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문제 정의
- 기존 방식을 통해 산출된 물량과 BIM 공간객체로부터 산출된 물량에서 발생한 차이의 원인을 분석해 보정하였으며, 보정된 BIM 물량을 토대로 기존 물량과의 차이를 재분석하였다. 마지막으로 사례 연구 결과를 바탕으로 BIM 공간객체를 이용한 물량산출 정확성을 향상시키기 위한 방안을 도출하였다.
- 처음 물량을 비교 분석할 때는, 수기 계산이 필요한 값을 적용하지 않기 때문에, 공간객체를 이용해 산출한 물량에서 큰 차이가 발생할 수 있으며, 그 원인을 분석해 보정 방안을 도출해야 한다. 보정 방안을 적용해 정확성을 향상시킨 뒤, 두 번째 비교 분석 결과를 통해 최종적인 정확성을 분석하고자 하였다.
- 본 연구는 BIM 공간객체를 이용한 물량산출 정확성을 분석하기 위해 사례 연구(Case Study)를 토대로 기존 2D 기반 물량과 BIM 공간객체 물량을 비교 분석하였다. 연구의 범위는 마감공사로 선정하였으며, 연구 절차는 Fig.
- 본 연구에서는 BIM 물량산출의 결과에 신뢰성을 확보하기 위해 BIM 공간객체를 이용한 물량산출의 정확성을 분석하고자 한다.
- 본 연구에서는 기존 물량산출 방식과 BIM 공간객체로 부터 산출된 물량을 비교하여, BIM 공간객체를 이용한 물량산출 정확성을 검증하였다. 사례 연구를 통해 실제 프로젝트에서 발생하는 마감공사 물량을 1, 2차에 비교 분석한 결과, 1차 물량산출에서 공간객체로 부터 산출된 물량은 기존 방식에 의해 산출된 물량 보다 평균적으로 0.
- 하지만 공간객체를 이용해 물량산출을 수행하기 위한 구체적인 프로세스나 정확성 검증이 부족하기 때문에, 본 연구에서는 공간객체를 이용한 물량산출 정확성을 분석하고자 한다.
가설 설정
- BIM 공간객체 물량의 정확성을 분석하는 과정에서 본 연구는 다음과 같은 두 가지 시스템적 특징을 정리하였다. 첫째, BIM 소프트웨어 마다 공간객체로 부터 산출 가능한 물량의 종류가 다르다. 물량의 종류가 한정되어 있다.
제안 방법
- 1차 물량산출 결과는 기존 2D 기반 방식으로 산출한 물량을 참값으로 전제하고, 공간객체를 이용해 산출된 물량을 비교하였다. 각각 산출된 물량 값과 백분율로 나타낸 오차를 Table 5와 Table 6에 나타내었다(Table 5, Table 6 참조).
- 1차 물량산출 결과에 보정 방안을 적용해 2차 물량산출을 수행하였다. 2차 물량산출에서는 바닥, 천정 마감을 제외한 벽 마감, 걸레받이, 몰딩 물량을 산출해 아래의 Table 8과 같이 나타내었다(Table 8 참조).
- 벽 마감은 BIM 소프트웨어에 따라 보정 방안을 달리하였다. A 소프트웨어에서는 1차 물량산출을 통해 추출된 벽 면적에 기둥 면적을 추가하였으며, B 소프트웨어에서는 공간 둘레와 높이를 곱한 값에 커튼월을 포함한 개구부 면적을 공제하여 산출하였다. 걸레받이 및 몰딩은 문, 창문과 함께 커튼월 길이를 공간 둘레에서 공제하여 2차 물량을 산출하였다.
- 먼저 이론적 고찰을 통해 선행 연구를 분석하고, 기본적인 공간객체의 속성에 대한 데이터를 수집 분석하였다. BIM 공간객체를 이용한 마감 물량산출이 적합한 공간 형태를 검토하기 위해 적용성 분석을 수행하고, 기존의 2D 기반 물량산출과 BIM 공간객체를 이용한 물량산출 방식을 비교하고 보정방안을 제시한 후 물량산출을 재실시하고 그 결과를 비교분석하였다.
- A 소프트웨어에서는 1차 물량산출을 통해 추출된 벽 면적에 기둥 면적을 추가하였으며, B 소프트웨어에서는 공간 둘레와 높이를 곱한 값에 커튼월을 포함한 개구부 면적을 공제하여 산출하였다. 걸레받이 및 몰딩은 문, 창문과 함께 커튼월 길이를 공간 둘레에서 공제하여 2차 물량을 산출하였다.
- 공간 유형을 분석하기 위한 방법은 평평한 면을 바닥, 벽, 천정에 적용했을 때 산출된 물량 정보 값을 기준으로 하고, 평평한 면을 제외한 나머지 4가지 유형을 적용하여 물량 정보 값을 추출하였다. 그리고 이 값이 기준 값과 동일한 경우와 차이가 발생한 경우를 구분하여 물량산출 적합성을 판단하였다.
- 공간객체를 이용한 마감공사 물량산출 정확성을 분석하기 위해 Fig. 3의 K 오피스의 일부 구획의 실별 바닥 마감, 천정 마감, 벽 마감, 걸레받이, 몰딩을 대상으로 사례 연구를 수행하였으며, 2번에 걸쳐 기존 2D 기반 방식으로 산출한 물량과 공간객체를 이용해 산출한 물량을 비교하였다.
- 기존 2D 기반 물량산출 방식을 위해 바닥 마감, 벽 마감, 천정 마감은 정미 면적으로 산출하고, 걸레받이, 몰딩은 정미 길이로 산출했다. 공간객체를 이용한 물량산출 방식을 위해 바닥, 벽, 천정 부재를 모델링 하였으며, 걸레받이와 몰딩은 모델링 하지 않고 공간객체를 Fig. 4와 같이 생성하였다. 공간객체를 이용해 산출된 물량은 직접 추출한 물량 정보 값만을 산출식에 적용하였으며, 별도의 수기 계산을 거치지 않았다.
- 둘째, 비정형 요소를 적용해 바닥, 벽, 천정을 구성했을 때 공간객체 형태가 제대로 생성되는지의 여부를 확인하였다. 그 결과 곡면(Wave), 개구부가 있는 면(Subtract), 요철이 있는 면(Extrude), 기울기가 있는 면(Sliding Parallel) 총 4가지의 천정, 바닥, 벽 유형을 선정하였으며(박상준, 2012), Table 2에 나타내었다(Table 2 참조).
- 세 번째로 기존 물량산출 방식으로 산출된 물량과 공간객체를 이용해 산출된 물량을 비교하였다. 그리고 오차발생 원인을 분석하고, 보정 방안을 도출하였다. 네 번째로 보정 방안을 적용해 물량 산출한 결과를 통해 정확성을 확인하였다.
- 공간 유형을 분석하기 위한 방법은 평평한 면을 바닥, 벽, 천정에 적용했을 때 산출된 물량 정보 값을 기준으로 하고, 평평한 면을 제외한 나머지 4가지 유형을 적용하여 물량 정보 값을 추출하였다. 그리고 이 값이 기준 값과 동일한 경우와 차이가 발생한 경우를 구분하여 물량산출 적합성을 판단하였다. 예를 들어, 평평한 바닥 면적이 100㎡일 때, 곡면을 바닥에 적용하고 추출한 공간객체 바닥 면적이 100㎡이라면, 공간객체는 곡면 바닥면적을 정확하게 인식하지 못하는 것이다.
- 기존 방식을 통해 산출된 물량을 참값으로 전제하여, BIM 공간객체로부터 산출된 물량을 비교 분석하였다. 기존 방식을 통해 산출된 물량과 BIM 공간객체로부터 산출된 물량에서 발생한 차이의 원인을 분석해 보정하였으며, 보정된 BIM 물량을 토대로 기존 물량과의 차이를 재분석하였다. 마지막으로 사례 연구 결과를 바탕으로 BIM 공간객체를 이용한 물량산출 정확성을 향상시키기 위한 방안을 도출하였다.
- 공간객체는 공간 면적이나 길이 등을 추출할 수 있기 때문에 마감공사 물량산출에 용이하다. 기존 방식을 통해 산출된 물량을 참값으로 전제하여, BIM 공간객체로부터 산출된 물량을 비교 분석하였다. 기존 방식을 통해 산출된 물량과 BIM 공간객체로부터 산출된 물량에서 발생한 차이의 원인을 분석해 보정하였으며, 보정된 BIM 물량을 토대로 기존 물량과의 차이를 재분석하였다.
- 첫 번째로 2D 도면을 분석하고, 기존 물량방식 산출 방식으로 각 실별 마감 물량을 산출하였다. 두 번째로 공간객체를 이용한 물량산출을 위해 A, B 소프트웨어를 이용해 공간객체를 생성하고, 추출한 물량정보 값을 이용해 각 실별 마감 물량을 산출하였다. 세 번째로 기존 물량산출 방식으로 산출된 물량과 공간객체를 이용해 산출된 물량을 비교하였다.
- 바닥, 벽, 천정에 적용 형태를 선정하기 위해 첫째, 평평한 면을 기준으로 비정형의 면들과 비교하였다. 둘째, 비정형 요소를 적용해 바닥, 벽, 천정을 구성했을 때 공간객체 형태가 제대로 생성되는지의 여부를 확인하였다. 그 결과 곡면(Wave), 개구부가 있는 면(Subtract), 요철이 있는 면(Extrude), 기울기가 있는 면(Sliding Parallel) 총 4가지의 천정, 바닥, 벽 유형을 선정하였으며(박상준, 2012), Table 2에 나타내었다(Table 2 참조).
- 1 같이 이루어졌다. 먼저 이론적 고찰을 통해 선행 연구를 분석하고, 기본적인 공간객체의 속성에 대한 데이터를 수집 분석하였다. BIM 공간객체를 이용한 마감 물량산출이 적합한 공간 형태를 검토하기 위해 적용성 분석을 수행하고, 기존의 2D 기반 물량산출과 BIM 공간객체를 이용한 물량산출 방식을 비교하고 보정방안을 제시한 후 물량산출을 재실시하고 그 결과를 비교분석하였다.
- 물량산출에 적합한 공간 유형 분석 결과를 토대로, 직육면체 공간의 마감재 물량산출을 위한 2D 도면 기반의 방법과 공간객체를 이용한 물량산출 방법을 비교 분석하였다. 일반적으로 2D 기반의 물량산출은 마감공종에 따라 그 방법이 다를 수 있으나, 구조재는 중심선 기준 치수를 적용하며, 실내 마감재는 안목 길이를 기준으로 정미 물량을 산출한다(이민철, 2011).
- 바닥, 벽, 천정에 적용 형태를 선정하기 위해 첫째, 평평한 면을 기준으로 비정형의 면들과 비교하였다. 둘째, 비정형 요소를 적용해 바닥, 벽, 천정을 구성했을 때 공간객체 형태가 제대로 생성되는지의 여부를 확인하였다.
- 사례 연구에 적용하기 위해 앞서 수행했던 내용들을 바탕으로 공간객체를 이용한 마감공사 물량산출 프로세스를 도출하였으며, Fig. 2와 같이 나타내었다.
- 사례 연구에서는 실제 프로젝트의 마감 공사를 대상으로 기존 방식에 의한 물량과 BIM 공간객체를 이용한 물량을 산출하였다. 공간객체는 공간 면적이나 길이 등을 추출할 수 있기 때문에 마감공사 물량산출에 용이하다.
- 두 번째로 공간객체를 이용한 물량산출을 위해 A, B 소프트웨어를 이용해 공간객체를 생성하고, 추출한 물량정보 값을 이용해 각 실별 마감 물량을 산출하였다. 세 번째로 기존 물량산출 방식으로 산출된 물량과 공간객체를 이용해 산출된 물량을 비교하였다. 그리고 오차발생 원인을 분석하고, 보정 방안을 도출하였다.
- 57% 차이가 있는 것으로 나타났다. 이러한 물량차이에 의해 BIM 공간객체 물량의 정확도가 떨어지므로, 물량차이의 원인을 분석하고 이를 보정함으로써 2차로 물량차이를 비교 분석하였다. 그 결과 물량 차이는 0.
- 첫 번째로 2D 도면을 분석하고, 기존 물량방식 산출 방식으로 각 실별 마감 물량을 산출하였다. 두 번째로 공간객체를 이용한 물량산출을 위해 A, B 소프트웨어를 이용해 공간객체를 생성하고, 추출한 물량정보 값을 이용해 각 실별 마감 물량을 산출하였다.
대상 데이터
- 본 연구는 BIM 공간객체를 이용한 물량산출 정확성을 분석하기 위해 사례 연구(Case Study)를 토대로 기존 2D 기반 물량과 BIM 공간객체 물량을 비교 분석하였다. 연구의 범위는 마감공사로 선정하였으며, 연구 절차는 Fig. 1 같이 이루어졌다. 먼저 이론적 고찰을 통해 선행 연구를 분석하고, 기본적인 공간객체의 속성에 대한 데이터를 수집 분석하였다.
성능/효과
- 2D 기반의 물량산출 결과와 공간객체를 이용한 물량산출 결과를 1, 2차에 걸쳐 비교 분석한 결과를 Table 9에 나타내었으며, 2D 기반의 물량산출에 대한 공간객체를 이용한 물량산출 평균오차는 보정 방안을 적용하여 평균 0.05%~24.57%에서 0.05%~7.13%까지 감소시킬 수 있었다(Table 9 참조).
- 2차 물량산출 결과, A 소프트웨어에서의 벽 마감은 오차가 크게 감소하여 최소 0.00%~최대 2.01%의 오차가 났으며, 평균 0.17%의 오차를 보였다. B 소프트웨어는 오차가 상대적으로 높게 나타났는데, 최소 0.
- 17%의 오차를 보였다. B 소프트웨어는 오차가 상대적으로 높게 나타났는데, 최소 0.00%에서 최대 74.36%의 차이가 났으며, 평균 7.13%의 차이를 보였다. 오차 원인을 분석한 결과, 1차 물량 산출 시 오차가 0.
- 45%의 오차를 나타내었다. B 소프트웨어는 최소 0.01%에서 최대 6.35%의 차이가 발생했으며, 평균 1.53%의 오차를 나타내어, 상대적으로 높은 오차율을 나타내었다. 그 원인으로는 벽 마감과 걸레받이 길이에서 발생한 차이와 마찬가지로 복도에서 발생한 오차와 개구부 길이 공제에서 발생한 오차가 큰 원인으로 작용하였다.
- 57%인 것으로 나타났다. 각각의 소프트웨어에서 발생한 차이의 원인을 분석한 결과, A 소프트웨어에서 추출한 벽 면적은 문이나, 창문 등 문에 부착된 개구부 면적을 공제하여 산출되었으나, 공간에 접한 기둥 면적을 포함하지 않았기 때문에 기둥 면적만큼의 차이가 발생한 것으로 나타났다. B 소프트웨어는 벽 면적과 관련해 추출할 수 있는 물량 정보가 없기 때문에 공간 객체의 바닥 둘레 길이와 높이 값을 곱한 값에 개구부 면적을 공제하였다.
- 13%로 나타나 기둥 면적 및 커튼월 면적에 대한 보정 방안이 공간객체를 이용한 물량산출 정확성을 높이는데 유효했음을 알 수 있다. 걸레받이 길이는 1차 물량산출에서 평균 9.34%, 9.28%의 차이를 나타냈으나, 2차 물량산출에서 평균 오차율이 A, B 소프트웨어 각각 -9.13%, -7.17% 감소한 0.21%, 2.11%로 나타나 커튼월 길이를 공제한 보정 방안이 유효했음을 알 수 있다. 몰딩 길이는 1차 물량산출에서 평균 8.
- 걸레받이는 A, B 소프트웨어 간 차이는 크게 보이지 않았으며, 최소 0.00%에서 최대 33.44%, 평균 9.28%, 9.34%의 차이를 나타냈다. A, B 소프트웨어의 오차 원인은 다르게 나타났다.
- 걸레받이를 비교한 결과, A 소프트웨어는 1차 물량에 비해 차이가 감소하여 최소 0.00%에서 최대 2.58%의 차이가 났으며, 평균 0.21%의 차이를 나타냈다. B 소프트웨어는 상대적으로 높은 오차를 나타냈으며, 최소 0.
- 결과적으로 공간객체를 이용한 물량산출에 적합한 공간 유형은 평평한 바닥이거나 개구부가 있는 바닥과 평평한 벽, 평평한 천정으로 구성된 직육면체 형태라고 할 수 있다.
- 공간객체를 통해 산출한 바닥 마감은 기존 2D 기반 방식으로 산출한 물량과 최소 0.00%에서 최대 0.42%의 오차가 났으며, 평균 0.05%~0.21%의 오차를 보였다. 오차가 발생한 원인은 공간객체를 생성할 때 기본적으로 공제되는 면적이 있으며, 커튼 월과 기둥 사이의 좁은 공간 등에서 오차가 발생하였다.
- 공간객체에서 추출할 수 있는 물량 정보는 프로그램에 따라 상이하기 때문에 사례 연구에 이용한 BIM 소프트웨어에서 제공하는 물량 정보를 Table 1에 나타내었다. 공간객체에서 추출할 수 있는 물량 정보는 A, B 소프트웨어에서 유사하게 제공하고 있으나, 소프트웨어에 따른 차이점도 있는 것으로 나타났다(Table 1 참조).
- 이러한 물량차이에 의해 BIM 공간객체 물량의 정확도가 떨어지므로, 물량차이의 원인을 분석하고 이를 보정함으로써 2차로 물량차이를 비교 분석하였다. 그 결과 물량 차이는 0.05%~7.13%로 축소되었다.
- 57%의 차이를 나타냈다. 그러나 2차에서는 A, B 소프트웨어 각각 -17.70%, -25.64%의 오차율이 감소한 0.17%, 7.13%로 나타나 기둥 면적 및 커튼월 면적에 대한 보정 방안이 공간객체를 이용한 물량산출 정확성을 높이는데 유효했음을 알 수 있다. 걸레받이 길이는 1차 물량산출에서 평균 9.
- 그리고 오차발생 원인을 분석하고, 보정 방안을 도출하였다. 네 번째로 보정 방안을 적용해 물량 산출한 결과를 통해 정확성을 확인하였다.
- 둘째, 공간의 형태를 결정하는 주변 부재들이 평평해야 정확한 물량산출이 가능하다. 공간의 형태 또는 경계를 결정하는 부재의 유형에 따라 물량산출이 가능한 경우와 그렇지 않은 경우가 존재하기 때문이다(Table 3 참조).
- 11%로 나타나 커튼월 길이를 공제한 보정 방안이 유효했음을 알 수 있다. 몰딩 길이는 1차 물량산출에서 평균 8.33%, 8.72%의 차이를 나타냈으나, 2차 물량산출에서 평균 오차율이 A, B 소프트웨어 각각 -7.88%, -7.19% 감소한 0.45%, 1.53%로 나타나 커튼월 길이를 공제한 보정 방안이 유효했음을 알 수 있다(Table 6, Table 9, Table 10 참조).
- Table 3에 나타난 분석 결과를 살펴보면, 대부분 유사한 인식률을 나타내지만 BIM 소프트웨어의 공간객체 기능에 따라 차이를 나타내는 부분도 확인할 수 있다(Table 3 참조). 바닥은 개구부가 있는 경우를 제외하고 인식률이 낮은 것으로 나타났으며, 천정은 4가지 비정형 유형이 모두 인식 되지 않았다. 벽은 BIM 소프트웨어 간의 차이가 크게 발생한 부재로서, 공간객체에서 벽 면적 값을 추출할 수 있느냐에 따라 그 인식률이 다르게 나타났다.
- 바닥은 개구부가 있는 경우를 제외하고 인식률이 낮은 것으로 나타났으며, 천정은 4가지 비정형 유형이 모두 인식 되지 않았다. 벽은 BIM 소프트웨어 간의 차이가 크게 발생한 부재로서, 공간객체에서 벽 면적 값을 추출할 수 있느냐에 따라 그 인식률이 다르게 나타났다. 벽 면적을 추출할 수 있는 경우에는 모든 유형의 벽을 인식할 수 있었으나, 그렇지 않은 경우에는 평평하고 개구부가 있는 유형만을 제대로 인식할 수 있었다.
- 본 연구에서는 기존 물량산출 방식과 BIM 공간객체로 부터 산출된 물량을 비교하여, BIM 공간객체를 이용한 물량산출 정확성을 검증하였다. 사례 연구를 통해 실제 프로젝트에서 발생하는 마감공사 물량을 1, 2차에 비교 분석한 결과, 1차 물량산출에서 공간객체로 부터 산출된 물량은 기존 방식에 의해 산출된 물량 보다 평균적으로 0.05~24.57% 차이가 있는 것으로 나타났다. 이러한 물량차이에 의해 BIM 공간객체 물량의 정확도가 떨어지므로, 물량차이의 원인을 분석하고 이를 보정함으로써 2차로 물량차이를 비교 분석하였다.
- 세 번째로, 바닥, 벽, 천정 객체에 의해 공간의 형태가 변경되면 공간객체가 자동으로 수정되는 경우도 있고, 그렇지 않은 경우도 있다. 이는 BIM 소프트웨어에서 제공하는 기능으로 인해 발생하며, 사용자가 공간객체를 생성할 때 바닥과 천정을 자동으로 인지하지 않고 사용자가 직접 위치와 높이를 입력해야 할 경우 자동으로 수정되지 않을 수도 있다.
- 이 같은 결과들은 적절한 보정 방안을 통해 공간객체를 이용한 물량산출 정확성을 높일 수 있다는 것을 나타낸다.
- 천정 마감은 A, B 소프트웨어 간의 차이가 크게 나타나지 않았으며, 최소 0.00%에서 최대 1.88%의 오차와 평균 0.17%~0.18%의 오차를 보였다. 바닥 마감과 마찬가지로 BIM 소프트웨어에서 기본적으로 공제되는 면적 차이와 소수점 계산으로 인한 오차를 포함하고 있었다.
- 첫째, BIM 소프트웨어가 제공하는 공간객체의 특징과 물량정보를 명확하게 인지해야 한다. BIM 공간객체를 이용한 물량산출에서는 물량산출에 필요한 마감재를 직접 모델링 하지 않고, 공간객체를 통해 물량을 산출하기 때문에 마감재를 모델링하는데 소요되는 작업 시간을 단축할 수 있다.
- 몰딩은 A, B 소프트웨어 간 차이는 크게 보이지 않았다. 최소 0.00%에서 최대 31.88%의 차이가 났으며, 평균적으로 8.33%, 8.72%의 차이를 보였다. 몰딩은 A, B 소프트웨어에서 모두 커튼 월 너비 길이가 공제되지 않았기 때문에 큰 차이가 발생하였다.
- 최종 부위별 물량산출 결과를 살펴보면, 1차 물량산출 결과에서 바닥 마감은 평균 0.05%, 0.21%의 오차율을 나타내 정확성이 높다고 할 수 있다. 천정 마감은 보정 방안을 적용하지 않은 상태에서 평균 0.
후속연구
- 둘째, BIM 공간객체 물량의 정확성을 확보하기 위해 물량 보정 방안을 마련해야 한다. 본 연구에서와 같이 물량 보정방안을 마련하여, 물량차이를 줄임으로써 BIM 공간객체 물량의 정확성을 확보할 수 있었기 때문이다.
- 마지막으로, 본 연구는 공간객체를 이용한 물량산출에 대한 구체적인 방법 및 프로세스 제시와 사례 연구를 통한 정확성 검증에 의의가 있으며, 이번 연구를 통해 나타난 BIM 소프트웨어의 공간객체 기능의 개선을 통해, 본 연구에서 다루지 못한 다양한 공간 및 자재를 대상으로 한 물량산출 정확성 검증 및 보정 방안에 관한 후속 연구들이 진행되어야 할 것이다.
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