도시의 확장 및 인구 증가로 사회기반시설물 들의 대형화, 복잡화, 노령화가 진행되고 있다. 사회기반시설을 효율적으로 관리하고 유지비용을 절약하기 위해, 정보통신기술과 건설기술을 융합한 스마트 도시관리 기술의 필요성이 증대되고 있다. 이에 본 연구에서는 센서기술, BIM의 3차원 모델을 기반으로 한 교량 관리 시스템을 제안하여, 현행 교량 시설물 관리 시스템이 가지는 운영체계의 미흡과 정보관리의 객관성, 일관성 및 확장성의 문제를 해결하고자 하였다. 또한, 제안한 시스템의 요소기술인 센서 네트워크 기술, BIM 기술과 표준정보체계 현황을 조사하여 스마트 교량 관리시스템을 개발하기 위한 요구사항을 도출하였으며, 활용 시나리오를 제시하여 향후 개발 방향에 대해 논의하였다. 본 연구는 향후 교량 중심의 스마트 시설물 유지관리 시스템의 개발 프레임워크 구축을 위한 기초자료로써 활용될 수 있을 것으로 예상된다.
도시의 확장 및 인구 증가로 사회기반시설물 들의 대형화, 복잡화, 노령화가 진행되고 있다. 사회기반시설을 효율적으로 관리하고 유지비용을 절약하기 위해, 정보통신기술과 건설기술을 융합한 스마트 도시관리 기술의 필요성이 증대되고 있다. 이에 본 연구에서는 센서기술, BIM의 3차원 모델을 기반으로 한 교량 관리 시스템을 제안하여, 현행 교량 시설물 관리 시스템이 가지는 운영체계의 미흡과 정보관리의 객관성, 일관성 및 확장성의 문제를 해결하고자 하였다. 또한, 제안한 시스템의 요소기술인 센서 네트워크 기술, BIM 기술과 표준정보체계 현황을 조사하여 스마트 교량 관리시스템을 개발하기 위한 요구사항을 도출하였으며, 활용 시나리오를 제시하여 향후 개발 방향에 대해 논의하였다. 본 연구는 향후 교량 중심의 스마트 시설물 유지관리 시스템의 개발 프레임워크 구축을 위한 기초자료로써 활용될 수 있을 것으로 예상된다.
The needs for smart city management technology has been increased for efficiently managing huge and complex social infrastructures. Thus, this research introduces smart bridge facility management system based on sensor and BIM technologies so that the inadequacy of current facility maintenance syste...
The needs for smart city management technology has been increased for efficiently managing huge and complex social infrastructures. Thus, this research introduces smart bridge facility management system based on sensor and BIM technologies so that the inadequacy of current facility maintenance system and the limitations of data objectivity, consistency and expandability can be improved. For which, current trends on sensor and BIM technologies and standard information system were investigated to derive system develop requirements, and a scenario was suggested to discuss how to utilize the suggested system. Research outcomes are expected to be utilized as a preliminary research for developing the real application framework for bridge facility management.
The needs for smart city management technology has been increased for efficiently managing huge and complex social infrastructures. Thus, this research introduces smart bridge facility management system based on sensor and BIM technologies so that the inadequacy of current facility maintenance system and the limitations of data objectivity, consistency and expandability can be improved. For which, current trends on sensor and BIM technologies and standard information system were investigated to derive system develop requirements, and a scenario was suggested to discuss how to utilize the suggested system. Research outcomes are expected to be utilized as a preliminary research for developing the real application framework for bridge facility management.
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문제 정의
교량은 용도, 재료, 구조형식 등에 따라 다양한 형식(Table 2)을 구성하므로, 유지관리 시 각 교량이 가지는 특성을 고려해야한다. 교량의 유지관리는 교량 구조물의 이상 및 손상 등 결함을 조기에 발견하여 적절한 조치를 취하는 것과 향후 유지관리에 필요한 자료를 획득하는 것을 목적으로 한다. 교량의 유지관리의 세부적인 목적은 다음과 같다.
국가기반 시설물의 유지관리는 수시점검, 일상점검 및 정기점검을 통해 유해요인을 제거하고, 손상된 부분을 원상 복구하여 당초 건설된 상태를 유지함과 동시에 경과시간에 따라 요구되는 시설물의 개량과 추가시설을 함으로서 이용자의 편의와 안정을 도모하기 위한 것을 목적으로 한다. 일반적인 국가 기반시설물에 적용되고 있는 센서기술 및 통신기술의 적용 절차는 다음과 같다.
본 연구에서는 앞서 기술한 센서기술과 BIM 의 3차원 객체모델과 교량 관리시스템 구축 요구조건을 기반으로 각각의 기술이 하나의 통합시스템으로 운영되기 위한 시나리오를 도출하였다. 교량시설물 유지관리업무에서 발생할 수 있는 유지관리절차는 다음과 같다.
이에 본 연구에서는 센서기술과 BIM 기술 기반의 교량 시설물 관리시스템 개발 요건과 활용 시나리오를 도출하였다. 제안한 시스템은 교량의 주요 부재에 변위계, 침하계, 균열측정기, CCTV와 같은 다양한 센서를 설치하여 시설물의 상황정보를 실시간으로 모니터링 한다.
제안 방법
상기의 교량타입을 공통적으로 포괄하기 위해 객체분류체계를 구성하고 IFC4(ISO 16739)를 기반으로 한 공용 포맷을 개발한다. 여기에는 각 교량의 특성정보를 외부 속성으로 참조하도록 Property Sets을 구성한다.
본 연구에서 제안하는 교량관리시스템은 부재 요소들의 3차원 모델, 센서네트워크, 그리고 기존 시설물관리시스템의 시설물 정보를 기반으로 구축된다[Fig. 3]. 제안한 시스템은 3차원 정보모델과 기존의 시설물 관리 시스템에 축적된 준공 성과품 및 공사 이력정보를 활용한다.
3]. 제안한 시스템은 3차원 정보모델과 기존의 시설물 관리 시스템에 축적된 준공 성과품 및 공사 이력정보를 활용한다. 또한, 센서네트워크에서 전송하는 다양한 계측 및 점검 정보를 3차원 모델 기반 통합 데이터베이스와 연계하여 효율이고 체계적인 교량 시설물 관리를 지원하도록 설계하였다.
제안한 시스템은 3차원 정보모델과 기존의 시설물 관리 시스템에 축적된 준공 성과품 및 공사 이력정보를 활용한다. 또한, 센서네트워크에서 전송하는 다양한 계측 및 점검 정보를 3차원 모델 기반 통합 데이터베이스와 연계하여 효율이고 체계적인 교량 시설물 관리를 지원하도록 설계하였다.
이에 본 연구에서는 센서기술과 BIM 기술 기반의 교량 시설물 관리시스템 개발 요건과 활용 시나리오를 도출하였다. 제안한 시스템은 교량의 주요 부재에 변위계, 침하계, 균열측정기, CCTV와 같은 다양한 센서를 설치하여 시설물의 상황정보를 실시간으로 모니터링 한다. 계측된 시설물 센서데이터는 3차원 객체모델과 시설물관리 데이터베이스와 연계되어, 교량 시설물 유지관리 업무의 효율성과 편의성을 증대시킴은 물론, 체계적이고 일관된 유지관리 체계를 구축함으로써 향후 시설물 관리의 일관성과 객관성을 증대시키도록 설계하였다.
제안한 시스템은 교량의 주요 부재에 변위계, 침하계, 균열측정기, CCTV와 같은 다양한 센서를 설치하여 시설물의 상황정보를 실시간으로 모니터링 한다. 계측된 시설물 센서데이터는 3차원 객체모델과 시설물관리 데이터베이스와 연계되어, 교량 시설물 유지관리 업무의 효율성과 편의성을 증대시킴은 물론, 체계적이고 일관된 유지관리 체계를 구축함으로써 향후 시설물 관리의 일관성과 객관성을 증대시키도록 설계하였다.
대상 데이터
따라서 본 연구에서는 대규모 기반시설물의 효과적인 관리 방안에 대한 방향을 설정하는 기초연구로서 도시시설물 중 핵심관리 대상인 교량을 주요 연구범위로 설정하였다. 본 연구에서 도출된 스마트 교량 유지관리 시스템의 개발 요구사항과 이를 기반으로 활용시나리오는 향후 시스템 개발과 프레임워크 구축을 위한 기초자료서 활용될 것으로 예상된다.
후속연구
국가 기반시설물에 대한 공공투자는 국가경제발전을 위한 중요한 요소 중 하나로서 점점 더 적극적인 유지관리의 필요성이 가중되고 있다. 제한된 유지관리예산 하에서 도로 시설물의 수명을 연장하고 공용성능을 극대화하기 위해서는, 사후 유지관리가 아닌 자산관리 개념의 유지관리 시스템의 개발이 요구된다. 이런 점을 감안할 때, 센서기술과 BIM과 같은 건설 ICT 기술을 접목한 스마트 시설유지관리 시스템 구축이 시급하다.
따라서 본 연구에서는 대규모 기반시설물의 효과적인 관리 방안에 대한 방향을 설정하는 기초연구로서 도시시설물 중 핵심관리 대상인 교량을 주요 연구범위로 설정하였다. 본 연구에서 도출된 스마트 교량 유지관리 시스템의 개발 요구사항과 이를 기반으로 활용시나리오는 향후 시스템 개발과 프레임워크 구축을 위한 기초자료서 활용될 것으로 예상된다.
특히, 도시시설물 관리에 센서기술을 적용함으로써 구현될 수 있는 주요기능으로는 1) 시설물의 위치, 설치일자, 시설물상태 및 유지관리, 보수현황 검색, 2) 수정된 데이터 실시간 전송, 3) 시설물의 추가, 삭제, 위치이동 등 현장에서 업무 수행, 4) 항목별 통계기능을 통한 시설물 관리 등이 있다. 따라서 이러한 센서기술을 국가 기반 시설물에 적용한다면, 센서데이터에 의한 정확한 시설물 관리, 주관적 의사결정 최소화, 자동계측을 통한 운영비 절약, 유지관리 정보의 체계화, 긴급 상황에 대한 신속한 대처 등을 가능하게 할 것으로 예상된다. 최근에는 사회기반시설의 중요 부재에 CCTV, 변위, 온도, 및 습도 등의 다양한 센서를 부착하여 현장의 시공 상황과 유지관리 계측상태를 모니터링하고 관리하기 위해 BIM 기술을 융합하는 연구를 수행한 바 있다[10, 11].
또한, 준공 이후 단계인 유지 및 자산관리 측면에서의 BIM 활용 및 표준구축 체계는 미흡한 상태이다. 따라서 BIM 관련 기술을 시설물 유지관리에 적용한다면 정보관리의 효율성 중대와 협업을 증진시키고, 프로젝트 비용절감 및 효율적인 시공관리, 체계적인 유지관리 등이 가능할 것으로 기대된다 [13, 14]. 시설물 관리에 BIM 기술을 적용하기 위해서는 건설관리 주기에서 정보전달 프로세스의 개선, 전달되는 데이터의 정확도 개선, 형상 및 정보의 표준화와 전문인력양성의 문제점을 해결해야 한다[15].
이후 기본적인 분류체계에 대한 틀은 정해졌지만 객체기반의 정보체계를 구축하고 있는 BIM 도입에 적용하기에는 세부 항목들에 대한 분류와 위계의 구성이 아직은 미흡한 실정이다. BIM과 센서기술을 활용하여 도시시설물들을 유지관리하기 위해서는 시설물뿐 아니라, 시설물의 공간, 부위, 관리 등에 대한 분류체계의 표준 개발이 선행되어야 할 것이다. 특히 BIM의 경우, 시설물의 단위를 객체 위주로 표현된다는 측면에서 시설물관리의 수준과 객체에 대한 LoD(Level of Detail)을 맞추기 위한 추가적인 연구와 사회기반시설물들의 형상, 속성, 기능 및 프로세스를 통합하기 위한 IFC 와 같은 공용표준(Table 1)의 개발이 선행되어야 한다.
하지만, 스마트 교량 관리시스템을 구현하기 위해서는 다양한 환경요인(예, 바람, 온도, 배터리 성능)의 변화에서도 정확하고 일관적인 정보를 제공할 수 있는 센서기술의 개발이 필요하다. 또한, BIM 기술 이 설계 및 시공 단계에서 유지관리 단계까지 확장되기 위해서는 건설정보와 도면정보 상호 호환표준 개발, 설계-시공-유지관리로의 정보 체계화, 교량 시설물의 3차원 모델 구현을 위한 LOD 정의 등의 추가연구가 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
스마트 도시관리란 무엇입니까?
스마트 도시관리란 BIM(Building Information Modeling), GIS (Geographical Information System), 사물인터넷 (Internet of Things), 클라우드 컴퓨팅 (Cloud Computing) 등의 가상건설 및 정보통신기술을 지하 또는 지상에 설치되어 있는 도시기반 시설관리에 접목함으로써, 도시시설물을 효율적으로 관리 및 운영하는 통합정보관리시스템이다[2,3]. 이중 BIM은 다차원으로 표현되는 가상공간에서 기획, 설계, 유지관리, 폐기까지 발생되는 정보를 통합하여 운영하는 것을 말한다[4].
BIM과 유비쿼터스 센서네트워크 기술의 융합은 현재 어떠한 수준이며 기대효과를 높이기 위해서는 무엇이 필요합니까?
도시 시설물의 객체정보를 다루는 BIM과 유비쿼터스 센서네트워크 기술의 융합 기대효과는 개념적으로는 잘 정의되었고 기대효과 또한 상당할 것으로 예상된다. 하지만, BIM과 센서기반의 시설물 관리시스템을 융합하기 위한 기술은 아직 초보적인 수준으로, 도시시설물의 분류와 관리 기능 분석, 정보통신기술 접목을 위한 요구사항 분석, 또한 각각의 정보통신기술의 특성이 도시시설물 유지관리 시스템에 융합될 수 있는 프로세스 구축이 필수적이다.
현재 도시시설물 관리의 문제점은 무엇입니까?
하지만 현재 시설물 유지관리 업무는 문서위주의 외관 조사와 시설물 관리 및 유지를 위한 운영체계의 미비 등 많은 문제점을 가지고 있다. 또한, 현재 도시시설물 관리는 표준체계의 미비로 인해 유지관리 정보 구축의 연속성, 정보의 확장성 및 유연성과 관리의 효율성이 미흡하므로, 결과적으로 시설물의 사용연한 연장, 안정성 유지, 사용자 및 운영유지관리자에 대한 편익을 제공하는데 불필요한 예산이 소모되고 있다.
참고문헌 (15)
T. H. Kim, Y. S. Oh, H. S. Choi, S. K. Ryu, "Development of Intelligent Facility Management Technology based on Sensing Data", Journal of Korean Society of Civil Engineers, 61(4). pp. 30-39, 2013.
W. K, Lee, "Smart City Management using Big Data", BDI Focus, 190, p.1-12, 2013.
J. Y. Lee, "Current Trend of Smart City Advanced with Internet of Things", Land Information Digest, 403, pp. 42-48 ,2015.
I. H. Kim, "BIM in Ubiquitous City", Architectural Institute of Korea, 53(1), pp. 42-48, 2009.
A. Caragliu, C. Del Bo, N. Pete, "Smart Cities in Europe", Journal of Urban Technology, 18(2), pp. 65-82, 2011. DOI: http://dx.doi.org/10.1080/10630732.2011.601117
IBM, Smarter Cities. c2015 [cited 2015 July 28], Available From:http://www.ibm.com/smarterplanet/us/en/smarter_cities/overview/ (accessed 28 July 2010)
M. W. Pyun, "Ubiquitous GIS for Construction Application", Architectural Institute of Korea, 52(6), pp. 48-51, 2008.
C. K. Hwang, "Prospect of Construction Industry in the Era of Ubiquitous Society", Journal of Korean Society of Civil Engineers, 55(5). pp. 95-104, 2007.
D. S. Seo, M. W. Seo, S. H. Baek, T. H. Kim, "A Study for Integrated Management Service for Urban Facilities based on Sensor and Spatial Information", Conference on Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry, and Cartography, pp.271-274, 2011.
L. S. Kang, S. B. Ji, J. K. Kim, H. S. Moon, J. S. Moon, and S. G. Kim, "Development of 4D CAD Link System for Measuring Data in Construction Project", 2007 Proceeding of Korea Society of Civil Engineers, pp. 3201-3204, 2007.
S. W. Moon, S. D. Kim, and M. K. Kim, "Application of a 3D Graphic Model for Bridge Maintenance", Journal of Korea Institute of Construction Engineering and Management, pp. 64-71, 2011.
Expert Group for Earth and Environment, Facility Management System for Milyang Tunnel, c2015[cited 2015 July 28], Available From: http://www.egeit.co.kr/
J. H. Kim, S. G. Ji, T. H. Jeong, J. W. Seo. "A Feasility Study to Adopt BIM-based Infrastructure Management System," Journal of Korean Society of Civil Engineers, 34(1), pp. 285-292, 2014. DOI: http://dx.doi.org/10.12652/Ksce.2014.34.1.0285
Y. I. Baek, "Instrastructure and BIM," Journal of Korean Society of Road Engineers,13(2), pp. 38-41, 2011.
H. K. Ahn, S. K. Lee, J. H. Yu, "The problem of using BIM data for facility management", Conference on Korean Institute of Building Construction, pp.139-140, 2012.
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