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문제 정의
- 둘째, 한국전력공사 나주 신사옥 건립공사의 설계검토, 간섭 체크, 도면생성, 비용·일정 통합관리 등에 관한 BIM 적용 효과에 대해 알아본다.
- 마지막으로 결론을 통해 본 연구의 결과를 종합요약하고 향후 연구 방향을 제시하는 것으로 본 논문을 마치고자 한다.
- 본 연구는 한국전력공사 나주 신사옥 건립공사의 BIM 적용 사례를 대상으로 공공시설 발주자 입장에서의 BIM 적용 개선방안을 제시하고자 한다.
- 본 연구에서는 한국전력공사 나주 신사옥 건립공사의 BIM 적용 사례를 대상으로 적용 시 효과와 문제점을 고찰하고, 이를 토대로 공공시설 발주자 입장에서의 BIM 적용 개선방안을 제시하고자 한다.
- 셋째, BIM 적용 사례의 제도 및 행정, 절차, 참여자 의식 및 협업, 관리, BIM 정보 생성 및 검토, 활용 등에 관한 문제점에 대해 알아본다.
- 대형 프로젝트에 BIM을 적용함에 있어 적용 목적과 범위, 성과물에 관한 발주자 입장에서의 BIM 정의는 매우 중요한 역할을 한다. 이에 본 연구는 한국전력공사 나주 신사옥 건립공사 BIM 적용 사례를 바탕으로 적용 배경과 효과, 문제점을 토대로 성공적인 프로젝트를 위한 발주자 관점에서의 BIM 적용 개선방안을 제시하였다.
제안 방법
- 2D와 3D의 검토를 통해 설계 오류 및 부재간, 공종간 간섭검토를 실시하였다. 그 결과 Figure 12의 사례에서 보는 바와 같이 양변기 배관이 보와 간섭하는 오류를 발견·수정 조치하였으며, 보 단차로 인한 덕트와의 간섭검토를 통해 적절 대안을 수립할 수 있었다.
- 3D 객체는 고유한 속성 값을 가지고 있으며, Table 3과 같이 3D 객체의 부위를 식별할 수 있는 분류체계코드(#SME Code: Standard Module & Elements Code)와 3D 객체와 2D 실내마감재료 정보를 연계하도록 정의하는 실내마감재료 코드(#FID: Finish Identity), 3D 객체의 층 정보를 정의하는 #FLEVEL 값을 Figure 4와 같이 객체속성 값에 정의함으로써 WBS-CBS 통합정보로 구성된 원시정보를 형성하여 4D, 5D 시뮬레이션의 기반정보로 활용될 수 있도록 하였다.
- 3D 설계의 경우 BIM Manager(BM)을 주축으로 하여 각 분야별 담당자 BIM Leader(BL)와 BIM User(BU)로 구성되었다.
- 4D & 5D 시뮬레이션은 WBS/CBS 연계를 고려한 BIM DATA 작성 기준을 마련하고, 기준에 의한 BIM DATA를 작성하였다.
- BIM DATA를 활용한 기초물량을 산출하고 이를 기반으로 공종 및 공정별 내역을 산출하였다. 이러한 내역은 공종별 공사비 파악, 공간별, 부위별 공사비 파악, 외벽, 지붕, 계단, 내부 등 모듈별 공사비 분석에 활용된다.
- 한국전력공사 나주 신사옥 BIM 프로젝트의 성공적인 업무수행을 위한 ‘설계/BIM/품질관리’의 통합 조직을 구성하였다. BIM 모델의 관리 및 기술 지원과 분야별 BIM 모델의 작성 및 운영으로 구분하고 분야별 BIM Leader와 BIM User로 역할을 분담하였다.
- BIM 업무 수행을 위한 각 분야별 PC 하드웨어와 기본 소프트웨어는 Table 4와 Table 5와 같다. BIM 수행 PC의 하드웨어 사양은 모델의 크기, 데이터의 처리 능력 등을 고려하여 높은 사양을 설정하여 활용하였다. 기본 소프트웨어는 Autodesk사의 분야별 BIM 솔루션을 사용하였다.
- 견적단계에서의 BIM 적용은 3D 모델로부터 수량산출을 통한 부위별, 공간별 수량산출을 실시하였다. 최종 내역작성을 위해 Table 7과 같이 2D 산출과 3D 산출의 범위를 정의하였고, 2D와 3D의 수량산출정보를 기반으로 한 내역작성을 수행하였다.
- 넷째, BIM 적용 사례의 효과와 문제점 분석을 통해 발주자 입장에서의 개선 항목을 도출한다.
- 다섯째, 사례분석을 통해 도출된 개선 항목들을 중심으로 발주자 입장에서의 BIM 개선 방안을 제시한다.
- 한국전력공사 나주 신사옥 사례의 BIM 적용 문제점은 발주자뿐만 아니라 설계자, 시공자로부터 수행 단계별로 다양하게 나타났으나, 서론에서 언급한 바와 같이 BIM 적용 프로젝트의 성공적 수행은 발주자 입장에서의 개선방안이 중요시 된다. 따라서 본 연구에서는 사례 및 안재홍(2012), 서종철(2009), 김경훈(2009)의 선행연구를 토대로 건설 프로젝트의 발주, 설계, 시공, 시공후 단계에 이르는 수행 단계별 개선 항목을 Figure 8과 같이 지침, 교육, 발주방식, 적용 범위로 도출 하였다.
- 설계 지원에서는 실시도서 작성을 위한 단면도 제공, 친환경 지원을 위한 음영계획, 단순형 모델지원, 지하 열덕트 상세모델 제공 등이 수행되었다. 또한, 3D 주상도를 위한 기초파일 길이 제공, 기초 평면도 및 파일 평면도 제공, 3D 주상도가 반영된 파일을 제공하였다.
- 실시 설계 도면 추출은 3D BIM DATA로부터 직접 추출하여 정합성 있는 도면을 추출하였다. 마지막으로 BIM 형상모델 DATA를 친환경분야에 제공함으로써 디자인 단계에서의 에너지효율 검토를 수행하였다.
- 이후 비용·일정 통합관리를 위한 Activity를 자동생성하고 Activity에 연계된 자원정보를 기반으로 계획공정 생성 및 공정관리를 수행하였다. 마지막으로 공사비 정보와 Activity정보를 3D 객체와 연계함으로써 BIM기반의 4D, 5D 시뮬레이션을 구현하였다.
- 설계 검토에서는 Figure 10과 같이 주요 상세 부분 단면도 추출 제공하여 주요부위 상세를 검토하고, 설비공간 검토 활용, 평면 구성 및 면적 검토, 초기 구조계획 및 모듈검토, 구조계획 검토를 위한 3D DATA를 제공하였다.
- 설계단계 도면 생성은 전체 도면에 대하여 약 65% 정도의 연동률로서 건축/구조분야에서 1/50 수준으로 표현되는 평면/입면/단면, 각종 상세도 등을 Figure 11과 같이, BIM 데이타를 통해 작성하였다.
- 세 분야에서 공통적으로 적용될 수 있는 것은 수량산출 및 4D, 5D 시뮬레이션을 위해 3D 객체에 대한 유형정의와 속성정의에 관한 기준을 수립하였다. 3D 객체는 고유한 속성 값을 가지고 있으며, Table 3과 같이 3D 객체의 부위를 식별할 수 있는 분류체계코드(#SME Code: Standard Module & Elements Code)와 3D 객체와 2D 실내마감재료 정보를 연계하도록 정의하는 실내마감재료 코드(#FID: Finish Identity), 3D 객체의 층 정보를 정의하는 #FLEVEL 값을 Figure 4와 같이 객체속성 값에 정의함으로써 WBS-CBS 통합정보로 구성된 원시정보를 형성하여 4D, 5D 시뮬레이션의 기반정보로 활용될 수 있도록 하였다.
- 디자인 검토 및 설계 품질확보는 3차원 설계를 통해 다각적 디자인 검토와 간섭체크를 실시하여 시공성이 향상된 설계 품질을 확보할 수 있었다. 수량 기초 DATA 산출은 3D 객체에 매개변수 속성 값 설정을 통해 수행되었다. 실시 설계 도면 추출은 3D BIM DATA로부터 직접 추출하여 정합성 있는 도면을 추출하였다.
- 수량 기초 DATA 산출은 3D 객체에 매개변수 속성 값 설정을 통해 수행되었다. 실시 설계 도면 추출은 3D BIM DATA로부터 직접 추출하여 정합성 있는 도면을 추출하였다. 마지막으로 BIM 형상모델 DATA를 친환경분야에 제공함으로써 디자인 단계에서의 에너지효율 검토를 수행하였다.
- 실시설계단계에서는 디자인 검토 및 설계 품질확보, 수량 기초 DATA 산출, 실시 설계 도면 추출, 에너지 효율 검토를 수행하였다. 디자인 검토 및 설계 품질확보는 3차원 설계를 통해 다각적 디자인 검토와 간섭체크를 실시하여 시공성이 향상된 설계 품질을 확보할 수 있었다.
- 이후 BIM DATA를 활용하여 비용·일정 통합 도급관리, 기성관리 및 설계변경이 가능한 5D 도입을 통해 비용 및 일정의 통합 시뮬레이션을 수행하였다.
- 이후 비용·일정 통합관리를 위한 Activity를 자동생성하고 Activity에 연계된 자원정보를 기반으로 계획공정 생성 및 공정관리를 수행하였다.
- 첫째, 한국전력공사 나주 신사옥 건립공사의 BIM 적용에 관한 BIM 적용 목적 및 범위, 수행 조직, 수행 절차, 성과물 등에 관한 일반사항들을 알아본다.
- 견적단계에서의 BIM 적용은 3D 모델로부터 수량산출을 통한 부위별, 공간별 수량산출을 실시하였다. 최종 내역작성을 위해 Table 7과 같이 2D 산출과 3D 산출의 범위를 정의하였고, 2D와 3D의 수량산출정보를 기반으로 한 내역작성을 수행하였다.
대상 데이터
- 시설물로는 Figure 3과 같이 지하 2층, 지상 31층 154m의 본관을 비롯하여 ICT 센터, 체육관리동, GEP 파빌리온, 보육센터외 경비동을 포함하여 총 7개의 동으로 구성된다.
- 한국전력공사 나주 신사옥 BIM 적용 프로젝트의 사례 분석을 통해 나타난 문제점들을 대상으로 개선 항목을 도출하였다. 한국전력공사 나주 신사옥 사례의 BIM 적용 문제점은 발주자뿐만 아니라 설계자, 시공자로부터 수행 단계별로 다양하게 나타났으나, 서론에서 언급한 바와 같이 BIM 적용 프로젝트의 성공적 수행은 발주자 입장에서의 개선방안이 중요시 된다.
- 한국전력공사 나주 신사옥 BIM 프로젝트의 성공적인 업무수행을 위한 ‘설계/BIM/품질관리’의 통합 조직을 구성하였다.
이론/모형
- BIM 수행 PC의 하드웨어 사양은 모델의 크기, 데이터의 처리 능력 등을 고려하여 높은 사양을 설정하여 활용하였다. 기본 소프트웨어는 Autodesk사의 분야별 BIM 솔루션을 사용하였다.
- , 철근콘크리트 구조형태의 지하 2층, 지상 31층 규모이다. 발주방식은 일종의 턴키방식인 기본설계 기술제안입찰방식을 국내최초로 적용하였다.
성능/효과
- 사전심사(PQ)시의 평가요소에서 시공업체의 시공능력에 관한 평가만 있을 뿐 BIM 기술의 적용, 참여자의 협업관리 및 지원, BIM 기반의 업무 환경을 이끌어 갈 수 있는 BIM 전문 인력에 관한 심사 및 평가 기준이 마련되어 있지 않았다. 기술제안서 평가항목에서도 마찬가지로 BIM 기술분야에 관한 심사 항목 및 평가 기준이 마련되어 있지 않을 것을 확인 할 수 있었다. 그리고 설계/모델 변경 및 검토, 정보 처리 기간이 고려되지 않은 짧은 설계기간 및 적은예산이 문제점으로 나타났다.
- 실시설계단계에서는 디자인 검토 및 설계 품질확보, 수량 기초 DATA 산출, 실시 설계 도면 추출, 에너지 효율 검토를 수행하였다. 디자인 검토 및 설계 품질확보는 3차원 설계를 통해 다각적 디자인 검토와 간섭체크를 실시하여 시공성이 향상된 설계 품질을 확보할 수 있었다. 수량 기초 DATA 산출은 3D 객체에 매개변수 속성 값 설정을 통해 수행되었다.
- 설계단계의 적용 효과는 설계 검토 및 지원, 도면생성, 간섭 체크로 크게 세 가지로 구분할 수 있다. 사례 프로젝트의 설계단계에 BIM을 적용함으로써 설계오류 67건, 간섭검토 64건 등 약 131건의 문제점을 설계단계에서 사전 파악하여 개선할 수 있었고, 참여자간 이해도 향상 및 설계오류로 인한 시간과 비용을 절감할 수 있었다.
- 세번째 BIM 적용 개선 사항은 BIM 프로세스를 고려한 업무수행기간을 충분히 확보해야 한다. 특히 공공기관의 경우 공사비절감보다는 사업기간이 중요한 요소로 작용하기 때문에 이를 위해서는 BIM 프로세스를 명확히 정립하여 참여자들의 정확한 이해뿐만 아니라 구체적인 추가기간 산정 시 발주방식별, 업무 수행 목표 및 범위별로 특성에 맞는 사업기간이 정해져야 할 것이다.
- 셋째, 시공단계에서는 BIM 정보의 처리 및 활용을 통한 사업 관리 범위를 명확히 이해하고 제시해야 한다.
후속연구
- 그러나 이제는 10~20년 후 BIM 효과보다는 1~2년 후에 기대할 수 있는 현실적 효과를 중심으로 발주자와 참여자(실무자)의 공통적 이해 접점이 요구된다. 본 연구를 토대로 각 사업단계별 BIM 적용 요소의 구체적 방안이 수립되어야 할 것이다.
- 시공 후 단계 BIM 적용 개선방안은 유지관리단계에서 활용부분이 큰 효과, 즉 ROI(Return on Investment)가 높은 영역을 발굴하여 필요에 따라 설계 단계부터 일부 적용하고, As Built BIM 단계에서 구체화함으로써 As Built BIM의 용도가 준공도면 생성으로 끝나면 안 될 것이다. 유지관리에 활용되는 BIM의 기능들 중, 투입 비용이 적고, 활용 할 수 있는 가치가 높은 BIM 모델 및 표준 라이브러리, 도면 생성, 간섭 및 시공성, 주요 부재 수량 및 비용 정보 등이 설계단계 뿐만 아니라 시공단계As Built BIM 에서 구체화되어 유지관리단계까지 연속성을 유지하여 활용 될 수 있도록 해야 할 것이다.
- 시공 후 단계 BIM 적용 개선방안은 유지관리단계에서 활용부분이 큰 효과, 즉 ROI(Return on Investment)가 높은 영역을 발굴하여 필요에 따라 설계 단계부터 일부 적용하고, As Built BIM 단계에서 구체화함으로써 As Built BIM의 용도가 준공도면 생성으로 끝나면 안 될 것이다. 유지관리에 활용되는 BIM의 기능들 중, 투입 비용이 적고, 활용 할 수 있는 가치가 높은 BIM 모델 및 표준 라이브러리, 도면 생성, 간섭 및 시공성, 주요 부재 수량 및 비용 정보 등이 설계단계 뿐만 아니라 시공단계As Built BIM 에서 구체화되어 유지관리단계까지 연속성을 유지하여 활용 될 수 있도록 해야 할 것이다.
- 정재국(2012)의 ‘BIM 매니저 핵심역량 중요도 분석’의 연구에 따르면 BIM 모델의 시공화, 설계변경 대안 보유, 엔지니어링 지식, 모델 데이터 요건 관리, 모델 통합 프로세스 관리, 모델 세팅 관리, BIM 도입 목적 파악, BIM 상호 규약 관리 등을 핵심 역량 항목으로 제시하고 있다. 이러한 연구를 바탕으로 기존의 평가 기준의 등급계수, 경력계수, 관리능력계수와 더불어 기능평가부분에 핵심역량항목을 평가할 수 있는 기준마련이 대안이 될 수 있다.
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