[논문]건축 물량산출 활용을 위한 BIM품질기준 도입 방안

권오철; 조찬원; 조주원

doi:10.5345/jkic.2011.04.2.171

[국내논문] 건축 물량산출 활용을 위한 BIM품질기준 도입 방안
Introduction of BIM Quality Standard for Quantity Take-off 원문보기

한국건축시공학회지 = Journal of the Korea Institute of Building Construction, v.11 no.2 = no.46, 2011년, pp.171 - 180

권오철 (Department of Architectural Engineering, Daelim University College) , 조찬원 (Research Center, buildingSMART Korea) , 조주원 (AEC3Korea)

초록
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최근 국내외에서 건축물의 고층화 및 비정형화 추세 속에서 BIM기술이 활발히 이루어지고 있으나 설계단계의 BIM 데이터가 시공현장에 적극적으로 재활용되지는 못하고 있다. 건설 회사들의 주요 관심사는 공정 및 공사비 관리 등 여러 분야인데 BIM기술이 활발히 사용되기 위해서는 BIM 데이터가 이러한 용도로 활용될 수 있도록 올바르게 작성되어야 한다. 이를 위해서는 특히 BIM데이터를 건물 부재별로 수량을 올바르게 산출할 수 있도록 기준을 설정하여 BIM데이터를 작성하는 것이 필요하며 작성된 BIM데이터가 올바르게 만들어졌는지를 품질관리 차원에서 확인하는 것이 필요하다. 본 연구는 BIM기술이 건설현정의 공정 및 공사비 관리에 활용에 매우 중요한 물량산출을 올바르게 할 수 있도록 BIM데이터의 품질을 확보할 방안에 대한 제시를 목적으로 수행되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

As high-rise and irregularly shaped building structures have become a trend at home and abroad, BIM technology is now being developed and accepted widely. However, the BIM data and information generated in the design phase cannot be actively reutilized in the construction stage. This is because the major interests of construction companies include working process and cost estimation, while there is not usually enough BIM data created to support these activities. In order to resolve this issue, we need to set up BIM modeling guides that make it possible to extract correct quantity take-off from BIM data. Quality checks are also necessary to ensure that the resulting BIM data is correct. This study suggests ways of securing BIM quality for correct quantity take-off, which is critical for BIM technology applied to the building construction process and its cost estimation.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

특히 물량산출에 활용될 BIM의 품질은 산출결과를 신뢰할 수 있도록 모델이 시공분야에 문제가 없도록 설계되어 있는지를 확인하기 위한 것으로서, 구체적으로 다음과 같은 적용사례가 있을 수 있다. 본 사례는 BIM의 품질을 검증하는 도구인 Solibri Model Checker에서 제공하는 내용이다.
BIM 데이터로부터 물량산출을 정확하게 하기 위해서는 BIM데이터가 정확히 모델링이 되어 있어야 한다. 본 연구가 다루는 BIM품질의 목적은 BIM데이터가 수량산출을 하는 데 적합한 품질을 갖고 있느냐 하는 것이다.
본 연구는 BIM기술이 건설현장의 공정관리 및 공사비용 관리에 활용에 매우 중요한 물량산출을 올바르게 할 수 있도록 BIM데이터의 품질을 확보할 방안에 대한 제시를 목적으로 수행되었다.
BIM을 활용한 물량산출과 관련된 선행연구를 고찰한 결과 BIM을 활용한 물량산출의 자동화나 효용성 증대 등에 초점이 맞춰져 있음을 알 수 있다. 본 연구에서 수행하고 자하는 물량산출을 위한 BIM기준의 정의와 설정된 기준에 의해 BIM의 품질을 검증하고자 하는 본 연구는 의미있는 작업이라 판단된다.
본 연구에서는 3차원 BIM 설계정보를 건설현장에서 이용할 수 있도록 물량산출을 중심으로 BIM품질을 현장에서 활용할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.
본 연구와 관련된 선행연구의 고찰은 BIM을 활용한 물량산출과 관련된 연구결과를 중심으로 고찰하였다.
이를 위하여 건설현장에서 공사비관리의 기초가 되는 물량산출에 BIM모델 작성 기준과 품셈기준에 의한 물량산출기준과의 비교 작업을 통하여 BIM정보의 시공단계에서의 활용에서의 문제점을 발견하고 시공단계에서의 BIM 품질확보를 위한 가이드의 방향성에 대하여 기술하고자 한다.

가설 설정

품셈기준에 의한 물량산출과 BIM모델 작성방법에 의한 물량산출 결과를 비교분석하기 위하여 기둥과 보, 벽, 바닥 판에 대한 모델링을 통하여 물량을 비교하였다. 샘플데이터는 기초6개, 기둥10개, 보7개, 벽4개를 대상으로 입력하였으며, 본 연구가 BIM품질을 대상으로 하므로 정상적 모델링과 설계자에 의한 실수를 가정하여 혼용하였다.

제안 방법

다음으로 BIM에 의하여 자동으로 계산되는 체적을 추출하여 비교하였다. BIM에 의한 체적은 BIM소프트웨어에서 해당 구조부재를 선택하여 화면에 표현되는 체적을 사용하였다. 다음은 품셈체적과 BIM소프트웨어에 의하여 추출된 구조부재의 체적을 비교하여 동일성 여부를 비교한 것이다.
기본적으로 가로x세로x길이(높이)를 바닥판두께를 제외한 수치로 계산기에 의하여 수작업으로 계산하였으며 기둥 4개, 보 3개, 벽 3개 및 바닥판 2개를 대상으로 하여 다음과 같이 계산하였다.
다음으로 BIM에 의하여 자동으로 계산되는 체적을 추출하여 비교하였다. BIM에 의한 체적은 BIM소프트웨어에서 해당 구조부재를 선택하여 화면에 표현되는 체적을 사용하였다.
모델원본은 Revit Architecture 2011에서 가이드 요건을 충족하도록 수정되었으며 수정된 결과는 다시 IFC 2x3 format으로 변환되었다.
품셈기준에서는 높이에서 바닥판의 두께를 빼도록 되어 있는데 이는 바닥판의 두께가 일정함을 전제로 제공되는 기준이다. 본 연구에서 샘플모델에 대한 바닥판의 두께는 얇은 수치를 적용하였다.
본 연구에서는 Solibri Model Checker가 제공하는 룰셋 기능을 사용하였으며 샘플데이터에 대한에 대한 룰셋 적용 결과는 다음과 같다.
본 연구의 방법은 RC조를 대상으로 BIM 샘플모델을 제작하였으며, 본 연구의 목적에 따라 설계자가 흔히 할 수 있는 실수를 가정하여 몇 가지의 실수를 포함하여 만들었다. 이후 BIM객체를 대상으로 일부의 기둥, 보, 바닥판 및 벽을 대상으로 품셈기준에 의한 물량을 수작업 계산에 의하여 산출하고 나서 BIM으로 자동 산출된 물량과 비교하여 결과가 동일하지 않은 경우 그 이유를 분석하였다.
본 모델은 Autodesk사의 RevitArchitecture 2011로 작성하여 IFC 2x3규격으로 export하여 Solibri Model Checker에 의하여 확인하는 과정을 거친 것이다. 샘플모델은 기초, 기둥, 보, 바닥판 및 벽을 대상으로 하였으며, 본 연구가 BIM품질에 관한 내용을 다루는 것이므로 의도적으로 샘플모델의 BIM품질에 문제점이 나타나도록 작성하였다. 이는 설계자들이 BIM데이터 작성 시 실수를 하는 경우 나중에 BIM품질기술에 의하여 문제점들이 걸러지는 지 확인할 수 있도록 한 것이며 샘플데이터의 작성결과는 다음과 같다.
을 통하여 샘플 BIM데이터를 검증한 결과 문제발생 부재들을 확인하였다. 셈플 BIM데이터를 모델기준에 맞도록 수정한 후 다시 룰셋을 통하여 검증하였고 수정된 샘플데이터를 대상으로 물량을 추출하여 품셈기준과 비교하는 과정을 거쳤다. BIM소프트웨어는 종류마다 기능이 다르므로 본 연구에서는 Autodesk사의 Revit Architecture 2011과 Solibri사의 Solibri Model Checker를 사용하여 예시적 사례를 토대로 하였다.
앞에서 정의한 기준에 의하여 샘플 BIM모델 데이터를 수정하였다. 구체적으로는 기둥 C3의 경우 벽 끝이 기둥중심까지 들어와 기둥물량이 줄어든 것을 벽 끝을 옮겨서 조정 하였고 기둥C4의 경우 위층의 기둥과 중첩된 부분을 조정 하였다.
Joo and Jun[2]는 BIM기반의 설계프로세스에서 물량정보를 활용하여 효과적인 4D 시뮬레이션 적용을 위한 방법을 제시하였다. 이를 위해 특정 프로젝트의 실시설계도면을 이용하여 건축과 구조의 3D모델을 작성하고 프로젝트를 통해 입력된 개체의 속성정보를 기반으로 물량을 산출하였다. Kim et al.
이를 해결하기 위한 방법으로 품셈적용을 위한 BIM 모델 기준을 설정하였으며 이를 Solibri Model Checker의 룰 셋¹⁾을 통하여 샘플 BIM데이터를 검증한 결과 문제발생 부재들을 확인하였다. 셈플 BIM데이터를 모델기준에 맞도록 수정한 후 다시 룰셋을 통하여 검증하였고 수정된 샘플데이터를 대상으로 물량을 추출하여 품셈기준과 비교하는 과정을 거쳤다.
본 연구의 방법은 RC조를 대상으로 BIM 샘플모델을 제작하였으며, 본 연구의 목적에 따라 설계자가 흔히 할 수 있는 실수를 가정하여 몇 가지의 실수를 포함하여 만들었다. 이후 BIM객체를 대상으로 일부의 기둥, 보, 바닥판 및 벽을 대상으로 품셈기준에 의한 물량을 수작업 계산에 의하여 산출하고 나서 BIM으로 자동 산출된 물량과 비교하여 결과가 동일하지 않은 경우 그 이유를 분석하였다.
벽의 경우 콘크리트 200으로 통일하였다. 품셈기준과 BIM방식에 의한 체적을 비교하기 위하면 먼저 구조부재들에 대하여 품셈기준에 의한 계산을 수행하였으며 결과는 다음과 같다.
품셈기준에 의한 물량산출과 BIM모델 작성방법에 의한 물량산출 결과를 비교분석하기 위하여 기둥과 보, 벽, 바닥 판에 대한 모델링을 통하여 물량을 비교하였다. 샘플데이터는 기초6개, 기둥10개, 보7개, 벽4개를 대상으로 입력하였으며, 본 연구가 BIM품질을 대상으로 하므로 정상적 모델링과 설계자에 의한 실수를 가정하여 혼용하였다.
품셈기준에 의한 물량산출과 BIM모델링에 의한 물량산출 방식과의 차이를 비교하기 위하여 철근콘크리트공사의 콘크리트 물량을 중심으로 하여 각각 물량을 산출하여 비교하였다.
품질이 확인된 모델데이터를 대상으로 BIM물량을 다시한번 자동으로 추출하였으며 그 결과는 다음과 같다.

대상 데이터

셈플 BIM데이터를 모델기준에 맞도록 수정한 후 다시 룰셋을 통하여 검증하였고 수정된 샘플데이터를 대상으로 물량을 추출하여 품셈기준과 비교하는 과정을 거쳤다. BIM소프트웨어는 종류마다 기능이 다르므로 본 연구에서는 Autodesk사의 Revit Architecture 2011과 Solibri사의 Solibri Model Checker를 사용하여 예시적 사례를 토대로 하였다.
기둥은 사각형부재로서 크기(단위:mm)는 800x800, 600x800, 400x600을 적절히 혼용하였다. 보의 경우 400x600, 300x600, 200x400을 사용하였으며 바닥판은 120과 150을 사용하여 좌우로 하나씩 배치하였다. 벽의 경우 콘크리트 200으로 통일하였다.
본 연구는 수량산출을 위한 BIM품질에 대한 방향을 제시하는 것으로서 그 대상은 RC조의 기둥, 보, 바닥판 및 벽을 대상으로 하였다.

이론/모형

이러한 방법에 의한 BIM데이터를 분석하기 위하여 샘플 모델을 작성하였다. 본 모델은 Autodesk사의 RevitArchitecture 2011로 작성하여 IFC 2x3규격으로 export하여 Solibri Model Checker에 의하여 확인하는 과정을 거친 것이다.

성능/효과

BIM에서 추출된 물량은 대부분 품셈기준에 의한 물량과 일치하고 있음을 확인하였다. 단, 기둥 C2와 B4는 서로 다른 바닥판이 부재가 걸침으로 인하여 여전히 품셈방식과 오차를 보이고 있다.
첫 번째 문제인 BIM소프트웨어의 한계에 의한 품질의 미비사항은 우선은 설계자가 소프트웨어의 기능을 정확히 파악하여 입력을 할 필요가 있고 근본적으로는 BIM소프트웨어 개발자가 기능을 지속적으로 개선해야 한다. 두 번째 문제인 설계자의 실수에 의한 품질의 문제는 설계자가 주의해서 일정한 기준에 의하여 입력해야 한다.
본 연구에서 도출된 결과를 통하여 BIM품질을 확보하여 건물을 모델링하는 경우, 기존의 품셈기준을 활용할 수 있는 가능성을 확인하였다. 그러나 품셈기준이 근본적으로 2차원 도면에 의하여 사람이 산출하는 방식을 따르고 있어 3차원 BIM에 의한 정보처리 방식을 적용 하는데는 한계가 있음도 밝혀졌다.
품셈기준에 의한 보체적은 보의 단면적에 길이를 곱하여 구하는데, 단면적의 경우 바닥판의 두께를 빼야 하고 길이의 경우 기둥간의 안목길이를 적용하도록 되어 있다. 일반적인 방식에 의하여 BIM으로 모델링 하는 경우 보의 상단에서 바닥판의 체적이 제거된 상태로 모델링이 되며 기둥과 기둥 사이의 길이도 정확히 계산되는 것을 확인하였다. 따라서 BIM모델로부터 보의 체적을 구하는 것은 품셈기준과 일치하며 BIM 모델링 기준을 별도로 마련할 필요는 없는 것으로 보인다.

후속연구

그러나 품셈기준이 근본적으로 2차원 도면에 의하여 사람이 산출하는 방식을 따르고 있어 3차원 BIM에 의한 정보처리 방식을 적용 하는데는 한계가 있음도 밝혀졌다. 따라서 건설 산업계 차원에서 향후 BIM 기술과 품셈기준이 상호 보완적으로 발전하는 것이 필요하다는 점과 BIM품질의 확산 보급이 요구된다는 점이 확인되었으며, 이에 따라 추후 품셈기준의 개선보완과 BIM품질의 발전방안에 대한 연구가 지속적으로 필요할 것이다.
본 연구는 방향제시의 성격으로 RC골조의 기둥, 보, 바닥판 및 벽을 대상으로 하였으나 앞으로 그 대상을 확대하고 건축 및 전기, 설비 등에 대한 연구가 이루어 질 필요가 있다. 품셈기준은 최근 점차 활용이 증가하고 있는 3차원 BIM환경에 맞도록 개선방안이 연구되어야 하며 아울러 BIM소프트웨어들이 품셈기준을 지원할 수 있도록 기능을 제공하는 것도 중요하다.
이를 위해서는 물량산출을 위한 일반적이고 범용적인 BIM품질기준을 먼저 정립하고 나서, BIM소프트웨어 별 특징에 따라 BIM품질기준의 적용방법을 비교하고 그 결과를 BIM소프트웨어 개발자들이 기능의 개선에 지속적으로 반영하도록 유도하는 것이 필요할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	정확한 물량산출의 선결조건은 무엇인가?	예를 들어 보의 물량을 산출하기 위해서는 보가 정확하게 두 기둥 사이에 접한 상태로 모델링이 되어 있어야 물량이 정확히 산출될 수 있다. 모델링이 정확히 되지 않는 경우 잘못된 물량이 산출되고, 이는 BIM 소프트웨어별 기능의 한계 또는 설계자의 실수와 같은 요인들에 기인한다고 볼 수 있으며 이러한 문제를 해결하는 것은 정확한 물량산출의 선결조건이라 할 수 있다.
	BIM데이터가 시공현장에 적극적으로 재활용되는 단계에 이르지 못하고 있는 이유는?	국내의 건설회사에도 이미 BIM기술이 많이 보급되기 시작하였으나 아직 설계단계의 BIM데이터가 시공현장에 적극적으로 재활용되는 단계에는 이르지 못한 것이 현실이다. 이는 BIM의 관점에서 볼 때 시공현장에 사용될 수 있는 BIM데이터의 작성 및 활용기준이 없기 때문이며 특히 데이터의 품질에 대한 기준이 없어 설계사와 시공사가 전혀 다른 BIM데이터를 작성하고 있는 것이 주요인이다. 특히 간섭체크를 통한 시공성 검토와 함께 건설 회사들의 주요 관심사인 일정 및 비용관리에 대해서 BIM데이터를 활용하기 위해서는 건물의 부재들이 올바른 물량산출이 가능하도록 BIM데이터가 정확히 모델링이 되어 있어야 한다.
	BIM품질이란?	BIM품질이란 BIM데이터가 설계자가 의도한 대로 작성되었는지를 확인하는 것을 말하며 그 중에서 BIM데이터의 건물부재들이 정확히 물량산출을 할 수 있는 상태로 모델링되었는지를 확인하는 것이 물량산출을 위한 BIM품질이라 할 수 있다.

참고문헌 (8)

Kim SH, Yoon SW, Chin SY, Kim TY. A Development of Automated Modeling System for Apartment Interior to Improve Productivity of BIM-based Quantity Take-Off. Journal of the Architectural Institute of Korea 2009;25(9):133-143.
Joo SI, Jun HJ. A Study on the BIM-based Material Take Off That is Usable as 4D Simulation. Journal of the Architectural Institute of Korea 2009;29(1):335-338.
Kim BM, Jeong HJ, Jang SJ, Yun SH, Paek JH. A Study on the Improving Effectiveness of Quantity Estimation with BIM. Journal of the Architectural Institute of Korea 2008;28(1):705-708.
Lee DK, Cha HS. Development of BIM Standard Database System for an Approximate Estimate of Old-Aged Apartment Remodeling Project. Korean Journal of Construction Engineering and Management 2010;11(5):53-65.

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Kwon OB, Son JH, Lee SH. Study on the Application of 3D based BIM for School Facilities to Increase Cost Management Efficiency. Journal of Korea Institute of Building Construction. 2010;10(6):49-51.

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MLTM(The Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs). BIM Guides for Architectural Field, Seoul: buildingSMART KOREA; 2010.
VTT, BIM Requirements 2007 Volume 7: Quantity take-off. Finland; Helsinki: Senate Properties; 2007.
Editorilal Department. Estimates for Architectural Standards, Seoul: Korea Institute of Construction; 2007

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표제어: PCR

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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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