플랜트 모듈러 설계(Modular Design) M/H 견적 산정 및 엔지니어링 역무(Scope) 가이드

Engineering Business & Cost Estimation Guideline

발주처의 모듈러 설계 견적 요청,
설계 담당자가 반드시 챙겨야 할 '분야별 역무 누락 방지' 마스터 가이드

ArchEneer (수석 엔지니어링 파트너)

작성일: 2026년 4월 14일 (Rev.4) 초점: M/H Estimation, R&R Matrix, Stool Design, SPMT, Route Survey

최근 발주처(Client)나 EPC 원청사로부터 "기존 스틱 빌드(Stick-Built) 도면을 모듈러(Modular) 타입으로 분할(Discretization) 변경해 달라"는 설계 변경 및 견적 의뢰가 급증하고 있습니다.

문제는 발주처 상당수가 "단순히 3D 모델을 조각내어 물량만 분리하면 되는 것 아니냐"며 기존 설계 M/H(Man-Hour)의 10~20% 수준만 추가로 인정하려 든다는 점입니다. 특히 운송 시뮬레이션이나 운송 장비 제원 확정과 같은 '시공/물류 영역'까지 설계사가 무상으로 떠안게 되는 덫에 빠지는 경우가 많습니다.

모듈러 설계는 구조물이 평생 겪을 가동 하중보다, 운송과 양중이라는 '찰나의 여정'에서 발생하는 극한의 동역학적 임시 하중(Temporary Dynamic Loads)을 방어하고 수만 개의 3D 간섭을 제어하는 고도의 엔지니어링입니다. 본 리포트에서는 설계 담당자가 발주처-시공사-설계사 간의 명확한 R&R(업무 분장)을 규정하여, 견적 누락 없이 논리적으로 방어할 수 있는 마스터 가이드라인을 제공합니다.

1. 견적 협의 전 필수 숙지 용어 (Glossary of Modular Terms)

발주처와의 역무(Scope) 분쟁을 막기 위해, 견적서(Proposal)에 명시해야 할 핵심 공학 용어를 정의합니다.

Tie-in Spool & Flange (현장 조립 스풀 및 플랜지)	모듈이 분리되면서 절단된 배관을 현장에서 연결하기 위해 필요한 추가 배관 조각(Spool)과 플랜지입니다. 스틱 빌드에는 없는 수천 개의 조인트가 추가되며, 이에 대한 별도의 타이인 아이소메트릭 도면(Tie-in ISO Dwg) 및 물량 산출(MTO) M/H가 대폭 추가됩니다.
Stool Design (스툴 / 임시 지지대 설계)	모듈이 공장 야드(Yard)에서 제작될 때, 그리고 바지선(Barge) 위나 현장 야적장에 보관될 때 모듈 하부를 받쳐주는 임시 철골 지지대(Stool)입니다. 각 단계별로 지면/갑판의 상태가 다르므로 별도의 구조 해석과 샵 도면(Shop Dwg) 산출이 반드시 필요합니다. (견적 누락 1순위)
Route Survey & Swept Path (운송 궤적 및 경로 해석)	초대형 모듈(OOG 화물)이 육상 운송될 때 터널, 교량, 커브 구간에서 구조물과 충돌하지 않는지 AutoTURN 등의 3D S/W로 검토하는 물류 시뮬레이션 엔지니어링입니다. 설계팀의 역무인지 물류사(Forwarder)의 역무인지 견적 시 반드시 선을 그어야 합니다.
Sea-fastening & Grillage (해상 고박 및 그릴리지)	해상 운송 시 파도에 의한 모듈 전복을 막기 위해 모듈과 선박 갑판 사이를 용접으로 묶는 임시 철골(Tie-down)과 하중 분산 패드(Grillage)입니다. 선박의 6자유도 거동을 해석하여 피로도(Fatigue) 검토 및 절단을 고려한 특수 샵 도면이 요구됩니다.
Weighing & CoG Control (중량 및 무게 중심 정밀 제어)	양중 시 모듈이 기울어지지 않도록 하는 핵심 지표. 스틱 빌드의 단순 물량 산출과 달리, 허용 오차(통상 ±3% 또는 ±50mm 이내)를 책임지고 보증하는 정밀 CoG Report를 설계 전 과정에 걸쳐 지속 발행해야 합니다.

2. 모듈러 설계 M/H (Man-Hour) 산정의 뼈대

스틱 빌드 구조물은 영구적으로 안착된 상태(In-place) 단 한 번의 하중(Load Case)만 해석하고 도면을 뽑으면 끝납니다. 반면 모듈러 설계는 지면에서 떨어지고, 차량 위에서 비틀리고, 선박 위에서 요동치는 독립적인 4~5단계의 페이즈(Phase)를 모두 해석해야 하므로 총 설계 M/H는 스틱 빌드 대비 최소 1.5배에서 2.0배까지 증가합니다.

Traditional Design

1x Phase (In-place Only)
단순 도면 산출

Modular Add-ons

+ Lifting / Transport / Sea Voyage
+ 3D Clash / Tie-in Detailing

Total Engineering M/H

1.5x ~ 2.0x

3. 설계 분야별 견적 산출을 위한 필수 역무 (Scope of Work)

발주처에 제출할 견적 내역서(BoQ) 구성 시, 구조, 배관, 3D 모델링 각 분야별로 아래의 세부 아이템(Item)이 추가 업무로 명시되어야 합니다.

[구조 설계 분야] 4대 동역학 해석 및 샵 도면

Heavy Lifting Analysis (양중 상태 동역학 해석 및 도면)

크레인 인양 시 발생하는 충격 하중(DAF 1.15~1.35) 인가. CoG 편심 오차(Shift Envelope)를 고려한 상부 프레임 압축 좌굴(Compression Buckling) 해석. 스프레더 바(Spreader Bar) 연동 및 리프팅 러그/트러니언의 모재 파괴(Tear-out) 방어용 FEM 상세 도면 산출.

Land Transport Analysis (컨테이너 vs SPMT 운송 조건 분리 해석)

[일반 컨테이너] 4점 지지 관성력 해석.
[SPMT 운송] 다축 유압 지지점(Multi-point Hydraulic Support) 경계 조건 세팅 및 램프 통과 시 프레임 비틀림(Torsional Stress) 해석.

Sea Voyage Analysis & Sea-fastening (해상 운송 및 고박 설계)

항해 중 선박의 6자유도 거동(Roll, Pitch 등) 최대 가속도 행렬을 모듈에 인가 (DNVGL-ST-N001). 갑판과 모듈을 묶는 타이다운(Tie-down) 브레이싱 도면 설계 및 대양 횡단 시 파도 반복 응력에 대한 피로 하중(Fatigue) 검토.

Stool & Temporary Bracing Design (가설 지지대 및 보강재)

제작장 지면 및 선적용 임시 H-Beam 스툴 설계. 운송 중 진동 방지용 임시 X-Bracing 설계 및 설치/해체 시퀀스 샵 도면 작성.

[배관 및 공정 분야] 임시 응력 및 타이인 관리

Transit Pipe Stress Analysis (운송 중 배관 응력 해석)

배관은 운전 중의 고온/고압(In-place)만 견디는 것이 아닙니다. 수백 톤의 모듈이 들어 올려지거나 바다 위에서 요동칠 때(DAF 인가), 배관 자체의 굽힘과 밸브 플랜지에서의 누출(Leak)을 막기 위한 운송 상태 파이프 응력 해석(Caesar II 등)이 추가로 수행되어야 합니다.

Tie-in Spool Detailing & Flange Management (타이인 스풀 도면화)

연속된 배관이 모듈 경계면에서 잘리면서 수많은 연결 스풀(Tie-in Spool)과 플랜지가 파생됩니다. 이를 관리하기 위한 별도의 Tie-in Isometric 도면 산출, 볼트/너트/가스켓 추가 물량(MTO) 산출, 그리고 현장 용접부(Field Weld) 위치 조정 M/H가 대폭 증가합니다.

4. 프로젝트 주체별 명확한 업무 범위 (R&R Matrix) 분배 기준

견적 단계에서 설계사가 시공 및 물류의 책임까지 떠안지 않도록, 발주처(Client), 시공사/물류사(Contractor/Forwarder), 설계사(Engineering) 간의 명확한 R&R(Role & Responsibilities)을 계약서에 규정해야 합니다. 특히 운송 궤적 시뮬레이션이나 교량 통과 하중 검토는 '물류/시공' 영역으로, 구조 설계사의 기본 역무가 아님을 분명히 선을 그어야 합니다.

주요 모듈러 역무 (Key Tasks)	설계사 (Engineering)	시공사/물류사 (Contractor)	발주처 (Client)	비고 / 책임 소재 (Remarks)
기본/상세 모듈 구조 설계 (In-place, Lifting, Transport)	O	X	X	가속도 데이터를 제공받아 하중 모델링 및 강구조 한계 상태 설계 수행.
3D 모델링 및 간섭 체크 (Clash Check & Tie-in)	O	X	X	Navisworks 활용 분할면 배관/철골 간섭 제거 및 Wrench Clearance 확보.
운송 장비 제원/가속도 제공 (SPMT/Barge Specs & Accel.)	X	O	△	설계사가 장비 제원을 임의 가정 불가. 발주처나 물류사가 확정 데이터를 제공해야 함.
육상 운송 궤적 시뮬레이션 (Swept Path, AutoTURN)	X	O	X	초대형 화물의 교차로/터널 통과 궤적 분석은 물류사(Forwarder)의 고유 역무.
운송로 교량 구조 검토 (Bridge Structural Check)	X	O	△	수백 톤 SPMT 통과에 따른 지역 교량 안전진단은 현지 토목/물류사 역무. (설계사 예외 조항)
해상 고박 (Sea-fastening) 설계	△	O	X	모듈 설계와는 별개의 '선박 구조 엔지니어링'. 설계사 수행 시 별도 옵션 비용(Add-on) 청구.
정밀 중량 및 CoG 실측 (Load-cell Weighing)	△	O	X	이론치(Report)는 설계사가 작성하되, 실제 잭업(Jack-up) 물리적 실측 장비 운영은 시공사 역무.

* 범례: O (주 역무) / △ (협조 또는 비용 추가 시 수행) / X (예외/수행 불가)

5. 모듈러 견적 M/H 산정 요약 체크리스트

발주처에 제출할 견적 내역서(BoQ) 구성 시, 설계 전 분야에 걸쳐 스틱 빌드 대비 추가되는 아이템을 빠짐없이 체크하십시오.

분야별 세부 역무 (Task)	Stick-Built	Modular Add-on (해석 / Modeling)	Modular Add-on (도면 / Detailing)
가동 상태 (In-place) 설계	●	-	-
[구조] Lifting (양중) 역학 설계	-	● (DAF, CoG Shift, 좌굴)	● (Lug, Trunnion, Spreader)
[구조] Land & Sea Transport 설계	-	● (SPMT 비틀림, 6-DoF 가속도)	● (Sea-fastening, 임시 보강재)
[구조] Stool (임시 지지대) 설계	-	● (야적/선적 하중 검토)	● (Stool Shop Dwg)
[배관] 임시 동하중 Pipe Stress	-	● (운송/양중 DAF 인가 해석)	-
[배관] Tie-in Spool & Flange 관리	-	● (Hydro-test Boundary 재설정)	● (Tie-in ISO 도면, MTO 추가)
[3D/전계장] Clash Check & Wrench	-	● (분할면 간섭 체크 및 재배치)	● (Tray 절단면 스플라이스 도면)
[전 분야] CoG & Weight Report	MTO 수준	● (ISO 19901-5 정밀 제어)	-

📚 견적 단가 방어용 글로벌 설계 기준 근거 (Engineering Justification)

발주처가 "과도한 M/H 청구"라며 삭감을 요구할 경우, 아래의 글로벌 스탠다드를 근거로 '무결성을 위한 공학적 필수 역무'임을 당당히 역제안(Counter-propose) 하십시오.

• 해상 운송 6-DoF 동하중 해석 및 고박 필수: DNVGL-ST-N001 (Marine operations and marine knowledge) - 선박 거동 가속도 인가 및 고박부 파괴/피로(Fatigue) 해석 강제 규정.
• 양중 시 충격 하중(DAF) 및 러그 설계: AISC 360-16 & ASME BTH-1 (Design of Below-the-Hook Lifting Devices) - 크레인 인양 시 동적 할증 계수 적용 및 국부 모재 파괴(Tear-out) 방지 설계 기준.
• 배관 운송 응력 해석: ASME B31.3 (Process Piping) - 수송 시 배관에 가해지는 동적 하중 지지 및 유연성(Flexibility) 검증 요구 사항.
• 엄격한 CoG 리포트 및 중량 관리 의무: ISO 19901-5 (Weight control during engineering and construction) - 편심 전도 사고 방지를 위한 초정밀 CoG 추적 절차 및 관리 책임 규정.

"DfMA 기반 모듈러 공법은 현장 시공(Construction) 비용을 줄이는 대신,
설계 엔지니어링(Engineering)을 프론트-로딩(Front-loading)하여 검증하는 전략입니다.
정확한 추가 동력학 해석과 상세 도면 없이 현장에서의 무결점 조립은 불가능합니다."