영국의 교통연구소(Transport Research Laboratory, TRL)는 2012년 7월 그리드 보강 아스팔트(grid-reinforced asphalt)의 경제성에 대한 이해를 돕기 위해 전 생애비용 산출(Whole Life Costing, WLC)을 수행하기 위해 계약을 맺었음. 이의 목적은 여러 다른 도로포장의 유지관리 방안을 고려할 때 의사결정을 돕기 위해 이 연구에서 얻은 지식을 사용하는 것이었음.

이 연구는 문헌 연구를 통하여 설치된 많은 그리드 보강 아스팔트의 성능을 검토하였고, 이는 2012년 2월에 CPR1530 보고서 - 인공섬유 보강 아스팔트의 성능(The Performance of Geosynthetic Reinforced Asphalt) - 를 통하여 출간되었음.

전 생애비용 분석(Whole Life Cost analysis)은 도로포장의 유지관리에 대한 우선순위를 설정하고 조달을 하기 위해 고속도로청(Highways Agency)에 의해 사용되는 가치 경영(Value Management, VM)에서 핵심적인 부분임.

특정 처리 방안의 전 생애비용은 "도로포장의 전 생애 경제성 평가를 위한 소프트웨어(Software for the Whole Life Economic Evaluation of Pavements, SWEEP)"를 사용하여 고속도로청을 통해 계산되고, SWEEP 사용자 안내서에 기술되어 있음.

SWEEP는 하나의 처리 방안을 다른 방안들과 비교하여 경제적 이점을 평가함. SWEEP는 60년의 분석 기간에 대해 유지관리를 예측하기 위해 최신의 교통 및 시공 데이타를 받아들이고, 처리 선정과 열화(deterioration) 규칙을 사용함. SWEEP는 WLC를 사용하여 하나의 계획에 의해 제공되는 화폐 가치를 평가하는데, 이는 최종 VM 점수의 50%를 차지함. 전체 점수에서 나머지 50%는 안전에 대한 점수(30%)와 환경 이슈에 대한 점수(20%)로 구성됨.

모델링은 두 가지 매우 다른 시나리오를 사용하여 수행되었음: 왕복 3차선 도로(dual three lane motorway, D3M)와 편도 2차선(single two lane, S2L) 도로. 그 결과에 의하면, 보강 아스팔트가 표면 재처리(resurfacing)를 통해 2년 이상 수명을 연장할 때 경제적 편익이 있는 것으로 나타났음.

이 보고서는 제한적인 상태에 대해서만 이론적 모델링을 수행하였고 실제 사례를 모델링하지는 않았다는 것을 명심할 필요가 있음. 실제 교통 및 재료 상태는 모델링된 시나리오와 크게 다를 수 있음. 따라서, 이 연구의 결과를 실제 상태에 적용할 때, 모델링된 상황이 예측된 상황과 양립가능한지를 확실히 하는 것이 중요함. 상황이 모델의 시나리오와 상당히 다르다면, 추가적인 모델링이 고려되어야 함.
 

전 생애비용은 자산의 생애기간에 걸친 전체 비용으로 정의될 수 있는데, SWEEP에서는 생애기간이 60년임. 여기에는 초기 처리비용과 분석기간에 걸쳐 발생하는 추후의 유지관리 비용이 포함됨. 도로포장에 있어서, 유지관리 처리의 결과로써 발생하는 사용자 지체비용과 사고 비용도 포함됨.

보강 아스팔트의 모델링을 위해 사용된 WLC 접근방법은 60년의 분석기간에 걸쳐 다음의 인자들을 고려함:

- 도로포장의 처리 비용
- 사전 비용(preliminary costs)
- 교통 관리 비용
- 사용자 지체 및 사고 비용
- 최종 처리의 잔여 가치

특정 방안의 경제적 가치는 경제성 지표(Economic Indicator, EI)를 통해 정의되는데, 이 지표는 보강 처리 방안(reinforced treatment options)과 비보강 처리 방안(unreinforced treatment option)의 비교를 위해 사용되어 왔음. 사용되는 경제성 지표는 다음과 같이 정의됨:

EI = (비보강 WLC - 보강 WLC) / (보강 WC - 비보강 WC)

여기에서 WLC는 전 생애비용을 말하고, WC(Works Cost)는 프로그램 기간의 작업 비용을 말함. WC는 고속도로청에 있어 처음의 4년인데, 이 연구에서 처리 방안을 모델링하는데 있어서는 첫 해의 비용임.

더 쉬운 이해를 위해서 EI = 2의 의미를 살펴보면, 초기 작업 기간에 지출된 1파운드에 대해 2파운드와 작업에 지출된 1파운드, 총 3파운드의 투자 수익(return on investment, ROI)이 있다는 것임.

SWEEP 결과의 예시가 아래의 <그림 1>에 나타나있는데, 보강 처리방안 P4의 경제적 가치는 비보강 처리 방안인 P1과의 비교를 통해 정의됨. 방안 P4는 P1보다 프로그램 기간(이 경우에는 첫 해만 고려됨)에는 더 비용이 많이 들지만, 계획 방안의 전 생애에 걸쳐서는 더 낮은 비용이 듦. 경제성 지표는 방안 P1과 P4 사이의 직선에 대한 경사를 측정함.

<그림 1> 경제성 지표의 예시

두 가지의 도로포장 타입이 모델링되었음: 3.5 km의 왕복 3차선 도로와 1.97 km의 편도 2차선 도로.

고속도로청의 도로 및 간선도로 네트워크 상에서 직면할 수 있는 상당히 다른 두 상황을 나타내기 위해 이 사례들이 고려되었음.
 

ARS Ltd에 의해 제공된 보강 처리 비용은 별도로 하고, 모델링은 고속도로청의 서비스 제공자들에 의해 일반적으로 제공되는 비용을 사용하여 수행되었음. 모델링에 사용된 값은 <표 1>에 나타나있음.

1년차에서 30년차 사이에 발생한 비용은 3.5 %의 할인율(discount rate)이 적용되고, 31년차부터 60년차 사이에서는 3%의 할인율이 적용됨.

<표 1> 모델링에 사용된 비용 비율

여기서 계산된 경제성 지수의 값은 비보강 처리방안에 대한 보강 처리방안의 상대적인 경제적 편익을 보여주기 위해 사용되었음. 따라서, VM의 점수 매트릭스에 직접적으로 적용될 수는 없음.

이는 VM의 절차가 최소한의 방안("Do Minimum" option)에 대해 선호되는 처리방안("preferred" treatment options)의 비교를 통하여 계산되기 때문임. 최소한의 방안에서는 처음 4년 동안 안전 관련 사항들만 처리되고, 주요 처리(main treatment)는 5년이 지나서 수행됨. 따라서, 보강 아스팔트를 사용하는 것이 전체 점수에 미치는 영향은 도로포장의 상태와 처리에 관련된 여러 인자들에 달려있음.
 

모델링 결과는 <그림 2>와 <그림 3>에 나타나 있음. 모델링 결과에 의하면, 보강 처리의 수명이 비보강 처리의 수명보다 2년 이상 연장된다면 경제성 지표는 양(+)의 값을 가짐.

모델링된 시나리오에 있어서, 편도 차선에 대한 보강 처리의 경제적 편익은 왕복 차선에 대한 것보다 더 높음.

모델링된 시나리오에 있어서, 100 mm 보강 처리가 70 mm 보강 처리보다 더 높은 경제성 지표(즉, 더 높은 경제적 편익)를 보여줌.

<그림 2> 보강 처리의 생애 대비 경제성 지표: 왕복 3차선 도로
 

<그림 3>보강 처리의 생애 대비 경제성 지표: 편도 2차선 도로