[논문]Building Information Modeling(BIM)을 적용한 초등학교 설계에 관한 연구

조재근; 전한종

[국내논문] Building Information Modeling(BIM)을 적용한 초등학교 설계에 관한 연구
A Study on Architectural Design of Elementary School Using Building Information Modeling(BIM) 원문보기

敎育施設 : 韓國敎育施設學會誌 = Review of the Korean Institute of Educational Facilities, v.14 no.3, 2007년, pp.5 - 16

Abstract ▼ AI-Helper

The main purpose of this study is to find out the strengths and weaknesses of the application of BIM to the educational facilities. To do so, we model Sanggye elementary school project using BIM, and consider other efficient methods for the lack of the information caused by the traditional blueprint. In addition, we try to lay the groundwork for expanding the application of BIM during the life cycle of an educational facility through researching a system to set up an accurate building information.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구의 목적은 학교시설에서 BIM을 적용하여 학교시설에서의 BIM 적용의 장점과 문제점을 파악하는데 있다. 이를 위해서 상계초등학교라는 학교시설 프로젝트를 수행함으로써 BIM 모델링을 통하여 기존의 설계도면에 대한 정보의 부족현상이 생겼을 경우 효율적으로 관리할 수있는 방법을 알아보고 건물에 대한 정확한 정보를 구축할 수 있는 방안을 모색하여 학교시설의 전 생명주기 동안의 BIM의 활용을 확대하기 위한 기반을 마련하고자 한다.
본 연구에서는 BIM의 이론적 고찰을 통해 정의와 특징을 살펴보았고 해외의 3차원 설계를 위한 각 사례를 분석하였으며 학교시설을 계획하는 데 있어 BIM을 적용하여 3차원 환경으로 설계를 했을 경우 BIM의 장점과 문제점을 파악하고 BIM의 활용에 대한 가능성에 대한 연구를 수행 하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다.
본 연구에서는 BIM이라는 AEC 산업계에서의 새로운 패러다임을 언급하고, 초등학교 프로젝트에 BIM을 적용해 봄으로써 사례를 통한 현시점에서의 적용 문제점 및 가능성을 살펴보고자 한다.
셋째, 상계초등학교 프로젝트에 BIM시스템을 적용하여 건축물정보의 작성과정 및 관리현황에 대해 고찰하며 마지막으로 BIM활용의 문제점을 찾아보고 향후 연구방향에 대해 제시하고자 한다.
이러한 디자인상의 오류로 인한 시공현장에서의 오류는 전체 공사비에 큰 영향을 줄 것이다. 이러한 근본적인 문제점을 해결하기 위한 방안으로써 BIM을 사용하고자 한다.
따라서 본 연구의 목적은 학교시설에서 BIM을 적용하여 학교시설에서의 BIM 적용의 장점과 문제점을 파악하는데 있다. 이를 위해서 상계초등학교라는 학교시설 프로젝트를 수행함으로써 BIM 모델링을 통하여 기존의 설계도면에 대한 정보의 부족현상이 생겼을 경우 효율적으로 관리할 수있는 방법을 알아보고 건물에 대한 정확한 정보를 구축할 수 있는 방안을 모색하여 학교시설의 전 생명주기 동안의 BIM의 활용을 확대하기 위한 기반을 마련하고자 한다.

제안 방법

DWG파일을 필요한 레이어만 정리하여 가져오기 하였고 MC Line을 CAD 데이터에 맞도록 적용하여 참조된 CAD 데이터를 이용하여 '벽’ 명령과 '구조 기둥’ 명령을 이용하여 벽과 기둥을 작성하면 과 같은 형태의 결과를 얻을수 있다.
기존 특별교실동의 벽체 및 기둥을 작성하고 문과 창문을 정확한 위치에 배치하고 설계 막대의 기본 탭에서 바닥을 생성하면서 각 층에 대한 모델 작성이 진행되고, 가구, 설비요소 등 독립된 형식의 구성요소를 삽입하여 책상 및 화장실에 필요한 요소들을 파라메트릭 구성요소로 정의하고 로드하여 내부 공간을 작성한다<;그림 9>.
둘째, 국내에서 BIM을 활용하기 위해 현재 해외의 3차원 설계를 위한 각 사례를 분석한다.
본 연구는 파라메트릭 모델링을 채택하여 BIM을 사용하고 있는 오토데스크(Autodesk)사의 레빗(Revit)으로 구현한다.
본 연구에서는 상계초등학교의 기본설계도면을 이용하여 3D표현의 범위를 정하고 합리적인 자료 관리법을 찾아 BIM을 적용하였다.
and Kam, C 2002) 17개월 동안 설계와 시공이 동시에 진행하면서 IFC의 적용 여부를 실험하였다. 이 프로젝트는 건물의 성능을 최대한 끌어올리기 위해, 비용 산출, 공정관리, 실내 환경디 자인, 에너지 분석, 전 생명주기 운영비용에 관한 분석을 각종 자동화 툴들을 이용하여 진행하였다. 또한, 자동화된 분석을 위하여, 오브젝트 기반의 설계 플랫폼을 사용 하였다.
패밀리라고도 하는 파라메트릭 구성요소(object)는 설계된 모든 건축 구성요소를 위한 기본이다. 창문, 벽, 기둥과 같은 가장 기본적인 건축부품을 위해 파라메트릭 구성요소를 사용하여 작성한다.
체육관 작성시 구조도구를 사용하여 구조 기둥, 보, 가새, 지붕 등 구조트리에 대한 파라메트릭구성요소를 프로젝트에 로드하고 여러 구조요소 유형을 선택 및 변경하여 건물 구조를 작성한다<;그림 10>.

대상 데이터

Helsinki University of Technology Auditorium Hall 600(HUT-600)프로젝트는(Fisher, M. and Kam, C 2002) 17개월 동안 설계와 시공이 동시에 진행하면서 IFC의 적용 여부를 실험하였다. 이 프로젝트는 건물의 성능을 최대한 끌어올리기 위해, 비용 산출, 공정관리, 실내 환경디 자인, 에너지 분석, 전 생명주기 운영비용에 관한 분석을 각종 자동화 툴들을 이용하여 진행하였다.
각 사례들은 국가 기관과 민간단체의 사례들을 위주로 하고 있으며, 각각의 사례는 지침, 적용 사례로 구분 되어 질 수 있다. 지침을 제시한 사례로는 미국 GSA의 Building Information Modeling Guide Series, 독일 IAI의 BIM/IFC User Guide가 있으며, 실제 프로젝트 적용 사례로는 노르웨이의 IFC⁷⁾(Industry Foundation Classes)테스트를 위한 트롬스 대학(HITOS)프로젝트, 핀란드 헬싱키 기술대학의 음악당 홀 600(Helsinki University of Technology Auditorium Hall 600(HUT-600))프로젝트이다. <표 3>은 국가마다 BIM 요소기술이 다르게 활용되고 있음을 보여주고 있다.

이론/모형

기존의 레이어 기반의 설계플랫폼으로는 이러한 분석 툴들을 유기적으로 활용하여 프로젝트에 적용할 수 없다. 따라서 각각의 관련 툴들 간의 표준 데이터 포맷으로 IFCs 포맷을 사용하였다. 이 프로젝트를 통해 나타난 한계점은 다음과 같다¹⁰⁾.
이 프로젝트는 건물의 성능을 최대한 끌어올리기 위해, 비용 산출, 공정관리, 실내 환경디 자인, 에너지 분석, 전 생명주기 운영비용에 관한 분석을 각종 자동화 툴들을 이용하여 진행하였다. 또한, 자동화된 분석을 위하여, 오브젝트 기반의 설계 플랫폼을 사용 하였다. 기존의 레이어 기반의 설계플랫폼으로는 이러한 분석 툴들을 유기적으로 활용하여 프로젝트에 적용할 수 없다.

성능/효과

(1) 프로세스의 표준화는 각종 분류체계의 표준화부터 발주 프로세스의 표준화, 납품 프로세스의 표준화, 보고 프로세스의 표준화는 디자인 프로세스에 체계화를 갖추고 있는 선진국에 비해 열악한 수준이다.
(2) 형태상의 구조와 기술상의 구조 사이의 관계는 IFC 모델 안에서 간단하게 표현될 수 있다.
(3) 각각의 패밀리 객체들은 건축물을 구성하는 각 부분을 표현하는 정보들을 가지게 되는 것을 확인하였고, BIM을 실현을 위해서는 이러한 정보가 다양한 시스템상에서 원활하게 공유될 수 있는 환경이 중요하다. 따라서 이러한 정보들을 어떻게 가져오고 어느 정도의 범위에서 정보가 담겨야 할지에 대한 그 한계를 검토할 필요가 있다.
(5) 수정 전에는 문제가 있지는 않았지만 IFC 포맷 자료의 수정시 그 결과가 정확하게 상호전달 되지 않았다.
3차원으로 된 여러 디자인 옵션 등에 대해서 별도의 절차 없이 평, 입, 단면 및 일람표를 연동하여, 실시간으로 디자인 데이터를 관리하며, 3D뷰 및 즉석 그림자 기능을 사용하여 2D상의 도면을 즉시 시각화할 수 있는 등여러 가지의 이점들을 확인할 수 있었다<;그림 15>.
기존의 CAD 에서 진행되었던 방법으로는 데이터를 지속적으로 사용하는 것은 불가능하지만. 상계초등학교를 BIM도구를 이용한 객체 기반의 데이터 속성값을 가진 형태로 진행을 했을 경우, 그 데이터를 많은 영역에서 활용할 수 있다는 가능성을 확인할 수 있었다<;그림 12>.
셋째, 프로젝트 수행 시 지원 인력의 일관성 및 책임감이 있어야 한다.
연구의 결과로 건물정보모델 가이드 시리즈(Building Information Modeling Guide Series)를 공개했고, 이 가이드를 통해서 GSA는 각 BIM design tool 사용자에게 GSA 3D-4D-BIM 프로그램에 적합한 IFC 기반 BIM 모델을 만드는 가이드를 제시하고 있다.
조사된 사례들은 지침, 적용사례 및 새로운 데이터 개념들이었으며, 이 사례들의 공통된 특징은 IFC를 사용을 기본으로 하고 있다는 것이다. 이는 모든 사례가 단순한 3D설계의 지원을 목적을 한 것이 아니라, 건물의 전 생명주기를 지원하는 정보의 지원 체계를 구축하기 위한 정보의 호환과 협업에 중점을 두었다고 할 수 있다.
첫째, 정확한 정보를 위한 패밀리의 작성방법에 대한 이해가 BIM설계시 가장 많이 준비되어야 하는 부분이다.

후속연구

건물을 설계하기 위해 2차원 그림을 그리는 것이 아닌, 있는 그대로의 현실세계의 건축물 안에 담겨있는 모든 실제적 정보를 담은 가상의 모델을 지어내는 도구이다. 이것은 보다 생산적인 도구로서의 제시가 아닌 보다 좋은 건축물로서의 활용하는 방안을 제시할 수 있을 것이다. BIM디자인 도구의 분류는 예비도구, BIM디자인도구, 구조설계도구, BIM건설도구, 재료도구, 환경분석도구, 견적도구, 열람도구, 시설관리도구, 기계도구로 나눌 수 있으며 예비도구와 BIM디자인 툴의 종류와 특징은 <표 1>⁵⁾,<표 2>⁶⁾와 같다.
향후과제로는 BIM모델을 기반으로 한 건물에너지성능 평가에 대한 연구를 할 수 있다. 환경분석도구를 이용한 창호 및 외피면에서 수열하는 적산 일사량의 계산 및 가시화를 통해 다양한 태양분석이 가능하고 실내의 임의 공간을 대상으로 자연광의 상태에 따른 실내 조도분포 및 주광 율의 평가가 가능하며 그 밖에 열 환경, 음 환경, 건물 내외의 공기 유동에 대한 분석이 가능할 것으로 보인다.
향후과제로는 BIM모델을 기반으로 한 건물에너지성능 평가에 대한 연구를 할 수 있다. 환경분석도구를 이용한 창호 및 외피면에서 수열하는 적산 일사량의 계산 및 가시화를 통해 다양한 태양분석이 가능하고 실내의 임의 공간을 대상으로 자연광의 상태에 따른 실내 조도분포 및 주광 율의 평가가 가능하며 그 밖에 열 환경, 음 환경, 건물 내외의 공기 유동에 대한 분석이 가능할 것으로 보인다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	AIA에서는 BIM을 어떻게 정의하였나?	NIBS(National Institute of Building Sciences) 에서는 공개된 산업 기준을 사용하여 시설의 물리적·기능적 특성과, 그 시설과 관련된 프로젝트 전 생명주기정보를 계산적으로 표현한 것이다. 이는 사업정책을 결정하는 데 있어서 더 나은 가치를 실현하기 위함이라고 정의하였고, AIA(American Institute of Architects)에서는 전자문서 들을 하나의 단일성분으로 하는 정보의 사용, 재사용 그리고 통합된 3D-2D모델 기반의 기술과의 교환이라고 정의하였으며, ArchiCAD사에서는 시각적 자료(그림)와 비 시각적 자료(설계서, 계획, 다른 자료)를 포함하는 단일 창고적 역할을 한다고 정의하였다. Bentley사에서는 연합된 데이터베이스 관리 시스템안에서 건물의 전 생명주기의 시각적/비시각적인 면을 구축하는 것이라고 정의하였으며, AutoDesk사에서는 설계 및 시공부분에 있어서 빌딩 프로젝트에 관한 계산이 가능한 통합 및 일관된 자료의 구축 및 사용을 통해 특징지어진 건물 디자인과 문서 자료의 방법론이라고 정의하였다.
	BIM디자인 도구는 어떻게 분류할 수 있는가?	이것은 보다 생산적인 도구로서의 제시가 아닌 보다 좋은 건축물로서의 활용하는 방안을 제시할 수 있을 것이다. BIM디자인 도구의 분류는 예비도구, BIM디자인도구, 구조설계도구, BIM건설도구, 재료도구, 환경분석도구, 견적도구, 열람도구, 시설관리도구, 기계도구로 나눌 수 있으며 예비도구와 BIM디자인 툴의 종류와 특징은 <표 1>5),<표 2>6)와 같다.

참고문헌 (14)

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김언용, Building Information Modeling(BIM)에서의 협업체계와 적용사례, 한국 CAD/CAM학술발표회 논문집, 2005
김언용 . 전한종 . 이명식 . 김길채, 3차원 설계 지침 개발을 위한 사례연구, 한국전산구조공학회 학술대회논문집, 한국전산구조공학회, 2007
김인한, AEC 시설물의 프로덕트 모델기반 정보공유 기술에 관한 연구, 한국CAD/CAM 학회 학술발표회 논문집, 한국CAD/CAM학회, 2005
박정대, 디지털 미디어에 의한 건축 디자인 프로세스의 변화에 관한 연구, 대한건축학회논문집, 22권 1호, 2006
임진택, 프로토타입을 활용한 설계프로세스에 관한 고찰, 한국건축학회논문집, 22권 4호, 2006
한국 씨아이엠, Autodesk Revit Building Pilot Project, 2006
이강, 건축물 수명주기 관리를 위한 핵심기술들, 한국건설관리학회 학술발표대회 논문집, 2006
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GSA, http://www.gsa.gov/bim, 2007
IAIAnwenderhandbuch_Datenaustausch_Web_20060618. pdf, http://www.buildingsmart.de/2/2_02_01.htm, 2007
IAI, The CORENET Project in Singapore, Building Smart Case Studies, new.eic-community.org/index.php?optioncom_docman&taskdoc_view&gid17&Itemid351, 2007
http://bim.arch.gatech.edu/content_view.asp?id402, 2007
IAI,Anwenderhandbuch_Datenaustausch_Web_20060618. pdf,http://www.buildingsmart.de/2/2_02_01.htm, 2007

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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