[논문]상수도시설물의 유지관리를 위한 BIM모델 개발 및 BIM 데이터 관리방안

박재현; 이현동; 곽필재

doi:10.11001/jksww.2014.28.6.669

[국내논문] 상수도시설물의 유지관리를 위한 BIM모델 개발 및 BIM 데이터 관리방안
Development of BIM models and management of BIM data for waterworks maintenance 원문보기

上下水道學會誌 = Journal of Korean Society of Water and Wastewater, v.28 no.6, 2014년, pp.669 - 679

박재현 (한국건설기술연구원 수자원.환경연구본부 환경연구실) , 이현동 (한국건설기술연구원 수자원.환경연구본부 환경연구실) , 곽필재 (한국건설기술연구원 수자원.환경연구본부 환경연구실)

Abstract ▼ AI-Helper

3D-based BIM(Building Information Modeling) technologies can be utilized effectively as a means of systematic management of facility information for safety assurance and effective maintenance of waterworks facilities. In this study, BIM models of water treatment facilities that can be used as basic data for BIM-based maintenance of waterworks facilities were developed. Information exchange and generality of the developed BIM models were evaluated by conducting interoperability analysis of IFC(Industry Foundation Classes) conversion models. In addition, the application of COBie(Construction Operations Building information exchange) was recommended as an effective countermeasure to deal with technical limitation regarding exchange and utilization of facilities-related information through current IFC models. The results of this study can contribute to the development of BIM-based maintenance system for waterworks facilities.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 상수도시설물의 효율적 유지관리에 초점을 맞추어, 상수도시설물의 유지관리를 위한 시설정보의 전달 및 교환의 체계화와 활용 목적의 상수도시설물 BIM모델을 개발하고, 개발 BIM모델의 품질 검토를 위한 방법으로 BIM모델의 국제표준형식인 IFC 변환모델의 상호운용성 분석을 수행하여 BIM모델의 정보교환성 및 범용적 활용가능성을 검증하고자 한다. 또한 현재 IFC모델의 기술적 한계 및 문제점을 파악하고, 이를 개선하기 위한 방안을 제안하고자 한다.
본 연구에서는 BIM기반의 상수도시설물의 효율적인 유지관리를 위한 시설관련 기초데이터로써 상수도시설물 BIM모델을 개발하였으며, 개발된 BIM모델의 정보교환성 및 범용성 검토를 위하여 IFC 변환모델의 상호운용성 분석을 수행하였다. 또한 현재의 IFC모델을 통한 시설물 정보 전달 및 활용에 대한 기술적 한계에 대처하기 위한 방안을 제시하였다.
본 연구에서는 BIM기반의 상수도시설물의 효율적인 유지관리를 위한 시설관련 기초데이터로써 상수도시설물 BIM모델을 개발하였으며, 개발된 BIM모델의 정보교환성 및 범용성 검토를 위하여 IFC 변환모델의 상호운용성 분석을 수행하였다. 또한 현재의 IFC모델을 통한 시설물 정보 전달 및 활용에 대한 기술적 한계에 대처하기 위한 방안을 제시하였다.
본 연구에서는 상수도시설물의 효율적 유지관리에 초점을 맞추어, 상수도시설물의 유지관리를 위한 시설정보의 전달 및 교환의 체계화와 활용 목적의 상수도시설물 BIM모델을 개발하고, 개발 BIM모델의 품질 검토를 위한 방법으로 BIM모델의 국제표준형식인 IFC 변환모델의 상호운용성 분석을 수행하여 BIM모델의 정보교환성 및 범용적 활용가능성을 검증하고자 한다. 또한 현재 IFC모델의 기술적 한계 및 문제점을 파악하고, 이를 개선하기 위한 방안을 제안하고자 한다.
본 연구의 BIM모델 IFC 상호운용성 분석 결과에서는, IFC 변환시 BIM 객체정보의 손실 및 오류 등 정보 교환에서의 문제는 발생하지 않았 지만 IFC모델의 활용과 관련하여 다음과 같은 한계점이 발견되었다.

제안 방법

(4) 현재 BIM IFC모델은 정보 교환 및 활용 측면에서 기술적인 한계를 가지고 있으며 이에 대처하기 위한 방안으로써 BIM기반의 시설물 관련정보의 관리를 위한 국제 표준 데이터 포맷인 COBie의 활용을 제시하였다.
BIM모델 개발 단계는 크게 2단계로서, BIM 3D 형상모델 작성 단계를 거친 후 각 세부설비에 해당하는 속성정보항목과 그에 해당하는 속성내용을 속성정보체계에 기반하여 구성하고 BIM 3D 형상모델에 적용하는 단계를 통하여 최종적으로 BIM모델을 개발한다. BIM 3D 형상모델 작성 및 해당 속성정보 구성을 위하여 Y 정수처리시설의 2D 설계도면 등의 자료를 활용하였다.
BIM모델 개발 대상 정수처리시설의 구성설비인 혼화·응집·침전·여과설비, 염소소독설비, 약품주입설비, 배출수설비, 슬러지탈수설비, 기타설비의 세부 장치/장비 및 건축구조물 등에 대한 3D 형상모델링을 진행하였다.
2는 3D 형상모델 형태의 속성정보가 입력되어있는, 개발 완료된 정수처리시설 BIM모델의 일부 예로서 혼화·응집·침전·여과설비, 염소소독설비, 슬러지탈수설비 사례이다. BIM모델은 원본 모델인 rvt 모델과 원본 모델의 IFC 변환을 통하여 IFC모델로 각각 도출 하였다.
IFC 상호운용성 테스트는 3D 형상 및 필요 속성정보가 입력되어 있는 BIM모델 원본 데이터(rvt 파일)와 원본 데이터를 IFC 변환 출력한 IFC모델 데이터를 상호 비교하여 3D 형상 및 속성정보의 손실 또는 오류 등이 발생하였는지 여부를 검토하는 방식으로 진행하였다. IFC모델의 확인을 위하여 RDF사의 IFC viewer를 활용하였으며, IFC viewer를 통하여 나타나는 IFC모델의 형상 및 속성정보와 Revit Architecture 를 통하여 나타나는 BIM모델 원본 데이터의 형상 및 속성정보를 수동으로 직접 비교 확인하는 방법으로 형상 및 속성정보의 손실과 오류를 확인하였다.
IFC 상호운용성 테스트는 3D 형상 및 필요 속성정보가 입력되어 있는 BIM모델 원본 데이터(rvt 파일)와 원본 데이터를 IFC 변환 출력한 IFC모델 데이터를 상호 비교하여 3D 형상 및 속성정보의 손실 또는 오류 등이 발생하였는지 여부를 검토하는 방식으로 진행하였다. IFC모델의 확인을 위하여 RDF사의 IFC viewer를 활용하였으며, IFC viewer를 통하여 나타나는 IFC모델의 형상 및 속성정보와 Revit Architecture 를 통하여 나타나는 BIM모델 원본 데이터의 형상 및 속성정보를 수동으로 직접 비교 확인하는 방법으로 형상 및 속성정보의 손실과 오류를 확인하였다.
정수처리시설 BIM모델 개발에 활용한 BIM 상용 소프트웨어는 buildingSMART의 IFC 인증 소프트웨어인 Autodesk사의 Revit Architecture이다(buildingSMART, 2013). 개발된 정수처리시설의 BIM모델은 원본파일인 rvt 파일과 변환파일인 ifc 파일 양식으로 제시하였다. 제시한 ifc 파일의 경우 IFC 표준포맷인 IFC 2×3 데이터 모델로서, Revit Architecture를 통하여 정수처리시설의 BIM모델 원본(.
개발이 완료된 Y 정수처리시설의 BIM모델 중 염소소독설비의 BIM모델을 대상으로 선정하여 IFC 상호운용성 테스트를 진행하였다. 정수처리 시설 BIM모델 중 모델 구축 난이도, 다종 장비 구성 상황(다양한 장비 BIM모델 대상 분석 가능) 등을 고려하여 염소소독설비 BIM모델을 테스트 대상으로 선정하였다.
BIM모델 개발 대상 정수처리시설의 구성설비인 혼화·응집·침전·여과설비, 염소소독설비, 약품주입설비, 배출수설비, 슬러지탈수설비, 기타설비의 세부 장치/장비 및 건축구조물 등에 대한 3D 형상모델링을 진행하였다. 또한 정의된 속성정보목록을 기반으로 대상 정수처리시설 구성설비의 세부 장치/장비 각각에 대한 속성정보 입력내용을 구성하고 이를 각 형상모델에 입력하였다. Fig.
상수도시설물 BIM모델의 개발을 위한 우선순위로 BIM모델을 구성하는 요소인 속성정보에 대한 정의가 필요하며, 이를 위한 기초단계로서 상수도시설물의 객체분류와 각 객체에 해당하는 속성정보체계를 구축하였다.
상수도시설물의 효율적 유지관리 등에 활용하기 위한 목적의 BIM모델 개발을 위하여 기존 시설 설계자료 및 상수도시설기준(환경부, 2010)등 각종 참고자료를 활용하여 이에 부합하는, 상수도시설물의 유지관리 상에 고려되어야 할 속성정보항목을 분류, 정의하고 체계적인 양식에 맞추어 속성정보 데이터를 구축하여 이를 BIM 모델 개발에 적용하였다.
속성정보를 크게 식별정보, 제조정보, 설치정보, 형상정보, 시방정보, 점검정보로 나누어 설계하였으며, 각 속성정보 카테고리에 해당하는 세부 데이터 항목들을 분류하였다. BIM모델 개발을 위한 속성정보 내용을 구성할 때 위의 속성정보목록의 세부 데이터 항목 중에서 BIM모델의 활용목적에 맞게 선택할 수 있을 뿐만 아니라 데이터 항목의 변경 및 추가 또한 가능하다.
이러한 문제에 대처하기 위한 하나의 방안으로서 상수도시설물 정보의 교환을 위한 표준 포맷을 적용하는 것을 고려할 수 있으며, 이러한 정보 교환 포맷으로서 COBie(Construction Operations Building information exchange)의 활용을 제안한다.
즉, BIM모델이 유지관리 단계뿐만 아니라 설계, 시공단계 등에서 여러 종류의 BIM 지원 소프트웨어를 통하여 활용되기 위해서는 BIM모델의 국제표준형식인 IFC로의 변환이 필요하며, IFC 변환을 통해서도 BIM모델이 포함하고 있는 3D 형상 및 속성정보의 손실 및 오류 없는 교환이 이루어져야 한다. 이와 같은 BIM 데이터의 품질검토를 위하여 BIM모델의 IFC 상호운용성 테스트를 진행하였다.
제시한 ifc 파일의 경우 IFC 표준포맷인 IFC 2×3 데이터 모델로서, Revit Architecture를 통하여 정수처리시설의 BIM모델 원본(.rvt)을 작성하고 이를 Revit Architecture의 IFC interface를 통하여 IFC 2×3 포맷으로 Export 하였다.

대상 데이터

BIM모델 개발 단계는 크게 2단계로서, BIM 3D 형상모델 작성 단계를 거친 후 각 세부설비에 해당하는 속성정보항목과 그에 해당하는 속성내용을 속성정보체계에 기반하여 구성하고 BIM 3D 형상모델에 적용하는 단계를 통하여 최종적으로 BIM모델을 개발한다. BIM 3D 형상모델 작성 및 해당 속성정보 구성을 위하여 Y 정수처리시설의 2D 설계도면 등의 자료를 활용하였다.
모델 개발 대상시설인 Y 정수처리시설은 건물 면적 30,992 m2, 시설용량 600,000 ton/ day의 시설로서 처리공정에 따라 착수정, 혼화설비, 응집·침전설비, 여과설비, 정수지, 약품주입설비, 염소소독설비, 막여과설비, 슬러지처리설비 및 기타설비로 구성되어 있다.
상수도시설물 BIM모델 개발을 위한 기초단계로서 상수도시설물 계통인 취수시설, 도수시설, 정수시설, 송수시설, 배수시설, 급수시설을 구성하는 약 200여개의 기본적인 세부설비를 대상으로 한 속성정보체계를 구축하였다. 다음 Table 1, Table 2는 이 중 정수시설과 배수시설의 세부설비에 대한 속성정보체계 예시로서, 상수도시설은 대분류, 정수처리시설은 중분류로 구분되는 객체분류체계에서 소분류로 구분되는 세부설비를 구성하는 장치/장비별 유지관리를 위한 속성정보항목을 정의한 속성정보목록이다.
상수도시설물 계통 중 BIM모델 개발 대상으로 정수시설을 선정하였으며, 실제 정수시설인 국내 Y 정수처리시설의 BIM모델 개발을 진행하였다. 모델 개발 대상시설인 Y 정수처리시설은 건물 면적 30,992 m^{개발이 완료된 Y 정수처리시설의 BIM모델 중 염소소독설비의 BIM모델을 대상으로 선정하여 IFC 상호운용성 테스트를 진행하였다. 정수처리 시설 BIM모델 중 모델 구축 난이도, 다종 장비 구성 상황(다양한 장비 BIM모델 대상 분석 가능) 등을 고려하여 염소소독설비 BIM모델을 테스트 대상으로 선정하였다.}

성능/효과

(1) 상수도시설물의 BIM모델 개발을 위한 속성정보체계는 상수도시설의 각 세부설비의 구성 장치/장비 BIM모델 객체에 어떠한 속성정보를 입력해야 하는지 또는 입력 선택이 가능한지 등에 대한 결정에 참고자료로 활용이 가능하다.
(2) 상수도시설물 중 정수처리시설을 대상으로 BIM모델을 개발하였으며, 개발된 BIM모델은 3D 형상을 기반으로 시설 구성설비의 세부 장치 및 장비에 대한 속성 정보를 포함하고 있어 BIM 기반의 상수도시설물 유지관리시스템 구축을 위한 기초데이터로써 활용이 가능하다.
(3) 개발된 BIM모델의 IFC 상호운용성 분석 결과, BIM모델의 IFC 변환시 BIM 데이터의 손실 또는 오류 등이 발생하지 않아 IFC모델을 통한 시설물 관련 정보의 교환이 양호한 상태임을 확인할 수 있었다.
염소주입기 이외의 다른 세부장치/장비에 대한 IFC 상호운용성 결과도 모두 이와 동일하다. 종합해보면, BIM 원본 모델의 IFC 변환시 BIM 데이터의 손실이나 오류 등이 발생하지 않았으며 정보 전달 및 교환에 큰 문제가 없는 양호한 상태임을 확인할 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	BIM모델이란?	BIM모델은 3D 그래픽 데이터 형태의 가상 구조물로서 비그래픽 데이터인 대상에 대한 속성정보(Property)를 담고 있다는 점에서 일반적인 컴퓨터그래픽(CG), 3D CAD와 대비된다(IFMA 외, 2013). BIM모델은 해당시설물의 외관, 형태, 구조, 크기 등과 관련된 기본 3D 형상데이터와 각 시설물에 대한 세부특성 및 내용 등을 포함하는 속성정보(식별정보, 형상정보, 규격정보, 공간정보, 위치정보, 점검정보, 이력정보 등)를 모두 담고 있는 데이터 모델로서, 건축구조물 뿐만 아니라 상수도시설물과 같은 토목 인프라의 설계에서부터 유지관리단계까지 활용가치가 크다.
	BIM모델의 특징 및 활용가치는?	BIM모델은 3D 그래픽 데이터 형태의 가상 구조물로서 비그래픽 데이터인 대상에 대한 속성정보(Property)를 담고 있다는 점에서 일반적인 컴퓨터그래픽(CG), 3D CAD와 대비된다(IFMA 외, 2013). BIM모델은 해당시설물의 외관, 형태, 구조, 크기 등과 관련된 기본 3D 형상데이터와 각 시설물에 대한 세부특성 및 내용 등을 포함하는 속성정보(식별정보, 형상정보, 규격정보, 공간정보, 위치정보, 점검정보, 이력정보 등)를 모두 담고 있는 데이터 모델로서, 건축구조물 뿐만 아니라 상수도시설물과 같은 토목 인프라의 설계에서부터 유지관리단계까지 활용가치가 크다.
	BIM 데이터는 데이터교환표준을 기반으로 구축되어야 하는 이유는?	이와 같은 BIM모델의 활용성 확보를 위해서는 필수적으로 시설물의 전생애주기 동안 시설물관련 데이터의 전달 및 교환이 원활하게 이루어져야만 하며 이를 위해서 BIM 데이터는 데이터교환표준을 기반으로 구축되어야 한다. 시설물의 설계 및 시공, 운영 및 유지관리 단계에 따라, 또는 시설물 관계자 및 관리주체의 요구사항 등에 따라 각기 다른 BIM 상용 소프트웨어(설계, 분석 소프트웨어 등)가 활용될 수 있으나, 각각의 소프트웨어는 고유의 데이터 포맷을 보유하고 있어 소프트웨어 간 BIM모델의 호환이 어렵고 이로 인하여 BIM의 활용성이 떨어지게 된다. 따라서 BIM모델의 범용적 활용성 증대 측면에서 데이터표준형식의 활용이 필요하다.

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상세보기
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상세보기
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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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