노후공동주택 리모델링의 개략견적을 위한 BIM 데이터베이스 구축 Development of BIM Standard Database System for an Approximate Estimate of Old-Aged Apartment Remodeling Project원문보기
리모델링은 기존 건물을 완전 철거하지 않고 구조체의 일부만을 철거하여 자원의 재활용 이라는 측면에서 매우 중요한 이슈가 되고 있다. 그러나 리모델링의 경우에 신축과 달리 철거와 보수보강 공사가 추가되고, 다수의 발주자 조직으로 인한 의사결정에 어려움이 발생하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로 건물의 라이프사이클 동안에 발생하는 정보를 생산하고 관리하는 통합 도구로서 BIM이 해결 방안으로서 가능성을 가지고 있다. 그러나 현재 BIM의 경우 신축 공사시 3D 모델을 통한 간섭체크나 디자인 대안 결정에 주로 활용하고 있으며, 공사비 산출 등을 위한 BIM 데이터베이스의 경우 신축사의 BIM 적용을 위한 프레임웍과 BIM 데이터베이스를 제시하고 사례적용을 통하여 리모델링 공사를 위한 BIM 데이터베이스의 적용 가능성을 검증하고자 하였다.
리모델링은 기존 건물을 완전 철거하지 않고 구조체의 일부만을 철거하여 자원의 재활용 이라는 측면에서 매우 중요한 이슈가 되고 있다. 그러나 리모델링의 경우에 신축과 달리 철거와 보수보강 공사가 추가되고, 다수의 발주자 조직으로 인한 의사결정에 어려움이 발생하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로 건물의 라이프사이클 동안에 발생하는 정보를 생산하고 관리하는 통합 도구로서 BIM이 해결 방안으로서 가능성을 가지고 있다. 그러나 현재 BIM의 경우 신축 공사시 3D 모델을 통한 간섭체크나 디자인 대안 결정에 주로 활용하고 있으며, 공사비 산출 등을 위한 BIM 데이터베이스의 경우 신축사의 BIM 적용을 위한 프레임웍과 BIM 데이터베이스를 제시하고 사례적용을 통하여 리모델링 공사를 위한 BIM 데이터베이스의 적용 가능성을 검증하고자 하였다.
Remodeling becomes the significant issue in the aspect of the resource recycling, because it does not demolishes the whole buildings, but a part of main structure. However, compared with new construction, remodeling has several problems of adding the repair and rehabilitation works, using the partia...
Remodeling becomes the significant issue in the aspect of the resource recycling, because it does not demolishes the whole buildings, but a part of main structure. However, compared with new construction, remodeling has several problems of adding the repair and rehabilitation works, using the partial demolition method, and having difficulties of making decision due to disagreement between several owner organizations. BIM, which is the total solution for managing and producing information during whole life cycle of the buildings, seems to be the right solution for the way to address these issues. has a possibility for solving the problems. Therefore this paper provided the framework and database for applying the BIM in the remodeling, and proved the applicability of the BIM database in the remodeling project through the case studies.
Remodeling becomes the significant issue in the aspect of the resource recycling, because it does not demolishes the whole buildings, but a part of main structure. However, compared with new construction, remodeling has several problems of adding the repair and rehabilitation works, using the partial demolition method, and having difficulties of making decision due to disagreement between several owner organizations. BIM, which is the total solution for managing and producing information during whole life cycle of the buildings, seems to be the right solution for the way to address these issues. has a possibility for solving the problems. Therefore this paper provided the framework and database for applying the BIM in the remodeling, and proved the applicability of the BIM database in the remodeling project through the case studies.
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문제 정의
또한 제시된 BIM 데이터베이스를 적용하기 위한 3D 모델링 가이드라인을 제시하였고, 사례연구를 통하여 제안된 BIM 데이터베이스의 적용성을 평가해 보았다.
리모델링 모델링 가이드라인은 본 연구에서 제시한 리모델링 BIM 데이터베이스의 활용성을 높이기 위하여 제시하였다.
본 연구는 리모델링 공사에 효율적으로 BIM을 적용하기 위한 프로젝트 통합관리 프레임웍을 제안하고 리모델링 공사에 BIM 데이터베이스를 적용하기 위하여 3D모델과 BIM 데이터(공사정보, 비용, 일정 등)를 연계하기 위한 리모델링용 BIM 데이터베이스의 체계를 제안하고 이를 바탕으로 리모델링 BIM 데이터베이스를 제안하고자 한다. 마지막으로 사례적용을 통하여 리모델링 BIM 데이터베이스의 적용성을 검증하는 순서로 연구를 진행 하였다.
사례연구는 리모델링 BIM 데이터베이스의 적용 가능성을 평가하기 위하여 수행하였다.
이에 리모델링 프로젝트의 프로세스 상에서 리모델링 공사의 많은 문제점을 해결해 줄 수 있는 BIM을 적용하기 위한 리모델링 BIM 적용 프로세스를 제안하였다. 리모델링 공사에 BIM을 적용하기 위한 리모델링 BIM 프로세스는 다음 그림 1과 같다.
이에 본 논문에서는 리모델링 공사에 적합한 BIM 데이터베이스를 제안함으로 이러한 문제점을 해결하려 하였다.
원인이 있다고 할 수 있다. 이에 본 논문에서는 리모델링 공사에 적합한 BIM적용을 위한 데이터베이스 구축방안을 제시하고자 한다.
이에 본 논문에서는 리모델링 프로젝트에 발주자를 위한 초기의사결정에 도움을 주기 위한 방안으로 BIM을 통한 프로젝트 통합 관리의 측면에서 리모델링을 위한 BIM 적용 프레임웍을 제안하고 리모델링 BIM 데이터베이스를 제안함으로서 리 모델링 공사의 BIM 적용에 도움이 되고자 한다.
이 때문에 3D 모델링시에 너무 많은 시간이 필요하게 되며, 이로 인하여 리모델링 공사의 경우 신속한 발주자의 의사결정을 저해하는 요소로 작용한다. 이에 본 연구에서는 간략한 모델링을 통해 물량을 산출하고 모델링 시간을 줄이기 위한 모델링 가이드라인을 제시하고자 하였다.
이에 본 연구에서는 리모델링 공사의 BIM 적용을 위하여 리모델링 공사용 BIM 데이터베이스를 구축하기 위한 방향을 제시하고 이에 3D 모델링 작성 방안을 제시하여 빠른 시간내에 개략공사비를 산출할 수 있는 방안을 제시하고자 하였다.
가설 설정
_모델링 시 위치변수(location factor) (외부, 내부, 발코니, 공용부위, 덕트부위, 욕실)을 고려하여 1개의 구조체라도 위치 변수(location factor)에 맞게 나누어 구조체를 모델링 하여야 함."다음의 그림 7 참조.
제안 방법
BIM 데이터베이스 적용 작업은 기존방식의 3D 모델링과 연구제 안 방식의 3D 모델링에 데이터베이스의 연결 작업을 수행하였다. 기존 방식의 3D 모델링의 경우에는 모든 부재에 해당하는 BIM 데이터를 연결하였으며, 연구 제안 방식의 경우에는 연구에서 제안한 Recipe! 연결하는 작업을 수행하였다.
②3D 모델링에 기존 방식의 BIM 데이터베이스와 연구제안 BIM 데이터베이스 적용을 위하여 BIM 데이터베이스 작성 툴 (Estimator 20008)에서 작성한 BIM 데이터베이스를 객체 및 BIM 데이터 통합툴(Constructor 2008)을활용하여 3D 모델의 각 부재(object)에 데이터의 연결 작업을 수행하였다. 다음의 그림 11은 3D 모델과BIM 데이터를 연결하는 그림이다.
③ 모델링 시간 비교를 위하여 기존 방식의 3D 모델링 작업 시간과 연구제안 방식의 3D 모델링 작업 시간을 비교하였다. 그러나 재래식 방식의 경우 3D 모델링을 수행하지 않기 때문에 모델링 시간은 비교 대상에서 제외하였다.
④ 물량 산출 시간 및 데이터 비교의 경우 기존 견적 방식의 물량산출 방식과 기존의 BIM 물량 산출 그리고 연구제안 방식의 BIM 물량 산출작업을 수행하였다.
구성 체계를 작성하였다. 구성 체계는 Recipe와 Method, Resource로 구분하여 작성을 하였으며, Method와 Resource의 경우는 표준 품셈을 활용하여 구성을 하였다. 다음의 그림 5는 리모델링 BIM 적용을 위한 구성 체계를 나타낸 것이다.
방수층 그리고 타일 등으로 나누어 각각을 모델링 하는 방식을 의미한다. 그리고 연구제안 방식의 3D 모델링은 Recipe를 이용하여 슬라브 만을 모델링하여 콘크리트 슬라브, 방수층, 타일을 의미하는 슬라브(욕실바닥) Recipe를 연결하는 방식의 모델링을 의미한다.
기존 견적 방식의 물량 산출은 2D 도면을 바탕으로 물량을 산출하는 것이고, 기존의 BIM 물량 산출의 경우는 기존에 프로그램 상에서 제시되는 BIM 데이터베이스를 활용하여 물량을 산출하는 방식이며 연구제안 BIM 물량 산출의 경우 제안한 BIM 데이터베이스를 활용하여 물량을 산출하는 것이다.
리모델링 BIM 구성 체계를 바탕으로 리모델링 BIM 데이터베이스를 작성하였다. 다음의 그림 6은 리모델링 BIM 데이터베이스의 내용 중 Recipe에 대한 내용을 입력한 그림이다.
리모델링 Racipe체계를 바탕으로 리모델링 BIM적용을 위한 데이터베이스의 구성 체계를 작성하였다. 구성 체계는 Recipe와 Method, Resource로 구분하여 작성을 하였으며, Method와 Resource의 경우는 표준 품셈을 활용하여 구성을 하였다.
Recipe 체계를 구성하였다. 리모델링 Redpe는 철거, 보수보강, 신설로 구분하였고 신설 Recipe의 경우 내력벽, 비내력벽, 슬라브로 구분하였으며, 각각 저층, 고층으로 구분을 하였다. 리모델링 Recipe의 구성 체계에 대한 내용은 그림 4와 같다.
제안하고자 한다. 마지막으로 사례적용을 통하여 리모델링 BIM 데이터베이스의 적용성을 검증하는 순서로 연구를 진행 하였다.
물량 산출 데이터의 경우 기존 견적 방식과 기존 BIM 적용 방식 그리고 연구제안 BIM 적용 방식의 물량 산출량을 구조체 철거, 콘크리트 타설량, 거푸집 설치 면적, 벽돌량, 철근물량, 마감 면적으로 구분하여 비교를 하였다.
사례연구의 진행 단계에 따라서 우선 ① 2D CAD 도면을 통한 기존 방식과 연구제안 방식의 3D 모델링 작업을 위하여 기존 건물의 리모델링 전·후의 2D CAD 도면을 통하여 기존의 BIM 방식의 3D 모델과 연구제안 방식의 3D 모델을 작성하였다. 다음의 그림 8은 리모델링 전·후의 2D CAD 도면이고, 그림 9와 그림10은 기존 방식의 3D 모델과 연구제안 방식의 3D 모델 이다.
사례연구의 진행은 모델링 작업과 데이터베이스 적용 그리고 작업 시간의 순으로 진행을 하였으며, 자세한 진행은 다음과 같이 수행하였다.
제안한 Recipe! 연결하는 작업을 수행하였다.
위에서 제시한 위치변수(location factor)를 통하여 리모델링 공사의 Recipe 체계를 구성하였다. 리모델링 Redpe는 철거, 보수보강, 신설로 구분하였고 신설 Recipe의 경우 내력벽, 비내력벽, 슬라브로 구분하였으며, 각각 저층, 고층으로 구분을 하였다.
수 있다. 이 때문에 본 연구에서는 BIM 데이터베이스의 구성을 Recipe와 Method, Resources의 체계를 활용하였다.
이를 위해 리모델링 BIM 적용을 위한 프레임웍을 제시하였고, 리모델링 BIM 데이터베이스의 구성 체계를 제시하였다. 또한 제시된 BIM 데이터베이스를 적용하기 위한 3D 모델링 가이드라인을 제시하였고, 사례연구를 통하여 제안된 BIM 데이터베이스의 적용성을 평가해 보았다.
대상 데이터
공동주택을 대상으로 선택하였다. 대상 건물은 전용면적이 59.19m1 2 69.17m2, 79.79m2 인 건물로 각 40세대, 72세대’ 84세대로 2개 동으로 구성되어 있으며, 구조는 벽식 구조로 되어 있다. 이를 정리하면 다음의 표 4와 같다.
리모델링 도면의 유무와 견적 자료의 유무를 바탕으로 서울 D 지역의 공동주택을 대상으로 선택하였다. 대상 건물은 전용면적이 59.
사례연구의 대상 단지는 기존 평면과 리모델링 대안의 평면이 존재하며 리모델링 공사를 위한 견적 자료를 확보할 수 있는 단지를 대상으로 선정하였다.
이론/모형
리모델링 데이터베이스의 체계는 Vico Soft의 BIM 데이터베이스의 체계를 활용하여 구성하였다.
성능/효과
BIM에 의한 물량 산출의 경우에서는 기존 BIM 방식과 연구제 안 BIM 방식의 구조체 철거, 콘크리트 타설량, 거푸집 면적, 벽돌 물량에서는 차이가 없었으나 마감 면적의 경우에는 다소 차이가 나타나는 것으로 파악 되었다. 이는 기존의 BIM 적용 방식의 경우 건물의 거의 모든 부재(object)를 모델링함으로 인하여 마감 물량 산출이 거의 차이가 없는 반면, 연구제안 방식의 경우는 벽과 슬래브만을 모델링함으로 인하여 마감 면적의 물량 산출량이 차이가 나는 것으로 사료된다.
것으로 사료된다. 그러나 기존의 BIM 적용 방식의 경우 3D 모델의 부재(object)의 수가 많기 때문에 BIM 데이터베이스와의 3D 모델의 데이터 연결 작업에 많은 시간이 소모된 반면, 연구제안 방식의 BIM의 경우 3D 모델의 부재(object)의 수가 적어 물량 산출 시간을 줄일 수 있었다.
즉, 적산에 의한 견적 방식과 BIM 방식에서 리모델링 전 /후의 도면을 가지고 물량 산출시 철거 부위, 신설 부위의 파악 그리고 내력벽, 비내력벽의 파악에 차이로 인하여 물량 산출량의 차이가 발생하였다. 그리고 기존 BIM 방식과 연구제안 BIM 방식의 물량 차이는 3D 모델의 상세수준에 의해 발생함을 알 수 있었다.
견적 방식에 비하여 50% 정도를 단축할 수 있었다. 그리고 물량 산출의 경우 기존 견적 방식과 BIM 적용 방식에서는 기존 2D 도면의 이해도 차이에 의하여 물량 산출량의 차이를 나타냈지만, BIM 방식 내에서는 큰 차이를 나타내지는 않는 것을 확인할 수 있었다.
60m3으로 산출되었다. 그리고 콘크리트 타설 물량의 경우는 기존 견적 방식의 경우 2, 93423m3으로 산출되었고, 기존 BIM 방식과 연구제안 BIM 방식의 경우 5, 584.65m3으로 산출되었다. 마감 면적은 기존 견적 방식의 경우 52, 753.
65m3으로 산출되었다. 마감 면적은 기존 견적 방식의 경우 52, 753.624m2 으로 산출되었고, 기존 BIM 방식의 경우 82, 739.25m2로산출되었으며, 연구제안 BIM 방식의 경우 105, 472.65m2로 산출되었다 철근 물량의 경우에는 기존 견적 방식의 경우 416.754t으로 산출되었지만 BIM 방식의 경우 철근의 물량을 산출하기 위해서는 철근을 모델링 하여야 하는데 이러한 경우 3D 모델링 작업에 과다한 자원이 소모된다는 문제점으로 인하여 철근 모델링을 수행하기 어려워 철근 물량을 산출하지 못하였다. 물량 산출 데이터의 비교는 표 6과 같다.
물량 산출 결과 적산에 의한 기존 견적 방식과 BIM 방식에서 물량 산출의 차이가 발생하였다. 이러한 물량의 차이는 리모델링 도면의 이해도의 차이에 의하여 발생하는 것으로 확인할 수 있었다.
물량 산출 데이터를 비교한 결과 구조체 철거 물량은 기존 견적 방식의 경우 3, 439.53m3으로 산출되었고, 기존 BIM 빙 식과 연구제 안 BIM 방식의 경우 2, 8H.60m3으로 산출되었다. 그리고 콘크리트 타설 물량의 경우는 기존 견적 방식의 경우 2, 93423m3으로 산출되었고, 기존 BIM 방식과 연구제안 BIM 방식의 경우 5, 584.
사례연구를 수행한 결과 총 작업 시간은 2D CAD 도면이 작성되었다는 전제하에 재래식 방식의 경우 약 2주의 작업시간이 필요하였고, 기존의 BIM 적용 방식의 경우 약 4주의 작업 시간이 필요하였으며, 연구제안 방식의 BIM을 적용한 경우 약 1주의 작업 시간이 필요한 것으로 확인되었다. 자세한 내용은 다음의 표 7 과 같다.
사례연구의 수행 결과 프로젝트 진행을 위한 작업 시간은 기존 견적 방식에 비하여 50% 정도를 단축할 수 있었다. 그리고 물량 산출의 경우 기존 견적 방식과 BIM 적용 방식에서는 기존 2D 도면의 이해도 차이에 의하여 물량 산출량의 차이를 나타냈지만, BIM 방식 내에서는 큰 차이를 나타내지는 않는 것을 확인할 수 있었다.
기존의 BIM 방식에서는 3D 모델과 BIM 데이터의 연결 작업시 3D 모델링에서 작성한 부재(object) 에 1개의 BIM 데이터를 연결시키기 때문에 3D 모델링 시 건축물의 모든 부재object)의 모델링을 수행하여야 한다. 이에 본 연구에서는 Recipe라는 연결체계를 활용하여 부재(object)에 연결되는 데이터(공법데이터)를 설정하여 BIM 데이터의 연결 작업을 줄일 수 있다.
이와 같은 시간 차이는 기존 BIM 방식의 경우에 모든 부재 (object)를 모델링하기 때문에 건물의 내벽을 모델링할 경우 콘크리트 벽과 미장공사 부위, 벽지 등을 모두 모델링 작업을 수행하여 작업의 시간이 증가하는 원인이 되었으며, 연구제안 BIM 방식의 경우 내벽을 1개의 부재(object)로 모델링 하여 모델링 작업 시간을 줄일 수 있었다.
작업 시간은 기존 BIM 방식의 경우에 단위 세대를 모델링하는데 약 7일의 시간이 소요되었지만, 연구제안 방식의 경우 벽과 슬래브만을 모델링하기 때문에 단위 세대를 모델링 하는데 약 1 일의 시간이 소요되었다.
물량의 차이가 발생하는 이유는 견적업체의 면담 결과 리모델링 전 - 후의 도면의 이해도의 차이에 의하여 발생하고 있다는 것을 알 수 있었다. 즉 물량 산출시 적산에 의한 견적 방식과 3D 모델링을 이용한 견적 방식에서 철거 부위, 신설 부위, 마감 부위 등을 파악하는 부분에서 서로 다르게 각 부분을 파악하여 물량 산출량의 차이가 발생함을 알 수 있었다.
한 단지의 물량을 산출할 경우 기존의 견적 방식의 경우 약 2 주의 시간이 소요되었으며, 기존의 BIM을 활용한 물량 산출의 경우 약 5일의 시간이 필요하였고, 연구 제안 방식의 BIM을 활용한 경우 약 3일의 시간이 소요되었다
후속연구
점이 있었다. 또한 기존의 BIM 방식과 연구제안 BIM 방식의 마감 물량 차이를 줄이기 위하여 3D 모델링 가이드라인을 수정할 필요가 있었다.
리모델링 공사의 성공은 발주자의 신속한 의사결정에 달려 있는 만큼 연구제안 방식의 BIM 데이터베이스의 물량 산출량의 차이를 줄일 수 있다면 발주자의 신속한 의사결정에 큰 도움을 주어리모델링 공사의 성공에 직접적인 영향을 줄 것으로 사료된다.
대안으로 부각되고 있다. 발주자의 의견반영 미비의 경우에도 BIM을 활용한 즉각적인 대안 제시와 검토로 합리적인 의사결정이 가능하고 , 시공 계획시의 BIM 시뮬레이션을 통하여 발생할 수 있는 불확실성에 효과적으로 대처할 수 있을 것이며, 공기연장 발생 시에도 시공 단계의 공사정보를 BIM에 적용함으로써 효과적인 공정 업데이트가 가능할 것이다.
본 연구에서 제안한 리모델링 BIM 적용을 위한 리모델링 BIM 데이터베이스를 활용하여 리모델링 공사의 BIM 적용에 도움이 되기를 기대한다.
이러한 적산에 의한 방식과 BIM에 의한 방식의 물량 차이를 줄이기 위하여 리모델링 공사의 물량산출시 리모델링 전의 기존건물의 도면에는 철거 부위를 명확히 표기하고, 리모델링 후의 도면에는 신설 부위의 명확한 표기를 통하여 두 가지 방식의 물량 산줄량의 차이를 줄일 수 있을 것으로 사료된다.
향후 BIM 적용을 위한 3D 모델링 작성 방안에 대한 연구와 각 건축물의 특성에 맞는 BIM 데이터베이스의 구축에 대한 연구가 필요할 것으로 사료된다.
참고문헌 (12)
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