네트워크 공정표

왜 배우는가: 네트워크 공정표는 복잡한 대규모 공사의 작업 순서와 주공정(크리티컬 패스)을 한눈에 보여 주는 도구다. 공정 지연의 원인을 찾고 공기를 관리하는 기본이 되므로 실무에서 계속 쓰이며, 시험에서도 PERT·CPM과 함께 반복해서 출제된다.

출제 이력: 제127회 3교시 5번, 제93회 2교시 1번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

네트워크 공정표는 작업(활동)과 결합점(단계)의 선후 관계를 화살선과 원으로 나타내, 주공정과 여유시간을 파악하는 공정표다.

핵심 키워드

• 네트워크 공정표(Network Schedule)
• 작업(Activity)과 결합점(Event)
• 주공정(Critical Path)
• 여유시간(Float)
• PERT(Program Evaluation and Review Technique)
• CPM(Critical Path Method)
• 선후 관계(Dependency)

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면, 공사에 해야 할 일을 순서대로 이어 놓은 그림이다. 어떤 일이 끝나야 다음 일을 시작할 수 있는지를 화살표로 보여 준다.

정식 정의는 다음과 같다. 네트워크 공정표는 작업과 결합점의 관계로 공사 전체를 표현한 공정표다. 막대그래프인 횡선식 공정표와 달리 작업 간 선후 관계와 공기에 영향을 주는 경로를 명확히 보여 준다.

핵심 용어를 풀이하면 다음과 같다.

작업(Activity)은 시간과 자원을 소비하는 공정 활동이다. 화살선으로 표시하며 위에 작업명, 아래에 작업일수를 적는다.

결합점(Event)은 선행 작업의 끝이자 후속 작업의 시작인 시점이다. 원이나 노드로 표시하며 공정의 시점을 뜻한다.

주공정(Critical Path)은 시작부터 끝까지 가장 긴 경로다. 이 경로의 작업이 하루 지연되면 전체 공기가 하루 늘어난다.

여유시간(Float)은 작업이 공기에 영향을 주지 않고 늦어질 수 있는 시간이다. 주공정의 여유시간은 0이다.

네트워크 공정표의 기본 원칙은 네 가지다. 첫째, 공정 원칙은 모든 공정이 독립된 공정이며 모두 수행되어야 공사가 끝난다는 원칙이다. 둘째, 단계 원칙은 결합점으로 들어오는 작업이 모두 끝나야 그 뒤의 작업이 시작될 수 있다는 원칙이다. 셋째, 활동 원칙은 어떤 작업이 시작되려면 선행 작업이 모두 완료되어야 한다는 원칙이다. 넷째, 연결 원칙은 모든 결합점이 연결되어야 하며 화살선은 좌에서 우로 한 방향으로만 그려 루프(Looping)를 막는다는 원칙이다.

네트워크 기법은 PERT와 CPM으로 나뉜다. 두 기법은 1950년대 말 서로 다른 집단에서 개발됐으나, 비반복적·비정형적 대규모 사업의 일정을 네트워크로 계획한다는 점에서 본질이 같다. PERT는 활동 시간을 확률적으로 추정하고, CPM은 활동 시간을 확정적으로 보고 공기와 비용의 관계를 다룬다.

3. 등장 배경과 필요성

과거의 공정 관리는 간트 차트(Gantt Chart)와 같은 횡선식 공정표가 주류였다. 횡선식 공정표는 작업별 시작과 끝을 막대로 보여 주기 쉽지만, 작업 사이의 선후 관계가 드러나지 않는다. 그래서 한 작업이 지연될 때 그것이 전체 공기에 얼마나 영향을 주는지 판단하기 어렵다.

이 한계를 해결하기 위해 작업의 선후 관계를 네트워크로 나타내는 기법이 등장했다. 네트워크는 작업 간 논리를 명시하므로 주공정을 찾고 여유시간을 계산할 수 있다. 이것이 공기 관리와 공사 일정의 조정을 가능하게 한다.

또한 대규모·복잡 공사에서는 작업 수가 많아 사람이 머릿속으로 선후 관계를 따라가기 어렵다. 네트워크 공정표는 이런 복잡한 관계를 체계적으로 정리해 공정 회의와 공정 변경 시 기준으로 사용된다.

즉 네트워크 공정표가 필요한 이유는 세 가지로 요약된다. 작업 간 논리를 명확히 하고, 주공정을 식별하며, 지연의 영향을 정량적으로 판단하기 위해서다.

4. 구성요소·원리·절차

네트워크 공정표는 작업(Activity)을 화살선으로, 결합점(Event)을 노드로 나타낸 공정표다. 작업 사이의 선후 관계와 소요 기간을 한 장의 망으로 표현하므로 주공정(Critical Path)과 총여유시간(Total Float)을 계산할 수 있다. 횡선식 공정표가 보여주지 못하는 선후 관계를 드러내는 것이 가장 큰 특징이다.

네트워크 공정표 구성요소는 다음과 같다.

네트워크 작성의 기본 원칙은 공정원칙, 단계원칙, 활동원칙, 연결원칙 네 가지다. 공정원칙은 모든 공정이 독립적이며 모두 수행되어야 공사가 완료된다는 것이다. 단계원칙은 결합점에 연결된 모든 활동이 끝나기 전에는 후속 작업이 시작될 수 없다는 것이다. 활동원칙은 작업이 시작되려면 선행 작업이 모두 완료되어야 한다는 것이다. 연결원칙은 결합점이 모두 연결되어야 하며 화살선은 좌에서 우로만 진행해야 한다는 것이다. 이 원칙은 루프(Looping) 발생을 막는다.

주공정 산정 원리는 다음과 같다. 각 결합점의 가장 이른 시작 시각(TE, Earliest Event Time)은 전진 계산으로 구한다. 가장 늦은 완료 시각(TL, Latest Event Time)은 후진 계산으로 구한다. 여유시간이 0인 경로가 주공정이다.

$TE_j = \max(TE_i + t_{ij})$

$TL_i = \min(TL_j - t_{ij})$

$TF_{ij} = TL_j - TE_i - t_{ij}$

여기서 t_{ij}는 작업 i \to j의 소요 기간(일), TF_{ij}는 총여유시간(일)이다. 자유여유(FF)는 FF_{ij} = TE_j - TE_i - t_{ij}로 구하며, 후속 작업의 시작을 늦추지 않고 쓸 수 있는 여유다.

네트워크 공정표 작성 절차는 다음과 같다.

• 작업분류체계(WBS)로 공종과 세부 작업을 나눈다.
• 작업 간 선후 관계와 선행·후행 작업을 정한다.
• 작업별 소요 기간을 산정하고 자원 조건을 검토한다.
• 결합점을 배치하고 화살선을 연결한다. 연결원칙을 확인한다.
• 전진 계산으로 TE, 후진 계산으로 TL을 구한다.
• 여유시간을 계산하고 주공정을 표시한다.
• 자원 평준화와 공기 조정을 거쳐 최종 공정표를 확정한다.

주공정은 여유시간이 0인 경로이며, 공사 전체 기간을 결정한다.

5. 관련 법령·기준·표준

네트워크 공정표는 법령으로 형식이 정해진 도면이 아니다. 발주처의 공사계약일반조건과 시방서, 그리고 공사 관리 기준에 따라 작성한다. 계약 공기 산정과 공정 관리의 기준은 다음 표와 같이 정리한다.

여유시간 계산식은 표준 CPM 원리에 따른 것이다. 관련 법령은 「건설산업기본법」과 「건설기술 진흥법」이며, 공사 기간과 공정 관리 의무는 계약 조건으로 정한다.