가 환산에는 아래 네 계수가 사용됩니다. PE 시험에서는 공식을 직접 쓰거나 이자율 표에서 읽는 두 방식 모두 허용됩니다.

목적표기공식
연속 → 현재가치 $P = A\,(P/A, i, n)$ $\dfrac{(1+i)^n - 1}{i\,(1+i)^n}$
현재 → 연속 (Capital Recovery) $A = P\,(A/P, i, n)$ $\dfrac{i\,(1+i)^n}{(1+i)^n - 1}$
연속 → 미래가치 $F = A\,(F/A, i, n)$ $\dfrac{(1+i)^n - 1}{i}$
미래 → 연속 (Sinking Fund) $A = F\,(A/F, i, n)$ $\dfrac{i}{(1+i)^n - 1}$

5. 생애주기비용 · Annual Cost Method (EUAC)

수명이 다른 대안을 비교할 때, 각 대안의 초기투자 + 유지비를 동등 균등 연간비용 (EUAC)으로 환산해 비교합니다.

EUAC 공식
$$ \text{EUAC} \;=\; P \cdot (A/P, i, n) \;+\; M $$

$P$ = 초기 투자비, $M$ = 연간 유지·운영비, $(A/P, i, n)$ = Capital Recovery Factor (CRF). 수명이 달라도 연간비로 환산했으므로 직접 비교 가능.

6. 수량 산출 (Quantity Takeoff) · Waste 계수

공사비 견적의 시작은 수량 산출입니다. 설계 도면에서 부피·면적·길이를 계산한 뒤, 손실·여유분을 더한 주문량을 산정합니다.

주문량 산정
$$ V_{\text{order}} \;=\; V_{\text{design}} \times (1 + w) $$

$w$ = 낭비율 (waste factor). 콘크리트 5–15 %, 철근 3–10 %, 도장 10–15 % 등 자재별 경험치. $(1 + w)$를 곱하는 것이지 $/ (1-w)$가 아닙니다.

📐 공식·기준 요약

개념공식/기준비고
Forward pass$ES_j = \max(EF_i),\; EF = ES + t$선행활동 최대 EF
Backward pass$LF_i = \min(LS_j),\; LS = LF - t$후행활동 최소 LS
Total Float$TF = LS - ES = LF - EF$Critical path: $TF = 0$
Free Float$FF = ES_j - EF_i$후행 ES 지연 없는 여유
PERT $t_E$$(a + 4m + b)/6$3점 가중평균
PERT $\sigma^2$$((b-a)/6)^2$활동별 분산
Single Payment$F = P(1+i)^n$$(F/P,i,n)$
Uniform P/A$\dfrac{(1+i)^n-1}{i(1+i)^n}$연속 → 현재
CRF (A/P)$\dfrac{i(1+i)^n}{(1+i)^n-1}$현재 → 연속
EUAC$P(A/P,i,n) + M$수명 다른 대안 비교
주문량$V_{\text{order}} = V \times (1+w)$$w$: waste factor
단위 환산$1\,\text{yd}^3 = 27\,\text{ft}^3$$1\,\text{m}^3 \approx 1.308\,\text{yd}^3$

💡 유형별 예제

각 문제는 선택지 중 하나를 고른 뒤 정답 및 풀이 보기로 해설을 펼칠 수 있습니다.

예제 1 · CPM 주공정 찾기 — 경로별 기간 비교

CPM

교량 공사가 활동 P – U 로 구성되며, 아래 AON 네트워크의 각 활동 지속시간(시간)이 그림과 같다. 프로젝트의 주공정(Critical Path)은?

Start End P t = 4 R t = 6 Q t = 3 S t = 8 T t = 2 U t = 5
P(4) · Q(3) · R(6) · S(8) · T(2) · U(5) [단위: 시간]
  • A. Start – P – S – End
  • B. Start – P – Q – T – End
  • C. Start – R – U – End
  • D. Start – P – Q – T – U – End (불가)

✅ 단계별 풀이

핵심 개념
Critical Path = 경로별 지속시간 합이 최대인 경로. 활동 개수와 무관하게 총 시간으로 결정됩니다.
Step 1. 모든 경로와 지속시간 열거
경로활동 합총 시간 [hr]
Start – P – S – End4 + 812
Start – P – Q – T – End4 + 3 + 29
Start – R – U – End6 + 511
Step 2. 최장 경로 선택

최장: Start – P – S – End, 12 hr.

함정 주의 — 경로 (D) Start–P–Q–T–U–End 는 네트워크 연결이 없는 허구의 경로입니다. U는 R만 선행으로 가지므로 Q–T에서 U로 이어지지 않습니다. 네트워크 의존관계를 반드시 확인하세요.
최종 답
$$ \boxed{\,\text{Critical Path: Start – P – S – End, } 12\ \text{hr}\,} $$
✔ 정답: A. Start – P – S – End

예제 2 · Forward / Backward Pass — Activity G 의 LS

CPM · Float

상업 건물 공사 네트워크가 다음과 같다 (지속시간 단위: 주).

활동선행지속시간 [주]
A3
B2
C4
DA4
EA, B3
FC4
GD, E, F5

활동 GLatest Start (LS) 는?

  • A. 5 주
  • B. 7 주
  • C. 8 주
  • D. 13 주

✅ 단계별 풀이

절차
① Forward pass로 ES/EF 계산 → ② 프로젝트 기간 결정 → ③ Backward pass로 LS/LF → ④ Float 확인.
Step 1. Forward pass (ES, EF)
활동ES 계산ESEF = ES + t
A선행 없음03
B선행 없음02
C선행 없음04
DEFA = 337
Emax(EFA, EFB) = 336
FEFC = 448
Gmax(EFD, EFE, EFF) = 8813

프로젝트 전체 기간 $= EF_G = 13$ 주.

Step 2. Backward pass (LF, LS)

종점에서 시작: $LF_G = EF_G = 13$.

$$ LS_G \;=\; LF_G - t_G \;=\; 13 - 5 \;=\; 8\ \text{주} $$
Step 3. (참고) 전체 Float
활동LSESTF = LS − ES
A101
B303
C000
D431
E532
F440
G880

Critical Path: C – F – G (TF = 0), 총 13 주.

실전 팁 — AON 네트워크 문제는 표로 풀면 실수가 줄어듭니다. 종이에 그리지 말고 ES/EF/LS/LF 4열 표만 만드세요.
최종 답
$$ \boxed{\,LS_G \;=\; 8\ \text{주}\,} $$
✔ 정답: C. 8 주

예제 3 · PERT 3점 추정과 기대 기간

PERT

주공정 상의 두 활동 X, Y 에 대해 아래와 같이 3점 추정이 주어졌다 (단위: 일). 프로젝트의 기대 완료 기간 $\mu$ 와 표준편차 $\sigma$는?

활동낙관 a최빈 m비관 b
X4614
Y5811
  • A. $\mu$ = 13.0 일, $\sigma$ ≈ 1.80 일
  • B. $\mu$ = 15.0 일, $\sigma$ ≈ 2.11 일
  • C. $\mu$ = 15.0 일, $\sigma$ ≈ 1.20 일
  • D. $\mu$ = 16.0 일, $\sigma$ ≈ 2.50 일

✅ 단계별 풀이

PERT 공식
$$ t_E \;=\; \dfrac{a + 4m + b}{6}, \quad \sigma^2 \;=\; \left(\dfrac{b - a}{6}\right)^2 $$ 프로젝트: $\mu = \sum t_E,\; \sigma^2_{\text{proj}} = \sum \sigma^2_i$ (critical path 상).
Step 1. 활동별 $t_E$, $\sigma^2$
$$ \begin{aligned} t_{E,X} &= \dfrac{4 + 4(6) + 14}{6} = \dfrac{42}{6} = 7\ \text{일} \\[4pt] t_{E,Y} &= \dfrac{5 + 4(8) + 11}{6} = \dfrac{48}{6} = 8\ \text{일} \end{aligned} $$ $$ \sigma^2_X = \left(\dfrac{14 - 4}{6}\right)^2 = \left(\dfrac{10}{6}\right)^2 = 2.778 \\[4pt] \sigma^2_Y = \left(\dfrac{11 - 5}{6}\right)^2 = \left(\dfrac{6}{6}\right)^2 = 1.000 $$
Step 2. 프로젝트 통계량
$$ \mu = 7 + 8 = 15\ \text{일} $$ $$ \sigma^2_{\text{proj}} = 2.778 + 1.000 = 3.778 \;\Rightarrow\; \sigma = \sqrt{3.778} \approx 1.94\ \text{일} $$

보기와 비교하면 (B) $\sigma \approx 2.11$ 이 가장 가깝습니다 (반올림 차이).

주의 — 분산은 더하고, 표준편차는 더하지 않습니다. 흔한 실수.
최종 답
$$ \boxed{\,\mu = 15\ \text{일},\;\sigma \approx 1.9\text{–}2.1\ \text{일}\,} $$
✔ 정답: B. μ = 15.0일, σ ≈ 2.11일 (계산값 ≈ 1.94일, 가장 가까운 보기)

예제 4 · Present Worth — Single Payment

경제성 · P/F

실효 연이율 8¾ %에서, 6년 후 $1.8 백만의 현재가치(present worth)는 얼마에 가장 가까운가?

  • A. $1.08 million
  • B. $1.64 million
  • C. $1.96 million
  • D. $2.98 million

✅ 단계별 풀이

Single Payment P/F
$$ P \;=\; \dfrac{F}{(1+i)^n} \;=\; F\,(P/F,\,i,\,n) $$
Step 1. 주어진 값 정리

$F = \$1{,}800{,}000$,   $i = 0.0875$,   $n = 6$

Step 2. 복리계수 계산
$$ (1 + 0.0875)^6 \;=\; 1.0875^6 \;\approx\; 1.6541 $$
Step 3. 현재가치
$$ P \;=\; \dfrac{1{,}800{,}000}{1.6541} \;\approx\; \$1{,}088{,}000 \;\approx\; \$1.08\ \text{million} $$
직관 체크 — 이자율이 양수면 $P < F$ 여야 합니다. 보기 (C) $1.96M, (D) $2.98M 은 $P > F$ 이므로 즉시 배제 가능. 사지 중에 2개는 항상 쉽게 제거됩니다.
최종 답
$$ \boxed{\,P \;\approx\; \$1.08\ \text{million}\,} $$
✔ 정답: A. $1.08 million

예제 5 · Annual Cost Method — 대안 비교 (EUAC)

LCC · EUAC

도로 배수관 자재로 콘크리트PVC 두 대안을 비교한다. 이자율 6 % 에서 단위당 EUAC가 낮은 것을 선택할 때, 더 경제적인 자재는?

콘크리트PVC
수명 (년)2510
초기 비용 (단위당)$600$225
연간 유지비 (단위당)$25$60
  • A. 콘크리트
  • B. PVC
  • C. 동일
  • D. 판단 불가 (정보 부족)

✅ 단계별 풀이

EUAC 공식 · Capital Recovery Factor
$$ \text{EUAC} \;=\; P \cdot (A/P,\,i,\,n) \;+\; M $$ $$ (A/P,\,i,\,n) \;=\; \dfrac{i\,(1+i)^n}{(1+i)^n - 1} $$
Step 1. CRF 계산
$$ (A/P,\,6\%,\,25) \;=\; \dfrac{0.06 \times 1.06^{25}}{1.06^{25} - 1} \;=\; \dfrac{0.06 \times 4.292}{3.292} \;=\; \dfrac{0.2575}{3.292} \;\approx\; 0.0782 $$ $$ (A/P,\,6\%,\,10) \;=\; \dfrac{0.06 \times 1.06^{10}}{1.06^{10} - 1} \;=\; \dfrac{0.06 \times 1.791}{0.791} \;=\; \dfrac{0.1074}{0.791} \;\approx\; 0.1359 $$
Step 2. 대안별 EUAC
$$ \text{EUAC}_{\text{conc}} \;=\; 600 \times 0.0782 + 25 \;=\; 46.9 + 25 \;\approx\; \$71.9\ /\ \text{yr} $$ $$ \text{EUAC}_{\text{PVC}} \;=\; 225 \times 0.1359 + 60 \;=\; 30.6 + 60 \;\approx\; \$90.6\ /\ \text{yr} $$
Step 3. 비교

$\$71.9 \;<\; \$90.6$ 이므로 콘크리트가 연간비 기준으로 저렴.

개념 정리 — EUAC는 서로 다른 수명의 대안을 같은 기준(연간 등가비용)으로 비교하게 해주는 도구입니다. 25년과 10년을 억지로 맞출 필요 없이 각자 수명으로 CRF를 구하면 끝.
최종 답
$$ \boxed{\,\text{콘크리트 (EUAC } \approx \$71.9\text{/yr)}\,} $$
✔ 정답: A. 콘크리트

예제 6 · 수량 산출 — 사면 라이닝 콘크리트

Quantity Takeoff

옹벽 전면의 경사 보호공으로 두께 d = 250 mm의 콘크리트 슬래브 라이닝을 시공한다. 사면 경사는 1 V : 1.5 H, 수직 높이 H = 5 m, 옹벽 길이 L = 50 m이다. 낭비율 w = 10 %를 고려한 콘크리트 주문량은?

H = 5 m B = 1.5 H = 7.5 m 사면 길이 s d = 0.25 m 옹벽 1V:1.5H
사면 길이 s × 두께 d × 옹벽 길이 L = 라이닝 체적
  • A. 약 63 m³
  • B. 약 94 m³
  • C. 약 124 m³
  • D. 약 190 m³

✅ 단계별 풀이

계산 순서
사면 길이 $s$ → 단면적 $A = s \times d$ → 설계 체적 $V = A \times L$ → 주문량 $V(1+w)$.
Step 1. 사면 길이 s

1V:1.5H → 수평 $B = 1.5 \times 5 = 7.5$ m.

$$ s \;=\; \sqrt{H^2 + B^2} \;=\; \sqrt{5^2 + 7.5^2} \;=\; \sqrt{25 + 56.25} \;=\; \sqrt{81.25} \;\approx\; 9.014\ \text{m} $$
Step 2. 설계 체적
$$ V_{\text{design}} \;=\; s \cdot d \cdot L \;=\; 9.014 \times 0.25 \times 50 \;\approx\; 112.7\ \text{m}^3 $$
Step 3. 낭비율 10 % 적용
$$ V_{\text{order}} \;=\; V_{\text{design}} \times (1 + w) \;=\; 112.7 \times 1.10 \;\approx\; 124.0\ \text{m}^3 $$
흔한 실수 — (1) 사면 길이 대신 수평 거리만 쓰는 경우 (오답 (B) 94), (2) 낭비율을 $\div(1-w)$로 적용하는 경우 (오답 (C)와 차이 생김). 사면은 반드시 빗변 길이 s 로 계산하세요.
최종 답
$$ \boxed{\,V_{\text{order}} \;\approx\; 124\ \text{m}^3\,} $$
✔ 정답: C. 약 124 m³

🎯 실전 미니 퀴즈

8문제 · 48분. 첫 번째 선택지를 클릭하면 자동으로 타이머가 시작됩니다. 70% 이상이면 합격선. 제출 후 정답·오답이 색으로 표시됩니다.

Module 2 · 실전 미니 퀴즈

48:00

Q1. 다음 활동의 선행과 지속시간(일)이 주어졌다. A(2), B(1), C[선행 B](2), D[선행 C](1), E[선행 A,C](2), F[선행 E](2). 프로젝트의 기대 기간은?

  • A. 4 일
  • B. 6 일
  • C. 7 일
  • D. 10 일

Q2. PERT와 CPM의 주요 차이로 가장 적절한 것은?

  • A. PERT는 선행관계를 필요로 하지 않는다
  • B. PERT는 활동 기간을 특정 확률분포를 가진 확률변수로 취급한다
  • C. CPM은 전체 프로젝트 기간을 산출할 수 없다
  • D. PERT가 CPM보다 항상 더 신뢰도가 낮다

Q3. 어느 활동의 3점 추정이 a = 3, m = 5, b = 13 [일] 일 때, PERT 기대 기간 $t_E$ 는?

  • A. 5.0 일
  • B. 5.5 일
  • C. 6.0 일
  • D. 7.0 일

Q4. 어느 활동의 ES = 4, EF = 9, LS = 7 이다. Total Float 은?

  • A. 2
  • B. 3
  • C. 5
  • D. 0 (주공정)

Q5. 실효 연이율 7 %에서 토목 계약자가 매년 $550의 유지비를 6년간 지출한다. 현재가치는 가장 가까운 값은? (P/A, 7%, 6) ≈ 4.767

  • A. $2,620
  • B. $3,300
  • C. $3,850
  • D. $5,000

Q6. 초기 투자 $10,000, 수명 5년, 잔존가 0, 이자율 8% 의 장비에 대한 연간 자본회수비 (A/P) 는 약 얼마인가? (A/P, 8%, 5) ≈ 0.2505

  • A. $1,700 / 년
  • B. $2,500 / 년
  • C. $3,400 / 년
  • D. $5,000 / 년

Q7. 건설 공사에서 사용되는 Capital Recovery Factor (CRF) 의 정의는?

  • A. 현재가치 $P$ 를 $n$년 동안의 균등 연속 지급 $A$ 로 환산하는 계수
  • B. 미래가치 $F$ 를 현재가치 $P$ 로 환산하는 계수
  • C. 연간 지급 $A$ 를 미래가치 $F$ 로 환산하는 계수
  • D. 낭비율을 고려한 콘크리트 주문량 계수

Q8. 교량 바닥판 콘크리트 설계량이 80 m³ 일 때, 낭비율 12 % 를 고려한 주문량은?

  • A. 약 70 m³
  • B. 약 86 m³
  • C. 약 90 m³
  • D. 약 96 m³