최근 건설분야에 화두가 되고 있는 건축정보모델링(BIM, Building Information Modeling)은 건설산업의 패러다임 전환을 통한 새로운 성장동력의 미래로 부각되고 있으며, 건축분야는 서울시, 용인시, LH공사 등 BIM을 활용한 공공 발주사례가 확산되는 추세다. 토목분야는 건축보다 기간이 길고 비용이 크며 이해당사자가 너무 다양해서 발생하는 정보의 양이 방대할 뿐만 아니라 활용분야를 다양화하지 못하고 이를 뒷받침해주는 제도나 지침의 부재 등으로 인해 건축분야보다 BIM도입이 늦어지고 있다. 이에 토목분야에서 활용할 수 있는 3차원 형상정보와 관련된 정보모델표준, 지침, 가이드를 개발하기 위해 BIM 적용시 가장 효과가 크고 도입의지가 강한 엔지니어링사의 BIM에 대한 인지도 분석을 통해 토목분야 BIM 도입을 위한 기초자료로 활용하고자 한다.
지난 호에 실린 첫 번째 연재에서는 BIM 개념과 동향 그리고 사례 및 효과 제시를 통해 BIM 시대가 건축사에게 마스터 빌더의 위상을 되찾고 더 나은 기회를 제공할 수 있다고 강조하였다. 이번 연재에서는 BIM이 얼마나 다양한 분야에서 활용될 수 있는가를 살펴 보고자 한다. 건축사는 건축 프로젝트의 전체과정을 이끌고 코디네이트(coordinate)하기 때문에 자신이 구축한 BIM이 어떻게 다른 분야 또는 다양한 목적을 가지고 활용될 수 있는 것을 아는 것이 중요하기 때문이다. BIM은 설계단계뿐만 아니라 시공은 물론 유지관리 단계에 이르기까지 다양하게 활용되는데 이 중 몇 가지 중요한 활용분야를 살펴보자.
코로나19 이후 건축사업계 비대면 작업 등의 필요성이 대두되면서, 스마트건설 플랫폼 기술인 BIM(Building Information Modeling, 건설정보모델링) 활성화에 관한 목소리도 높아지고 있다. 최근 한국건설기술연구원에서는 공공분야 BIM 기술의 성숙도를 4단계(레벨1~4)로 봤을 때, 우리나라의 평가치는 '레벨1' 초보 수준에 머물러 있다는 진단을 냈다. 이미 '레벨3' 수준에 진입한 영국 등 선진국보다 뒤처져 있다는 분석인데, 이는 2D 환경을 기반으로 설계 또는 시공업무에 대해 제한적으로 BIM을 적용하면서, 일정 규모 이상의 설계BIM만 의무화한 수준이기 때문이다. BIM 트렌드가 '기술개발'에서 '활용' 단계로 넘어가는 과정 가운데 건축분야에서의 활성화 방안은 무엇일까. 월간 '건축사'가 'WBIM(주.더블유빔)'사(社)의 이재환 대표를 만나 BIM의 현장 활용성, 그리고 적용 측면에서의 현실문제 등에 대한 현장 이야기를 들어봤다. 각종 개발사업과 설계파트를 지원하며 BIM전문가로 활동해 온 이재환 대표는 "기획단계부터 BIM을 활용하면 사업 진행 전 과정에서 실시간 검증이 가능하고 동시에 각종 아이디어를 효과적으로 적용할 수 있다"면서도 "활용성을 확보하려면 업계뿐 아니라 발주처, 감독 등도 BIM에 대한 이해도를 높여야 한다"고 말했다.
본 논문은 건설업에서 전 생애주기 동안 생성되는 정보와 업무 등을 통합 및 관리할 수 있는 BIM (Building Information Modeling)에 관해 국내 토목분야에서 BIM기술의 현황과 활성화를 위한 방안의 기초자료 제공을 목적으로 수행하였다. 이를 위해 토목분야와 건축분야의 실무자를 대상으로 국내 건설업의 BIM 적용 현황, 실무자 인식조사, 활성화 방안을 위한 계층 분석을 실시하였다. 설문조사 결과 BIM 활성화 저해요인, 단계별 업무에 따른 BIM의 필요성, BIM 적용 시 효과 등과 향후 BIM의 발전 가능성에 대한 질문들은 비슷한 경향을 나타냈다. 토목분야는 건축분야에 비해 BIM의 활용 현황, 기술 교육 정도 등이 낮은 것으로 나타났다. BIM의 활성화 방안을 위한 AHP (Analytic Hierarchy Process) 분석 시에는 재무적, 운영적, 투자적, 기술적, 제도적인 부문별로 중요도에 따른 순위 결과 기술적인 부문이 중요하게 나타났다. 본 연구결과는 BIM의 현황 및 활성화를 위한 분석 결과를 기반으로 효율적인 방안을 제시함으로써 향후 토목분야에 BIM 적용 시 기본방향을 위한 연구에 활용될 수 있다.
최근 국내에서도 토목분야에 BIM을 활용하는 범위나 빈도가 점점 증가하고 있다. 하지만 전면설계로써 BIM을 적용하는 것이 아닌 2D 설계 이후 BIM 모델링을 수행하는 전환설계로써 BIM을 활용하고 있다. 본래 목적에 맞게 BIM을 활용하기 위해서는 전면설계로써 BIM을 활용해야 하지만, 갑작스러운 변화는 오히려 시장의 혼란과 BIM에 대한 거부감을 높일 수 있기때문에 전환설계로써 BIM 활용을 통해 단계적 BIM 정착을 진행하고 있다. 하지만, 현재 기본 설계단계에서 수행하고 있는 전환설계 방법은 낮은 업무 효율성으로 인해 실제 업무 적용에 많은 어려움이 따르고 있다. 따라서 본 연구에서는 현재 전환설계로써 BIM을 활용하는 기존의 프로세스를 분석하고 기존 프로세스에서 문제점을 보완할 수 있는 기본설계단계에서의 BIM 적용 프로세스를 제안하고자 한다.
BIM기반 협업 과정에서 정보 교환을 위해 활용중인 IFC(Industry Foundation Classes)는 구조적인 한계로 분야간 정보 교환 결과에 대한 신뢰성을 확보하지 못하고 있다. 결국 분야별 전문 BIM 소프트웨어를 사용 할 수밖에 없는 현실적 문제로 정보 교환 및 변경 과정에서 원할한 상호 운영성을 확보 하지 못하고 있다. 본 연구는 이러한 문제들을 해결하기 위해 소프트웨어 개발사들이 제공하고 있는 오픈 소스(Open Source)를 활용하여 건축-구조 분야 간 BIM 업무 상호 운영성 확보 방안을 찾기 위해 다음과 같이 연구하였다. 첫째, 전문가 설문조사 및 심층 인터뷰를 통해 건축-구조 분야간 협업 과정에서 요구되어지는 정보들과 개선 요소를 도출하였다. 둘째, 개선 요소에 대한 해결 방안을 찾기 위해 Open-API 관련 기존 연구 고찰과 국·내외 API를 개발 사례를 조사 및 분석하였다. 셋째, 각 분야에서 주로 활용중인 BIM S/W를 중심으로 Open API를 활용하여 상호 운영성을 확보 할 수 있는 애드온(Add-On)을 개발하였다. 연구 결과 API를 활용하여 분야간 설계 변경 이력관리를 통한 상호 운영성을 확보 할 수 있는 가능성을 확인 하였다. 향후 시공 및 유지관리 분야까지 API 활용 범위는 넓어질 것으로 판단된다. 따라서 응용 확산을 위해 활용성을 높이기 위해서는 사용자 중심의 검증을 통한 인터페이스 개선에 대한 연구가 추가적으로 필요하다.
최근 건설분야에 3차원 설계기술인 BIM이 의무화 되면서 다양한 활용사례에 대한 연구가 증가하고 있다. 특히 4차산업혁명의 핵심기술 중의 하나인 가상현실 기술과 BIM이 융합되면 사전 설계검토, 시공시뮬레이션 등 다양한 분야에 활용될 수 있다. 하지만 현재까지 가상현실 접목기술이 단순 프로토타입 수준이거나 모델하우스 정도에만 활용되고 있다. 또한 품질이 높은 가상현실 콘텐츠 제작시 비용이 많이 들기 때문에 관련 분야의 활성화가 어려운 상황이다. 이에 본 논문에서는 가상건설분야 활용도 및 품질을 높이기 위해 BIM을 활용해서 가상현실 콘텐츠를 제작할 때 시간 소요가 많이 발생하는 재질 매핑 시간을 단축시키는 연구를 진행하였다. 이를 위해 BIM 모델시 재질 매핑 가능하도록 객체 속성을 부여하였고, 건설분야에 가장 많이 활용되는 재질을 구성하였으며, 속성과 재질을 자동으로 매핑해 주는 자동화 머터리얼 기능 개발과 최종 테스트를 진행하였다. 테스트를 위해서 10개의 모델을 활용해서 3회 반복 테스트를 하여 최종적으로 약 50.16%의 생산성 향상을 달성하였다. 향후에는 재질 매핑 자동화 기능 고도화를 포함하여 대용량 BIM 모델을 기반으로 물리적인 데이터 경량화를 포함하여 BIM 데이터를 기반으로 가상현실 콘텐츠 제작과 관련된 생산성 향상 연구를 진행할 예정이다.
본 연구는 BIM의 최종 모델(As-built Model)이 BIM기반 유지관리 시스템(Facility Management System)에 활용되는 것을 전제로 하며 유지관리 분야 중 공간관리 분야에서 활용되는 BIM 모델을 구축하기 위한 방안을 제시한다. 연구의 최종 결과물인 BIM 유지관리 가이드라인은 향후 BIM 발주 지침에 반영되어 건설과정에서 구축된 BIM 정보를 유지관리 단계까지 지속적으로 활용하도록 유도할 것이라 기대한다.
최근 BIM(Building Information Modeling)은 건설사업의 뜨거운 이슈로 부각되고 있으며 기존의 건설공사에서 2D로 관리되고있는 각종 성과물을 3D로 관리하면서 간섭검토, 에너지분석, 시공성검토 등 기존의 2D로 하기 어려웠던 다양한 의사결정 등을 지원할 수 있는 새로운 기술이다. 하지만 이렇게 다양하게 BIM이 활용되기 위해서는 활용목적에 맞는 성과품 및 산출물이 적절하게 만들어져야 하나 건축분야만 일부 제시되고 있을 뿐 토목분야는 사례를 찾아보기가 힘들다. 이에 국외 토목 BIM 발주사례와 국내 건축 BIM 관련 가이드, 현행 2D 기반의 성과품 납품체계 등을 조사하여 도로분야의 BIM성과품 납품체계 개발방안을 제시하였다.
도로분야에 BIM을 활용하여 수량산출, 설계예산서 작성, 공정관리, 간섭검토 등을 하고자 하나 이를 위해 필요한 적절한 지침이나 가이드라인 등 관련 기준이 마련되어 있지 않아 BIM 적용에 어려움을 호소하고 있다. 이에 도로분야 BIM 성과품 납품체계 개발을 위해 국내외적으로 배포되어 있는 다양한 토목 BIM 관련 가이드라인 및 발주문서 등을 수집하여 특징을 분석하였다. 분석은 성과품 목록, 납품파일 형식, 기존 2D 기반의 성과품 활용여부, 성과품 제작도구, 성과품 납품방법 등 5가지 주제로 나누어 진행하였다. 분석결과 BIM 활용용도에 따라 성과품 목록, 제작도구 등이 달라 표준화하는데 많은 노력이 필요한 반면, 납품파일 형식이나 납품방법은 유사하여 공통적인 가이드 제시가 용이할 것으로 분석되었다. 더불어 당분간 BIM기반의 성과품이 2D성과품을 대체하기는 어려워 병행하여 납품받아야 할 것으로 판단된다. 본 논문의 연구결과는 향후 도로분야 BIM 성과품 납품체계 개발을 위한 근간자료로 활용될 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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