최근 도로 사업에 대한 BIM(Building Information Modeling) 의무화 등 토목분야의 BIM 확대 적용이 현실화됨에 따라 BIM 적용과 운영을 위한 기준, 시스템 개발 등 대비가 필요한 시점이다. 토목시설물은 국가 공공시설로서 건설생애주기 데이터를 통합적으로 생산, 공유 및 관리하기 위한 BIM 데이터 표준 개발이 중요하다. 국내외적으로 BIM 데이터 교화표준은 국제표준인 IFC(Industry Foundation Classes)를 활용 및 확장하는 추세이나, 하천시설에 대한 IFC 확장은 진행된 바 없다. 본 연구는 하천분야 IFC 기반 스키마 확장을 위한 기초연구로서, 작업분류체계를 활용한 IFC 확장 개발방안을 제시하고자 한다. 이를 위해 다음과 같은 절차로 연구를 수행하였다. 첫째, IFC 구조와 IFC 스키마 확장개발 선행사례를 분석하여 하천시설 표현을 위한 IFC 확장 개발방안을 선정하였다. 둘째, 하천 WBS(Work Breakdown Structure)를 분석하여 확장할 구성요소를 도출하고 IFC 스키마 상위 구조에 맞게 분류하였다. 셋째, 분류한 하천시설 구성요소를 IFC 클래스 위계와 구성에 맞게 배치하여 하천 IFC 스키마 상위 구조 확장안을 마련하였다. 본 연구는 하천분야 IFC 기반 스키마 확장을 위한 기초연구로서, 제시한 IFC 상위 구조 확장안과 개발방법론을 기반으로 향후 부품 및 부재, 배수시설 요소 등의 추가 개발과 함께 세부 유형과 상세 속성을 도출하여 스키마를 완성해 나갈 예정이다.
건축물을 중심으로 개발된 데이터 스키마인 Industry Foundation Class(IFC)를 토목구조물에 적용하기 위하여 IFC 요소를 확장하는 노력이 진행되고 있지만, BIM소프트웨어에서 확장 IFC 기반의 정보모델을 생성하는 방법이 충분하지 않아 어려움이 따른다. 본 연구에서는 정보관리가 가능한 확장 IFC 기반의 철도 궤도부 정보모델을 생성하기 위하여 독립적인 선형중심의 철도 궤도부 요소모델을 생성하고, 생성된 모델을 기반으로 확장 IFC 기반의 모델을 생성하는 방법론을 제시하였다. 이를 위하여 첫째, 철도 궤도부 요소를 연속적 구조물과 비연속적 구조물로 분류하였다. 연속적 구조물은 선형 기반 소프트웨어에서 생성하였고 이산화된 선형정보 연계를 통해 비연속 구조물을 독립적인 객체로 생성하고 이들을 통합하여 철도 궤도부 정보모델을 생성하였다. 둘째, 철도 궤도부의 정보관리를 위한 분류체계 및 확장 IFC 스키마를 제시하였다. 마지막으로 속성정보와 User-interface를 활용하여 객체의 의미정보를 식별하여 확장 IFC 요소와 매핑하였다. 제시한 방법론을 통하여 오송 철도종합시험선로를 대상으로 정보관리가 가능한 확장 IFC 기반의 정보모델을 생성됨을 확인하고 실용성을 검증하였다.
Industry Foundation Classes(IFC)는 Building Information Modeling(BIM)을 위한 표준 데이터 스키마로 정보의 상호운용성 확보를 위한 핵심이지만, 건물만을 대상으로 하고 있어 토목 시설물에 적용하기에는 한계가 있다. 이에 따라 기존 IFC에 토목 시설물을 위한 새로운 요소를 추가하는 연구가 진행되었지만, 상용 소프트웨어가 해당 기능을 추가하기 전에는 새로운 스키마를 활용할 수 없다. 본 연구에서는 토목 시설물에 적용하기 위한 IFC 데이터 스키마 활용 방안을 제시하고, 토목시설물을 위한 확장 요소와 기존 IFC 요소와의 정보 매핑을 통한 확장 IFC기반의 토목 시설물 정보모델링 방법을 제시하였다. 그리고 철도의 궤도 및 침목에 대한 IFC 확장 스키마를 제시하고 제시한 방법을 적용하여 그 활용성을 검증하였다.
본 연구는 도로분야의 정보모델 표준 구축을 목표로 하고 있으며 도로 배수시설을 대상으로 IFC 스키마의 토목요소 확장 방안을 제시하였다. 국내 도로설계 관련 문헌 분석을 통해 도로 배수시설 중 IFC 모델로 정의가 가능한 구성요소를 도출하였으며 IFC 엔티티를 정의하였고 속성으로 정의가 가능한 배수시설 별 설계 정보를 도출하여 IFC 프로퍼티로 제시하였다. 본 연구의 결과를 통해 IFC 스키마를 도로 배수시설에 적합하도록 확장 할 수 있으며 추가적인 도로 시설물을 수용할 수 있는 IFC 스키마가 개발된다면 이를 통해 향후 공정관리, 비용 산출 및 시뮬레이션 등이 가능한 어플리케이션에서 상호운용성을 유지하며 활용할 수 있을 것이다.
Building Information Modeling(BIM)기술을 유지관리 단계에서 활용하기 위해서는 상당량의 유지관리 데이터와 BIM기반 정보모델 객체들이 연계되어 운용되어야 한다. 본 연구에서는 교량 점검데이터를 표현하기 위해 확장된 IFC기반의 BIM모델과 온톨로지를 연계하여 정보를 관리하는 방법을 제시하였다. 이를 위해 현재의 IFC버전은 교량 객체를 제대로 표현할 수 없기 때문에 교량을 위한 IFC엔티티를 확장하였으며, 확장된 IFC기반의 정보모델을 생성하는 방법을 제시하였다. 또한, 교량 점검데이터에 대한 기본 개념을 추출하고, 교량 점검데이터를 위한 온톨로지(Ontology)를 생성하였다. 추출된 기본 개념들은 제시된 온톨로지에서 시멘틱 웹의 트리플(Triple) 방식으로 관계를 형성되었다. 마지막으로, 생성된 IFC기반의 BIM모델은 제시된 온톨로지와의 통합을 위하여 시멘틱 데이터 형식으로 변환되었다. 확장된 IFC기반 BIM모델은 제시된 교량 점검데이터 관리를 위한 온톨로지와 통합되었고, 실제 교량 점검데이터를 기반으로 테스트모델을 생성하였다. SPARQL query를 통해 목적에 맞는 교량 점검데이터가 추출됨을 확인하여 실효성을 검증하였다.
본 연구는 도로분야의 표준 정보모델 구축을 목표로 하고 있으며 도로 부대시설을 대상으로 IFC 스키마를 확장 개발하였다. 국내 도로설계 관련 문헌 분석을 통해 도로 부대시설을 구성하는 요소를 도출하였으며, 이를 통해 IFC스키마의 엔티티, 타입, 프로퍼티를 정의하여 스키마를 확장 개발하였다. 또한 새로운 스키마를 수용하는 컨버터와 뷰어를 개발하여 부대시설 BIM 모델을 IFC모델로 변환하여 연구결과를 검증하였다. 개발된 스키마를 통해 변환된 표준 모델을 활용할 경우 도로분야 BIM 발주시 표준화 된 모델 기반의 납품 및 검증이 이루어질 수 있으며, 설계단계 뿐만 아니라 시공, 유지관리 단계까지 IFC를 활용하는 토목분야 개방형 BIM 체계를 구축할 수 있을 것이다.
건축, 토목 분야의 정보 교환을 위한 표준으로 주목받고 있는 BIM 모델의 국제 표준인 IFC 표준을 위해, 소프트웨어가 IFC 표준에 맞게 유효한 정보를 입출력 하도록 도와주고, IFC 파일이 표준에 맞는지 검증할 수 있는 모듈을 개발했다. 특히, 지역별 및 국가별 상황에 맞게 BIM 모델을 수정하거나 확장해 사용하도록 권고하고 있는 상황에서 다양한 확장 IFC 표준을 효과적으로 지원할 수 있도록 IFC 표준을 정의하는 EXPRESS 언어로부터, 객체 지향 언어를 위한 소프트웨어 개발 라이브러리를 자동으로 생성하고, 해당 SDK를 활용해 IFC 모델을 검증하는 라이브러리를 자동으로 생성하며, IFC 파일을 검증할 수 있는 독립적인 실행 파일도 자동으로 생성할 수 있도록 했다. 또한 객체 지향 라이브러리를 사용함으로써 주어진 IFC 모델을 효과적으로 문서화 할 수 있도록 HTML 생성 도구를 개발하거나 3차원 형상 확인이 가능하도록 VRML 생성 도구를 개발하는 등의 작업이 쉽게 이뤄짐을 확인했다. 이렇게 자동화된 BIM 소프트웨어 개발 도구는 IFC 모델의 수정이나 확장을 고려하는 BIM 소프트웨어 개발 프로젝트의 생산성을 향상시키고, 해당 시스템의 운영에 신뢰도를 높이는 것은 물론이며, 향후 국내 실정에 맞게 운영될 BIM 인증 제도에도 활용하면 기존의 수작업 방식 인증제도에 비해 인증에 걸리는 시간과 비용을 줄이는 것은 물론 인증 자체의 객관성과 정확성, 투명성과 신뢰성을 높일 수 있을 것으로 기대된다.
IFC, a neutral standard data model for BIM, ensures data interoperability across BIM applications but struggles with adapting to diverse construction standards across countries and regions. In practice, the standard IFC schema does not include the entity and attribute information necessary for reviewing Korean Construction Standards. To overcome this, this study developed an extended IFC schema that incorporates design and construction standards data specifically for bridge. The extended IFC schema defines entities for representing types of bridges, structures, and elements, and Psets for containing relevant standards information. This schema is customized to be compatible with both Korean Design Standards (KDS) and Korean Construction Specifications (KCS). Additionally, based on the extended IFC schema, a specialized extension module was developed, capable of embedding design and construction standards data by element within IFC Physical File. Through this module, the necessary design and construction standards were inserted into specific elements.
A method for representing detailed design information of steel bridge member is proposed on the basis of the IFC model. As a first step, bridge related entities in the IFC-BRIDGE V2 and their functions are analyzed. In addition, design documents of steel bridge members are analyzed to extract information items that are not handled in the IFC-BRIDGE V2. It is recommended that several entities in the IFC-BRIDGE V2, such as ifcBridgeFibre, IfcBridgeReferenceLine, and IfcBridgeSection, should be properly relocated. In addition, IfcBridgeStiffener, IfcBridgeJointSystem, IfcBridgeDiaphragm, and IfcBridgeShearConnector are added as subtypes of IfcBridgeElementComponent for representing the stiffener, joint system, diaphragm, and shear connector, respectively. The added new entities inherit all attributes of IfcProduct which is linked with other resources: geometric representation, placement, material information, and so on. Thus, it is considered that a proposed in-depth IFC-BRIDGE model can be used more widely.
There have been several efforts for the investigation of the formal development team which was formed in the IAI to develop a common 2D standard specification between ISO/STEP and IAI/IFC since 2002. As a result, a drafting model has been included in the IFC2.x2 model. However, to be used actively in the construction practice for construction drawing exchange, the IFC model should be extended to the paper space for multiple views, drawing output, and delivery of drawings. Therefore, in this paper, the methodology of relating STEP and IFC has been investigated and schema extension of paper space(drawing sheet, presentation view, view pipeline), complex entity(leader), and dimension(associative) have been achieved. The resulting, IFC model will enable a basic harmonization with KOSDIC. SCADEC, and STEP-CDS by retaining the current IFC architecture. In addition, IT systems for the construction industry can be beneficial from the developed data model.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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