최근, BIM이 급속도로 확산되면서 여러 공사에서 BIM을 활용한 설계가 시도되고 있지만 설계 및 시공 단계에서 상이한 소프트웨어를 사용할 경우 상호 호환성의 문제가 생길 수 있다. 또한 도입 후 BIM이 위치정보와 연계된 다양한 공간정보 서비스에 활용되기보다 단순히 성과품 제출이나 시각화에 국한되어 있다. 이에 본 연구에서는 결과위주의 BIM성과제출은 무의미하며 활용성이 미비하다고 판단되어 지형공간정보체계와 BIM의 기술 접목을 해결책으로 생각하여, BIM 관련 선행연구들의 고찰을 통해 BIM의 동향 및 문제점을 파악하고자 한다. 또한 토목분야에서의 BIM 특히, 지형공간정보기술 기반의 토목-BIM구축을 위한 DB구축 방안을 제시하였다. 본 연구를 통하여 전 과정에서 발생하는 BIM의 대용량 DB가 향후 지형공간정보기술과 토목-BIM의 연계구축 시스템의 성능저하를 가져올 수 있다고 판단하였다. 이에 최적의 전생애주기 관리를 위한 DB만을 선별하였으며, 각 단계별로 필요한 공간분석기술에 대해 서술하였다.
최근, BIM이 급속도로 확산되면서 여러 공사에서 BIM을 활용한 설계가 시도되고 있지만 설계 및 시공 단계에서 상이한 소프트웨어를 사용할 경우 상호 호환성의 문제가 생길 수 있다. 또한 도입 후 BIM이 위치정보와 연계된 다양한 공간정보 서비스에 활용되기보다 단순히 성과품 제출이나 시각화에 국한되어 있다. 이에 본 연구에서는 결과위주의 BIM성과제출은 무의미하며 활용성이 미비하다고 판단되어 지형공간정보체계와 BIM의 기술 접목을 해결책으로 생각하여, BIM 관련 선행연구들의 고찰을 통해 BIM의 동향 및 문제점을 파악하고자 한다. 또한 토목분야에서의 BIM 특히, 지형공간정보기술 기반의 토목-BIM구축을 위한 DB구축 방안을 제시하였다. 본 연구를 통하여 전 과정에서 발생하는 BIM의 대용량 DB가 향후 지형공간정보기술과 토목-BIM의 연계구축 시스템의 성능저하를 가져올 수 있다고 판단하였다. 이에 최적의 전생애주기 관리를 위한 DB만을 선별하였으며, 각 단계별로 필요한 공간분석기술에 대해 서술하였다.
Recently, BIM proliferates at high speeds so that BIM planning is trying to be used in various kinds of engineering. However, when using different software during design phase and construction phase, the problem of mutual compatibility is coming out. Even the BIM technology has been used or the prac...
Recently, BIM proliferates at high speeds so that BIM planning is trying to be used in various kinds of engineering. However, when using different software during design phase and construction phase, the problem of mutual compatibility is coming out. Even the BIM technology has been used or the practical applicability has been made into result, it would be fair to say that BIM has limitations in the visual level. In this research, it is meaningless to obtain the BIM result as the primary purpose. As the usefulness of it is judged incomplete, we committed to master the trend and problems of terrain spatial information systems and BIM. Furthermore, the plan of building the BIM in the civil field, especially the civil-BIM based on the technology ofterrain spatial information has been presented. It can be judged through this research that the high-capacity DB of BIM occurred during the whole process may cause poor performance of the following stage the structure system which connects the terrain spatial information and civil-BIM. In order to manage the optimal full cycle, the spatial analysis technology of the stages after choosing the DB has been described.
Recently, BIM proliferates at high speeds so that BIM planning is trying to be used in various kinds of engineering. However, when using different software during design phase and construction phase, the problem of mutual compatibility is coming out. Even the BIM technology has been used or the practical applicability has been made into result, it would be fair to say that BIM has limitations in the visual level. In this research, it is meaningless to obtain the BIM result as the primary purpose. As the usefulness of it is judged incomplete, we committed to master the trend and problems of terrain spatial information systems and BIM. Furthermore, the plan of building the BIM in the civil field, especially the civil-BIM based on the technology ofterrain spatial information has been presented. It can be judged through this research that the high-capacity DB of BIM occurred during the whole process may cause poor performance of the following stage the structure system which connects the terrain spatial information and civil-BIM. In order to manage the optimal full cycle, the spatial analysis technology of the stages after choosing the DB has been described.
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문제 정의
본 연구에서는 먼저, 선행연구와 문헌조사를 통한 이론적 고찰과 연구동향 분석 및 문제점을 파악하고 BIM의 단계별 DB와 이력관리를 위한 DB의 선별 및 구축 범위를 설정하였다. 또한, 전생애주기를 위한 각 단계별 DB의 종류와 필요한 GIS의 지형공간분석 기술을 제시하고, 향후 진행될 지형공간정보체계와 BIM을 연계한 토목BIM의 구축방안을 모색하였다. Fig.
보다 정확하고 효율적인 설계, 시공을 위해서는 그동안 구축된 지형공간정보 인프라와의 연계구축이 해결방안이라고 판단된다. 본 연구의 목적은 지형공간정보체계와 BIM의 기술 접목에 앞서 각 단계별로 발생하는 DB 및 요구되는 지형공간분석기술에 대한 우선순위를 선정하는데 있다.
BIM 각 단계별로 발생하는 여러 DB를 모두 구축한다면 대량의 용량으로 인해 성능이 저하되는 역기능이 생길 것이며, 어떤 목적이냐에 따라 DB구축범위 또한 바뀌게 될 것이다. 본 절에서 토목분야 중 BIM설계를 도입한 부산북항재개발사업의 일부를 바탕으로 BIM레이어 표준화를 실시한 선행연구(Min et al, 2012)에서 제시한 항만구조물 BIM레이어 체계를 바탕으로 지속가능한 토목 구조물을 위한 DB를 선별하고 각 단계별로 필요한 GIS기술을 제시하고자 한다.
다른 모델링 도구를 사용하였을 때의 상호운용성 문제는 IFC라는 중립모델로 해결하려 하였으나 다양한 분야의 호환을 지원하는 IFC뷰는 아직까지 개발단계로 현재의 IFC는 신뢰도가 떨어진다고 판단된다. 이에 본 연구에서는 데이터 호환을 위해 OGC의 XML스키마를 사용하는 것이 대안이라 생각한다. XML은 HTML의 확장언어로 사용자 정의 스키마를 허용하고, 데이터 수집, 전자 상거래 등 웹 기반 소프트웨어간의 정보 교환에 광범위하게 사용된다.
제안 방법
이에 따라 정보유출, 대량의 파일사이즈에 의한 성능 저하, 파일단위 검색으로 인한 업무 편이성 등의 문제점을 해결이 가능하다. 또한, 발주자, 설계자, 시공자, 감리자 등 건설의 참여주체들이 일관성 있는 데이터를 공유하고 건설과정을 이해하여 합리적 의사결정을 유도한다.
본 연구에서는 먼저, 선행연구와 문헌조사를 통한 이론적 고찰과 연구동향 분석 및 문제점을 파악하고 BIM의 단계별 DB와 이력관리를 위한 DB의 선별 및 구축 범위를 설정하였다. 또한, 전생애주기를 위한 각 단계별 DB의 종류와 필요한 GIS의 지형공간분석 기술을 제시하고, 향후 진행될 지형공간정보체계와 BIM을 연계한 토목BIM의 구축방안을 모색하였다.
둘째, BIM의 단계별로 발생되는 DB는 광범위하며, 대용량이다. 이로 인한 성능 저하가 예상되어 지형공간 정보와 BIM의 연계구축 시 DB구축의 우선순위와 단계마다 필요한 GIS의 공간분석 기법을 정의하였다.
첫째, 2016년 BIM의 의무화를 앞두고 여러 발주처에서 BIM을 통한 발주를 하고 있으나 현재는 형식적이고 표면적인 결과위주의 성과제출에 그치고 있으며, 특히, 건축분야에 비해 토목분야에서는 형식적인 BIM 도입도 미비하다. 이를 해결하기 위한 방안으로 지형공간정보와 BIM간의 연계구축을 제시하였다.
각 단계별로 여러 가지 DB가 구축되며, 광범위한 DB를 모두 구축 할 경우에 오는 성능저하를 방지해야한다. 지형공간정보체계와의 연계에서 필요한 DB의 구축 범위를 선정하기 위해 부산 북항 국제여객부두의 안벽공 설계(Fig. 3)를 바탕으로 하였다. 항만시설물의 경우 본체 케이슨의 거치위치, 거치환경, 규격, 내부시설, 상치콘크리트의 공법, 공사기간, 공사비 등에서 잦은 설계변경이 이루어진다.
성능/효과
둘째, BIM의 단계별로 발생되는 DB는 광범위하며, 대용량이다. 이로 인한 성능 저하가 예상되어 지형공간 정보와 BIM의 연계구축 시 DB구축의 우선순위와 단계마다 필요한 GIS의 공간분석 기법을 정의하였다.
셋째, 상호운용성 문제를 해결하기 위한 IFC 중립모델이 현재는 신뢰도가 떨어져, OGC의 XML스키마를 활용한 데이터 호환이 필요하며, OGC표준과 IFC표준의 LOD기법을 통한 연계가 적합함을 알 수 있었다.
첫째, 2016년 BIM의 의무화를 앞두고 여러 발주처에서 BIM을 통한 발주를 하고 있으나 현재는 형식적이고 표면적인 결과위주의 성과제출에 그치고 있으며, 특히, 건축분야에 비해 토목분야에서는 형식적인 BIM 도입도 미비하다. 이를 해결하기 위한 방안으로 지형공간정보와 BIM간의 연계구축을 제시하였다.
후속연구
설계단계에서는 실행 견적, 설계의 간섭 체크 등이 가능하며, 설계 중 협업이 가능하여 보다 빠르고 정확한 설계의 시각화와 변경에 대한 대처가 가능하다. 또한, 설계 의도 검토와 공사비 견적 추출, 에너지 효율성 검토 등을 통해 지속 가능성을 향상시킬 수 있다. 설계 단계에서는 계획설계와 실시설계의 3차원 형상정보 DB가 생성된다.
마지막으로, 유지관리 단계에서는 3D 형상과 시방서, 자재정보 등 구조물에 대한 많은 정보를 활용하고 건물 운영관리 시스템과의 연계를 통해 효율적인 유지관리가 가능하며, 유지관리 동안 발생하는 운영DB, 유지보수DB, 각 단계별로 발생한 이력DB가 구축될 것이다. Fig.
이에 본 연구에서는 OGC표준과 IFC표준은 LOD기법을 통한 연계가 가장 적합할 것으로 판단되어, 향후 XML스키마를 사용하여 이종 소프트웨어간의 정보교환이 가능하도록 하는 지형공간정보체계기반의 토목-BIM 구축에 관한 연구가 이루어져야 한다고 생각된다. 이러한 연계구축이 이루어진다면, U-City 구축에 필요한 방재, 문화재, 보안, 시설물 유지관리 등 기존의 2차원 도면으로는 불가능한 다양한 활용 및 지능적 도시정보의 관리가 가능할 것으로 판단된다.
이에 본 연구에서는 OGC표준과 IFC표준은 LOD기법을 통한 연계가 가장 적합할 것으로 판단되어, 향후 XML스키마를 사용하여 이종 소프트웨어간의 정보교환이 가능하도록 하는 지형공간정보체계기반의 토목-BIM 구축에 관한 연구가 이루어져야 한다고 생각된다. 이러한 연계구축이 이루어진다면, U-City 구축에 필요한 방재, 문화재, 보안, 시설물 유지관리 등 기존의 2차원 도면으로는 불가능한 다양한 활용 및 지능적 도시정보의 관리가 가능할 것으로 판단된다.
토목BIM 도입의 경우 아직은 시범 적용되고 있는 수준이지만 향후 확대될 경우 BIM 기반 설계가 필수가 될 것으로 전망된다. 특히, 단계별 특성을 반영하고 생애주기를 가질 수 있도록 건설 단계별 공간 및 속성 정보에 대한 구축범위의 설정이 필요하다.
XML은 HTML의 확장언어로 사용자 정의 스키마를 허용하고, 데이터 수집, 전자 상거래 등 웹 기반 소프트웨어간의 정보 교환에 광범위하게 사용된다. 특히, OGC의 표준인 CityGML은 개방형 데이터 모델로 XML을 기반으로 하는 가상 3차원 도시 모델의 저장과 교환을 위한 포맷으로 BIM표준과의 연계를 가능하게 할 것이라고 판단된다. CityGML의 경우 다른 LOD 각각의 객체에 복수의 표현정보를 담음으로써 해결하고 LOD가 커짐에 따라 보다 상세한 정보를 볼 수 있고 객체의 형상정보와 속성정보를 동시에 제공할 수 있으며 LOD는 Table 3과 같이 나눌 수 있다.
지형공간정보체계와 BIM을 연계를 위해서는 먼저 도면작성지침 등의 기본 데이터 생성과정부터의 표준화가 이루어져야 하며, 지형공간정보체계상에서의 IFC표준 활용성에 대한 관점 정리가 이루어져야 할 것이다. 향후 연구에서는 지형공간정보기술과 BIM의 연계구축을 위한 기본 데이터 표준화 및 생애주기단계에서 상호간의 연동이 가능하도록 GIS의 ArcGIS와 토목-BIM의 Civil3D를 활용하여 프로토타입 개발을 진행할 예정이다.
향후 항만시설물의 유지보수단계를 위해 우배수공, 케이슨, 항만외곽시설 등의 3차원 형상 DB와 공간분석을 위한 토공관련 DB, 그리고 측량 및 지형공간정보와 관련된 DB를 Table 2와 같이 선별함으로써 최종적인 지형공간정보체계기반의 토목-BIM시스템 구축 시 DB 과부화로 인한 성능 저하를 막는데 도움이 될 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
건축분야와 비교하여 토목분야의 한계는 무엇인가?
건축분야는 디자인 및 설계 중심의 산업 특성으로 인해 보편적인 인식을 가질 수 있는 환경 조성이 마련된 반면, 토목분야는 설계단계보다는 시공 측면의 산업구조로 인하여 BIM의 인식확산 및 실무 도입에 많은 제약요인들이 있다. 그러나 토목 구조물의 설계 시에도 구조해석 등의 엔지니어링 요소를 포함한 설계정보의 검토와 분석기법을 통한 기술적 피드백이 요구되고 있다.
GIS와 BIM 기술융합과 관련된 연구는 무엇이 있는가?
GIS와 BIM 기술융합과 관련된 연구의 경우 최근 들어 점차 증가하고 있는 추세이다. 기술융합과 관련된 연구를 살펴보면, 지리학적 관점에서의 인간 활동과 관련된 실내 공간 정보를 효과적으로 관리하기 위해 GIS 와 BIM의 융합 방안을 탐색(Oh, 2010), U-City 발전의 대안으로 BIM과 GIS의 융합을 제시하고 시스템 융합에 따른 파급효과와 통합 방법고찰(Kim et al, 2010), BIM과 GIS간 상호 운용성 및 플랫폼 기술요소들에 대한 고찰(Kang et al, 2012a), BIM과 GIS간 공간정보 상호 운용성을 위해 BIM과 GIS의 중립 모델인 IFC와 CityGML간의 상호 운용성을 위한 속성 정보 맵핑을 위한 규칙 정의 메타 데이터 제안과 구현(Kang et al, 2012b), 건설공급을 위한 시각적 모니터링 개선을 위한 BIM과 GIS의 통합(Javier Irizarry et al, 2013), 문화유산관리를 위한 BIM과 3D GIS의 정보 통합(Dore, C. et al, 2012) 등이 있다.
BIM은 무엇인가?
BIM(Building Information Modeling)은 최근 건설 산업 품질 및 생산성 향상을 위해 설계에서 유지관리 단계까지 건물의 전생애주기 동안 적용되는 다양한 정보를 생산하고 관리하는 기술이다. 건설 분야 전문가가 아니더라도 건축 설계와 시공에 대해 쉽게 이해할 수있도록 프로세스를 획기적으로 개선하였으며 미국, 영국 등의 선진국 뿐 아니라 전 세계적으로 확산되고 있다.
참고문헌 (14)
Building SMART KOREA, 2011, Avatar of construction BIM, CNEWS
Dore, C., Murphy, M., 2012, Integration of historic building information modeling (HBIM) and 3D GIS for recording and managing cultural heritage sites, Proceedings of the 2012 18th International Conference on Virtual Systems and Multimedia, VSMM 2012: Virtual Systems in the Information Society , Art. No. 6365947 , pp. 369-376.
Javier Irizarry, Ebrahim P. Karan, Farzad Jalaei, 2013, Integrating BIM and GIS to improve the visual monitoring of construction supply chain management, Automation in Construction 31 (2013).
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Oh, C. W., 2010, A study on integration strategy between GIS and BIM, Journal of The Korean Association of Professional Geographers, The Korean Association of Professional Geographers, Vol. 44, No. 3, pp. 443-453.
Park, J. S., Pyeon, M. W., Jo, J. H., Lee, J. H., 2011, Case study of civil-BIM & 3D geographical information, Korean Journal of Geomatics, Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry, and Cartography, Vol. 29, No. 6, pp. 569-576.
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