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.
건설공사에서 토공작업은 구조물이 시공될 공간을 만드는 중요한 역할을 한다. 토공작업을 위해서는 다수의 장비조합이 필요하다. 이러한 장비들은 토공작업에 투입되어서 상호간에 협업을 통해서 성토 또는 절토와 운반의 역할을 수행한다. 본 연구의 목적은 토공작업에 투입된 건설장비 간 정보 인터페이스를 활성하기 위해서 필요한 프로토타입을 개발하는 것이다. 연구목적을 달성하기 위해서 본 연구에서는 토공작업에 투입된 건설장비 간 정보 인터페이스를 분석하고, 속성정보를 사용하여 데이터 모델링했으며, 모델링 결과를 기반으로 건설장비 협업체계를 지원하기 위한 건설정보 인터페이스 프로토타입을 제시했다. 프로토타입 결과를 살펴보면 일반적인 토공작업시 처리되는 일반적인 정보뿐만 아니라 장비와 장비간 정보 인터페이스를 표현하여 작업효율을 높일 수 있다는 것을 보여준다.
최근 분산된 자원을 효과적으로 공유할 수 있는 그리드 기반의 과학 연구가 다양하게 진행되고 있으며, 그러한 예로 국내에서는 건설 및 토목 분야의 원격실험 관측과 제어를 포함한 공동연구 환경의 구축을 내용으로 하는 KOCED(Korea Construction Engineering Development) 프로젝트가 진행 중에 있다. 본 논문에서는 KOCED에서 구축 중인 실험센터의 하나로써, 지리적으로 떨어진 실험 시설과 수치시뮬레이션을 연동하여 실험할 수 있는 하이브리드 실험센터를 대상으로 데이터 모델링을 하였다. 데이터 모델은 데이터를 표현하는 용어를 통일하고 데이터 간의 관계를 명확하게 하여, 데이터의 재사용성을 높일 수 있기 때문에 실험비용이 많이 소모되는 과학실험에 필수적이다. 그리드에 기반한 하이브리드 실험의 데이터 모델링은, 기존의 건설 및 토목실험의 대부분이 독립적인 실험 형태였기 때문에, 정확한 데이터 모델을 예측하기가 용이하지 않았다. 따라서 먼저 하이브리드 실험의 축소 모형인, 프로토타입 실험체를 만들고, 이에 대한 데이터 모델을 설계하여 토목공학 연구자에 의해 사용하게 하였다. 일정기간 사용기간을 갖고, 이에 대한 회의를 통해 향후 구축될 하이브리드 실험센터의 데이터 모델을 설계하였다. 현재 하이브리드 실험의 데이터 모델을 그리드 포탈 기반의 데이터관리 서비스로 구현 중에 있다.
본 논문에서는 토목분야에 BIM 기술을 적용하기 위해 파라메트릭 모델링 디자인 기법을 기초로 한 토목 구조물 모듈 라이브러리를 구축하고자 하였다. 국제 표준설계방법론에 부합하는 개방형 BIM을 구현하기 위해 표준정보모델은 IFC로 연동하며, 형상 분류체계는 PLIB Part 42(ISO 13584-42)로 정보 분류체계는 Omniclass와 통합건설정보 분류체계를 따른다. 토목분야에서의 BIM 기술은 토목 구조물 표준 라이브러리를 통해 동시공학적 협업설계를 이룰 수 있을 것으로 판단된다.
본 연구는 한국건설기술연구원(KICT)에서 제시한 토목공사용 정보분류체계(Information Classification System)를 기반으로 지하철공사의 정보분류체계를 제시하였다. 그리고 이 기준을 근거로 NAS(Network Analysis System) 운영체계인 공사정보분류체계 - 공정도표 - 작업별 투입 자원을 연동하는 데이터 모델링을 구축하여 통합 모형을 제시하였다. 따라서 본 연구에서 제시한 데이터 모델링의 통합모형은 다른 토목시설물공사에서도 동일한 절차와 방법으로 적용할 수 있어, NAS를 기반으로 한 공정관리 과학화를 유도할 수 있을 것으로 확신한다.
본 연구는 최근 건설 산업의 큰 흐름으로 시도되고 있는 건설 공간 정보 모델링을 위한 BIM 핵심 기술 중 하나인 라이브러리와 관련되어 IFC와는 또 다른 관점에서 파라메트릭 모델링 및 알고리즘을 묘사할 수 있는 중립 라이브러리 개발을 위한 기술 요소와 효과적인 개발 방향을 제안한다. 이를 위해 최근 관련 연구를 고찰하고 현재 활용되고 있는 라이브러리를 이용한 대표적인 BIM 모델러인 Revit, ArchiCAD의 라이브러리 기술을 분석하였다. 분석된 결과를 바탕으로 BIM 파라메트릭 모델 구조 및 알고리즘 정의를 위한 기술적 공통 요소들을 분석하고 개념적인 연구를 통해 이런 요소들을 포함한 BIM 묘사 스크립트 언어 기반 중립 라이브러리 개발 방향을 제시하였다.
최근 국내외에서 3차원 설계 및 건설정보모델링(BIM, Building Information Modeling)에 대한 관심이 증가하고 토목 구조물의 3차원 설계와 물량 산출 방법에 대한 연구가 진행되고 있다. 그러나 도로나 철도의 교량 및 터널과 같은 구조물 중심의 설계 및 물량 산출에 대한 연구는 많이 진행되고 있지만 토공이 중심인 공정에 대한 물량 산출 방안 및 그 결과에 대한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 원 지표면과 최종 토공면을 불규칙한 경우와 일정한 경사를 가진 경우로 구분하여, 3차원 설계를 진행하였다. 3차원 설계 및 물량 산출 결과 2차원 설계에서 적용되는 양단면 평균법에 대하여 복합토량법이 최대 5%정도 오차가 발생하는 것으로 나타나 3차원 설계에 대한 물량 산출방법 적용시 주의가 필요하며, 산출 결과와 함께 산출 방법도 같이 명기되어야 할 필요가 있는 것으로 나타났다.
최근 건설공사에 디자인적 요소가 많이 강조 되면서 비정형 구조물이 증가하고 있다. 이에 따라 여러 소프트웨어들이 BIM환경에서 3D객체의 물량산출기능을 제공하고 있지만, 솔리드 모델기반 정형화된 객체의 제한된 물량산출기능을 제공하고 있다. 비정형 토목 구조물과 같이 수직적 단면형상의 변화정도가 심한 3D객체는 다수의 곡면 표현을 포함하므로 솔리드로 모델링하는데 많은 노력이 필요하며, 해당 모델이 포함한 기하정보의 수가 방대하기 때문에 특정한 단면에 대한 기하정보를 추출하기가 용이치 않다. 이러한 이유로 비정형 구조물을 솔리드 모델의 3D객체로 표현하는 데에는 한계가 따른다. 반면 서피스 모델은 비정형 객체의 형상을 비교적 자유로이 표현할 수 있고, 점, 선, 면으로만 이루어진 모델이기 때문에 정보의 용량이 적다. 따라서 대부분이 복잡한 형태로 방대한 양의 설계작업을 필요로 하는 토목공사의 설계정보 용량을 고려한다면, 서피스 모델링은 토목구조물 설계와 물량산출에 유리한 모델링 방법이 될 수 있다. 본 연구는 건설공사 비정형 구조물의 설계 작업에 유리한 서피스 모델기반의 3D객체를 이용한 비정형 객체의 물량산출 알고리즘을 제시하는 데 목적이 있다. 제시된 방법론은 사례적용을 통하여 수계산 및 기존 솔리드방식의 물량산출결과와 비교하여 정확성을 검증하고 있다.
The purpose of this study is to propose a guideline to help the client and bidder operate the BIM project in the domestic road field. As BIM design is mandatory in the construction field, documents disclosed by the ordering agency must essentially include procedures and step-by-step requirements to support BIM. The purpose of this study is to propose the structure and components of the guidelines that practitioners need practically by utilizing the currently announced road field guidelines. The guidelines are analyzed based on the procurement documents that were pre-emptively shared overseas, and supplemented according to the domestic situation. Furthermore, the effectiveness of the revised guidelines is confirmed through expert consultation. This study aims to contribute to creating an environment in which construction practitioners who have no experience in BIM project can efficiently carry out BIM projects.
최근 건설공사에 이슈가 되고 있는 건축정보모델링(BIM)은 건설경기 둔화와 수주물량 감소에 따라 위기위식이 팽배한 건설산업의 새로운 돌파구로 주목받고 있다. 이미 건축분야는 국내외적으로 BIM을 도입하기 위해 관련연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 토목공사의 경우 건축공사와 달리 작업체계가 비반복적, 수평적, 비정형적이며, 프로젝트 수행 범위가 넓어 발생하는 정보의 양도 방대하여 건설사나 설계사에서는 BIM 구축을 위한 초기 투자비용의 부담과 투자대비 효과에 대한 의문과 부담을 갖고 있다. 이에, 국내 토목분야에 BIM을 적용하기 위해 토목설계 전문가들을 대상으로 BIM 기술수준을 파악하고 과거대비 현재 토목분야의 BIM에 대한 인식변화 분석을 통해 토목분야 BIM 활성화 저해요인을 파악하고 이를 해결할 수 있는 방안을 제시하였다. 도출된 활성화 방안은 가이드 개발, 제도 개발, 납품성과 검증, 국제표준 상정 등 4가지 분야로 구성된다. 연구결과는 토목분야 BIM 적용을 위한 표준과 납품 성과품의 검수 및 검증체계 개발 연구과제의 연구방향 설정을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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