토목 분야 Building Information Modeling(BIM) 활성화를 위해 시급한 과제 중에 하나가 토목 구조물에 대한 라이브러리(Library)의 구축이다. 라이브러리의 구축을 통해 BIM 모델링의 시간을 단축할 수 뿐 아니라, 정확한 물량산출과 표준화된 모델의 공유가 가능해진다. 그러나, 건축분야에 비해 국내 토목 구조물에 대한 표준화된 라이브러리는 매우 부족한 실정이다. 본 연구에서는 국토교통부에서 제공하는 2차원 표준도를 기반으로 옹벽 및 암거 구조물을 라이브러리로 구축하였다. 상용 BIM 소프웨어를 사용하여 각각 구조물에 형상과 철근을 모델링하는 방법을 적용하였으며, 특히 라이브러리를 재활용하고 범용적으로 쓸 수 있기 위한 치수 및 물량 파라미터들을 정의하는데 주력하였다. 구축된 라이브러리를 실제 사업에 투입했을 경우, 정확하고 신속한 물량산출이 가능하고 형상정보가 1개의 라이브러리로 통합 관리되어 기존 2D 도면에 비해 관리가 용이하다는 것을 파악 할 수 있다. 또한 콘크리트 형상을 파라미터의 조정으로 쉽게 바꿀 수 있다는 것을 알 수 있다. 그러나, 철근의 경우에는 형상 파라미터를 조정함에 따라 스트럽 및 겹이음 철근의 조정이 제대로 되지 않아 아직까지는 수동으로 물량을 조정해야 하는 한계점이 있다. 본 연구의 결과를 통해 토목구조물은 비정형적이고 개별 사업에 따라 단품적으로 생산되기에 라이브러리의 구축이 어렵다는 인식에서 벗어나 국내 토목 시설물 기준 및 시방서에 따른 꾸준한 라이브러리 추적을 통해 BIM 적용 확산을 앞당길 수 있을 것으로 판단된다.
토목 분야 Building Information Modeling(BIM) 활성화를 위해 시급한 과제 중에 하나가 토목 구조물에 대한 라이브러리(Library)의 구축이다. 라이브러리의 구축을 통해 BIM 모델링의 시간을 단축할 수 뿐 아니라, 정확한 물량산출과 표준화된 모델의 공유가 가능해진다. 그러나, 건축분야에 비해 국내 토목 구조물에 대한 표준화된 라이브러리는 매우 부족한 실정이다. 본 연구에서는 국토교통부에서 제공하는 2차원 표준도를 기반으로 옹벽 및 암거 구조물을 라이브러리로 구축하였다. 상용 BIM 소프웨어를 사용하여 각각 구조물에 형상과 철근을 모델링하는 방법을 적용하였으며, 특히 라이브러리를 재활용하고 범용적으로 쓸 수 있기 위한 치수 및 물량 파라미터들을 정의하는데 주력하였다. 구축된 라이브러리를 실제 사업에 투입했을 경우, 정확하고 신속한 물량산출이 가능하고 형상정보가 1개의 라이브러리로 통합 관리되어 기존 2D 도면에 비해 관리가 용이하다는 것을 파악 할 수 있다. 또한 콘크리트 형상을 파라미터의 조정으로 쉽게 바꿀 수 있다는 것을 알 수 있다. 그러나, 철근의 경우에는 형상 파라미터를 조정함에 따라 스트럽 및 겹이음 철근의 조정이 제대로 되지 않아 아직까지는 수동으로 물량을 조정해야 하는 한계점이 있다. 본 연구의 결과를 통해 토목구조물은 비정형적이고 개별 사업에 따라 단품적으로 생산되기에 라이브러리의 구축이 어렵다는 인식에서 벗어나 국내 토목 시설물 기준 및 시방서에 따른 꾸준한 라이브러리 추적을 통해 BIM 적용 확산을 앞당길 수 있을 것으로 판단된다.
Development of infrastructure component libraries is a critical requirement for the accelerated adoption of BIM in the civil engineering sector. Libraries reduce the time for BIM model creation, allows accurate quantity take offs, and shared use of standard models in a project. However, such librari...
Development of infrastructure component libraries is a critical requirement for the accelerated adoption of BIM in the civil engineering sector. Libraries reduce the time for BIM model creation, allows accurate quantity take offs, and shared use of standard models in a project. However, such libraries are currently in very short supply in the domestic infrastructure domain. This research introduces library components for retaining walls and box culverts generated from 2D standard drawings made publicly available by MOLIT. Commercial BIM software was used to create the concrete geometry and rebar, and dimensional/volumetric parameters were defined to maximize the reuse and generality of the libraries. Use of the these libraries in a project context demonstrates that they allow accurate and quick quantity take offs, and easier management of geometric information through the use of a single library as to numerous 2D drawings. It also demonstrates the easy modification of the geometries of the components if and when they need to changed. However, the application also showed that some of the rebar components (stirrups and length wise rebars) do not get properly updated when concrete geometries are changed, demonstrating the limits of current software applications. The research provides evidence of the many advantages of using BIM libraries in the civil engineering, thus providing the incentive for further development of standard libraries and promoting the use of BIM in infrastructure projects.
Development of infrastructure component libraries is a critical requirement for the accelerated adoption of BIM in the civil engineering sector. Libraries reduce the time for BIM model creation, allows accurate quantity take offs, and shared use of standard models in a project. However, such libraries are currently in very short supply in the domestic infrastructure domain. This research introduces library components for retaining walls and box culverts generated from 2D standard drawings made publicly available by MOLIT. Commercial BIM software was used to create the concrete geometry and rebar, and dimensional/volumetric parameters were defined to maximize the reuse and generality of the libraries. Use of the these libraries in a project context demonstrates that they allow accurate and quick quantity take offs, and easier management of geometric information through the use of a single library as to numerous 2D drawings. It also demonstrates the easy modification of the geometries of the components if and when they need to changed. However, the application also showed that some of the rebar components (stirrups and length wise rebars) do not get properly updated when concrete geometries are changed, demonstrating the limits of current software applications. The research provides evidence of the many advantages of using BIM libraries in the civil engineering, thus providing the incentive for further development of standard libraries and promoting the use of BIM in infrastructure projects.
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문제 정의
본 논문에서는 우선 BIM의 핵심 기능인 파라메트릭 모델링, 라이브러리 구축에 관한 이론 및 연구 동향을 소개하였다. 그 후 실제 라이브러리 구축 방법을 소개하고 이를 암거 및 옹벽 라이브러리 구축한 사례를 소개하였다.
본 연구는 토목 시설물의 BIM 라이브러리 구축의 가능성 여부와 소프트웨어상의 요건을 파악한 기초 연구로 향후 국내 인프라 분야의 BIM 확산에 기여하고자 한다. 최근에는 한국건설기술연구원(Moon et al.
본 연구에서는 상기 언급한 재활용성과 범용성 기준을 충족할 수 있는 토목분야 시설물의 라이브러리를 구축하는 것을 목적으로 두었다.
본 연구에서는 토목 구조물 중 암거 및 옹벽을 파라메트릭에 기반한 라이브러리를 구축하는 것으로 국한하였다. 암거 및 옹벽은 자주 쓰이고, 형상이 유사하여 국토교통부에서 구조설계 없이 바로 쓸 수 있도록 2D 표준 도면을 제공하고 있다.
본 연구에서는 토목 시설물 중 옹벽 및 암거를 BIM 라이브러리로 구축하는 방법을 살펴보고 라이브러리의 재활용성과 범용성을 위해 필요한 파라미터들을 제시하였다.
제안 방법
데이터 파라미터는 크게 거푸집 물량과 콘크리트 물량 두 가지를 사용하였다. 2D 표준도의 내용대로 콘크리트는 기초와 벽체, 상부 슬래브 및 총 콘크리트 물량으로 구분하였다.
L형 옹벽과 역T형 옹벽은 활동방지턱 유무와 더불어 기초 상단부의 경사 여부에 따라서 라이브러리를 4개의 파일로 작성하였다. Fig.
그 결과로 국토교통부에서 표준으로 제시하고 있는 옹벽 및 암거를 총 17의 라이브러리로 모델링하였으며 라이브러리별로 8-12개의 치수 및 5-6개의 물량 산출용 파라미터를 정의하였다.
본 논문에서는 우선 BIM의 핵심 기능인 파라메트릭 모델링, 라이브러리 구축에 관한 이론 및 연구 동향을 소개하였다. 그 후 실제 라이브러리 구축 방법을 소개하고 이를 암거 및 옹벽 라이브러리 구축한 사례를 소개하였다. 마지막으로 라이브러리들의 한계점과 개선 방향을 제시하였다.
이들 라이브러리로부터 콘크리트, 거푸집 및 철근의 물량을 산출할 수 있도록 파라미터들을 개별적으로 설정하였다. 라이브러리 구축 후 재활용이 가능한지 확인하고 특히 정확한 물량 산출이 가능한지 간단한 검증을 실시하였다.
이들 도면을 기준으로 Autodesk Revit 2014 버전을 사용하여 라이브러리를 구축하였으며, 이들 라이브러리는 구조물의 형상 모델링과 표준 배근도를 이용한 철근을 모델링을 포함하고 있다. 이들 라이브러리로부터 콘크리트, 거푸집 및 철근의 물량을 산출할 수 있도록 파라미터들을 개별적으로 설정하였다. 라이브러리 구축 후 재활용이 가능한지 확인하고 특히 정확한 물량 산출이 가능한지 간단한 검증을 실시하였다.
이들을 대상으로 상용 BIM 소프트웨어에서 치수 및 물량 파라미터를 정의하여 라이브러리 구축 가능여부를 파악하였다. 또한 라이브러리를 구축했을 때 그 효과 (예, 물량 산출의 정확성, 정보관리 용이성 등)를 파악하였으며 더불어 현재 소프트웨어 기능상 한계점과 개선방안을 도출하였다.
대상 데이터
단, 2련, 3련 암거의 경우 내측 벽체에 대한 치수 파라미터가 추가 되어 기존 1련 암거에서 1~2개의 파라미터가 추가되었다. 데이터 파라미터는 크게 거푸집 물량과 콘크리트 물량 두 가지를 사용하였다. 2D 표준도의 내용대로 콘크리트는 기초와 벽체, 상부 슬래브 및 총 콘크리트 물량으로 구분하였다.
암거 형상 라이브러리에 사용된 파라미터는 Table 8에 나열하였다. 암거 구조물의 단면 형상은 직사각형 형태이므로 치수 파라미터는 폭과 높이 및 암거의 종 방향 길이에 대한 파라미터를 사용하여 총 8개의 파라미터가 사용되었다. 단, 2련, 3련 암거의 경우 내측 벽체에 대한 치수 파라미터가 추가 되어 기존 1련 암거에서 1~2개의 파라미터가 추가되었다.
우선 라이브러리로서 적합한 대상의 선정에는 단순한 구조물로서 국토교통부에서 표준도를 제공하고 있는 기초 시설물(예: 암거, 옹벽 등)을 대상으로 국한하였다.
이론/모형
데이터 파라미터는 치수 파라미터에 대한 수식으로 표현하여 치수 값이 바뀌면 자동으로 물량도 바뀌게 된다. 물량 산출용 데이터 파라미터는 기존 표준도의 재료표 항목대로 작성하였다.
본 연구에서는 토목 구조물의 라이브러리 구축을 위하여 Autodesk사의 Revit 2014버전을 사용하였다.
성능/효과
11을 보면 (a)처럼 스터럽 철근을 배근하고, 구조물의 길이를 변화시키면 (b)처럼 배근이 되어야 한다. 스터럽 철근을 제외하고 나머지 모든 철근들은 자동배근이 제대로 적용되지만 스터럽 철근은 (c)와 (d) 그림처럼 간격별로 배근이 적용 되는 것이 아니라 스터럽 철근의 형상 자체가 변형 되는 것을 확인 할 수 있었다.
파라미터를 사용하여 라이브러리를 구축한 결과 국토교통부의 표준도에 제시된 옹벽과 암거를 모두 라이브러리화할 수 있었다. 더불어, 본 라이브러리를 이용하면 치수가 다른 옹벽 또는 암거라 하더라도 정의된 파라미터를 통해 쉽게 바꿀 수 있다는 것을 알 수 있다.
이들을 대상으로 상용 BIM 소프트웨어에서 치수 및 물량 파라미터를 정의하여 라이브러리 구축 가능여부를 파악하였다. 또한 라이브러리를 구축했을 때 그 효과 (예, 물량 산출의 정확성, 정보관리 용이성 등)를 파악하였으며 더불어 현재 소프트웨어 기능상 한계점과 개선방안을 도출하였다.
라이브러리의 구축을 통한 효과 중 하나는 정확하고 신속한 콘크리트 및 거푸집의 물량산출이다. 물량을 표준도의 재료표에 제시되어 있는 물량과 비교한 결과, 라이브러리의 물량 산출이 정확하다는 것을 검증할 수 있었다. 더불어, 재료표에 물량이 잘 못 기재된 경우가 종종 있었는데, 구축된 라이브러리를 통해 오히려 그 오타를 찾아낼 수 있었다.
파라미터를 사용하여 라이브러리를 구축한 결과 국토교통부의 표준도에 제시된 옹벽과 암거를 모두 라이브러리화할 수 있었다. 더불어, 본 라이브러리를 이용하면 치수가 다른 옹벽 또는 암거라 하더라도 정의된 파라미터를 통해 쉽게 바꿀 수 있다는 것을 알 수 있다.
후속연구
철근 라이브러리는 각각의 철근을 하나씩만 모델링하고 간격만 설정해 주면 나머지는 자동 배근되어, 구조물의 길이가 변화되어도 배근과 물량 산출을 따로 하지 않아도 되는 장점이 있다. 그러나 종방향 철근의 겹이음에 대한 물량오차와 스터럽 철근의 자동배근에 대한 문제점이 있어 이에 대한 보완이 필요하다. 이는 Autodesk사에서 제공Revit API(Application Programming Interface)를 이용한 Plug-in의 개발을 통해 보완이 가능할 것으로 판단되며 향후 연구가 계획되어 있다.
동일 시설물의 형상 표현을 위해서 540개의 2D 표준 도면이 필요한 것을 감안하면, 라이브러리를 통해 정보관리가 매우 수월해지는 것을 알 수 있다. 또한 2D 표준도의 경우 단순 오기로 인한 치수나 물량의 오차가 발생하지만 BIM 라이브러리의 경우 파라미터들의 자동 계산이므로 그러한 염려가 없어, 정확하고 신속한 물량 산출이 가능해 진다. 특성 사업을 위해서 형상을 바꿔야 할 경우에도 파라미터들의 재설정을 통해 쉽게 변환이 가능해진다.
본 연구에서 구축한 라이브러리는 표준화된 제작 기준이 없어, 이를 따르지 못한 한계점이 있다. 현재 한국건설기술연구원에서는 BIM 라이브러리의 제작 기준 및 가이드라인을 제시할 계획이며, 이와 관련한 연구를 진행 중이다.
그러나 종방향 철근의 겹이음에 대한 물량오차와 스터럽 철근의 자동배근에 대한 문제점이 있어 이에 대한 보완이 필요하다. 이는 Autodesk사에서 제공Revit API(Application Programming Interface)를 이용한 Plug-in의 개발을 통해 보완이 가능할 것으로 판단되며 향후 연구가 계획되어 있다.
9를 공개하였다. 이는 Autodesk사의 Revit과 GraphiSoft사의 ArchiCAD용으로 제작되었으며 Korea BIM Standards (KBIMS) 표준 규격에 따라 조달청 공종코드가 탑재되었고, 추후 정식버전을 공개할 예정이다(Table 3).
현재 한국건설기술연구원에서는 BIM 라이브러리의 제작 기준 및 가이드라인을 제시할 계획이며, 이와 관련한 연구를 진행 중이다. 추후 API 등을 활용한 철근 라이브러리에 대한 보완과 표준화를 통한 Revit 외에 기타 다른 소프트웨어에 대한 상호 연동 여부에 대한 연구가 계획되어 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
BIM 라이브러리란 무엇인가?
BIM 라이브러리는 BIM 소프트웨어에 내장돼 있거나 사용자가 구축한 개별 부재들의 집합을 일컫는다. 개별 라이브러리는 실제 건설과정에서 사용되는 특정 부재에 대해 다양한 정보(형상 및 치수, 재료, 단가 등)을 포함하고 있다.
BIM은 어떤 점에서 기존의 CAD 도구들과 차별화되는가?
BIM은 파라미터(Parameter)를 설정하고 라이브러리(Library)를 구축할 수 있다는 점에서 기존의 CAD 도구들과 차별화된다. 라이브러리를 구축하면 개별 시설물을 프로젝트마다 별도로 모델링하지 않고 재활용이 가능하다.
파라메트릭 모델링의 기본 개념은?
파라메트릭 모델링의 개념은 1980년대 PTC(Parametric Technologies Corporation)가 주도한 산업계와 미국 대학의 복합적인 연구 결과로 떠오르기 시작했다. 기본 개념은 개별 객체의 형상과 속성들이 각각 객체로서 뿐만 아니라 다른 여러 개 객체의 조합 또는 그보다 더 하위 조합의 매개변수에 의해서 위계적으로 정의되고 연동될 수 있다는 것이다(Eastman et al, 2011). Eastman은 이러한 파라메트릭 연동 개념에 근거한 방법론을 적용하면 임의의 객체로부터 다양한 유형의 디자인 대안을 생성하는 것이 가능해진다고 하였다.
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