국토교통부에서는 설계 BIM 데이터를 시공 단계에 반영하기 위해 『건설산업 BIM 시행지침 시공자 편』을 제시하였다.(이하, '시행지침'이라 함.) 시행지침은 건설산업 전 분야의 전면 BIM 적용을 위하여 발주, 설계, 시공단계에 필요한 최소한의 BIM 업무 방법 및 절차 등의 세부 공통 실행방안의 가이드라인을 제공하기 위한 목적으로 작성되었다. 본 연구에서는 시행지침을 기준으로 간섭 및 설계오류를 검토하고, 장비배치 및 운영계획을 수립했던 다양한 현장에 대해 적용 효과를 파악하였다. 그 결과, 디지털 현장 3D 모델과 계획 모델을 한 공간에서 비교하여 직관적인 검토가 가능하였고, 시공 단계별 시뮬레이션 검토를 통해 최적의 장비배치 및 운용계획을 도출하였다.
최근 건설 프로젝트가 대형화 복잡화됨에 따라 단일 프로젝트의 건설 사업비 규모가 증가하는 반면 IT 산업의 발달과 더불어 건설현장에서 발생하는 다양한 자료 축적이 쉬워지고 있다. 따라서 건설공사 라이프싸이클 관점에서 축적된 실적 데이터를 활용하여 생산성을 향상시키기 위한 연구가 활발히 진행 중이다. 최근 건설사업관리를 위해서 많이 사용하고 있는 PMIS(Project Management Information System)는 시공단계에서 데이터의 축적과 활용에 많은 편리함을 준다. 그러나 대부분의 PMIS는 시공단계에 제한되어 있으며 기획, 설계 및 유지관리의 단계까지는 적용되지 않고 있는 실정이다. 본 논문에서는 기획, 설계, 시공, 유지보수 단계까지 관리를 위한 효율적인 하나의 방안으로 BIM(Building Information Modeling) 기반의 PMIS인 BPMS(BIM-based Project Management System)를 제시한다. BPMS는 대상물의 설계 및 시공정보를 포함하여 건설 생애주기 관점에서 사업관리를 지원하고자 개발되고 있다.
최근 건설 프로젝트는 대형화, 복잡화, 고층화 그리고 발주방식의 다앙화에 따라 사업 초기단계부터 설계, 입찰, 계약, 시공 유지관리의 모든 과정을 연계하는 업무의 통합관리가 중요시되고 있다. 특히, 설계와 시공단계의 시공성 분석은 프로젝트의 목표와 성능의 극대화에 필수적인 주요 업무로 인식되고 있다. 하지만, 국내 건설실무에서의 현행 시공성 분석 업무는 2D 도면과 문서를 기반으로 수행되고 있으며, 프로젝트 단계별로 분석되어야 할 업무수행 범위, 방법과 절차가 체계적이지 못하고 또한 실무자의 경험적 지식에 의존하여 생성되는 분석정보의 일관성의 유지와 축적 및 활용이 어렵고, 효율적인 업무 수행을 위한 적절한 기술이나 기법의 활용이 미비한 실정이다. 이에 븐 연구는 현재 국내 건설 산업에서 수행되고 있는 시공성 분석의 업무내용을 규명하고, 그 실무적 한계를 파악하여, 최근 전 세계적으로 건설프로젝트에 활발히 도입 및 활용되고 있는 BIM의 개념과 기술의 시공성 업무에의 적용성을 분석하였고, 현행 시공성 분석 실무에의 적용 기대효과를 제시하였다.
본 논문에서는 토목 분야 설계와 시공 단계에서의 기존의 2D 프로세스들을 향후 BIM 방식의 프로세스들로 전환하기 위한 새로운 방법을 제안한다. 먼저, 생애주기 관점의 토공 및 도로 구조물의 BIM 설계와 시공 단계에서의 수량-공정(4D)-공사비(5D) 연계 활용의 전체 프로세스에 대하여 기존 2D 방식의 성과품과 3D BIM 방식의 성과품들의 실적용 과정을 비교 분석한다. 제안하는 방법은 IFC 국제 공통 표준 파일 정보와 CBS/OBS/WBS 표준 분류 체계 정보를 연계하여 설계 단계의 성과품을 만들고 수량-공정(4D)-공사비(5D) 연계 활용 모듈을 활용하여 시공 단계의 성과품을 만든다. 궁극적으로는 제안하는 방법을 사용하여 토목 분야 BIM 설계와 시공의 단계별 기술들을 상용화하고자 한다.
본 논문에서는 현재 국내에서 구축되어 있지 않은 3차원 BIM 기반 설계 및 시공 환경으로의 패러다임 전환에 대비하여 3차원 BIM 지향적 구조설계 프로그램인 SDP 제품군을 사용하여 BIM 프로그램들을 연동한 3차원 BIM 철근배근 자동생성 시스템을 개발하고자 한다. 현재 국내 건설업계의 치열한 수주경쟁으로 수익률저하/철근 등 자제가 폭등/인건비 상승/배근시공도 작성 인력 부족 및 신뢰성 저하 및 납기 지연 등의 기존 현황의 문제점 등을 SDP 제품군을 이용하여 구조설계/배근시공도 작성/정밀 골조물량 산출을 통합 지원하는 엔지니어링 컨설팅 환경을 구축하여 구조설계 시 V/E 동시 수행, 골조공사비 10% 절감, 배근시공도 및 물량산출 납기 최소로 단축, 배근시공도 정확성 향상/설계 및 시공 변경에 신속 대응, 공정 대비 발주 물량 관리 기능을 제공함으로써 고수익, 고효율, 고품질 의 엔지니어링 컨설팅 수행이 가능하다. 3차원 BIM 을 기반으로 철근현장가공에서 공장가공 전환 가속화로 국가적 물량 절감을 기대할 수 있고, 3차원 BIM 구조설계 및 골조공사 환경 구축 및 기술 자립을 통해 건설시공 분야의 기술력 향상을 기대할 수 있다.
건설공사 프로젝트는 사전 기획 단계, 설계, 계약, 시공, 운영 및 유지관리 등 각 단계의 다양한 참여 주체에 의해 프로젝트가 진행되고 각 분야 간의 원활한 의사소통을 통한 협력 작업으로 일을 진행한다. 그러나 각 단계별 참여주체간의 협업이 어렵고 정보교류가 원활하지 못한 문제점들이 있다. 또한 건설공정은 현장여건의 변화와 불확실성으로 인해 예측이 어렵고, 보다 신뢰성이 있는 계획의 부재로 인하여 각종 세부 공정들 간의 간섭을 유발하고 계획된 일정을 준수하기 어려워 불필요한 비용의 낭비와 공사기간의 증가를 야기한다. 이러한 낭비요인을 최소화하고 건축 프로젝트를 진행하는데 있어서 효율성을 높이기 위해서는 시공계획 단계의 신뢰성을 높여야 한다. 따라서 시공전의 계획 단계에서부터 4D 시뮬레이션을 통하여 이러한 문제점들을 파악하고 개선하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 BIM기반의 시뮬레이션 프로그램의 기능분석을 통하여 효율적인 적용과 발전과정을 알아보고자 한다.
최근 토목공사의 설계, 시공, 유지관리를 포함한 모든 단계에 BIM을 적용하기 위한 시도가 늘어나고 있다. 또한, 설계기술의 발전과 함께 건설구조물이 대형화, 복잡화 됨으로 인해 유지관리 업무수행을 위한 정보 또한 증가하면서, BIM기반의 유지관리를 위한 정보 활용의 중요성이 대두되고 있다. 본 연구에서는 설계단계에 생성된 BIM정보를 유지관리단계에서 적극 활용하기 위해 증강현실기반 건설 구조물 유지관리 방법론을 제시하고, 이를 통해 비마커기반 증강현실을 이용한 건설 구조물 유지관리 시스템을 구축하고자 한다. 연구에서는 설계단계에서 생성된 3D모델과 시공단계에서 생성된 정보를 유지관리단계에 제공할 수 있게 SURF 알고리즘 기반의 비마커 증강현실 기술을 이용하여 제공함으로써 정보의 활용성 및 운영성을 높여 유지관리의 효율성을 높일 수 있다. 또한, 교량구조물의 3D모델을 증강시켜 구조물의 시각적인 점검이 가능하도록 하였으며, 사례적용을 통해 시스템의 효율성을 확인하였다.
건설 프로젝트의 효과적인 물류 및 진도관리를 위하여 다양한 연구 및 시도가 이루어지고 있다. 이중 RFID+4D 기술은 철골, PC, 커튼월과 같은 공장 주문형 자재의 공급망 및 진도관리를 위해 개발된 기술로써 공기 및 비용 절감에 대한 효과가 있는 시스템으로 보고된 바 있다. 하지만 기존의 시스템은 그 효과에 비해 모델링 비용, 실시간 정보 반영의 난이, 시스템 운영을 위한 추가 인력 배치 등의 문제로 인해 시스템 확산이 미비한 상태에 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 기존 RFID+4D 프로세스의 문제를 해결하기 위한 체계 및 제안된 체계를 활용한 웹 기반의 실시간 4D 시뮬레이터를 개발하였다. 본 연구에서 개발된 체계 및 시스템은 기존 RFID+4D 프로세스 운영의 비용 및 정보 활용성을 향상시킴으로써 기술 확산에 기여할 것으로 기대되며 특히 최근 이슈화되고 있는 BIM 정보와의 연계를 통해 설계 단계에서 생성된 BIM을 시공 단계에서 활용하기 위한 방법으로 활용 가능할 것으로 판단된다.
복합, 대형화되는 건설현장에서 사용되는 건설정보들의 양은 방대해지고 이에 따라 효율적인 건설현장 관리의 중요성이 대두되기 시작하였다. 따라서 본 연구에서는 BIM의 이론적 고찰과 국내외 사례조사를 통해서 BIM의 적용 현황 및 가능성을 파악하고 건설현장의 수행단계별, 협업주체별 중심의 분석을 통해서 효율적인 건설현장 관리모델의 구축 방향을 제시하고자 한다. BIM을 적용하여 목적 건축물의 3D Modeling을 통한 2D 도면의 시각화, 도면 오류의 사전 발췌로 시간적, 금전적 손실을 최소화, 3D 모델의 물량정보로 예산 작성의 정확성을 향상, 정확한 도면의 건축정보와 물량정보로 공사 진행 방향 설정에 확실성을 부여 및 부위별 객체 정보를 포함한 BIM기반의 건설정보를 바탕으로 공정관리를 통한 원가관리, 품질관리가 가능함을 알 수 있었다. 이 과정을 통해 BIM정보를 통합하고 연계함으로써 현장과 각 협업주체들 간의 건설현장 관리의 효율성을 향상이 가능하다고 판단된다. 추후에는 실제 건설현장 관리모델을 구축하고 실제 건설현장에 적용하여 검증을 하는 연구가 필요하다.
건설현장에서 정확한 진도를 관리하기 위해서는 비용정보와 일정정보를 결합한 통합정보가 요구되며 프로젝트의 성과측정을 위한 기초자료가 된다. 그러나 국내 건설공사는 비용과 일정정보를 각각 관리함으로써 객관적인 성과측정이 어려우며 내역서상의 물량을 액티비티에 분개하는 작업을 통해 생산성을 감소시킨다. 한편, BIM을 활용한 연구가 진행되면서 BIM을 통해 보다 효율적으로 진도관리하는 연구가 필요한 실정이며 현장에서는 일일 작업관리에 대한 필요성이 요구되고 있다. 이러한 건설 산업의 흐름에 따라 본 논문에서는 BIM 모델의 위치정보와 BIM기반의 견적데이터를 활용하여 3가지 타입의 진도관리단위를 생성하고 이를 통해 일일 진도율 및 일일 기성액을 파악하는 정보모텔을 제시하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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