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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 앞서 설계관리의 중요성에 주목하여, BIM을 도입한 업무를 진행하고 있는 설계와 시공의 업무환경에 적합한 설계단계에서의 ‘BIM기반 CM의 설계관리 업무 프로세스’를 제안하고자 한다.
- 본 연구에서는 공사비 절감과 공기단축을 위한 설계의 중요성에 주목하여 CM의 관리분야 중 설계관리를 연구의 대상로 정하고, 기본설계단계, 실시설계단계에 BIM을 적용한 효율적인 설계관리의 프로세스를 제안하기 위하여 다음과 같은 방법으로 연구를 진행하였다.
- 본 연구에서는 여러 BIM 적용사례를 분석하여 시공단계에서의 잦은 설계오류, 설계변경 등 부정확한 설계와 참여자간의 의사소통에서 여러 가지 문제점이 발생하고 경제적으로 공기나 공사비를 관리되지 못하는데 주목하여, ‘BIM 기반 CM의 설계관리 업무 프로세스’를 제안하였다.
- 본 연구에서는 현재 공사가 진행 중인 BIM이 도입된 3개의 건설프로젝트 사례를 설계관리 관점에서 분석하였다. 이를 통하여 각 사례들의 BIM 적용에 있어서의 업무 상 문제점과 설계관리의 중요성을 알 수 있었다.
제안 방법
- (2) BIM이 적용된 CM 사업의 사례를 설계관리 관점에서 분석한다.
- (4) 선행연구를 고찰하여 기존 2D Tool 기능 대비, 개선된 BIM Tool의 기능을 재분류하고 그 결과 향상 된 효과를 제시한다.
- (5) CM 업무의 BIM 적용성을 분석하고, BIM 적용으로 변경된 설계관리 업무를 기존의 설계관리 업무 프로세스에 대입하여 BIM기반 CM의 설계관리 업무 프로세스를 제안한다.
- BIM기반 설계관리 업무 프로세스를 도출함에 있어, BIM 기능 적용여부를 판단하기 위하여 기존의 설계관리 주요업무와 세부업무의 그 프로세스를 파악하고, 한국CM협회에서 배포한‘CM업무절차서’를 분석하여 이를 전문가와의 면담조사를 통하여 그 내용을 확인하였다(Table. 4).
- 기존 설계관리 업무의 BIM 기능 적용성 분석을 바탕으로 업무에 필요한 데이터를 입력하고, 결과 데이터를 도출하는 형태로 설계관리 업무 프로세스를 제안하였다(Fig. 6).
- 둘째, 모델 객체가 물량정보를 포함하고, 자동 산출하여 원하는 정확한 정보를 얻을 수 있다. 다음은 다수의 문헌과 BIM 관련 선행연구를 조사하여 BIM이 구현할 수 있는 기능을 파악하여 정리하였다(Table 5).
- 먼저 주요기관 가이드라인과 선행연구에서 공통적으로 제시한 면적, 일조권, 조망, 향, 통풍, 에너지 효율 등과 같은 법규, 환경적인 부분에 대한 검토사항은‘제약조건 검토’로, 2D에서 3D로 변경하는 전환설계와 협업을 위한 모델링 및 동영상은‘강화된 시각화’으로, 설계초반의 대안검토와 일반적인 모델의 오류를 검토하는 간섭체크와 설계변경에 대한 검토는‘다양한 모델검토’로, 모델의 모든 객체에 대한 정보를 포함하는 기능을‘다수 정보의 관리’로, 시간적 일정을 포함하는 공종관리와 공정에 따른 비용발생에 대한 검토는‘4D 5D모델(시뮬레이션)’으로 분류하였다.
- 변경되지 않은 일반업무와 BIM업무를 구분하기 위하여 음영으로 표현하였고, 업무 피드백에 대한 부분을 ‘Yes’와‘No’로 표현하였다.
- 본 연구에서 제안한 BIM기반 CM의 설계관리 업무 프로세스의 활용성을 검증하기 위하여 2차례에 걸친 면담 및 설문조사를 실시하였다. 1차는 2013년 6월 17일부터 6월 24일까지 BIM 전문지식을 가진 BIM 적용 프로젝트 경험자로서 발주자 1명, CMr 4명, 시공자 2명, BIM전문가 3명, 설계자 1명을 대상으로, 2차는 동년 9월 26일부터 10월 4일까지, 동일한 조건의 CMr 2명, 시공자 2명, BIM전문가 1명, 설계자 1명을 대상으로 실시하였다.
- 본 연구에서는 선행연구를 고찰하여 BIM이 구현하는 기능에 대하여 기존 2D기반 방식 대비, 8가지의 개선된 기능 항목으로 재분류하고 그로 인하여 얻을 수 있는 향상된 효과를 세부적으로 제시하였다(Table 6). 먼저 주요기관 가이드라인과 선행연구에서 공통적으로 제시한 면적, 일조권, 조망, 향, 통풍, 에너지 효율 등과 같은 법규, 환경적인 부분에 대한 검토사항은‘제약조건 검토’로, 2D에서 3D로 변경하는 전환설계와 협업을 위한 모델링 및 동영상은‘강화된 시각화’으로, 설계초반의 대안검토와 일반적인 모델의 오류를 검토하는 간섭체크와 설계변경에 대한 검토는‘다양한 모델검토’로, 모델의 모든 객체에 대한 정보를 포함하는 기능을‘다수 정보의 관리’로, 시간적 일정을 포함하는 공종관리와 공정에 따른 비용발생에 대한 검토는‘4D 5D모델(시뮬레이션)’으로 분류하였다.
- 본 연구와 관련된 선행연구 중 최근에 발표되었던 BIM기반 CM 업무에 대한 연구동향을 정리하였다(Table 2). ‘BIM 기반 CM의 업무 프로세스에 대한 연구’는 주로 시공단계에 BIM 기능적 특징을 CM 업무에 적용시키는 모델개발에 대한 연구가 이루어졌다.
- 본 프로젝트는 지하 2층, 지상 38층, 연면적 103,612㎡ 규모의 비정형 오피스 시설로서, 시공단계에 시공업체가 BIM 모델을 구축하여 설계오류를 발견, 검토, 수정하는 프로세스로 진행되었고, CMr와 협업업무에의 BIM 활용에 초점이 맞춰진 프로젝트이다. CMr, 시공자, 설계자 간의 설계검토 회의에서 시공자가 제기한 오류사항에 대하여 설계자가 이의를 제기하였는데 이는 시공자가 BIM 모델을 수정하기 위하여 참고한 2D도면과 설계자가 업데이트한 2D도면의 차이에서 발생하였다(Kang et al.
- 설계관리 업무와 BIM 업무의 연관성을 알아보기 위하여 사전에 도출한 기존의 설계관리 업무의 BIM 기능 적용가능 여부를 분석하였다(Table 7).
- 본 프로젝트는 지하 3층, 지상 4층, 연면적 83,024㎡의 규모의 BIM을 도입한 국내 공공건축물 최초의 사업이다. 설계단계에서는 2D를 기본으로 주요 핵심부분만을 라이노(Rhino), 카티아(CATIA) 등 3D Authoring Tool를 이용하여 설계하였다. 하지만 이들 Tool에서는 3차원의 비정형 외관 형태의 시공구현을 위한 정확한 정보를 얻기 어렵다.
- 3). 시공사는 RFI 작성 시 Navisworks에서 해당 부분에 Viewpoint1)를 설정하고, RFI 번호를 넣어 구분하였고, 시공사는 이러한 RFI를 통한 수정 혹은 설명요청을 시스템에 접수하고, CM사와 설계사에게 전달되도록 하였다.
- 2011). 이러한 문제가 자주 발생하는 것에 대하여 CM사는 BIM을 활용한 정보요청서(RFI, Request For Information)를 통한 수정체계를 구축하였다(Fig. 3). 시공사는 RFI 작성 시 Navisworks에서 해당 부분에 Viewpoint1)를 설정하고, RFI 번호를 넣어 구분하였고, 시공사는 이러한 RFI를 통한 수정 혹은 설명요청을 시스템에 접수하고, CM사와 설계사에게 전달되도록 하였다.
- 앞서 분석한 설계관리 업무에의 BIM 기능 적용성 분석에서도 시공성 검토와 설계VE 업무에서의 BIM활용도는 매우 높은 것으로 확인되었다. 이에 A5 시공성 검토와 A6 설계 VE에 대한 상세한 프로세스를 재구성하였고, 이때의 세부 업무와 참여자의 업무내용을 분석, 정리하였다(Fig. 7, 8).
- 프로젝트 제안 당시 CM사는 기존 CM의 주요업무였던 시공 중심의 현장관리는 물론이고, 기획단계부터 BIM 전문 내 · 외부 컨설팅팀과의 긴밀한 기술협력과 BIM 적용 프로젝트 경험 건축사를 투입하여 기본계획 개선안을 구체화 시키는 설계 관리를 수행하는 등 CM업무에 적극적으로 BIM 적용시킨다는 기술제안을 하였다. 이후 설계단계에 작성된 BIM 모델을 사용하여 CM업무와 시공단계에 걸쳐서 간섭체크, 시공검토, 3D 디지털 Mock-up(Fig. 4), 물량산출 및 내역을 관리하였다.
- 그래서 CM은 그에 대한 대처방안으로 시공단계부터 주도적으로 외국 컨설팅사(Gehry Technologies)와 함께 자사 BIM Authoring Tool인 Digital Project를 도입하여 시공단계에서의 위험요소를 체계적으로 관리하고, 설계변경을 최소화하여 시공 중 신속한 의사결정을 하는데 지원하였다. 특히 BIM을 이용하여 외장패널의 형태를 분석하고(Fig. 2) 그 이외의 외장패널의 분절, 색상, 타공 별로 정확한 정보를 확보하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서 제안한 BIM기반 CM의 설계관리 업무 프로세스의 활용성을 검증하기 위하여 2차례에 걸친 면담 및 설문조사를 실시하였다. 1차는 2013년 6월 17일부터 6월 24일까지 BIM 전문지식을 가진 BIM 적용 프로젝트 경험자로서 발주자 1명, CMr 4명, 시공자 2명, BIM전문가 3명, 설계자 1명을 대상으로, 2차는 동년 9월 26일부터 10월 4일까지, 동일한 조건의 CMr 2명, 시공자 2명, BIM전문가 1명, 설계자 1명을 대상으로 실시하였다.
- 4). 면담조사 대상자는 CMr 5명(10년차 팀장 1명, 5년차 과장 3명, 3년차 사원 1명)으로 선정하였다.
- 본 프로젝트는 지하 1층, 지상 4층, 연면적 89,885㎡ 규모의 비정형 문화 및 집회시설로서 기획단계부터 시공단계까지 BIM을 적용한 국내 최초 공공건축 사업이다. 프로젝트 제안 당시 CM사는 기존 CM의 주요업무였던 시공 중심의 현장관리는 물론이고, 기획단계부터 BIM 전문 내 · 외부 컨설팅팀과의 긴밀한 기술협력과 BIM 적용 프로젝트 경험 건축사를 투입하여 기본계획 개선안을 구체화 시키는 설계 관리를 수행하는 등 CM업무에 적극적으로 BIM 적용시킨다는 기술제안을 하였다.
- 본 프로젝트는 지하 3층, 지상 4층, 연면적 83,024㎡의 규모의 BIM을 도입한 국내 공공건축물 최초의 사업이다. 설계단계에서는 2D를 기본으로 주요 핵심부분만을 라이노(Rhino), 카티아(CATIA) 등 3D Authoring Tool를 이용하여 설계하였다.
성능/효과
- (3) 기존 CM업무절차서 및 선행연구 고찰과 전문가면담으로 기존 설계관리 업무 프로세스를 종합, 정리한다.
- BIM의 적용성에 대한 6가지 항목으로 설문조사를 한 결과(Fig. 9) 총 85점 만점 중 74점(100만점 환산 시 85점) 이상을 획득한 설계관리 세부업무에 ①적용한 BIM기능의 적합성, ②각 항목(Activity)에 대한 BIM 적용의 적정성, ③제안 한 설계관리 업무의 논리적 타당성, ⑤협업과 의사소통의 개선여부, ⑥각 참여자 업무에 대한 CMr의 적극적 개입 여부와 같은 항목에 대하여 그 기대효과가 대체적으로 “매우 좋음”혹은“좋음”이라고 답하였다.
- 둘째, CMr의 설계품질관리 업무의 영역이 명확해진다. 설계자의 설계품질관리 업무는 BIM 모델 성과품에 있어서 Spatial 검토, 에너지 검토, 결과물에 대한 간섭체크 등 설계의 타당성에 대한 검토 업무를 행한다.
- 첫째, BIM기반 모든 업무의 초반부터 설계정보를 내포한 3차원디지털 모델의 형태로 다른 공종의 업무에 대한 초반 이해도가 높아질 수 있다. 둘째, Revit, ArchiCAD, Digital Project와 같은 BIM Authoring Tool은 필요한 부분의 2D Drawing과 물량산출과 같은 2차 설계정보를 자동 추출할수 있다. 이러한 두 가지 독창성은 업무 중 작업자의 중복 작업 및 업무량 증가를 막고 효율적으로 프로젝트를 진행할 수 있다.
- 이러한 특징들 중 기존 2D기반 방식과 가장 차별화되는 것은 첫째, 향상 된 시각적 환경을 제공하여 3D Visual 기능으로 3D digital Mock-UP 등을 재현하고, 그것을 통해 사전에 리스크를 검토․예측을 할 수 있다. 둘째, 모델 객체가 물량정보를 포함하고, 자동 산출하여 원하는 정확한 정보를 얻을 수 있다. 다음은 다수의 문헌과 BIM 관련 선행연구를 조사하여 BIM이 구현할 수 있는 기능을 파악하여 정리하였다(Table 5).
- 앞서 분석한 설계관리 업무에의 BIM 기능 적용성 분석에서도 시공성 검토와 설계VE 업무에서의 BIM활용도는 매우 높은 것으로 확인되었다. 이에 A5 시공성 검토와 A6 설계 VE에 대한 상세한 프로세스를 재구성하였고, 이때의 세부 업무와 참여자의 업무내용을 분석, 정리하였다(Fig.
- Authoring Tool를 능숙하게 조작할 수 있어야한다. 업무초반의 Paper Works는 기존의 설계관리 업무와 그 프로세스는 동일하고, 그 외 업무는 BIM 적용으로 인해 기존 업무가 통합되거나 간소화된 것으로 분석되었다. 변경되지 않은 일반업무와 BIM업무를 구분하기 위하여 음영으로 표현하였고, 업무 피드백에 대한 부분을 ‘Yes’와‘No’로 표현하였다.
- 본 연구에서는 현재 공사가 진행 중인 BIM이 도입된 3개의 건설프로젝트 사례를 설계관리 관점에서 분석하였다. 이를 통하여 각 사례들의 BIM 적용에 있어서의 업무 상 문제점과 설계관리의 중요성을 알 수 있었다.
- (2) 시공단계에서의 설계변경 시 참여자간 공유정보 및 이해도가 상이하고 이에 따른 상호 의사소통이 어려움. 이를 통해 BIM의 활용에 있어서 그 도입시기 및 구축방법과 프로젝트 초기단계부터 BIM을 활용한 CM의 설계관리의 중요성을 확인 할 수 있었다.
- 첫째, CMr은 프로젝트에 BIM Authoring Tool를 기능적으로 사용하는데 있어서 종합적으로 운용․관리하는 BIM Coordination 업무와 BIM에 의해 그 방법이 달라진 CM 업무를 수행한다. 즉, 프로젝트 전생애주기 업무에 어떤 BIM Authoring Tool를 어떻게 대치할 것인가에 대한 솔루션을 가지고 업무환경 구축하고, BIM을 사용하는 모든 참여자 인터페이스의 관리와 실질적으로 BIM기반 각 공종의 업무 프로세스를 조정함으로써 기존의 분리 된 설계단계와 시공단계의 정보들을 연계, 재사용하는 방안 마련한다. 또한 BIM을 활용하여 발주자를 비롯한 설계사․시공사 등여러 참여자들과의 의사소통을 주도하고, 실질적인 설계품질관리, 공정․공법․자원․품질․안전 등 시공계획, 정확한 물량산출로 인한 원가 및 자원관리와 유지관리 등의 업무를 효율적으로 유도하여 최종적으로 공사비와, 공기를 단축시킨다.
- 객체에 설계정보를 내포하고 있는 BIM 모델은 기존의 2D Drawing과 비교하여 두 가지 독창성을 가진다. 첫째, BIM기반 모든 업무의 초반부터 설계정보를 내포한 3차원디지털 모델의 형태로 다른 공종의 업무에 대한 초반 이해도가 높아질 수 있다. 둘째, Revit, ArchiCAD, Digital Project와 같은 BIM Authoring Tool은 필요한 부분의 2D Drawing과 물량산출과 같은 2차 설계정보를 자동 추출할수 있다.
- 첫째, CMr은 프로젝트에 BIM Authoring Tool를 기능적으로 사용하는데 있어서 종합적으로 운용․관리하는 BIM Coordination 업무와 BIM에 의해 그 방법이 달라진 CM 업무를 수행한다. 즉, 프로젝트 전생애주기 업무에 어떤 BIM Authoring Tool를 어떻게 대치할 것인가에 대한 솔루션을 가지고 업무환경 구축하고, BIM을 사용하는 모든 참여자 인터페이스의 관리와 실질적으로 BIM기반 각 공종의 업무 프로세스를 조정함으로써 기존의 분리 된 설계단계와 시공단계의 정보들을 연계, 재사용하는 방안 마련한다.
- 프로젝트 제안 당시 CM사는 기존 CM의 주요업무였던 시공 중심의 현장관리는 물론이고, 기획단계부터 BIM 전문 내 · 외부 컨설팅팀과의 긴밀한 기술협력과 BIM 적용 프로젝트 경험 건축사를 투입하여 기본계획 개선안을 구체화 시키는 설계 관리를 수행하는 등 CM업무에 적극적으로 BIM 적용시킨다는 기술제안을 하였다.
후속연구
- (6) 전문가 설문조사 및 면담을 통해서 BIM기반 CM의 설계관리 업무 프로세스 모델의 활용성을 검증한다.
- 2001). 따라서 초기설계단계에서부터 전문가가 설계를 검토하고 관리한다면 시공단계에서의 설계변경을 사전에 예방할 수 있으며, 그 결과 공사비 절감과 공기단축에 기여할 수 있을 것으로 예상된다.
- 본 연구에서는 여러 BIM 적용사례를 분석하여 시공단계에서의 잦은 설계오류, 설계변경 등 부정확한 설계와 참여자간의 의사소통에서 여러 가지 문제점이 발생하고 경제적으로 공기나 공사비를 관리되지 못하는데 주목하여, ‘BIM 기반 CM의 설계관리 업무 프로세스’를 제안하였다. 이를 통해 CM의 업무효과와 최종적인 건설사업의 생산성이 향상될 것으로 기대한다.
- 지금까지 본 연구에서 제안 한‘BIM기반 CM의 설계관리 업무 프로세스’는 전문가의 설문과 면담조사를 통해 활용성을 검증하였지만, 실제 프로젝트에 대한 적용성과 효과를 분석하고 검증하지 못한 한계가 있다.
- 지금까지 본 연구에서 제안 한‘BIM기반 CM의 설계관리 업무 프로세스’는 전문가의 설문과 면담조사를 통해 활용성을 검증하였지만, 실제 프로젝트에 대한 적용성과 효과를 분석하고 검증하지 못한 한계가 있다. 향후에는 프로세스를 해외 및 국내 사례연구 혹은 실제 프로젝트에 적용하여 그 적용성을 검토하고, 지속적으로 개선을 위한 연구를 수행하여 보다 현실적으로 적용 가능한 프로세스 개발에 힘써야 할 것이다.
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