[국내논문]BIM 저작도구를 활용한 도로공사 수량산출 자동화 활용성 분석 Analysis for the Applicability of Automated Quantity Take-off Technique Using BIM Authoring Tools on Road Construction원문보기
최근 BIM저작도구를 활용한 자동수량산출에 대한 관심이 많아지고 있으며, 단순한 부피, 개수, 면적 등의 단위계산 뿐만 아니라, BIM 기술을 이용한 물량산출의 정확성과 효율성에 대한 연구가 수행되고 있다. BIM 저작도구를 통한 자동수량산출은 매우 유용한 기능이나, 내역서 항목별 수량산출을 위해서는 모델링의 상세 수준을 높이는 등 많은 시간과 비용이 투입되어야 한다. 이에 본 연구에서는 2D 기반으로 설계된 도로건설공사 도면을 바탕으로 BIM 저작도구 이용하여 토공 및 도로공과 구조물을 3D 모델링 하고 BIM 저작도구에서 제공하는 자동물량산출기능을 통해 활용성을 살펴본다. 그 결과 토공 및 도로공이나 구조물공에 대하여 산출되는 자동수량산출의 항목들은 매우 제한적이나, 철근 모델은 수량산출서 항목의 대부분을 지원함을 알 수 있다.
최근 BIM저작도구를 활용한 자동수량산출에 대한 관심이 많아지고 있으며, 단순한 부피, 개수, 면적 등의 단위계산 뿐만 아니라, BIM 기술을 이용한 물량산출의 정확성과 효율성에 대한 연구가 수행되고 있다. BIM 저작도구를 통한 자동수량산출은 매우 유용한 기능이나, 내역서 항목별 수량산출을 위해서는 모델링의 상세 수준을 높이는 등 많은 시간과 비용이 투입되어야 한다. 이에 본 연구에서는 2D 기반으로 설계된 도로건설공사 도면을 바탕으로 BIM 저작도구 이용하여 토공 및 도로공과 구조물을 3D 모델링 하고 BIM 저작도구에서 제공하는 자동물량산출기능을 통해 활용성을 살펴본다. 그 결과 토공 및 도로공이나 구조물공에 대하여 산출되는 자동수량산출의 항목들은 매우 제한적이나, 철근 모델은 수량산출서 항목의 대부분을 지원함을 알 수 있다.
The automated quantity take off technique using BIM authoring tools has been recently issued, and the studies of this method for the accuracy, efficiency, and the unit computing for the simple volume, area and number have been developed. Meanwhile the main concerns such as the details for the level ...
The automated quantity take off technique using BIM authoring tools has been recently issued, and the studies of this method for the accuracy, efficiency, and the unit computing for the simple volume, area and number have been developed. Meanwhile the main concerns such as the details for the level of modelling, and the costs and time for the calculating BOQ item are still required to study. In this paper, the earth works, drainage works, pavement works, and facility works using BIM authoring tools are designed in 3D, and the applicability of automated quantity take off technique using BIM authoring tools is discussed, respectively. As a result, automated quantity take off are limited in the earth works, drainage works, pavement works, and facility works. But Most items of BOQ can be supported in Re-bar model.
The automated quantity take off technique using BIM authoring tools has been recently issued, and the studies of this method for the accuracy, efficiency, and the unit computing for the simple volume, area and number have been developed. Meanwhile the main concerns such as the details for the level of modelling, and the costs and time for the calculating BOQ item are still required to study. In this paper, the earth works, drainage works, pavement works, and facility works using BIM authoring tools are designed in 3D, and the applicability of automated quantity take off technique using BIM authoring tools is discussed, respectively. As a result, automated quantity take off are limited in the earth works, drainage works, pavement works, and facility works. But Most items of BOQ can be supported in Re-bar model.
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문제 정의
이에 본 연구에서는 토목분야 가운데 도로분야에 대한 BIM 기반의 수량산출 활용성을 알아보고자 한다. BIM 저작도구 이용하여 2D 기반으로 설계된 도로건설공사 도면을 바탕으로 3D 모델링을 수행하고, 토공 및 도로공과 구조물을 3D 모델링한다.
BIM 저작도구 이용하여 2D 기반으로 설계된 도로건설공사 도면을 바탕으로 3D 모델링을 수행하고, 토공 및 도로공과 구조물을 3D 모델링한다. 이를 통해 BIM 저작도구에서 제공하는 자동물량산출을 수행하여 활용성에 대하여 알아본다.
BIM 기반의 자동물량산출에 대한 활용성을 검토하기 위한 선행연구를 조사하기 위해 BIM기반의 자동수량산출에 관한 정확도, 신뢰도, 품질확보, 효율성 등에 대한 연구를 중심으로 고찰을 진행하였다.
BIM 기반의 자동물량산출에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있으나, 건축분야에 치중되며 토목, 플랜트 등의 분야에 대한 연구가 적고, 기존2D 기반의 수량산출과 BIM 기반의 자동물량산출의 수량차이에 대한 연구가 진행됨을 알 수 있다. 이에 도로분야에서 활용하고 있는 설계분야별 다양한 BIM 저작도구를 활용하여 상호비교과 함께 자동물량산출의 활용성 연구를 수행한다. 이에 본 연구에서는 토공 및 도로부, 구조물, 철근 분야에 대한 3D 모델링을 각각 2개의 BIM 저작도구를 통해 수행하며 각각의 BIM 저작도구에서 산출된 물량의 비교와 수량산출항목에 따른 비교 및 활용가능성을 살펴보고 각 저작도구의 자동물량산출 특성을 살펴본다.
이에 도로분야에서 활용하고 있는 설계분야별 다양한 BIM 저작도구를 활용하여 상호비교과 함께 자동물량산출의 활용성 연구를 수행한다. 이에 본 연구에서는 토공 및 도로부, 구조물, 철근 분야에 대한 3D 모델링을 각각 2개의 BIM 저작도구를 통해 수행하며 각각의 BIM 저작도구에서 산출된 물량의 비교와 수량산출항목에 따른 비교 및 활용가능성을 살펴보고 각 저작도구의 자동물량산출 특성을 살펴본다.
본 논문에서는 도로분야의 BIM 기반 자동 물량산출을 위하여 지방국토관리청에서 발주한 도로건설공사 설계성과품의 도면데이터를 기반으로 3D 모델링을 수행하였다. 이를 위해 다음 Table 1과 같이 6개의 상용 BIM 저작도구를 활용하여 3D 모델링을 수행하였다.
BIM 저작도구를 통해 구축된 3D 도로모델을 이용하여 토공과 도로공에 대한 수량을 AutoCAD Civil 3D와 Bentley InRoads를 각각 이용하여 산출하였다. 산출된 결과를 바탕으로 국도설계실무요령의 내역항목과 비교하여 활용할 수 있는 항목들을 도출하고 활용성을 파악하였다.
제안 방법
이에 본 연구에서는 토목분야 가운데 도로분야에 대한 BIM 기반의 수량산출 활용성을 알아보고자 한다. BIM 저작도구 이용하여 2D 기반으로 설계된 도로건설공사 도면을 바탕으로 3D 모델링을 수행하고, 토공 및 도로공과 구조물을 3D 모델링한다. 이를 통해 BIM 저작도구에서 제공하는 자동물량산출을 수행하여 활용성에 대하여 알아본다.
본 논문에서는 도로분야의 BIM 기반 자동 물량산출을 위하여 지방국토관리청에서 발주한 도로건설공사 설계성과품의 도면데이터를 기반으로 3D 모델링을 수행하였다. 이를 위해 다음 Table 1과 같이 6개의 상용 BIM 저작도구를 활용하여 3D 모델링을 수행하였다.
Fig. 1과 같이 3D 모델링의 작성 및 정보 관리를 위해 건설정보분류체계와 국토해양부 도로건설공사 작업분류 체계를 확장하여 사용하였다. 또한 BIM 기반의 자동수량 산출을 위한 항목을 구성하기 위하여 국도건설공사 설계 실무요령의 내역체계기반으로 3D모델링한 객체를 선택할 경우 해당 정보가 연동되도록 하였다.
1과 같이 3D 모델링의 작성 및 정보 관리를 위해 건설정보분류체계와 국토해양부 도로건설공사 작업분류 체계를 확장하여 사용하였다. 또한 BIM 기반의 자동수량 산출을 위한 항목을 구성하기 위하여 국도건설공사 설계 실무요령의 내역체계기반으로 3D모델링한 객체를 선택할 경우 해당 정보가 연동되도록 하였다.
BIM 저작도구를 통해 구축된 3D 도로모델을 이용하여 토공과 도로공에 대한 수량을 AutoCAD Civil 3D와 Bentley InRoads를 각각 이용하여 산출하였다. 산출된 결과를 바탕으로 국도설계실무요령의 내역항목과 비교하여 활용할 수 있는 항목들을 도출하고 활용성을 파악하였다.
따라서 이 방법에 의한 수량은 연석, 포장, 기층과 같은 도로의 구성요소들에 대한 수량 산출이 가능하다. 두 번째 방법인 End Area Volume 기능은 Component Volume과는 달리 구간의 양쪽 단면의 면적 정보를 이용하는 방법으로 흙 깍기(절토)와 흙 쌓기(성토)에 대한 수량만을 산출하였다. Fig.
AutoCAD Civil 3D를 활용한 자동수량산출의 경우 총 토량 테이블 작성 기능을 통해 스테이션 별로 절·성토량을 산출하였다. 또한 도로구성요소별 수량 산출을 위하여 표층, 중간층, 기층 등으로 구성하여 자동수량 산출하였다.
이상과 같이 본 시작품의 3D 지형 및 도로 모델을 통해 산출한 토공 및 도로공 분야의 수량산출 항목을 설계 도서 성과품에 포함된 수량산출 내역(BOQ, Bill of Quantities) 항목과 비교하여 Table 2에 나타내었다. Table 2의 항목은 전체 수량산출내역서의 항목 중 구조물공을 제외한 나머지 중에서 시작품에서 추출할 수 있는 물량 산출 항목을 나타낸 것이다.
도로 구조물 모델링을 통한 수량 산출의 활용성을 분석하기 위해 구조물에 대한 수량은 구조물 모델 구축에 사용된 Revit Structure와 Bentley Architecture를 이용하여 각각 산출하였으며, 산출된 결과를 활용할 수 있는 항목들을 기존 2D 기반의 수량 산출서의 항목과 비교하였다.
Revit Structure의 알림표/수량 기능을 통하여 기 작성한 패밀리 및 유형에 따라 자동수량 산출을 하였다. Fig.
도로분야 3차원 모델을 이용한 수량을 산출을 통해 기존 내역서의 항목들과 비교하였다. 정확한 수량산출을 위한 가이드가 없는 상태에서 수량산출을 위한 도로분야 BIM모델링을 수행하였으며, 토공 및 도로공이나 구조물 공에 대하여 산출되는 수량의 항목들은 매우 제한적이었음을 확인할 수 있었다.
성능/효과
각 BIM 저작도구를 통해 OO교 모델을 대상으로 추출한 수량의 항목은 Table 3과 같다. 기존 2D로 설계된 내용을 바탕으로 OO교 모델에 속성을 기입하였으며, Revit Structure의 경우 Bentley에 비하여 도출항목이 다양한 것을 알 수 있다. Revit의 수량산출의 경우 거푸집, Deck Finisher 면 고르기 교면포장, 교면방수의 경우 기존 2D 기반의 수량산출 내역과 차이를 보인다.
도로분야 3차원 모델을 이용한 수량을 산출을 통해 기존 내역서의 항목들과 비교하였다. 정확한 수량산출을 위한 가이드가 없는 상태에서 수량산출을 위한 도로분야 BIM모델링을 수행하였으며, 토공 및 도로공이나 구조물 공에 대하여 산출되는 수량의 항목들은 매우 제한적이었음을 확인할 수 있었다. 철근 모델의 경우 그 자체가 매우 상세화된 모델을 구축하는 과정이므로 실무에서 작성하는 수량 산출 및 재료표에 대한 항목들을 100% 지원할 수 있었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
BIM 저작도구에는 어떤 것이 있는가?
BIM의 적용과 활용은 Revit Architecture, ArchiCAD, Bentley 등 다양한 BIM 저작도구를 통해 많은 발전을 이루고 있다. BIM 저작도구는 모델링 이외에도 간섭체크, 공정의 연계, 스페이스 검토 등 다양한 시뮬레이션도 가능하게 한다.
BIM 적용을 통한 긍정적 효과는?
이러한 변화 가운데 건설 산업에서는 3D 모델링에 생애주기동안 발생하는 건설정보를 부여하고 이를 통합적으로 관리하는 BIM(Building Information Modeling)의 적용과 연구가 동시에 이루어지고 있다. BIM은 차세대 설계기술, 새로운 건설사업관리시스템, 협업의 효율성 증대, 공사비 절감 등의 다양한 효과를 나타내며 각광받고 있다.
BIM저작도구를 활용한 자동수량산출의 단점은?
이 가운데 최근 BIM저작도구를 활용한 자동수량산출에 대한 관심이 많아지고 있으며, 단순한 부피, 개수, 면적 등의 단위계산 뿐만 아니라, 물량산출의 정확성과 효율성에 대한 연구가 수행되고 있다. BIM 저작도구를 통한 자동수량산출은 매우 유용한 기능이나, 내역서 항목별 수량산출을 위해서는 모델링의 상세 수준을 높이는 등 많은 시간과 비용이 투입되어한다.
참고문헌 (7)
J. C. Shin, J. W. Hwang, S. G. Lee, S. W. Lee, "BIM based Reliability Analysis and Automated Quantity Calculation", Korean Society of Hazard Mitigation, vol. 12, no.3, pp. 49-55, June, 2012. DOI: http://dx.doi.org/10.9798/KOSHAM.2012.12.3.049
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C. H. Lee, S. A. Kim, S. Y. Chin, "An Index for Measuring the Degree of Completeness of BIM-based Quantity Take-Off", Korea Institute of Construction Engineering & Management, vol. 12, no.6, pp. 79-92, December, 2011. DOI: http://dx.doi.org/10.6106/KJCEM.2011.12.6.79
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Sarah Berwald, "From CAD to BIM : The Experience of architectural education with building information modeling" AEI 2008: Building Integration solution pp. 1-5 DOI: http://dx.doi.org/10.1061/41002(328)8
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