In case of applying the BIM method in the civil engineering of irregularly shaped structure, BIM method began to be introduced in the current building engineering area compared with the expected effects of the relatively high construction productivity has been recognized. In this paper, I have devel...
In case of applying the BIM method in the civil engineering of irregularly shaped structure, BIM method began to be introduced in the current building engineering area compared with the expected effects of the relatively high construction productivity has been recognized. In this paper, I have developed quantity calculation algorithms applying it to earthwork and bridge construction, tunnel construction, retaining wall construction, culvert construction and implemented BIM based 3D-BIM Modeling quantity calculation. Structure work in which errors occurred in range between -6.28% ~ 5.17%. Especially, understanding of the problem and improvement of the existing 2D-CAD based of quantity calculation through rock type quantity calculation error in range of -14.36% ~ 13.07% of earthwork quantity calculation. It's benefit and applicability of BIM method in civil engineering. In addition, routine method for quantity of earthwork has the same error tolerance negligible for that of structure work. But, rock type's quantity calculated as the error appears significantly to the reliability of 2D-based volume calculation shows that the problem could be. Through the estimating quantity of earthwork based 3D-BIM, proposed method has better reliability than routine method. BIM, as well as the design, construction, maintenance levels of information when you consider the benefits of integration, the introduction of BIM design in civil engineering and the possibility of applying for the effectiveness was confirmed. In addition, as the beginning phase of information integration, quantity document automation program has been developed for activation of BIM. And automatically enter the program code number, linkage and manual volume calculation program, quantity document automation programs, such as the development is now underway, and step-by-step procedures and methods are presented.
In case of applying the BIM method in the civil engineering of irregularly shaped structure, BIM method began to be introduced in the current building engineering area compared with the expected effects of the relatively high construction productivity has been recognized. In this paper, I have developed quantity calculation algorithms applying it to earthwork and bridge construction, tunnel construction, retaining wall construction, culvert construction and implemented BIM based 3D-BIM Modeling quantity calculation. Structure work in which errors occurred in range between -6.28% ~ 5.17%. Especially, understanding of the problem and improvement of the existing 2D-CAD based of quantity calculation through rock type quantity calculation error in range of -14.36% ~ 13.07% of earthwork quantity calculation. It's benefit and applicability of BIM method in civil engineering. In addition, routine method for quantity of earthwork has the same error tolerance negligible for that of structure work. But, rock type's quantity calculated as the error appears significantly to the reliability of 2D-based volume calculation shows that the problem could be. Through the estimating quantity of earthwork based 3D-BIM, proposed method has better reliability than routine method. BIM, as well as the design, construction, maintenance levels of information when you consider the benefits of integration, the introduction of BIM design in civil engineering and the possibility of applying for the effectiveness was confirmed. In addition, as the beginning phase of information integration, quantity document automation program has been developed for activation of BIM. And automatically enter the program code number, linkage and manual volume calculation program, quantity document automation programs, such as the development is now underway, and step-by-step procedures and methods are presented.
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문제 정의
BIM기반의 설계를 통해 생성된 라이브러리를 유사 설계에 사용함으로써 설계업무의 효율성을 향상시키고자 하였다.
이러한 과정에서 매핑 매개체로서 공종코드번호 체계를 개발하였으며, 이 것이 BIM기반의 건설 정보분류체계이다. 공종코드번호 입력의 오류 및 공종코드번호 중복부여가 발생되지 않도록, 공종코드번호 입력시스템을 개발하여 자동으로 부여하는 동시에 검증하도록 하였다. 또한 수량산출서 자동화 과정에서도 물량DB 매핑작업 중 비사용 공종코드번호가 발생될 경우를 확인할 수 있도록 함으로써 신뢰도 높은 수량산출서 자동화 시스템을 개발하였다.
또한 시공단계별 물량 및 비용 산정이 가능하도록 하여 5D-BIM 구현이 가능하도록 하기 위하여 시공정보 항목에서 시공단계별 구분을 5자리를 확보하여 사용할 수있도록 하였다. 그 외에 공종분류 및 공정정보에서와 같이 공사의 특성에 따른 물량 DB 분류가 되도록 하였다.
본 연구에서는 BIM기반 수량산출서 자동화를 위하여 3차원 객체 BIM 물량DB 활용 및 물량DB 관리를 위한 BIM기반의 건설정보 표준분류체계를 토공 및 교량, 터널, 옹벽, 암거 등 구조물공 및 비구조물공을 대상으로 제안하고자 한다. 또한 BIM의 활용성을 위한 BIM기반 수량산출서 문서자동화의 설계적용 가능성을 확인하였다. 뿐만 아니라 설계･시공･유지관리단계 중 설계 단계 BIM 활성화를 위한 국부적인 수량산출서 자동화 개발을 위해 전체 물량의 DB화 및 수량산출서 표준화를 위한 최소단위 물량 코드번호 부여를 위한 BIM기반의 건설정보 분류체계 구축, 관련 프로그램 개발 등을 추진 중에 있으며, 이에 대한 단계별 절차와 방법을 제시하고자 한다.
또한 본 연구에서는 BIM기반의 수량산출서 문서자동화를 위한 프로그램을 개발하여 실제 BIM 모델링의 활용성에 대해 확인하였다. BIM 솔루션을 이용한 3D 모델링 데이터를 4D-BIM, 5D-BIM, nD-BIM의 형태로 활용하기 위해 BIM기반의 건설정보 분류체계가 필요했으며, 이러한 건설정보 분류체계에 맞게 모델링이 작업되었는지에 대한 검토가 필요하였고, Autodesk군의 BIM Tool 이외의 Tool과의 호환성 확보를 위하여 공종코드의 자동부여 기능이 필요하였다.
본 연구에서는 2010년 설계완료 및 공사 착수된 고속도로건설공사의 토공, 교량공, 터널공, 옹벽공, 암거공을 대상으로 BIM 모델링을 수행하였으며, 모델링을 통한 BIM-물량과 기존 2D기반의 물량과의 오차를 비교･분석함으로서 BIM-설계의 신뢰성과 우수성을 검증하였다.
본 연구에서는 BIM기반 수량산출서 자동화를 위하여 3차원 객체 BIM 물량DB 활용 및 물량DB 관리를 위한 BIM기반의 건설정보 표준분류체계를 토공 및 교량, 터널, 옹벽, 암거 등 구조물공 및 비구조물공을 대상으로 제안하고자 한다. 또한 BIM의 활용성을 위한 BIM기반 수량산출서 문서자동화의 설계적용 가능성을 확인하였다.
본 연구에서는 국내 건설정보 분류체계에서 제시하고 있는 분류체계에 BIM 설계기법을 적용 시 발생할 수 있는 문제점을 개선하고 BIM 기반 수량산출기준 적용이 가능하도록 분류코드에 대한 체계를 제시하고자 한다.
또한 BIM의 활용성을 위한 BIM기반 수량산출서 문서자동화의 설계적용 가능성을 확인하였다. 뿐만 아니라 설계･시공･유지관리단계 중 설계 단계 BIM 활성화를 위한 국부적인 수량산출서 자동화 개발을 위해 전체 물량의 DB화 및 수량산출서 표준화를 위한 최소단위 물량 코드번호 부여를 위한 BIM기반의 건설정보 분류체계 구축, 관련 프로그램 개발 등을 추진 중에 있으며, 이에 대한 단계별 절차와 방법을 제시하고자 한다.
BIM 솔루션을 이용한 3D 모델링 데이터를 4D-BIM, 5D-BIM, nD-BIM의 형태로 활용하기 위해 BIM기반의 건설정보 분류체계가 필요했으며, 이러한 건설정보 분류체계에 맞게 모델링이 작업되었는지에 대한 검토가 필요하였고, Autodesk군의 BIM Tool 이외의 Tool과의 호환성 확보를 위하여 공종코드의 자동부여 기능이 필요하였다. 이러한 목적으로 수량산출서 문서자동화 프로그램을 개발하였다. 또한 자동물량, 연동물량, 수동 물량으로 구분된 물량의 원시 데이터를 통하여 수량산출서의 기초자료 작성을 위한 프로그램으로써 이를 사용하여 건설정보 분류체계에 맞게 정리된 자동물량에 대한 데이터를 불러들이고, 작성된 연동물량과 수동물량으로 수량산출근거 및 총괄 수량집계의 문서를 작성하도록 하였다.
이에 본 연구에서는 BIM설계를 시행하기에 앞서 기존의 2D-설계 물량산출결과와 BIM-설계를 통한 물량산출결과의 오차를 비교･분석하여 그 신뢰성을 분석하고, 향후 시행될 BIM설계의 확대 적용을 위한 기초자료로 제공하고자 한다. 이를 위해 도로공사에 필요한 공사 중 구조물공인 교량공, 터널공, 옹벽공, 암거공과 비구조물공인 토공을 대상으로 신뢰성 분석결과를 제시하고자 한다.
이에 본 연구에서는 BIM설계를 시행하기에 앞서 기존의 2D-설계 물량산출결과와 BIM-설계를 통한 물량산출결과의 오차를 비교･분석하여 그 신뢰성을 분석하고, 향후 시행될 BIM설계의 확대 적용을 위한 기초자료로 제공하고자 한다. 이를 위해 도로공사에 필요한 공사 중 구조물공인 교량공, 터널공, 옹벽공, 암거공과 비구조물공인 토공을 대상으로 신뢰성 분석결과를 제시하고자 한다.
제안 방법
2D기반의 본선구간 토공량은 기존 방법과 동일하게 정측점 간격을 20m 간격으로 설정하여 산출하였다. 그리고 BIM 설계기법을 이용한 토공량 산출은 원지형을 최대한 반영할 수 있도록 정측점 간격을 1m 간격으로 설정하여 물량을 산출하였다.
3차원 기반의 물량산출 방식은 다양하지만 본 연구에서는 여러 가지 BIM Tool 중 물량산출 이외에도 정보 입출력기능에 유리한 Autodesk사의 Civil3D와 Revit을 이용하여 BIM기반 물량산출을 진행하였다.
또한 본 연구에서는 BIM기반의 수량산출서 문서자동화를 위한 프로그램을 개발하여 실제 BIM 모델링의 활용성에 대해 확인하였다. BIM 솔루션을 이용한 3D 모델링 데이터를 4D-BIM, 5D-BIM, nD-BIM의 형태로 활용하기 위해 BIM기반의 건설정보 분류체계가 필요했으며, 이러한 건설정보 분류체계에 맞게 모델링이 작업되었는지에 대한 검토가 필요하였고, Autodesk군의 BIM Tool 이외의 Tool과의 호환성 확보를 위하여 공종코드의 자동부여 기능이 필요하였다. 이러한 목적으로 수량산출서 문서자동화 프로그램을 개발하였다.
BIM기반 3차원 모델링은 표준분류체계(안)에서 분류된 형식에 맞추어 분할하여 모델링을 진행하였으며, 모델링을 통한 자동물량 DB의 Output 파일형식 또한 다음 그림과 같이 동일한 형식을 유지하여 공종코드번호가 수량산출서 물량DB 매핑 매개체 역할이 가능토록 하였다.
BIM에서 생성되는 DB를 업무 효율성 향상을 위한 수량산출서 문서자동화에 활용하였으며, 수량산출서 문서자동화 프로그램에는 연동물량을 산출하는 기능뿐만 아니라 자동물량산출 또는 연동물량산출이 불가하거나 업무 효율성이 떨어지는 공종을 대상으로 2D기반의 수동물량을 산출할 수 있는 기능을 포함시킴으로서 전체 물량 DB를 구축할 수 있도록 하였다. 또한 BIM기반 자동･연동･수동물량 DB가 수량산출서 표준화양식에 매핑 (Mapping)되도록 BIM기반 건설정보 분류체계를 이용한 공종코드번호를 자동으로 입력할 수 있는 기능과 코드번호 중복성 검토, 물량 DB 임의변경 여부검토 등의 기능 등을 포함시켰으며, 수량산출서 상의 최소단위로 분절된 3차원객체에 공종 코드번호을 부여하여 이를 통해 전체 공종 물량 DB를 수량산출서 표준 양식에 매핑시킴으로써 수량산출서 자동화가 가능하도록 하였다.
NATM 터널의 경우 BIM 설계 신뢰성분석은 자동물량산출 공종에 대하여 진행하였다.
사용방법이 동일한 공종으로는 무수축 몰탈이 있다. PSC Beam의 경우 모델링 한 Beam을 평면도에 맞게 배치한후 양 끝단의 높이 값을 매개변수로 사용하며, PSC Beam의 물량은 개소수만을 자동물량으로 산출하고 콘크리트, 철근, 거푸집, 강선 등의 물량은 표준도를 적용하여 연동물량을 산출함으로서 PSC Beam의 연장만 라이브러리에서 변화시켜 해당 물량이 자동으로 변경되도록 구성하였다. 이와 유사한 공종으로는 슬래브와 LMC포장 등이 있다.
PSC beam 교량의 경우 BIM 설계 신뢰성분석은 상부공 및 하부공(교대부, 교각부 등)으로 구분하여 진행하였다.
2D기반의 본선구간 토공량은 기존 방법과 동일하게 정측점 간격을 20m 간격으로 설정하여 산출하였다. 그리고 BIM 설계기법을 이용한 토공량 산출은 원지형을 최대한 반영할 수 있도록 정측점 간격을 1m 간격으로 설정하여 물량을 산출하였다. 이에 따른 오차율은 다음의 Table 1과 같다.
또한 예를 들어 터널의 경우 총굴착량에서 여유굴착량을 뺀 값이 설계굴착량이 되는 방식과 같이 설계굴착공종을 3차원객체 모델링을 통한 자동물량산출을 할 필요 없이 총굴착 및 여유굴착 자동물량산출 공종을 연동하여 설계굴착공종 물량(연동물량산출)을 취하는 방법이 더욱 유리한 공종에 대한 물량을 산출 한다. 그리고 가시설, 가설 및 철근량 산출은 기존의 2D기반 물량산출 방법(수동물량산출)을 그대로 사용함으로써 설계변경 시 실효성이 있도록 하였다. 세 번째로 자동 및 연동, 수동물량산출이 완료된 후 각각의 물량DB를 수량산출서 내 최소단위 물량(수량산출근거 물량)과 매핑시켜 줌으로써 자동화 구현을 가능케 하였다.
두 번째로 교량의 앞성토 토공량을 산출하였다. 2D설계의 토공량 산출은 교대부근 한 지점의 지반고만이 반영된 단순한 계산식에 의해 산출되어져 원지형을 고려하여 산출되어진 BIM설계 토공물량보다 과다 산출되어진 것으로 나타났다.
물론 2D기반 대비 BIM기반 오차율 산정과정이 불필요하거나, 처음부터 BIM기반의 설계기법을 적용할 경우에는 이 과정은 필요치 않다. 두 번째로는 BIM Solution을 통해 구조물을 3차원객체로 모델링하여 자동으로 물량산출(자동 물량산출)을 한다. 또한 예를 들어 터널의 경우 총굴착량에서 여유굴착량을 뺀 값이 설계굴착량이 되는 방식과 같이 설계굴착공종을 3차원객체 모델링을 통한 자동물량산출을 할 필요 없이 총굴착 및 여유굴착 자동물량산출 공종을 연동하여 설계굴착공종 물량(연동물량산출)을 취하는 방법이 더욱 유리한 공종에 대한 물량을 산출 한다.
BIM에서 생성되는 DB를 업무 효율성 향상을 위한 수량산출서 문서자동화에 활용하였으며, 수량산출서 문서자동화 프로그램에는 연동물량을 산출하는 기능뿐만 아니라 자동물량산출 또는 연동물량산출이 불가하거나 업무 효율성이 떨어지는 공종을 대상으로 2D기반의 수동물량을 산출할 수 있는 기능을 포함시킴으로서 전체 물량 DB를 구축할 수 있도록 하였다. 또한 BIM기반 자동･연동･수동물량 DB가 수량산출서 표준화양식에 매핑 (Mapping)되도록 BIM기반 건설정보 분류체계를 이용한 공종코드번호를 자동으로 입력할 수 있는 기능과 코드번호 중복성 검토, 물량 DB 임의변경 여부검토 등의 기능 등을 포함시켰으며, 수량산출서 상의 최소단위로 분절된 3차원객체에 공종 코드번호을 부여하여 이를 통해 전체 공종 물량 DB를 수량산출서 표준 양식에 매핑시킴으로써 수량산출서 자동화가 가능하도록 하였다.
또한 각 공구별 진행방향인 상행선과 하행선으로 구분하는 동시에 시점부와 종점부, 좌측과 우측, 중앙부 등으로 구분하였다. 또한 단면의 형식에 따른 분류도 이루어질 필요가 있는데, 예를 들어 터널의 경우 전단면, 상부 반단면, 하부 반단면으로 구분하였다.
따라서 이를 고려할 수 있도록 공종분류-7 항목에서 구분하였다. 또한 공종분류-6 항목에서와 같이 굴착량의 경우도 총굴착, 설계굴착, 여유굴착으로 구분하였다. 숏크리트 공종과 같은 경우 3차원객체 모델링을 통해 구할 수 있는 물량은 리바운드율을 고려할 수 없다.
이상과 같이 제시된 항목을 고려하여 전체 분류코드는 총 36자리로 이루어져있으며, 대분류, 중분류, 소분류, 세분류, 세세분류를 포함한 앞의 5자리는 국토교통부 “토목공사 수량산출 기준지침서 2007”을 적용하였고, 이후 10자리는 사업단위별 물량관리를 위하여 공구, 교량/터널/토공부, 상하행선, 시종점부, 좌우 등 위치정보를 분류하였고, 이후 16자리는 물량 및 내역 DB 구축을 위한 현행 수량산출서 공종 항목과 일치되도록 공종별 구조물의 형식 및 종류, 재료의 성질, 산출정보 등을 분류하였다. 또한 마지막 5자리는 공정순서에 따른 비용관리 즉, 5D-BIM 구현에 적용되도록 시공순서에 대한 정보를 분류하였다.
공종코드번호 입력의 오류 및 공종코드번호 중복부여가 발생되지 않도록, 공종코드번호 입력시스템을 개발하여 자동으로 부여하는 동시에 검증하도록 하였다. 또한 수량산출서 자동화 과정에서도 물량DB 매핑작업 중 비사용 공종코드번호가 발생될 경우를 확인할 수 있도록 함으로써 신뢰도 높은 수량산출서 자동화 시스템을 개발하였다.
이와 같은 분류를 위치정보-4항목에서 고려해 주었다. 또한 시공단계별 물량 및 비용 산정이 가능하도록 하여 5D-BIM 구현이 가능하도록 하기 위하여 시공정보 항목에서 시공단계별 구분을 5자리를 확보하여 사용할 수있도록 하였다. 그 외에 공종분류 및 공정정보에서와 같이 공사의 특성에 따른 물량 DB 분류가 되도록 하였다.
또한 오차분석 및 오차 발생 원인분석은 자동물량 공종만을 대상으로 비교·검토를 수행하였으며 정확한 오차 원인분석을 위해 사전에 2D기반으로 산출된 물량에 대해 오류분석을 선행하였다.
이러한 목적으로 수량산출서 문서자동화 프로그램을 개발하였다. 또한 자동물량, 연동물량, 수동 물량으로 구분된 물량의 원시 데이터를 통하여 수량산출서의 기초자료 작성을 위한 프로그램으로써 이를 사용하여 건설정보 분류체계에 맞게 정리된 자동물량에 대한 데이터를 불러들이고, 작성된 연동물량과 수동물량으로 수량산출근거 및 총괄 수량집계의 문서를 작성하도록 하였다. 이러한 수량산출서 문서자동화를 통해 BIM기반의 모델링으로부터 수량산출서 작성에 이르기 까지 작업자의 수동 입력을 최소화하여 도면과 물량의 불일치를 근본적으로 차단할 수 있으며, 설계 변경 시 모델링 변경만으로 물량의 변경 사항에 대한 정확한 반영이 가능함을 확인하였다.
터널분야는 대부분의 공정이 수량산출기준에서 터널공사 항목으로 분류되어 있으나, 교량분야는 교량분야에 해당되는 부대공이 주로 교량공사 항목으로 되어있다. 또한 터널과 교량분야에서 공통항목인 포장, 콘크리트 타설 부분은 도로 및 포장공사, 현장타설 콘크리트공사로 분류되어있어 BIM 분류항목에서 세분화하여 구분하였다. 다음 그림은 터널분야에서의 공종코드 분류 예시와 분류코드에 따른 터널분야 공종에 부여된 공종코드에 대한 예시이다.
2D설계의 토공량 산출은 교대부근 한 지점의 지반고만이 반영된 단순한 계산식에 의해 산출되어져 원지형을 고려하여 산출되어진 BIM설계 토공물량보다 과다 산출되어진 것으로 나타났다. 마지막으로 사면부의 측구 연장에 대해서 신뢰성 분석을 하였다. 2D설계에서는 235m가 산출되었으나 BIM설계에서 산출된 값은 249.
본 연구에서 사용된 Autodesk Revit의 경우 BIM기반 모델에서 자동으로 물량을 산출하여 물량산출의 오류나 차이점을 바로 잡고 설계변경에 따른 물량산출을 효율적으로 수행하기 위해서 Figure 1에서와 같은 Process를 적용하였다.
본 연구에서는 BIM기반의 물량산출방법을 자동물량, 연동물량, 수동물량의 3가지로 구분하여 전체 물량을 산출하였다. 여기서, 자동물량이란 BIM 모델링을 통해 BIM Tool에서 자동으로 산출되는 물량을 의미하며, 연동물량이란 자동물량과 연동된 계산식으로 산출되는 물량을 의미하고, 수동물량이란 가시설, 철근량 산정과 같이 BIM기반 보다 2D기반 물량산출이 더 유리하고 실용성이 높거나 모델링을 통한 물량산출이 불가한 공종의 경우에 해당되는 산출물량을 의미한다.
본 연구에서는 고속도로건설공사의 도로 일부구간(연장 3.2km)의 토공, PSC Beam 교량, NATM 터널, 옹벽 1개소, 암거 1개소를 대상으로 오차 및 오차 원인분석을 수행하였다. 오차율은 BIM물량 대비 2D물량에 대한 비율로서 식 2.
사업단 전체의 물량DB별을 분류하기 위하여 먼저 위치정보-1 항목에서와 같이 공구별로 구분하였으며, 다음은 위치정보-2 항목에서와 같이 각 공구별 교량, 터널, 도로로 구분하는 동시에 교량, 터널, 도로별 세분화하여 구분하였다. 예를 들어 OO~OO 고속도로 건설공사 1공구 2번째 터널인 경우 “010102” 와 같이 공종코드번호가 부여된다.
또한 단면의 형식에 따른 분류도 이루어질 필요가 있는데, 예를 들어 터널의 경우 전단면, 상부 반단면, 하부 반단면으로 구분하였다. 산출방법에 대한 정보를 제공하고자 자동, 연동, 수동물량으로 구분하여 DB를 세분화하였다.
상기와 같이 토공부, 교량, 터널, 옹벽, 암거를 대상으로 2D기반과 BIM기반 물량산출 값에 대해 오차분석 및 원인분석을 수행하였다. 2D기반 수량산출서에서 오류가 다소 발견되어 기존 물량에 대한 재검토 작업의 선행이 불가피 하였다.
옹벽의 경우 교량부에 설치되는 L형 옹벽을 BIM설계하여 대표로 분석하였다.
토목 산업에 BIM을 적용한다는 것은 모델링이 되는 각 객체에 물량정보, 단가정보, 시간정보가 포함된다는 의미이다. 이러한 통합적인 정보를 체계적으로 관리하기 위해서 분류코드가 필요하게 되는데 이 기준은 국토해양부 토목공사 수량산출기준을 토대로 세부적으로 추가 분류하였다. 분류코드를 세분화하여 각 공종별, 공정별 객체로 구분하기 위한 것은 DB 각각에 공종 코드번호를 부여시켜야 물량산출DB 및 정보 축적이 가능하기 때문이다.
분류코드를 세분화하여 각 공종별, 공정별 객체로 구분하기 위한 것은 DB 각각에 공종 코드번호를 부여시켜야 물량산출DB 및 정보 축적이 가능하기 때문이다. 이를 위해서는 기존의 2D 기반의 건설정보 표준분류 체계로서는 불가하여 다음과 같이 보완 사항을 제시하였다.
이상과 같이 제시된 항목을 고려하여 전체 분류코드는 총 36자리로 이루어져있으며, 대분류, 중분류, 소분류, 세분류, 세세분류를 포함한 앞의 5자리는 국토교통부 “토목공사 수량산출 기준지침서 2007”을 적용하였고, 이후 10자리는 사업단위별 물량관리를 위하여 공구, 교량/터널/토공부, 상하행선, 시종점부, 좌우 등 위치정보를 분류하였고, 이후 16자리는 물량 및 내역 DB 구축을 위한 현행 수량산출서 공종 항목과 일치되도록 공종별 구조물의 형식 및 종류, 재료의 성질, 산출정보 등을 분류하였다.
이처럼 수량산출서 문서자동화는 설계단계에서 기존에 수동으로 진행함으로써 발생되던 오류를 최소화 할 수 있는 동시에 설계변경으로 인한 도면 및 수량산출서, 설계예산서 변경 등이 발생하여도 기존에 수작업으로 작성하고 계산한 연산방식을 탈피하여 표준화된 건설정보 분류코드 체계를 바탕으로 한 Mapping Matrix, Grouping, Rule을 등록하여 일련의 수작업을 대신해 자동으로 연산, 수량산출서를 작성할 수 있도록 하였다. 따라서 설계 시 그리고 설계변경 시 3차원객체 모델링만의 변경을 통하여 성과품 전체가 자동으로 변경됨으로써 기존의 도면과 수량산출서간 불일치를 원천적으로 방지할 수 있었다.
따라서 수량산출서의 수량산출근거 양식이 2D기반과는 다르다. 자동물량 DB인 경우 수량산출근거 없이 BIM기반 수량산출서의 해당되는 위치에 매핑하여 사용하였으며, 2D기반과 동일하게 본선수량 총 집계, 터널수량 총 집계에 집계 값을 산정하였다. 집계표의 경우, 합산식을 적용하여 프로그램화 시켰고, BIM기반 물량DB는 매핑하여 줌으로써 수량산출서 자동화를 가능토록 하였다.
자동물량 DB인 경우 수량산출근거 없이 BIM기반 수량산출서의 해당되는 위치에 매핑하여 사용하였으며, 2D기반과 동일하게 본선수량 총 집계, 터널수량 총 집계에 집계 값을 산정하였다. 집계표의 경우, 합산식을 적용하여 프로그램화 시켰고, BIM기반 물량DB는 매핑하여 줌으로써 수량산출서 자동화를 가능토록 하였다. 연동물량 DB의 경우, 연동 식을 수량산출근거에 표현되도록 하였고, 수동물량 DB는 2D기반 방법과 동일하게 수량산출근거를 제시할 수 있도록 하였다.
토공량의 경우 본선구간, 교량부의 앞성토, 사면부 측구연장(V형측구/U형측구/산마루측구)에 대하여 신뢰성분석을 수행하였다.
대상 데이터
본선도로에 설치되는 암거 중 1개소를 BIM설계하여 대표로 분석하였다.
성능/효과
2D기반 수량산출서에서 오류가 다소 발견되어 기존 물량에 대한 재검토 작업의 선행이 불가피 하였다. 2D기반 물량과 BIM기반 물량을 비교 분석한 결과, 도면과 수량이 일치하지 않거나, 수량이 누락되는 오류를 최소화시킬 수 있고, 실제 시공시 발생되는 종곡선이나 편경사에 대한 영향을 설계단계에서 반영하여 보다 정확한 물량산출이 가능함을 알 수 있었으며, BIM기반의 물량데이터 분석을 통한 신뢰성 검증뿐만 아니라 다양한 프로그램을 통해 데이터를 활용하는 등 설계적용 시 효과적일 것으로 판단된다.
두 번째로 교량의 앞성토 토공량을 산출하였다. 2D설계의 토공량 산출은 교대부근 한 지점의 지반고만이 반영된 단순한 계산식에 의해 산출되어져 원지형을 고려하여 산출되어진 BIM설계 토공물량보다 과다 산출되어진 것으로 나타났다. 마지막으로 사면부의 측구 연장에 대해서 신뢰성 분석을 하였다.
이처럼 수량산출서 문서자동화는 설계단계에서 기존에 수동으로 진행함으로써 발생되던 오류를 최소화 할 수 있는 동시에 설계변경으로 인한 도면 및 수량산출서, 설계예산서 변경 등이 발생하여도 기존에 수작업으로 작성하고 계산한 연산방식을 탈피하여 표준화된 건설정보 분류코드 체계를 바탕으로 한 Mapping Matrix, Grouping, Rule을 등록하여 일련의 수작업을 대신해 자동으로 연산, 수량산출서를 작성할 수 있도록 하였다. 따라서 설계 시 그리고 설계변경 시 3차원객체 모델링만의 변경을 통하여 성과품 전체가 자동으로 변경됨으로써 기존의 도면과 수량산출서간 불일치를 원천적으로 방지할 수 있었다.
이러한 수량산출서 문서자동화를 통해 BIM기반의 모델링으로부터 수량산출서 작성에 이르기 까지 작업자의 수동 입력을 최소화하여 도면과 물량의 불일치를 근본적으로 차단할 수 있으며, 설계 변경 시 모델링 변경만으로 물량의 변경 사항에 대한 정확한 반영이 가능함을 확인하였다. 또한 정보통합의 시작단계로서, 모델링과 물량정보의 통합으로 향후 적용될 추가적인 방향에 대한 가능성을 확인할 수 있었다.
그리고 가시설, 가설 및 철근량 산출은 기존의 2D기반 물량산출 방법(수동물량산출)을 그대로 사용함으로써 설계변경 시 실효성이 있도록 하였다. 세 번째로 자동 및 연동, 수동물량산출이 완료된 후 각각의 물량DB를 수량산출서 내 최소단위 물량(수량산출근거 물량)과 매핑시켜 줌으로써 자동화 구현을 가능케 하였다. 이러한 과정에서 매핑 매개체로서 공종코드번호 체계를 개발하였으며, 이 것이 BIM기반의 건설 정보분류체계이다.
그 원인으로는 2D설계에서는 원지형의 종단경사와 측구의 시공여건이 고려되지 않아서 실제의 연장보다 부족하게 산출된 것이었다. 오차분석 결과 원인들이 원지형 및 실제시공 시의 여건이 고려된 물량산출로써 BIM기반 물량산출에 대한 신뢰성 및 정확성을 확인할 수 있었다.
또한 자동물량, 연동물량, 수동 물량으로 구분된 물량의 원시 데이터를 통하여 수량산출서의 기초자료 작성을 위한 프로그램으로써 이를 사용하여 건설정보 분류체계에 맞게 정리된 자동물량에 대한 데이터를 불러들이고, 작성된 연동물량과 수동물량으로 수량산출근거 및 총괄 수량집계의 문서를 작성하도록 하였다. 이러한 수량산출서 문서자동화를 통해 BIM기반의 모델링으로부터 수량산출서 작성에 이르기 까지 작업자의 수동 입력을 최소화하여 도면과 물량의 불일치를 근본적으로 차단할 수 있으며, 설계 변경 시 모델링 변경만으로 물량의 변경 사항에 대한 정확한 반영이 가능함을 확인하였다. 또한 정보통합의 시작단계로서, 모델링과 물량정보의 통합으로 향후 적용될 추가적인 방향에 대한 가능성을 확인할 수 있었다.
첫째, 기존의 2D 기반의 대분류, 중분류, 소분류, 세분류 분류체계에서의 규칙을 준수하여 기존 사용자들의 혼동을 방지하였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
설계도면 및 계산서를 기반으로 산출되는 물량정보는 어떠한 의의가 있는가?
설계도면 및 계산서를 기반으로 산출되는 물량정보는 건설공사 참여주체들에게 비용과 관련한 의사결정에 결정적인 역할을 하는 중요한 정보이다. 이러한 정보를 생성하는 물량산출이 수작업에 의존하다보니 작업자의 실수에 의한 오류가 빈번하게 발생하고, 견적담당자의 노하우에 따라 물량의 차이가 존재하기도 한다.
설계단계-BIM의 근간이 되는 것은 무엇인가?
설계단계-BIM(Building Information Modeling)의 근간이 되는 물량산출의 접근성에 있어서 BIM에 대한 국내외 건설 산업의 신뢰도가 만족할 만한 수준은 아니다. 토목분야보다 10년가량 먼저 BIM 도입이 추진된 건축분야에서도 물량산출의 접근성 측면에 있어서는 비정형 구조물에 대한 시각화 정도에 머무르는 수준이다.
설계도면 및 계산서를 기반으로 산출되는 물량정보를 생성하는 물량산출의 한계는 무엇인가?
설계도면 및 계산서를 기반으로 산출되는 물량정보는 건설공사 참여주체들에게 비용과 관련한 의사결정에 결정적인 역할을 하는 중요한 정보이다. 이러한 정보를 생성하는 물량산출이 수작업에 의존하다보니 작업자의 실수에 의한 오류가 빈번하게 발생하고, 견적담당자의 노하우에 따라 물량의 차이가 존재하기도 한다. 또한 설계변경 시 물량산출을 위한 재작업에 들어가게 될 경우, 모든 물량산출 프로세스(Process)를 다시 거쳐야 한다.
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