복잡해지고 대형화되고 있는 국내 외 건설 프로젝트의 변화에 따라 건축 토목 분야 설계 패러다임이 점차 2차원 설계에서 3차원 설계로 이동하고 있다. 건축 분야에서는 발주자의 적극적인 요구에 따라 건설 정보의 효율적 관리를 위하여 Building Information Modeling(BIM) 기술을 활용하고자 많은 연구와 노력이 이루어지고 있다. 그러나 토목 분야에서는 발주자 관점에서의 BIM 기술 적용 사례가 건축 분야에 비해 상대적으로 부족한 실정이며, 대부분의 프로젝트의 발주자가 국가나 공공기관인 토목 분야의 특성상 BIM과 관련된 제도나 기술에 대한 인식 미비로 기술 도입에 소극적인 것이 현실이다. 하지만 최근 토목 분야에서도 BIM 기술의 활용가능성에 주목하여 조달청 및 국토교통부와 같은 정부기관과 공사 공단과 같은 기관에서 관련 제도 정비 및 기술 도입에 적극적으로 노력하고 있다. 이에 본 연구에서는 이러한 정책 및 제도 변화에 발맞추어 나아가기 위하여 대표적인 토목공사 발주 공공기관의 BIM대응 전략에 대하여 살펴보고, 각 기관별로 실제 BIM 적용 사례 분석을 통해 토목분야에서의 BIM 기술에 대한 대응 및 발전 전략에 대하여 도출하였다.
복잡해지고 대형화되고 있는 국내 외 건설 프로젝트의 변화에 따라 건축 토목 분야 설계 패러다임이 점차 2차원 설계에서 3차원 설계로 이동하고 있다. 건축 분야에서는 발주자의 적극적인 요구에 따라 건설 정보의 효율적 관리를 위하여 Building Information Modeling(BIM) 기술을 활용하고자 많은 연구와 노력이 이루어지고 있다. 그러나 토목 분야에서는 발주자 관점에서의 BIM 기술 적용 사례가 건축 분야에 비해 상대적으로 부족한 실정이며, 대부분의 프로젝트의 발주자가 국가나 공공기관인 토목 분야의 특성상 BIM과 관련된 제도나 기술에 대한 인식 미비로 기술 도입에 소극적인 것이 현실이다. 하지만 최근 토목 분야에서도 BIM 기술의 활용가능성에 주목하여 조달청 및 국토교통부와 같은 정부기관과 공사 공단과 같은 기관에서 관련 제도 정비 및 기술 도입에 적극적으로 노력하고 있다. 이에 본 연구에서는 이러한 정책 및 제도 변화에 발맞추어 나아가기 위하여 대표적인 토목공사 발주 공공기관의 BIM대응 전략에 대하여 살펴보고, 각 기관별로 실제 BIM 적용 사례 분석을 통해 토목분야에서의 BIM 기술에 대한 대응 및 발전 전략에 대하여 도출하였다.
Owing to the increase in large and complex construction projects, the design paradigm of architecture and civil engineering projects has changed from 2D CAD to 3D CAD. For this reason, to meet the strong requirements of project contractors, various efforts have been made to adopt a Building Informat...
Owing to the increase in large and complex construction projects, the design paradigm of architecture and civil engineering projects has changed from 2D CAD to 3D CAD. For this reason, to meet the strong requirements of project contractors, various efforts have been made to adopt a Building Information Modeling (BIM) technology for effective construction management. On the other hand, compared to architectural projects, only a few civil engineering project cases have been conducted in the perspective of public contractors. This is because the characteristics of civil project contractors and the negative pursuit of adopting BIM technology due to the lack of a current BIM system and technologies. Recently, positive changes in adopting BIM technology for public projects were anticipated by public owners, such as the Public Procurement Service and the Ministry of Land, Infrastructure and Transport. In this regard, this study analyzed the current BIM technology status of public owners in Korea to adopt the BIM policies and guidelines of the Korean government. Strategies for adopting BIM technologies for Korean public owners are also discussed based on an analysis of civil engineering BIM project cases.
Owing to the increase in large and complex construction projects, the design paradigm of architecture and civil engineering projects has changed from 2D CAD to 3D CAD. For this reason, to meet the strong requirements of project contractors, various efforts have been made to adopt a Building Information Modeling (BIM) technology for effective construction management. On the other hand, compared to architectural projects, only a few civil engineering project cases have been conducted in the perspective of public contractors. This is because the characteristics of civil project contractors and the negative pursuit of adopting BIM technology due to the lack of a current BIM system and technologies. Recently, positive changes in adopting BIM technology for public projects were anticipated by public owners, such as the Public Procurement Service and the Ministry of Land, Infrastructure and Transport. In this regard, this study analyzed the current BIM technology status of public owners in Korea to adopt the BIM policies and guidelines of the Korean government. Strategies for adopting BIM technologies for Korean public owners are also discussed based on an analysis of civil engineering BIM project cases.
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문제 정의
기관별 BIM 기술 적용 현황을 파악하기 위하여 각 기관별로 활용하고 있는 BIM 제도 및 가이드라인에 대하여 기술하도록 하였다. 또한 기관별로 추진하고 있는 추진 계획 내용을 기술하도록 하여 향후 BIM 발주 대응 방안에 대하여 분석할 수 있도록 하였다.
또한 2016년 이후 모든 공사에 실시 설계에 BIM 기술을 전면적으로 적용할 것이며, 궁극적으로 한국도로공사에서는 도로설계 분야에 BIM적용을 통해 기술 선진화, 설계품질향상을 도모하고 나아가 시공·유지관리에 활용하고자 한다.
마지막으로 사례분석을 통해 도출된 자료를 토대로 산·학·연 및 발주기관으로 구성된 협의체에서 논의된 향후 토목 BIM 설계 발주 발전 방향에 대하여 결론을 도출하고자 한다.
조달청에서는 2010년 BIM 발주정책계획을 수립하고 BIM 발주 가이드를 발표하였다. 본 계획 및 발주 가이드에 따라 2012년부터 500억 이상 공사에서의 BIM 설계 의무화를 실시하였으며 2016년까지 조달청에서 발주하는 모든 공사에서 BIM 활용을 의무화하고자 계획하고 있다.
본 연구에서는 각 기관의 대응 현황과 BIM 설계 발주 사례 분석 결과 및 전문가 협의체 회의를 바탕으로 논의를 진행하였으며 Table 5와 같이 간 문제점에 따른 세 가지 발전방향을 제시하고자 한다 [Fig. 2].
본 연구에서는 발주자 관점에서의 토목분야 BIM 설계 발전 방향 도출을 목적으로 다음과 같은 과정을 통해 연구를 수행하였다.
본 연구에서는 발주자 관점에서의 토목분야 BIM 설계 발전 방향 도출을 목적으로 연구를 수행하였다. 우리나라의 대표적인 토목분야 공공 발주기관인 한국도로공사, 한국수자원공사, 한국토지주택공사, 한국철도시설공단에서 수행한 토목시설 BIM 발주 사례 분석을 실시하여 BIM 기술의 적용 효과 및 문제점 그리고 이를 바탕으로 선진 토목분야 BIM 발주를 위한 발전 방향을 도출하였다.
본 연구에서는 이러한 정책 및 환경 변화에 발맞추어 나아가기 위하여 대표적인 토목공사 발주 공공기관의 BIM대응 전략에 대하여 살펴보고, 각 기관별 BIM 적용 사례 분석을 통해 토목분야에서의 BIM 기술에 대한 대응 및 발전 전략에 대하여 도출하고자 한다.
제안 방법
BIM 기술이 적용된 대상구조물, 프로젝트 개요 및 특이 사항, 활용 소프트웨어, 전체 생애주기(기획, 설계, 시공, 유지관리) 별 적용 업무 및 활용 기능, 그리고 단계별 BIM 적용 시 장·단점 및 적용 효과를 기술하도록 하여 상세한 사례 분석이 이루어질 수 있도록 하였다.
1.2 기관별 BIM 발주 사례 기술
기관별로 발주한 BIM 사례에 대하여 기술하고 각 사례별로 구체적인 발주 내용을 파악할 수 있도록 하였다
. BIM 기술이 적용된 대상구조물, 프로젝트 개요 및 특이 사항, 활용 소프트웨어, 전체 생애주기(기획, 설계, 시공, 유지관리) 별 적용 업무 및 활용 기능, 그리고 단계별 BIM 적용 시 장·단점 및 적용 효과를 기술하도록 하여 상세한 사례 분석이 이루어질 수 있도록 하였다.
네 개의 공공기관에서 발주한 프로젝트 모두 설계와 시공 단계에 한정하여 BIM 기술을 적용하였다. 기획 및 유지관리단계에서는 활용 사례가 없었다.
둘째, 기존 연구 및 공공기관별 BIM 대응 현황 정보를 기반으로 사례분석을 위한 주요 분석 문항을 도출하고, 우리나라의 대표적인 토목분야 공공 발주기관인 한국도로공사, 한국수자원공사, 한국토지주택공사, 한국철도시설공단에서 직접 발주하여 수행한 10개의 토목시설 발주 정보의 심도 있는 사례 분석을 실시하여 토목 BIM 설계의 주안점 및 특이점을 도출한다.
또한 2차례 산·학·연 및 발주기관으로 구성된 전문가 협의체 회의 Fig.1를 통하여 각 발주기관에서 추진 중인 BIM 현황들을 공유 및 논의를 진행하여 토목분야 BIM 발주 발전 방향을 도출하였다.
또한 BIM 기술의 패러다임의 변화에 대응하고자, BIM 도입을 위한 전사적 로드맵 설정하여 ‘K-water 설계·시공기술 선진화 방안(BIM 도입) 컨설팅’ 용역 수행을 통해 2017년까지의 국내외 건설 산업 정책과 방향성에 맞춘 로드맵을 설정하였다.
기관별 BIM 기술 적용 현황을 파악하기 위하여 각 기관별로 활용하고 있는 BIM 제도 및 가이드라인에 대하여 기술하도록 하였다. 또한 기관별로 추진하고 있는 추진 계획 내용을 기술하도록 하여 향후 BIM 발주 대응 방안에 대하여 분석할 수 있도록 하였다.
대표적인 토목 시설물 중 하나인 도로에서의 설계 정보 최적화 방법론 개발 및 지원체계 도출을 위하여 가상 시뮬레이션을 기반으로 한 시스템을 개발하기도 하였으며[4], 3차원 CAD 기술 활용을 통해 사장교 설계 오류 검토 및 시공시 발생할 수 있는 장비 운용상 문제점 검토를 수행하였다[5]. 또한 다양한 수준(Level of Detail: LOD)의 4D CAD 모델 제시를 통하여 각 모델의 장단점에 대한 비교 및 토목 분야 BIM 활용도 검토 연구를 하였다[6]. 하지만 토목 분야에서의 BIM 기술과 관련된 다양한 시도에도 불구하고, 건축 분야에 비해 발주자 관점에서의 BIM 기술 적용 사례가 상대적으로 부족한 실정이다.
본 장에서는 대표적인 정부 토목공사 발주 기관인 조달청과 국토교통부에서 추진하고 있는 BIM 발주제도 및 기준선 내용을 분석한다. 또한 대표적인 토목분야 공공 발주기관의 대응 전략 분석을 통해 각 기관에서의 토목분야 BIM 발주 대응 현황을 알아본다.
본 장에서는 대표적인 정부 토목공사 발주 기관인 조달청과 국토교통부에서 추진하고 있는 BIM 발주제도 및 기준선 내용을 분석한다. 또한 대표적인 토목분야 공공 발주기관의 대응 전략 분석을 통해 각 기관에서의 토목분야 BIM 발주 대응 현황을 알아본다.
기획 및 유지관리단계에서는 활용 사례가 없었다. 설계 단계에서는 BIM 기술이 완성된 구조물 조감, 설계 오류 분석, 3D/4D 가상 시뮬레이션, 설계 간섭 분석, 물량 분석 등에 활용되었으며, 시공 단계에서는 BIM 기술이 프로세스 시각화, 시공 스케쥴 분석, 시공 시간 관리, 시공성 분석, 장비 운용 공간 분석 등에 활용되었다[Table 2].
본 연구에서는 발주자 관점에서의 토목분야 BIM 설계 발전 방향 도출을 목적으로 연구를 수행하였다. 우리나라의 대표적인 토목분야 공공 발주기관인 한국도로공사, 한국수자원공사, 한국토지주택공사, 한국철도시설공단에서 수행한 토목시설 BIM 발주 사례 분석을 실시하여 BIM 기술의 적용 효과 및 문제점 그리고 이를 바탕으로 선진 토목분야 BIM 발주를 위한 발전 방향을 도출하였다. 이를 위하여 기존 문헌 및 발주 제도 분석, 공공기관별 BIM 대응 현황, 그리고 10개의 발주 현황 조사서를 대상으로 사례 분석을 실시하여 사례별 주안점 및 특이점을 도출하는 사례분석을 수행하였다.
우리나라의 대표적인 토목분야 공공 발주기관인 한국도로공사, 한국수자원공사, 한국토지주택공사, 한국철도시설공단에서 수행한 토목시설 BIM 발주 사례 분석을 실시하여 BIM 기술의 적용 효과 및 문제점 그리고 이를 바탕으로 선진 토목분야 BIM 발주를 위한 발전 방향을 도출하였다. 이를 위하여 기존 문헌 및 발주 제도 분석, 공공기관별 BIM 대응 현황, 그리고 10개의 발주 현황 조사서를 대상으로 사례 분석을 실시하여 사례별 주안점 및 특이점을 도출하는 사례분석을 수행하였다. 본 연구는 다음의 세 가지 측면에서 중요한 의미를 가진다고 할 수 있다.
첫째, BIM 설계 관련 기존 문헌 및 발주 제도 분석을 통해 현재 토목 분야에서의 BIM 적용 현황을 살펴본다.
대상 데이터
토목분야 BIM 설계시 활용되는 소프트웨어는 활용 목적에 따라 다양한 소프트웨어가 활용되었다. 대상 구조물 시각화에는 Autodesk의 Revit Structure와 Civil 3D, Bentley의 Microstation 등이 활용되었으며(Table 1), 가상 시뮬레이션을 위하여 Autodesk의 Navisworks, Autodesk의 3ds MAX Act-3D의 Quest 3D, Dassault Systems의 3DVIA Virtools 등을 이용하였다[Table 1].
발주 사례 수집은 우리나라의 대표 토목분야 공공 발주기관인 한국도로공사, 한국수자원공사, 한국토지주택 공사, 한국철도시설공단에 토목 분야 BIM 발주 사례 조사서를 송부하여 취합하였으며 분석 대상은 Table 1과 같다.
본 장에서는 공공기관별 BIM 대응 현황 정보를 기반으로 도출된 분석문항을 바탕으로 우리나라의 대표 토목 분야 공공 발주기관인 한국도로공사, 한국수자원공사, 한국토지주택공사, 한국철도시설공단에서 수행한 10개의 토목시설 BIM 적용 사례 분석을 실시한다.
지금까지 본 연구에서는 각 발주기관에서 수립하고 있는 BIM 기술 관련 대응 현황과 10개의 BIM 설계 발주 사례 분석을 실시하였다. 또한 2차례 산·학·연 및 발주기관으로 구성된 전문가 협의체 회의 Fig.
토목분야 BIM 기술 발전 및 발주제도 개선방안 논의를 위하여 산·학·연 및 발주기관으로 구성된 토목분야 BIM 전문가 협의체를 구성하였다.
성능/효과
발주기관의 현황 분석 및 토목분야 BIM 전문가 협의체에서의 논의 결과, 각 기관에서는 BIM 기술 도입 및 효과에 대하여 긍정적으로 평가하고 있으며 위의 Table 4에서 제기된 문제점이 해결된다면 적극적으로 설계 발주에 있어 BIM 기술 도입을 할 것으로 기대된다는 결론을 도출할 수 있었다. 본 연구에서는 각 기관의 대응 현황과 BIM 설계 발주 사례 분석 결과 및 전문가 협의체 회의를 바탕으로 논의를 진행하였으며 Table 5와 같이 간 문제점에 따른 세 가지 발전방향을 제시하고자 한다 [Fig.
본 연구는 다음의 세 가지 측면에서 중요한 의미를 가진다고 할 수 있다. 첫째, 앞서 기술한 것처럼 현재까지 발주자 측에서 수행한 BIM 사례가 매우 부족한 상황에서 도로, 교량, 터널, 항만, 댐, 상하수도 등 대표적인 토목구조물 사례를 모두 포괄하여 분석하였다는 점에서 큰 의미를 갖는다고 할 수 있다. 둘째, 본 연구에서 도출된 토목분야 BIM 기술 적용 효과 및 문제점은 향후 BIM 제도 및 가이드라인 도출시 매우 중요한 자료로 활용될 수 있다.
후속연구
첫째, 앞서 기술한 것처럼 현재까지 발주자 측에서 수행한 BIM 사례가 매우 부족한 상황에서 도로, 교량, 터널, 항만, 댐, 상하수도 등 대표적인 토목구조물 사례를 모두 포괄하여 분석하였다는 점에서 큰 의미를 갖는다고 할 수 있다. 둘째, 본 연구에서 도출된 토목분야 BIM 기술 적용 효과 및 문제점은 향후 BIM 제도 및 가이드라인 도출시 매우 중요한 자료로 활용될 수 있다. 마지막으로 도출된 발전 방향을 각 발주자가 적극적으로 반영하여 도입한다면, 우리나라 토목분야 BIM 발주 제도 수립에 많은 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다.
이를 해결하기 위해서는 표준 BIM 모델인 IFC(Industrial Foundation Class)형태의 파일을 활용하여 BIM 설계를 할 수 있도록 제도 및 가이드라인이 필요하다. 또한 토목분야 BIM 설계 납품시 구축된 BIM 모델의 라이브러리를 지속적으로 데이터베이스에 축적하여 향후 유사 프로젝트 수행시 적극적으로 활용할 수 있도록 한다.
둘째, 본 연구에서 도출된 토목분야 BIM 기술 적용 효과 및 문제점은 향후 BIM 제도 및 가이드라인 도출시 매우 중요한 자료로 활용될 수 있다. 마지막으로 도출된 발전 방향을 각 발주자가 적극적으로 반영하여 도입한다면, 우리나라 토목분야 BIM 발주 제도 수립에 많은 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다.
향후 2013년∼2014년까지 과업노선 BIM 도로설계 검증 및 가이드라인 수립을 진행할 예정 이며 2014년∼2015년까지 BIM 표준 및 납품 체계를 완성하여 국가표준 인준을 추진할 예정이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
복잡해지고 대형화되고 있는 국내·외 건설 환경 변화에 따라 설계 패러다임은 어떻게 변화하고 있는가?
복잡해지고 대형화되고 있는 국내·외 건설 환경 변화에 따라 설계 패러다임이 점차 2차원(2D) 설계에서, 시각적인 활용과 건설 정보 관리가 용이한 3차원(3D) 설계로 이동하고 있다. 특히, 발주자의 적극적인 요구에 따라 건축분야에서는 건설 정보를 보다 효율적으로 관리하기 위하여 Building Information Modeling(BIM) 기술을 활용하고자 많은 연구와 적용을 위한 노력이 이루어지고 있다.
네 개의 공공기관에서 발주한 프로젝트 설계단계와 시공단계에서 어떤 기술이 활용되었는가?
기획 및 유지관리단계에서는 활용 사례가 없었다. 설계 단계에서는 BIM 기술이 완성된 구조물 조감, 설계 오류 분석, 3D/4D 가상 시뮬레이션, 설계 간섭 분석, 물량 분석 등에 활용되었으며, 시공 단계에서는 BIM 기술이 프로세스 시각화, 시공 스케쥴 분석, 시공 시간 관리, 시공성 분석, 장비 운용 공간 분석 등에 활용되었다[Table 2].
국토교통부에서는 무엇의 도입 활용에 노력하고 있는가?
국토교통부에서는 건설사업 정보화 정책의 로드맵인 “제4차 건설사업정보화기본계획(2014)”에서 건설사업의 생산성과 건설업체 기술역량 강화에 목표를 두고 3차원 형상정보모델(BIM)의 도입·활용에 노력하고 있다[8]. 또한, 국토교통부에서는 2010년 ‘건축분야 BIM 적용 가이드’를 발간하여 발주자, 건설사, 설계사 등이 BIM 기술을 도입하는데 필요한 요건, 절차, 방법 등을 제시하였으며 2017년을 목표로 BIM 설계 관련 법·제도·표준 등 체계를 정비하고 있다.
참고문헌 (8)
J. J. Park, B. Kim, C. Kim, H. Kim, "3D/4D CAD Applicability for Life Cycle Facility Management", Journal of Computing in Civil Engineering, Vol. 25, No. 2, pp.129-138, 2011. DOI: http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)CP.1943-5487.0000067
I.-H, Kim, J.-S. Choi, D.-G. Cho, S.-Y. Choo, G.-H. Cho, "A Basic Study on the Establishment of Open BIM Information Environment for Super-tall Buildings", Journal of Architectural Institute of Korea, Vol. 28, No. 2, pp.13-20, 2012.
G. Lee, H. K. Park, J. Wom, "D3 City project - Economic Impact of BIM-assisted Design Validation", Automation in Construction, Vol. 22, pp. 577-589, 2012. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.autcon.2011.12.003
H. Moon, I. Kang, "Development of VR Simulation Algorithm and System for Supporting Optimal Road Design Information", Korean Journal of Construction Engineering and Management, Vol. 10, No. 4, pp.101-110, 2009
T. Park, M. K. Kim, C. Kim, H. Kim, "Interactive 3D CAD for Effective Derrick Crane Operation in a Cable-Stayed Bridge Construction", Journal of Construction Engineering and Management, Vol. 135, No. 11, pp.1261-1274, 2009. DOI: http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)CO.1943-7862.0000101
C. Kim, H. Kim, T. Park, M. K. Kim, "Applicability of 4D CAD in Civil Engineering Construction: Case Study of a Cable-Stayed Bridge Project", Journal of Computing in Civil Engineering, Vol. 25, No. 1, pp.98-107, 2011 DOI: http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)CP.1943-5487.0000074
Korea Institute of Construction Technology, "Development of Infra BIM Standard and Verification Technology", Korea Institute of Construction Technology, 2012.
Korea Ministry of Land, Infrastructure and Transport, "The 4th Master Plan for CALS", Korea Ministry of Land, Infrastructure and Transport, 2014.
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