[논문]실시설계단계에서 수량산출을 위한 복합벽체 자동분할에 관한 연구

박승화; 김흥수; 윤두영

doi:10.7315/cadcam.2015.124

실시설계단계에서 수량산출을 위한 복합벽체 자동분할에 관한 연구
A Study for Automated Division of Composite Walls for Quantity Take-off in Construction Document Phase 원문보기

한국CAD/CAM학회논문집 = Transactions of the Society of CAD/CAM Engineers, v.20 no.2, 2015년, pp.124 - 132

박승화 ((사)빌딩스마트협회 기술연구소) , 김흥수 (디티콘 건축사사무소) , 윤두영 (디티콘 건축사사무소)

Abstract ▼ AI-Helper

When Building Information Modeling (BIM) was introduced at the early stage, it was only utilized as a three-dimensional visualization tool. Nowadays, however, BIM is being studied for increasing design productivity and managing enormous information on building life cycle. One of the representative research is developing 'common prototype BIM libraries'. BIM data made of common prototype libraries should be utilized in various ways, quantity takeoff, code checking, energy analysis and so on. However, common prototype BIM libraries are not enough to estimate accurate cost. For example, composite wall libraries should be divided into several single objects, wall structure and finishes, for the quantity takeoff and construction cost calculation. In this paper, we are suggesting an automated division algorithm of composite wall and developing a system prototype for it. This study is expected to reduce extra modeling work and contribute to fast and accurate cost calculation in the construction.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

1을 배포하였다. 건설산업에 걸쳐 일관적이고 효과적이며 상호운용이 가능하도록 BIM 라이브러리의 형상이나 정보 등을 정의하였으며, 건설분야 전문가, 제조사나 BIM 라이브러리 개발자들에게 BIM 라이브러리 제작관련 도움을 주기 위해 표준화된 속성들과 규격화된 정보들이 다양한 BIM 플랫폼(저작 및 시뮬레이션 도구 등)간에 동등하고 지속적인 성능을 나타낼 수 있는 공통데이터환경(Common Data Environment) 을 제공하고자 하였다. NBL은 일반요구사항, 정보요구사항, 형상요구사항, 기능요구사항, 메타데이터요구사항으로 구성되어 있으며, Revit^TM, ArchiCAD^TM용 Plug-in과 Revit^TM용 공유매개변수 설정을 제공하고 있다.
따라서 복합벽체 라이브러리 자동분할 알고리즘에 따라 일정의 규칙을 가지고 복수의 단일 라이브러리 분할의 요구가 발생하게 되었고 본 논문에서는 공간에 관련된 객체를 추출하는 알고리즘과 자동분할 알고리즘을 반영하여 자동 추출하는 모듈을 개발함으로써 보다 정확한 물량추출을 가능하도록 하였다.
이때, 실무에서 요구되는 사항이 실시설계단계의 BIM 모델로부터 추출된 마감물량의 신뢰도이다. 따라서 본 논문에서는 기존의 마감물량 추출방법 대비 보다 효율적인 방법인 복합벽체 내 구조체, 마감재, 단열재 및 방수재 등의 자동분할 방법론을 이용한 실시설계단계 수준의 정확한 물량추출에 관한 연구를 진행하였다.

제안 방법

Table 2의 분석 결과를 바탕으로 합리적인 절차를 통한 정확한 물량추출이 가능하도록 하기 위해 복합벽체 자동분할 모듈개발을 진행하였다.
공간에서 객체정보를 추출하기 위해서 공간 큐브에서 바닥, 벽, 천정 면을 추출해내고 이 면들을 기준으로 인접한 각각의 객체를 추출하게 된다. 공간 객체의 생성 방법이 사용자의 의도에 따라 다양한 방법으로 이루어질 수 있기 때문에 이에 대응하기 위해서 앞서 제시한 방식을 사용하여 공간별 소속 객체 정보를 추출하였다. 이 과정을 도식화하면 Fig.
기존의 경우, 기본설계수준과 대비하여 실시설계단계에서 수량산출 결과의 정확도를 높이기 위해 복합벽체 라이브러리로 표현된 벽체모델링을 복수의 단일벽체 라이브러리로 변환하는 과정을 거쳐 재모델링을 진행하였다. 이는 입력한 정보의 양과 정확한 분석이 정비례 하다는 원칙에는 부합하지만 개별의 마감재, 방수재 등을 재모델링 하는 과정에서 업무의 과중이 발생하며, 모델링 작업자의 숙련도에 따라 모델링 오차를 발생시키기도 하였다.
넷째, 복합벽체 자동분할 모듈개발을 위해 대상 공간에 소속되어 있는 해당 빌딩객체 정보를 추출하는 알고리즘을 제안하였다.
넷째, 자동분할 모듈을 이용하여 상세모델링 및 마감물량 추출 및 비교 검토 순으로 연구를 진행하였다.
다섯째, 복합객체 정보추출을 위한 알고리즘과 자재코드와 연동된 높이규칙 및 기준을 정리하였다.
둘째, 기존 방식의 수량/내역 산출 시나리오 대비 BIM 기반의 수량/내역 산출 시나리오를 정리하였다.
용 플러그인 프로그램의 개발을 위한 API 역시 버전의 갱신에 따라 객체 클래스의 구조와 속성 등이 판이하게 변경된다. 본 연구에서는 Revit^TM Architecture 2014 버전을 이용하여 시작품(prototype) 모듈을 개발하였으며 개발언어는 C#을 이용하였다.
셋째, 기존의 마감모델 추가방식, 마감 모델링자동화 시스템방식 간의 한계를 비교정리하고 복합부재 자동분할 시스템의 당위성을 정리하였다.
앞서 언급한 바와 같이 본 연구에서는 각각의 알고리즘과 정보추출 모듈을 조합하여 벽과 바닥에 대한 분리 프로토타입 시스템을 개발하였다.
여기서 BIL이란, BIM Information Level의 약어^[7]로서, BIM 정보표현수준을 의미하며, 유사한 의미로는 LOD(Level of Development)[9],IL(Information Level)^[10], LOI(Level Of Information)^[11] 등이 있다. 이와 관련하여 BIL10~40 단계에 맞춰 수량산출 시나리오를 정리하였으며, 이중 언제, 어떻게(Action), 무엇을(성과물, 표현내용) 및 시나리오 코드구분을 추려 KBIMS 표준프레임워크기반 수량산출 및 견적 시나리오를 Table1과 같이 정리하였다.
첫째, 공통원형BIM 라이브러리와 복합객체BIM 라이브러리를 정의하고 비교 정리하였다.
을 통해 마감 모델링을 추가한 후 관련 물량을 추출하는 형태가 대표적이다. 하지만, 앞서 언급한 두 가지 방법은 각각의 한계를 가지고 있어 복합벽체를 개별 단일부재로 자동 분할하는 시스템 개발하였으며, 자동분할과 동시에 공사시방서를 근거하여 마감모델링 검토를 진행하였다.
이때, 객체분할을 위해서 Table 3과 같은 규칙을 정의하였다. 해당 규칙은 자재코드와 연결되어 객체의 유형에 따라 필요한 규칙을 적용하였다.

대상 데이터

본 연구는 건축설계 단계 중 실시설계 수준의 정확한 구조 및 마감 물량 산출과 공정별 부위 구분을 위해 현재 개발^[2]중인 공통원형 BIM 라이브러리 중 건축설계사무소에서 설계에 활용하는 부분상세를 대상으로 한 복합벽체 BIM 라이브러리를 연구의 범위로 하였다. 이때, 공통원형 BIM 라이브러리는 동종의 라이브러리에 대해 대표성을 가지는 기본라이브러리를 의미하며, 복합벽체 BIM 라이브러리는 벽의 구조체, 마감재, 단열재 및 방수재 등을 모아 단일객체(벽체)로 구성시킨 라이브러리를 의미한다.

성능/효과

본 논문을 통해 마감상세물량 산출 시 추가 업무의 과중 없이 표준프레임워크 기반의 정밀한 실시설계단계수준의 수량산출이 가능하게 되었다. 단, 복합벽체 외에 복합천장에 대해서는 현재 Revit^TM 2015버전까지의 API에서 천장객체를 생성할 수 있는 함수를 제공하지 않는 등 API의 시한적 한계로 인해 이와 관련한 후속연구를 기대할 수 있다.

후속연구

더불어 마감이나 구조체의 두께가 바뀌는 경우 ArchiCAD^TM에서는 코어구조체(벽 중심선을 기준으로 벽의 위치 지정)를 중심으로 벽의 위치가 재배치 되지만 본 시스템에서는 반영되지 못하고 있다. 다양한 BIM 저작도구들 간의 자유로운 호환을 위해 코어구조체의 개념이 반영된 후속 연구가 필요하다.
본 논문을 통해 마감상세물량 산출 시 추가 업무의 과중 없이 표준프레임워크 기반의 정밀한 실시설계단계수준의 수량산출이 가능하게 되었다. 단, 복합벽체 외에 복합천장에 대해서는 현재 Revit^TM 2015버전까지의 API에서 천장객체를 생성할 수 있는 함수를 제공하지 않는 등 API의 시한적 한계로 인해 이와 관련한 후속연구를 기대할 수 있다. 더불어 마감이나 구조체의 두께가 바뀌는 경우 ArchiCAD^TM에서는 코어구조체(벽 중심선을 기준으로 벽의 위치 지정)를 중심으로 벽의 위치가 재배치 되지만 본 시스템에서는 반영되지 못하고 있다.
앞서 개발된 자동 객체분할 프로토타입 시스템을 실제 화장실설계 사례를 대상으로 BIM 모델에 적용하였으며, Fig. 8은 화장실 마감과 벽체에 대한 객체분할이 이루어진 예시이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	BIM 표준라이브러리[1] 개발에 관한 연구가 우선순위를 갖는 이유는 무엇인가?	이후, BIM 도입에 따른 효율 극대화 및 설계생산성 향상을 위해 다양한 연구가 진행되고 있으며 그중 우선순위를 가지고 진행되고 있는 연구 중 하나가 BIM 표준라이브러리[1] 개발에 관한 연구이다. BIM 라이브러리의 표준화에 따라 설계생산성이 향상되고, 자재업체의 자발적인 라이브러리 장터 활성화, 시설물 유지관리에 활용될 뿐 아니라 이를 통해 정확한 건축부재 수량산출이 가능해 지기 때문이다. 이때, 실무에서 요구되는 사항이 실시설계단계의 BIM 모델로부터 추출된 마감물량의 신뢰도이다.
	빌딩정보모델링의 도입 초기 역할은 무엇인가?	빌딩정보모델링(Building Information Modeling,이하 BIM)은 도입 초기에 2차원 도면의 3차원 시각화 도구로 인식되었으며, 이와 관련하여 시각적인 간섭검토, 지정된 동선에 따른 3차원 애니메이션, 4D 공정 시각화 용도 등으로 활용되었다. 이후, BIM 도입에 따른 효율 극대화 및 설계생산성 향상을 위해 다양한 연구가 진행되고 있으며 그중 우선순위를 가지고 진행되고 있는 연구 중 하나가 BIM 표준라이브러리[1] 개발에 관한 연구이다.
	복합벽체 BIM 라이브러리란 무엇인가?	본 연구는 건축설계 단계 중 실시설계 수준의 정확한 구조 및 마감 물량 산출과 공정별 부위 구분을 위해 현재 개발[2] 중인 공통원형 BIM 라이브러리 중 건축설계사무소에서 설계에 활용하는 부분상세를 대상으로 한 복합벽체 BIM 라이브러리를 연구의 범위로 하였다. 이때, 공통원형 BIM 라이브러리는 동종의 라이브러리에 대해 대표성을 가지는 기본라이브러리를 의미하며, 복합벽체 BIM 라이브러리는 벽의 구조체, 마감재, 단열재 및 방수재 등을 모아 단일객체(벽체)로 구성시킨 라이브러리를 의미한다.

참고문헌 (11)

Lee, E., 2011, A Study on Standardization of BIM Library for Classification System and Property Information, MA Thesis, Sejong University.
buildingSMART Korea, 2014, 1st Report for Development for Building Design Standard and Infrastructure Based on Open BIM, Korea Agency for Infrastructure Technology Advancement.
Doalltech, 2011, Final Report for Virtual Construction System Development, Korea Institute of Construction and Transportation Technology Evaluation and Planning.
National Building Specification, 2014, NBS BIM Object Standard Version 1.1
Kim, M., 2012, Article for buildingSMART Korea, Publish the BIM Standard Library Test Version (v0.9), CAD&Graphics Jan 2012.
Kim, S., Yoon, S., Chin, S. and Kim, T., 2009, A Development of Automated Modeling System for Apartment Interior to Improve Productivity of BIM-based Quantity Take-Off, Journal of the Architectural Institute of Korea, 25(9), pp.133-143.
buildingSMART Korea, 2013, Final Report for Open BIM-based Building Design Environment Planning for Improving Design Productivity, KICTEP.
Jo, C., 2012, A Study on Developing Standard Framework for Implementing OpenBIM -A Proposal for Developing Practical BIM Standard in Korea-, Ph.D. Thesis, Kyung Hee University.
American Institute of Architects, 2008, AIA Document E202TM.
byggeri informationsteknologi produktivitet samarbejde, 2008, C102 CAD Manual 2008 Instructions, Denmark.
Park, S. and Kim, I., 2014, OpenBIM-based Building Information Management System according to Information Level, Journal of the Architectural Institute of Korea, 30(12), pp.41-48.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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