[논문]IFC를 통한 BIM 데이터의 상호연동 시 문제점분석 및 개선방향 설정에 관한 연구

김지원; 옥종호

[국내논문] IFC를 통한 BIM 데이터의 상호연동 시 문제점분석 및 개선방향 설정에 관한 연구
A Study on the Development of the Problem Improvement Directions in Enhancing BIM Data Interoperability through IFC 원문보기

한국건설관리학회논문집 = Korean journal of construction engineering and management, v.10 no.6 = no.52, 2009년, pp.88 - 98

김지원 (서울산업대학교 주택생산공학과) , 옥종호 (서울산업대학교 건축공학과)

초록
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BIM 기술은 건물 전생애주기 동안의 다양한 빌딩정보를 저장하고 활용할 수 있게 해 준다. BIM 환경구축을 위해서는 건축, 토목, 설비, 전기 등 각 전문분야가 다양한 BIM 어플리케이션을 사용하여 생성한 정보들 간의 상호연동성 확보가 필수적이다. 그러나 현재 사용되고 있는 IFC 기반 정보교환환경을 살펴보면 3D 객체정보의 손실 및 부정확한 정보전달 등의 문제점이 발생하고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 IFC를 통한 각 어플리케이션 간의 정보 호환이 어느 정도 이루어지고 있는가를 정확히 파악하는 것이 필수적이나 현재까지 그런 자료를 제공할 수 있는 연구실적은 미미한 실정이다. 본 연구는 최근 들어 국내 빌딩분야에서 활용빈도가 증가하고 있는 Bentley Architecture로 모델링한 설계단계 BIM 데이터를 IFC를 통해 타 어플리케이션으로 호환함에 있어 문제점을 도출하고 선행연구와의 비교분석을 통하여 호환성 증진을 위한 개선방향을 제시하고자 한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Construction industries have increasingly utilized Building information Modeling (BIM) technologies. Interoperability - the capability for BIM data to run from one computer application to another in the life cycle of a project has become one of the principal research areas. Enhancing interoperability inevitably requires information structures that are standardized throughout the construction industries. As a candidate of the data exchange standard, Industry Foundation Classes (IFC) has been developed and several researches recently performed to measure its richness of digital data exchange. But doubts have been brought up whether IFC meets a sufficient level of interoperability since the research result revealed a number of cases of information misrepresentation and loss. This research presents the lessons learned from the interoperability tests of three widely used 3D design applications including Graphisoft's Archicad, Autodesk's Revit, and Bentley's Bentley Architecture. One building's architectural and structural design data were modeled with the three tools and exchanged through IFC respectively for interoperability test.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 국내외에서 3D CAD 어플리케이션으로 상용되고 있는 ArchiCAD (이하 ARC), Revit (이하 RVT), Bentley 시스템 중 최근 들어 국내 빌딩분야에서 사용도가 증가하고 있는 Bentley Architecture (이하 BTA)로 모델링한 BIM 데이터를 IFC를 통해 ARC, RVT로 호환하고 문제점을 도출하며 호환성 증진을 위한 개선방향을 제시하고자 한다.
건설정보들의 전산화 측면에서 현재 국내외 건설시장은 건물의 전 생애주기의 정보를 통합하는 BIM환경으로 빠른 전환을 시도하고 있다. 본 연구는 최근 국내외에서 3D CAD 어플리케이션으로 상용되고 있는 시스템 중 국내 빌딩분야에서 사용도가 증가하고 있는 Bentley Architecture로 모델링한 BIM 데이터의 IFC 호환성을 실험하고 본 연구와 유사한 선행연구를 비교하여 IFC를 통한 BIM 데이타 호환의 문제점과 개선방안을 제시하였다.
본 연구는 한 동의 건물정보를 BTA로 모델링하고 IFC를 통하여 RVT와 ARC로 호환하였을 때 호환정도를 분석하고 문제점을 도출하는 연구로 유사 선행연구결과와 본 연구결과를 함께 고찰하여 봄으로써, BIM 데이터 호환의 문제점을 보다 일반화할 수 있다. 국외에서 수행된 IFC 호환성 연구로는 Pazlar와 Turk(2007)의 연구와 Fisher와 Kam (2002)의 연구가 있다.
본 연구를 위한 이론적 고찰로써, 건설정보의 상호연동성 제고를 위한 국내외 표준정보교환체계 현황과 IFC에 관련된 선행연구를 살펴본다.
본 절에서는 정보교환된 파일을 각 어플리케이션에서 다시 IFC 파일로 Export하여 BTA로 Import 시켰을 때 발생되는 문제점을 파악해 보았으며, 그 결과는〔그림10〕과 같다 (표6의 ④에서 생성된 *.ifc 파일을 BTA에 Import).

제안 방법

(1) BTA를 활용하여 건물 데이터를 모델링하고 모델링된 파일을 IFC 2x3 버전으로 Export 시킨다. (2) Export된 파일을 BTA, ARC, RVT로 Import 시켜 IFC를 통한 정보교환결과를 확인하고 원래 BTA에서 모델링하였던 내용과 비교한다. (3) 정보교환된 파일을 각 어플리케이션에 저장 후 다시 IFC를 통하여 BTA로 Import 시켜 IFC를 통한 정보교환결과를 검토한다.
(2) Export된 파일을 BTA, ARC, RVT로 Import 시켜 IFC를 통한 정보교환결과를 확인하고 원래 BTA에서 모델링하였던 내용과 비교한다. (3) 정보교환된 파일을 각 어플리케이션에 저장 후 다시 IFC를 통하여 BTA로 Import 시켜 IFC를 통한 정보교환결과를 검토한다. (4) 본 연구결과와 관련 선행연구결과를 비교하여 IFC를 활용한 BIM 데이터 호환의 일반적 문제점을 도출하고 개선방안을 제시한다.
데이터 호환성 검토를 위한 모델링은 작업환경설정, 3D CAD 구성요소 데이터세트 구축, 건축모델링의 순으로 진행하였다.
모델링에 사용된 BIM 어플리케이션은 ARC 12와 BTA XM, RVT 2009 버전이며, IFC는 최근 개발된 IFC 2×3 버전을 활용하였다.
물량산출은 레이어를 기준으로 작업을 진행하되 잘못 교환된 레이어의 경우는 IFC를 통해 정보교환된 후의 레이어로 분류하여 물량을 산출하였다. ifcWall의 경우 개구부 및 창호의 영향으로 인하여 약간의 물량차이가 있으며 ARC ifcWall의 경우 일부 벽에서 벽의 두께를 “0”으로 인식하는 문제가 발생하였으나, 체적에 대한 물량산출에는 영향을 미치지 않았다.
본 논문의 호환성분석을 위한 정보교환범위는 건축구조모델과 건축마감을 대상으로 하되, 분석의 효율성을 위해 전체 5층 중 한 개층 (3층)에 대하여 정보교환을 실시하였다. 해당 층에는〔그림3〕과 같이 벽, 슬라브, 계단, 기둥, 창호, 난간, 천정이 모델링 되었으며 IFC를 통한 비교대상은 ifcWall, ifcSlab, ifcStair, ifcColumn, ifcWindow, ifcDoor 이다.
첫째 방법은 3D CAD 툴을 활용하여 2D 도면없이 설계자가 바로 3D 모델을 생성하는 방법이며 다른 방법은 2D 도면을 기반으로 3D 모델을 생성하는 방법이다. 본 연구에서는 2D 도면을 활용하여 3D 모델링하는 방법을 사용하였다.
앞에서 구축한 데이터세트를 활용하여 대상 건축물의 지하층 파일 작업을 시작으로, 각 공종 (구조, 건축, 설비, 전기 등)을 구분하여 모델링 작업을 진행하였으며, 각 층의 내 ∙ 외벽, 슬라브, 계단, 기둥, 창호 (커튼월포함), 천장, 철물(난간, 핸드레일 등)등을 구분하여 모델링하였다.

대상 데이터

본 연구에 사용된 건물정보는 수도권 소재 S대학교의 지하 1층, 지상 5층, 총 연면적 6,200㎡인 어학원 건물의 건축구조와 건축마감 정보이다.
정보교환에 포함된 Window와 Door 부재의 수는 각각 32개와 29개로 구성되어 있다. 다른 부재와 달리 이 부재들이 가장 큰 문제점을 보였다.

성능/효과

(1) IFC 클래스 인식정도를 살펴보면 각 S/W에서 제공하는 레이어별 모델링 도구를 사용하여 모델링한 파일을 IFC를 통해 타 S/W로 Export/Import 했을 때는 ifcSlab, ifcWall 등의 IFC 클래스 별로 문제없이 매핑되는 것을 식별하였다. 그러나 창문, 문 등 개구부의 경우는 각 S/W에서 레이어별 모델링 도구를 모두 지원하지 않아 3D 솔리드 도구를 이용하여 모델링하게 되는데 이렇게 모델링된 엔티티들은 정보교환 후 레이어 및 해당 객체의 속성정보가 다르게 인식되는 문제점이 발생함을 확인하였다.
(2) 형상정보변환과 속성정보변환의 문제점은 복합벽, 문, 창호 등의 개구부, 계단, 난간 등의 복잡한 형상의 객체에서 주로 발생되었다. 문제점을 정리하면 〔표9〕와 같다.
(3) 현재 상용되고 있는 각 S/W는 각기 다른 정보구축체계, 객체정의방식, 라이브러리 구성 등을 기반으로 개발되었다. IFC 모델은 이러한 다양한 S/W의 데이터베이스 모델을 수용할 수 있는 유연성과 확장성을 제공하도록 구성되어 있으나 유연성과 확장성은 상용 S/W의 데이터 모델이 얼마나 상호호환성에 기초하여 작성되었는가에 의존하게 된다.
IFC 변환파일을 각 어플리케이션에 Import 하여 저장하였을시, ARC의 경우는 파일 크기가 축소되었으나 (표6의③ 참조) RVT의 경우는 3층 모델링부분은 약 5배, 전층 모델링 파일의 경우는 약 1.3배 정도 용량이 커지는 것을 알 수 있었으며 용량 차이는 해당파일 Import 시간에 영향을 미치는 것으로 분석되었다.
IFC 파일을 각 어플리케이션으로 Import 하였을 때, 모든 어플리케이션에서 벽, 슬라브, 계단 등 부재의 정보가 완벽하게 호환되지 않았다. 객체 속성정보의 호환결과를 정리하면 〔표4〕와 같으며 다음은 세부적인 각 부재별 호환성 테스트결과이다.
IFC를 통한 정보교환 후 분석내용은 (1) IFC 포맷의 Import/Export 가능여부, (2) 전체적인 3D모델의 호환정도, (3) 객체의 속성정보 호환정도, (4) 객체의 물량정보, (5) 교환된 파일의 용량 및 처리속도, (6) 정보교환된 파일의 정보 재전송 결과이다.
IFC를 활용하여 정보를 교환할 경우 곡선 등 비정형형태의 객체는 누락, 손실 등이 발생할 가능성이 높으며, 특정 객체의 모델링이 가능한 도구를 이용하지 않고 3D 솔리드 도구를 이용하면 그 호환정도는 낮아짐을 알 수 있었다. 또한 정보교환 후 훼미리-파트는 단순히 객체를 분류할 수 있는 수준으로 바뀌는 것을 알 수 있었으며, 이는 각 S/W들의 서로 다른 객체정의방식, 정보포맷방식, 훼미리구성방식 등에 기인하는 것으로 조사되었다.
각 어플리케이션마다 서로 다른 객체정의방식, 정보포맷방식, 훼미리 구성방식 등을 가지고 있기 때문에 IFC를 통한 정보교환 이후 정보손실, 정보의 변경, 물량변화 등의 문제점이 발생하는 것을 알 수 있었으며 IFC는 각기 다른 어플리케이션에서 적용하고 있는 3D 객체정보 정의 및 포맷방식을 모두 지원하지 못하기 때문에 호환성 확보에 문제가 있는 것으로 분석되었다.
동일 어플리케이션 간의 IFC를 통한 파일 호환은 완벽하지는 않지만 전반적으로 호환성이 양호한 것으로 분석되었다. 따라서 건축가와 엔지니어, 시공사가 BIM을 활용한 협업구상 시 동일한 어플리케이션을 사용하는 것으로 계획을 세우되 호환된 결과가 완벽하지 않음을 감안하여 체계적으로 모니터링할 수 있는 틀을 마련함이 필요할 것이다.
IFC를 활용하여 정보를 교환할 경우 곡선 등 비정형형태의 객체는 누락, 손실 등이 발생할 가능성이 높으며, 특정 객체의 모델링이 가능한 도구를 이용하지 않고 3D 솔리드 도구를 이용하면 그 호환정도는 낮아짐을 알 수 있었다. 또한 정보교환 후 훼미리-파트는 단순히 객체를 분류할 수 있는 수준으로 바뀌는 것을 알 수 있었으며, 이는 각 S/W들의 서로 다른 객체정의방식, 정보포맷방식, 훼미리구성방식 등에 기인하는 것으로 조사되었다.
본 연구결과와 선행연구결과를 분석한 결과 IFC 포맷을 활용하여 동일한 BIM S/W 간 데이터를 호환할 경우는 표4, 표5, 표6, 표7, 표8로 정리한 바와 같이 대부분 정보호환이 잘 이루어지고 있는 것으로 분석되었다. 각기 다른 어플리케이션 간의 IFC를 통한 데이터 호환 상 문제점과 원인분석, 개선방향 도출은 각 S/W 간의 IFC 클래스 인식정도, 형상정보 변환정도, 속성정보 변환정도로 구분하여 분석할 수 있다⁴⁾.
IFC 모델은 이러한 다양한 S/W의 데이터베이스 모델을 수용할 수 있는 유연성과 확장성을 제공하도록 구성되어 있으나 유연성과 확장성은 상용 S/W의 데이터 모델이 얼마나 상호호환성에 기초하여 작성되었는가에 의존하게 된다. 본 연구에서 동일한 IFC 클래스 파일이라도 상용 S/W의 해석방법에 따라 형상이 다르게 나타나거나 속성정보가 호환되지 않는 문제점을 확인하였다. 이러한 정보변형문제는 일반 S/W 사용자가 S/W 설정값을 변경하여 해결할 수 없는 문제이므로 각 BIM S/W 개발사들은 buildingSMART 협회의 개발자간 규약 (Implementer Agreements)에 따라 IFC 데이터호환을 위한 기하정보와 속성 정보 해석 상 차이가 없도록 시스템을 지속적으로 보완함이 필요하다.
국내에서 기 수행된 IFC포맷에 의한 상용 CAD 어플리케이션 간 데이터 호환성 연구로는 임재인 외(2008)의 연구를 들 수 있다. 이 연구는 IFC 파일포맷을 사용한 ArchiCAD 10과 Revit 9 간의 호환성 테스트를 수행하였으며 그 결과 모델링된 형상 정보가 손실되고 3D 객체의 속성 값인 재질, 체적, 면적 등의 정보가 프로그램 간에 호환되지 않는 문제점을 확인하였다 (〔표8〕참조). 그러나 이 연구에서는 BTA로 모델링된 데이터는 다루지 않았으며 도출된 문제점에 대한 세부적인 개선방향은 제시하지 않았다.

후속연구

(3) 정보교환된 파일을 각 어플리케이션에 저장 후 다시 IFC를 통하여 BTA로 Import 시켜 IFC를 통한 정보교환결과를 검토한다. (4) 본 연구결과와 관련 선행연구결과를 비교하여 IFC를 활용한 BIM 데이터 호환의 일반적 문제점을 도출하고 개선방안을 제시한다.
동일 어플리케이션 간의 IFC를 통한 파일 호환은 완벽하지는 않지만 전반적으로 호환성이 양호한 것으로 분석되었다. 따라서 건축가와 엔지니어, 시공사가 BIM을 활용한 협업구상 시 동일한 어플리케이션을 사용하는 것으로 계획을 세우되 호환된 결과가 완벽하지 않음을 감안하여 체계적으로 모니터링할 수 있는 틀을 마련함이 필요할 것이다.
을 사용하여 생성된 각 전문분야 정보들 간의 상호연동성 확보가 필수적이다. 향후 점진적으로 BIM을 기반으로 하는 프로젝트 발주가 증가할 것으로 예상되며 특히 공공기관에서 BIM을 전제로 한 프로젝트를 발주할 경우 다양한 BIM S/W 간의 호환성을 전제로 한 사업제안서 제시는 중요한 평가요소가 될 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	본 연구에서 사용된 BIM 어플리케이션에서 건물 데이터 모델링과 데이터 호환의 절차는 어떻게 동작하는가?	건물 데이터 모델링과 데이터 호환의 절차는〔그림1〕과 같이 요약할 수 있으며 세부적인 사항은 다음과 같다. (1) BTA를 활용하여 건물 데이터를 모델링하고 모델링된 파일을 IFC 2x3 버전으로 Export 시킨다. (2) Export된 파일을 BTA, ARC, RVT로 Import 시켜 IFC를 통한 정보교환결과를 확인하고 원래 BTA에서 모델링하였던 내용과 비교한다. (3) 정보교환된 파일을 각 어플리케이션에 저장 후 다시 IFC를 통하여 BTA로 Import 시켜 IFC를 통한 정보교환결과를 검토한다. (4) 본 연구결과와 관련 선행연구결과를 비교하여 IFC를 활용한 BIM 데이터 호환의 일반적 문제점을 도출하고 개선방안을 제시한다.
	BIM 환경구축을 위해서는 무엇이 필수적인가?	BIM 환경구축을 위해서는 다양한 BIM 어플리케이션1)을 사용하여 생성된 각 전문분야 정보들 간의 상호연동성 확보가 필수적이다. 향후 점진적으로 BIM을 기반으로 하는 프로젝트 발주가 증가할 것으로 예상되며 특히 공공기관에서 BIM을 전제로 한 프로젝트를 발주할 경우 다양한 BIM S/W 간의 호환성을 전제로 한 사업제안서 제시는 중요한 평가요소가 될 것이다.
	BIM 기술은 무엇을 가능하게 하였는가?	이러한 건설정보들의 전산화 측면에서 현재 국내외 건설시장은 2D CAD에서 3D CAD로, 그리고 건물의 전 생애주기의 정보를 통합하고자 하는 Building Information Modeling (이하 BIM) 환경으로 빠른 전환이 이루어지고 있다. BIM 기술은 건물 전 생애주기 동안의 다양한 빌딩정보를 저장하고 활용할 수 있게 해주며 기하학적 형상정보와 속성정보를 연계하여 관리할 수 있는 환경을 제공함으로써 건설프로젝트의 효율증가, 팀워크 증진, 프로젝트 비용절감 및 공기단축에 따른 수익성 증가 등의 효과가 있는 것으로 분석되고 있다.

참고문헌 (17)

임경일, 김성식 (2005), 건설분야 도면정보 교환표준 (KOSDIC)의 건설실무적용에 관한 연구, 대한건축학회논문집 제21권 제7호, pp. 3-10

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김지원(2008), 'Bentley System 기반BIM 데이터의 IFC를 통한 상호연동성 검토 및 개선방향에 관한 연구,' 서울산업대학교 주택대학원 석사학위논문
강인석 외 2 (2001), "건설관리(CM)의 정보화를 위한 기술정보(5) : IFC에 의한 건설정보호환", 대한토목학회지
권순욱 (2007), '건설정보 교환 및 재사용을 위한 BIM 기술동향', 한국설비기술협회

원문보기 상세보기
황영삼 (2004), 'IFC 모델을 통한 도면으로부터의 물량산출 자동화 연구,' 대한 건축학회논문집, 제20권, 제12호, pp. 89-97

상세보기
김인한 외 3명 (2005), 'AEC 시설물의 2차원 도면 정보공유를 위한 IFC 모델 확장에 관한 연구,' 대한건축학회학술발표논문집, 제25권 제1호, pp. 447-480
김인한 외 3명(2003), '건설정보국제산업표준(IAI, IFC) 2차원 확장모델 개발에 관한 연구,' 대한건축학회학술발표논문집, 제23권 제1호, pp. 775-778
한국건설기술연구원 (2006), '건설분야 도면정보 교환표준(KOSDIC)'
임재인 외 5명(2008), 'ifc를 중심으로 한 상용 3D CAD의 호환성테스트,' 한국건설관리학회 논문집, 제9권 제3호, PP. 85~94
이주영 외 2명(2009), 'IFC 포맷을 활용한 BIM S/W의 건물정보모델 교환 방법론 연구', 대한건축학회논문집 계획계 제25권 제3호(통권245호) pp. 29-38

상세보기
http://www.buildingsmart.or.kr : 빌딩스마트협회 홈페이지
Ian Howell and Bob Batcheler, 'Building Information Modeling Two Years Later-Huge Potential, Some Success and Several Limitations'
Eastman, Chuck, Teicholz, Paul, Sacks, Rafael, and Liston, Kathleen, 'BIM Handbook', John Wiley & Sons, Inc, New Jersey, 2008
Pazlar, Tomat and Turk, Ziga, 'Interoperability in Practice : Geometric Data Exchange Using the IFC Standard', ITcon Vol. 13, pp.362-380, 2008. 6
Fischer, Martin and Kam, Calvin, PM4D Final Report, CIFE Technical Report Number 143, CIFC Stanford University, 2002. 10
Lachmi Khemlani, 'The IFC Building Model : A Look under the Hood', 2004
Erabuild, 'Review of the Development and Implementation of the IFC Compatible BIM', 2008

저자의 다른 논문 :

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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