최근 건설 산업에서 이슈가 되고 있는 BIM의 신뢰성을 판단하기 위한 방안으로 BIM 품질 검증 방안이 대두되고 있다. 그러나 현재 BIM 품질 검증은 부재간의 간섭체크, 공간 배치 등 3D Model을 검토하는 것에 국한되어 있으며, 구조, 설비, 견적과 같은 각 분야별 BIM기반 작업 결과물의 검증 방안은 부재한 실정이다. 특히 BIM기반 견적분야에서는 수량 산출의 근거인 산출식이 출력되지 않아 BIM기반 물량산출 결과물을 신뢰하지 못하는 현상이 발생하였다. BIM기반 견적 작업 결과물의 신뢰성을 향상시키기 위해 제조업에서 정의하고 있는 신뢰성 개념을 분석하고, 다년간 BIM기반 물량산출 수행 경험을 토대로 BIM기반 견적 또는 물량산출 작업의 신뢰성에 영향을 미치는 요인을 도출한 결과, 모델링 방법 및 BIM Tool의 특징에 따라 BIM기반 물량 데이터가 달라지는 것을 알 수 있었다. 따라서 본 연구에서는 BIM 기반 견적 모델링 시 모델링 방법에 따른 결과값의 분석과 IFC 파일 교환을 통해 데이터의 신뢰성을 높이는 올바른 모델링 방법 및 데이터 검증 방안을 제시하고자 한다.
최근 공공공사의 BIM (Building Information Modeling)의무 발주 추세와 더불어, BIM 정보를 효과적으로 활용하기 위한 시설물 관리 기술이 다양하게 연구되고 있다. 특히, BIM기반 시설물 관리에 필요한 BIM 정보 표준, BIM 모델링, BIM 서버, BIM-GIS 플랫폼 기술, 3차원 이미지 스캔 기반 역설계와 같은 기술들은 많은 발전을 거듭하고 있다. 하지만, BIM의 시설물 유지관리 적용 범위가 어디까지 될 수 있는 지, 시설물 관리 행위별 주체의 역할은 무엇인지, 기존 시설물 유지관리 시나리오와 BIM기반 시설물 유지관리 시나리오의 차이점과 효과는 무엇인지에 대한 연구는 매우 부족한 상황이다. 본 연구는 BIM 기반 건축 시설물 유지관리 시나리오를 연구하고, 그 효과를 확인한다. 이를 위해, 관련 연구 동향을 분석하고, BIM 기반 시설물 유지관리 적용 범위, 시설물 유지관리 행위별 주체의 역할 등을 분류한 후, 기존 시설물 유지관리 시나리오와 비교 분석을 통해, BIM 기반 시설물 관리 시나리오 효과를 분석하였다.
본 연구에서는 BIM 관련 선행연구들의 고찰을 통해 BIM의 동향과 BIM 관련 소프트웨어 분석 및 문제점을 파악하고자 한다. 또한 토목분야에서의 BIM 특히, 지형공간정보기술 기반의 항만구조물 BIM구축을 위한 레이어 표준화 방향을 제시하였다. 본 연구를 통하여 기존 2차원 및 건축기반의 BIM의 문제점과 토목-BIM의 적용 필요성을 파악할 수 있었다. 또한, 항만구조물을 대상으로 한 지형공간정보기술 기반의 토목-BIM의 레이어를 제시하고, 부산항 국제여객터미널을 대상으로 구축한 기존 BIM과의 비교분석을 통하여 항만분야의 지형공간정보기술 기반의 토목-BIM 표준화 및 적용 방향을 제시할 수 있었다.
본 연구는 BIM 도입 효과를 극대화할 수 있는 현장 적용성 확보에 중점을 둔 철근콘크리트 골조공사의 BIM 견적모델 작성과 BIM기반 견적 업무 프로세스를 표준화한 가이드라인을 제시하는 것을 목적으로 한다. 이를 위하여 기존 지침 및 가이드라인의 BIM 견적모델 작성 범위 및 방식을 고찰하고, 철근콘크리트공사 수량산출 견적 지침 및 기준을 분석하며, 기존 견적 방식과 BIM기반 견적 방식에 대해 비교분석한다. 이를 통하여 BIM기반 견적 업무의 표준 프로세스를 수립하고, 콘크리트/거푸집/철근 견적모델의 작성 및 수량산출 기준을 도출하며, 철근콘크리트공사 BIM기반 수량산출 및 견적 업무의 성과물 목록 및 양식을 제시한다. 본 연구를 통해 작성된 BIM 견적 가이드라인은 BIM기반의 새로운 기술환경에 대한 진입장벽을 낮추고, 견적의 정확성 극대화를 통한 원가절감을 실현하며, BIM 업무와 건설산업의 생산성과 부가가치를 증대시켜, 궁극적으로 건설사업 전 생애주기에서 생산되는 정보를 통합 관리할 수 있는 기반을 구축하고 BIM 생태계를 조성하는데 기여할 것으로 기대한다.
최근 건설 산업에서 BIM이 각광 받으면서, BIM 기반의 다양한 엔지니어링 기술 도입 및 프로세스 적용이 시도 되고 있다. 이중 BIM 기반의 프로젝트 운영을 위해서는 BIM의 데이터의 저장, 수정, 배포뿐만 아니라, 관련 주체간의 협업이 가능한 환경이 요구되고 있으며, 이러한 환경 구축을 위해 제조업에서 활용되고 있는 PDM(Project Data Management) 또는 PLM (Product Life-cycle Management) 시스템을 벤치마킹한 CPLM (Construction Project Life-cycle Management)과 같은 BIM 기반 협업 시스템이 등장하고 있다. 하지만 기존의 이러한 협업 시스템의 경우, 건설 프로젝트가 가지는 다양한 계약 방식, 관리 단계, 관련 정보의 체계 등에 대한 종합적 계획 없이 프로젝트의 각 참여 주체들의 기존 관리 방식을 도입함으로써, 당초 BIM 기술을 도입하여 달성하고자 하는 원활한 협업 환경을 구축하는데 한계를 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 최근 BIM 가이드라인의 도입 등에서 시도되고 있는 BIM Planning이라는 개념을 활용하여, BIM 기반 협업 시스템의 구축 이전에 BIM을 관리하기 위한 관리 구조, 방식, 데이터 체계 등을 효과적으로 계획하고, 이를 시스템에 반영시킴으로써 보다 효과적인 BIM 기반 협업 환경이 구축될 수 있는 체계를 제안하였다.
BIM은 건설 전단계를 포괄하는 새로운 패러다임으로서 2016년 조달청이 발주하는 정부기관 건축공사에서 BIM 설계를 전면 의무화 하는 등 BIM 기술의 도입이 점차 가속화 되고 있다. BIM 기술은 건축분야에서 벗어나 점차 사회기반시설물로 적용 범위가 확대되고 있으며 이미 국내 토목건설 공사 파일럿 프로젝트를 통해 적용 타당성이 검증되고 있다. 이러한 추세는 건설 생애주기에서 가장 넓은 범위를 차지하는 유지관리 단계로까지 확장되고 있으며 선진국에서는 경제성 검토와 BIM기반 유지관리 가이드라인도 출간되고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 사회기반 시설물의 BIM기반 유지관리 기술 도입의 경제적 타당성 분석을 수행하였다. 교량과 터널을 적용 가능한 사회기반 시설물의 범위로 판단하였고 편익/비용비(B/C ratio)를 활용하여 BIM 기술의 유지관리 도입의 경제적 타당성을 분석 하였다. BIM 모델의 세밀도별로 시나리오를 가정하여 분석한 결과 편익/비용비는 교량의 경우 중간 이상의 세밀도에서, 터널은 높은 세밀도에서 1.00 이상의 값이 산출되어 시스템 도입의 경제성이 있음을 확인할 수 있었다.
BIM은 지금까지 건설업무에 적용하는데 많은 시행착오를 겪어 왔다. BIM인 이슈화된지 10여년이 지났지만 활성화가 안 되고 있는게 현실이다. 본 연구는 철근콘크리트공사에 BIM적용을 제안하고자 한다. 철근콘크리트 공사는 건축공사비 중 가장 큰 비중을 차지하는 반면에 재료의 수가 적고 한정적이다. 또한 구조물 공사에 대한 모델링을 하여야 다른 모델링을 할 수 있으므로 철근콘크리트공사의 3D모델은 모든 3D모델링의 바탕이 되기 때문에 3D 모델링을 가장 처음 하여야 한다. 철근 콘크리트공사에 대한 수량산출 프로그램개발 및 사례를 통하여 BIM기반의 철근콘크리트 공사에 지식기반의 수식DB를 적용하여 시공단계까지 활용할 수 있는 BIM기반의 산출정보를 구축하였고, 적용성을 검증하였다. 이로써 BIM기반의 타 공종도 구현 가능성을 제시함으로써 정보화, 지능화 시대에 건설산업도 BIM기반의 활성화가 가능하다는 것을 확인하였다.
연구목적: 건설산업의 전 분야 및 전 단계에 대한 BIM 도입 의무화가 머지않아 시행될 만큼 BIM 업무의 실질적인 생산성 향상을 위한 기술 확보 방안이 필요하기 때문에 연구에서는 엔지니어가 BIM기반 설계 과정에서 건설기준을 검증할 수 있도록 BIM 모델링 절차별로 제작되는 주요 객체에 대해 자동으로 관련 건설기준을 검증할 수 있는 방안을 제시하였다. 연구방법: BIM기반 도로 설계 업무를 대상으로 모델링 업무 절차를 정의하고, 각 단계에서 도출되는 BIM 모델별로 관련 설계기준을 데이터베이스로 구축하는 방안을 마련하였다. 그리고 BIM기반 설계기준 검토 자동화 시스템 개발을 위한 프로세스도 제시하였다. 연구결과: Civil3D 및 Dynamo를 활용하여 BIM기반 설계기준 검토 자동화 모듈을 개발하고, 시범적용을 통해 설계과정에서 제작되는 BIM 객체의 건설설계기준 충족여부를 자동으로 신속하게 제공할 수 있음을 확인하였다. 결론: BIM기반 설계기준 검토 자동화 기술은 BIM 모델 제작 업무의 생산성 향상과 BIM 모델의 품질확보가 가능하다.
건설 산업 생애주기 전반에 걸친 정보를 BIM을 활용하여 관리할 수 있게 되었다. 그 중에서도 BIM기반 물량산출은 공사비와 직결되는 중요한 관리 요소로서 사업 타당성 및 경제성 분석을 위한 필수적인 관리 요소 중에 하나이다. 또한, BIM기반 물량산출 Data는 작업자마다 물량산출 결과가 상이하게 나타날 수 있으므로 BIM모델 구축에 대한 정확한 기준이 필요하다. 이러한 BIM기반 물량 산출은 정보의 신뢰성과 정확도 측면에서 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서는 BIM기반 물량산출 결과의 정확도 및 신뢰성을 판단하고, BIM 모델링의 현실적이고 바람직한 방법을 제시하고자 단위세대 내부 마감재를 개별부재와 복합부재로 모델링하여 산출되는 BIM기반 물량산출 결과를 정량적으로 비교 검증하였다. 연구의 결과, 정확한 BIM기반 물량산출을 위해서는 다양한 마감재를 개별부재로 모델링하는 것이 바람직하지만, 작업의 생산성 측면에서 보다 현실적인 BIM기반 물량산출을 위해서는 개별부재와 복합부재를 병용하여 모델링 작업을 실시하는 것이 현실적인 BIM 모델링 방법임이 검증되었다.
최근 BIM 기술은 적용 확대가 모색되고 있으나, 관련 제도 미비, BIM 인프라 구축비용, 프로세스 상이 등과 같은 문제로 인해 초기 기대치보다 확산이 지연되고 있다. 따라서 본 연구는 이러한 문제 중, BIM 운영을 위해 필요한 인프라 구축 비용 절감과 국내 프로세스에 맞는 다양한 BIM 서비스 제공을 위한 방안으로 클라우드 컴퓨팅 기술과 BIM을 접목하는 것을 제안하고, 이를 위한 수요 조사를 바탕으로, 클라우드 컴퓨팅을 이용한 인프라 비용 절감(IaaS 구축)을 위한 IFC 기반 BIM 서버와 맞춤형 서비스(SaaS 제공)를 위한 Viewer를 개발하였다. 또한 본 연구에서는 개발된 시스템의 실용화 가능 여부에 관한 성능 테스트를 실시하여, 개발 결과물이 향후 클라우드 기반 BIM 서비스 개발의 요소기술로 활용될 수 있다는 것을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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