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문제 정의
- 본 사례모델은 프로젝트별 BIM 라이브러리 구성을 위한 기반으로 활용할 수 있는 체계를 제공한다. 설계사나 시공사가 축적한 프로젝트 별 2D 도면을 기반으로 새로운 BIM 라이브러리를 구축할 수 있으며, 유사 프로젝트의 수행시 최소의 파라미터 변경만으로 효율적이며, 신속한 설계를 수행할 수 있도록 한다.
- 본 연구는 기존 건축중심의 BIM 라이브러리 체계를 토목분야의 시설로 확장하고 신속한 설계를 지원하기 위해 표준도 기반의 BIM 라이브러리를 개발하였다. 이를 위해 국가에서 발간한 다양한 유형의 표준도를 분석하여 일반도 및 상세도 수준의 라이브러리 LOD를 구성하였다.
- 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 토목 분야의 주요 표준도인 국토교통부에서 발간한 암거, 옹벽, 국도설계실무요령 및 소규모교량 표준도를 기반으로 BIM 라이브러리를 구축하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 국토교통부에서 발간한 자료를 기반으로 표준도를 분석하여 BIM 라이브러리 대상 시설의 선정 및 형상표현 LOD(Level of Detail)를 구성한다.
제안 방법
- 이를 위해 국토교통부에서 발간한 자료를 기반으로 표준도를 분석하여 BIM 라이브러리 대상 시설의 선정 및 형상표현 LOD(Level of Detail)를 구성한다. 또한 대상 라이브러리의 주요 형상표현 파라미터를 정의하고 상용 소프트웨어를 통한 BIM 라이브러리를 개발한다. 특히 이의 실무적 활용을 위해 주요 도로선형의 BIM 모델을 사례모델로 구성하여 개발된 라이브러리를 기반으로 신속설계 지원체계를 구축하여 제시된 방법의 실효성을 검증한다.
- 이와 같이 토목분야 표준도를 활용하여 설계되는 구조물은 복잡한 모델링 과정이 없이 해당 라이브러리 유형을 지형 및 부위에 배치하고 길이 값이나 정의된 선형의 정의만으로 신속하게 설계를 수행할 수 있다. 본 연구에서는 지형을 포함한 도로 프로젝트를 가상적으로 구성(Fig. 14)하여 구축된 토목시설의 BIM 라이브러리 기반 설계 프로세스를 수행하였으며, 이를 통한 주행 시뮬레이션을 확인하였다. Fig.
- 상기 절차를 통해 토목 구조물의 표준도에 대한 라이브러리를 구축하였다. 현재는 상용 소프트웨어의 기능 제약으로 원하는 모든 모델 유형에 대해 라이브러리화 하기는 어렵다.
- 암거 및 옹벽에 대한 BIM 라이브러리는 손쉬운 방법으로 신속한 모델링이 가능하도록 Autodesk Revit을 활용하여 패밀리 형태로 구성한다. Revit의 특성상 패밀리 구성과정은 기존 3D 모델링 소프트웨어에서의 모델링 방식과 2D CAD 도면 작성 방식을 복합적으로 활용한다.
- 연구에서는 2008년 국토해양부에서 책자로 발간한 국도건설공사설계실무요령, 도로암거 및 옹벽 표준도와 소규모교량 표준도(2010)를 선정하여 우선적으로 라이브러리화 하기로 결정하였다.
- 연구에서는 Revit과 함께 토목설계에서 범용적으로 활용되는 Nemetschek Allplan을 활용하여 BIM 라이브러리를 구성하였다. Allplan에서는 기본적으로 설계객체를 3D 라이브러리화 할 수 있는 Smartpart라는 모듈을 탑재하고 있다.
- 우선 토목시설의 BIM 라이브러리 구축을 위한 대상시설을 선정하기 위해 국내에 공개된 2D기반의 표준 상세도를 선정하고 BIM 라이브러리의 모델링 수준을 결정한다. 여기서 2008년 국토해양부에서 발간한 암거, 옹벽 표준도와 교량 및 국도설계요령에서 구성한 표준도를 선정한다.
- 단지 3D 모델에서 2D 단면을 추출하고 이를 2D 표준도와의 품질검토를 통해 일관성을 확인할 수 있다. 이때 변환된 3D 모델의 기하속성에 따라 추출된 2D 단면도의 정보의 손실이 발생하지 않도록 하였다. 이러한 연동체계는 2D 도면을 3D 모델로 자동적으로 변환할 수 있는 기술의 개발과 함께 해결될 수 있다.
- 본 연구는 기존 건축중심의 BIM 라이브러리 체계를 토목분야의 시설로 확장하고 신속한 설계를 지원하기 위해 표준도 기반의 BIM 라이브러리를 개발하였다. 이를 위해 국가에서 발간한 다양한 유형의 표준도를 분석하여 일반도 및 상세도 수준의 라이브러리 LOD를 구성하였다.
- 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 토목 분야의 주요 표준도인 국토교통부에서 발간한 암거, 옹벽, 국도설계실무요령 및 소규모교량 표준도를 기반으로 BIM 라이브러리를 구축하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 국토교통부에서 발간한 자료를 기반으로 표준도를 분석하여 BIM 라이브러리 대상 시설의 선정 및 형상표현 LOD(Level of Detail)를 구성한다. 또한 대상 라이브러리의 주요 형상표현 파라미터를 정의하고 상용 소프트웨어를 통한 BIM 라이브러리를 개발한다.
- 또한 대상 라이브러리의 주요 형상표현 파라미터를 정의하고 상용 소프트웨어를 통한 BIM 라이브러리를 개발한다. 특히 이의 실무적 활용을 위해 주요 도로선형의 BIM 모델을 사례모델로 구성하여 개발된 라이브러리를 기반으로 신속설계 지원체계를 구축하여 제시된 방법의 실효성을 검증한다.
대상 데이터
- 본 연구에서는 도로시설의 주요 표준도를 조사하여 라이브러리 모델링 대상을 선정한다. 수집된 표준도 목록으로는 Fig.
- 본 연구에서는 도로시설의 주요 표준도를 조사하여 라이브러리 모델링 대상을 선정한다. 수집된 표준도 목록으로는 Fig. 3과 같이 국토해양부에서 발간한 표준도를[11,12] 대상으로 한다.
- 우선 토목시설의 BIM 라이브러리 구축을 위한 대상시설을 선정하기 위해 국내에 공개된 2D기반의 표준 상세도를 선정하고 BIM 라이브러리의 모델링 수준을 결정한다. 여기서 2008년 국토해양부에서 발간한 암거, 옹벽 표준도와 교량 및 국도설계요령에서 구성한 표준도를 선정한다. 이들이 결정되면 개별 라이브러리 모델의 표현 가능 범위인 LOD 수준을 결정한다.
- 형상치수 정보는 표준 상세도의 각 도면 유형별로 정의된 치수(매개변수) 및 사용자 정의가 가능한 매개변수 등이 포함된다. 재료정보로는 각 라이브러리 형상의 강도 및 재질 등 표준도에 표기된 재료 정보를 포함한다. 물량에 관한 정보로는 표준도에서 일반도 수준의 물량을 포함하도록 하기 위해 재료표정보와 형상수치에 의해 계산되는 산출식 정보를 구성한다.
성능/효과
- 본 사례모델은 프로젝트별 BIM 라이브러리 구성을 위한 기반으로 활용할 수 있는 체계를 제공한다. 설계사나 시공사가 축적한 프로젝트 별 2D 도면을 기반으로 새로운 BIM 라이브러리를 구축할 수 있으며, 유사 프로젝트의 수행시 최소의 파라미터 변경만으로 효율적이며, 신속한 설계를 수행할 수 있도록 한다.
- 이와 같이 다수의 BIM 라이브러리 모델을 신속하게 호출하고 배치될 위치에 거치한 후 모델의 최소 제원 수정에 의한 Dimension Control을 통해 신속하게 모델링을 수행할 수 있음을 확인하였다. 본 사례 프로젝트는 모든 시설이 직선구간일 경우를 가정하고 있지만 만약 선형을 통한 모델을 구축한다면 단면 프로파일을 라이브러리로 정의하고 설계 화면에서 해당 선형의 선택을 통해 선형시설을 손쉽게 생성할 수 있다.
후속연구
- 따라서 본 연구는 정부에서 발간한 2D 표준 상세도를 기반으로 구축하므로 향후 국가에서 제시하는 표준화된 3D 라이브러리 기준모델로 활용될 수 있을 것이다. 또한 토목시설 BIM 라이브러리를 생성, 관리 및 축적함으로써 설계의 용이성 및 자동화된 물량산출 기반을 확보하고 타 토목시설의 표준 라이브러리의 확장 토대를 마련할 수 있다.
- 이러한 측면에서 본 연구에서 개발하는 토목구조물의 상세표준도 기반 BIM 라이브러리는 제시된 주요 이슈를 해결하기 위한 3D 객체 기반의 개선된 설계방식으로 변화될 것이다. 또한 건축 중심의 BIM 환경이 토목분야로 확장되는 것을 고려하면 본 연구에서 제시하는 방법이 중요한 개발 방안으로 활용될 수 있다.
- 따라서 본 연구는 정부에서 발간한 2D 표준 상세도를 기반으로 구축하므로 향후 국가에서 제시하는 표준화된 3D 라이브러리 기준모델로 활용될 수 있을 것이다. 또한 토목시설 BIM 라이브러리를 생성, 관리 및 축적함으로써 설계의 용이성 및 자동화된 물량산출 기반을 확보하고 타 토목시설의 표준 라이브러리의 확장 토대를 마련할 수 있다. 특히 설계단계의 BIM 기반 품질검토를 위한 참조 모델[2]로 활용될 수 있다.
- 이러한 활용성 및 적용단계의 수준을 확장하기 위해 라이브러리 상세수준의 추가 분할, 철근모델의 반영 및 물량의 정확성을 검토할 필요가 있다. 이 외에도 추가 활용목적을 갖는다면 해당 목적에 맞도록 기 구축된 라이브러리 모델을 유연하게 수정함으로써 새로운 라이브러리 모델을 만들 수 있으며, 관련 속성을 추가하여 새로운 관리요소에 적극 활용할 수 있다.
- 이러한 BIM 라이브러리는 표준도에 근거하여 토목 프로젝트에 범용적으로 활용할 수 있으며, 3D 기반 설계환경으로 변환될 것을 고려하면 그 활용성은 높아질 수 있을 것이다. 일반적으로 토목공사의 턴키보고서에 BIM 모델링을 포함하도록 하거나 시공성 검토 및 개략 4D 시뮬레이션 수행사례도 있으므로 일반도 수준에서의 BIM 라이브러리 기반 3차원 설계비중이 확대될 수 있다.
- 이러한 측면에서 본 연구에서 개발하는 토목구조물의 상세표준도 기반 BIM 라이브러리는 제시된 주요 이슈를 해결하기 위한 3D 객체 기반의 개선된 설계방식으로 변화될 것이다. 또한 건축 중심의 BIM 환경이 토목분야로 확장되는 것을 고려하면 본 연구에서 제시하는 방법이 중요한 개발 방안으로 활용될 수 있다.
- 특히 IFC1 속성을 통한 라이브러리의 상호운영성 정보를 포함하게 되고 COBie2 Parameter를 통해 해당 설계 라이브러리의 유지관리에 필요한 속성을 포함하므로 토목 생애주기 분야에 광범위하게 활용할 수 있다. 이러한 활용성 및 적용단계의 수준을 확장하기 위해 라이브러리 상세수준의 추가 분할, 철근모델의 반영 및 물량의 정확성을 검토할 필요가 있다. 이 외에도 추가 활용목적을 갖는다면 해당 목적에 맞도록 기 구축된 라이브러리 모델을 유연하게 수정함으로써 새로운 라이브러리 모델을 만들 수 있으며, 관련 속성을 추가하여 새로운 관리요소에 적극 활용할 수 있다.
- 향후, 주요 자재 및 부품 공급업체들은 BIM의 확산추세에 맞춰 모든 토목용 자재에 대해 BIM 라이브러리화가 가능할 것이다. 이를 공공재적 성격으로 컨텐츠를 공개하여 모든 설계사 또는 시공사의 신속 설계 및 자재 조달 지원 기반을 마련해야 할 것이다. 이를 위해서는 국가가 이의 관리, 공유 등을 위한 관련 라이브러리 구축 지침을 마련해야 한다.
- 또한 3D로 모델링 된 프로젝트의 경우 기존 2D 기반의 KOSDIC 도면납품체계를 3D 기반으로 전환할 필요가 있다. 이에 따라 새로운 도면납품 분류방식과 추가되는 정보의 형태가 달라질 수 있으며, 납품되는 3D 모델의 품질을 검증하기 위해 새로운 Converter, Viewer 및 Checker 등도 동시에 개발될 필요가 있다.
- 일반적으로 토목공사의 턴키보고서에 BIM 모델링을 포함하도록 하거나 시공성 검토 및 개략 4D 시뮬레이션 수행사례도 있으므로 일반도 수준에서의 BIM 라이브러리 기반 3차원 설계비중이 확대될 수 있다. 프로젝트 별로 상이한 토목 구조물 3D 설계는 개발된 라이브러리를 기반으로 프로젝트 라이브러리를 생성할 수 있으며, 이러한 방법이 정착이 된다면 다양한 형상으로의 유연한 설계환경을 제공할 수 있을 것이다.
- 특히 설계단계의 BIM 기반 품질검토를 위한 참조 모델[2]로 활용될 수 있다. 향후 국가 중심의 BIM 라이브러리 모델링 및 실무적용 지침의 개발 시 주요한 참조자료가 될 수 있을 것으로 기대한다.
- 이 외에도 한국도로공사, LH공사 및 수자원공사에 발간한 자체 표준도가 있으나 이는 특정 기관에서 수행하는 프로젝트를 대상으로 표준도를 구성하였으므로, 연구의 범위에서 제외하였다. 향후 본 연구에서 구성하는 BIM 라이브러리 개발 방법론을 기반으로 각 기관에서 자체적으로 확장할 수 있을 것이다.
- 또한 모든 사용자가 웹으로 접속하여 라이브러리를 활용할 수 있도록 Web Framework를 개발하고 웹 기반의 공유시스템을 통해 BIM 라이브러리의 공공적 확산을 모색해야 한다. 향후 유사한 공사에 대해 자체 표준 라이브러리에 의한 BIM 설계의 용이성을 확보할 수 있다.
- 향후, 주요 자재 및 부품 공급업체들은 BIM의 확산추세에 맞춰 모든 토목용 자재에 대해 BIM 라이브러리화가 가능할 것이다. 이를 공공재적 성격으로 컨텐츠를 공개하여 모든 설계사 또는 시공사의 신속 설계 및 자재 조달 지원 기반을 마련해야 할 것이다.
- 이는 Autodesk Revit과 Graphisoft사의 ArchiCAD용으로 구축되었다. 현재 실무검증 및 보완을 거쳐 정식버전을 공개할 예정이다. 희림종합건축사사무소에서는 2010년 BIM 설계시 요구되는 건축 설계요소의 효율적 관리 및 활용을 위해 “HEERIM BIM LIBRARY BROWSER” 소프트웨어를 개발하여 건축용 BIM 라이브러리를 범용적으로 공유 및 무료 배포하고 있다.
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