건설사업 전 생애주기 중 설계단계에서의 대안별 비용 예측은 사업의 수익성 및 타당성 분석을 위한 판단기준이 된다. 설계도서가 완성되지 않은 초기 설계단계에서 과거의 유사자료를 바탕으로 개산견적이 실시되고 있다. 견적자의 경험과 산정방법에 따라 물량이 상이하고 누락되는 경우가 발생한다. 최근 IT기술 발전으로 BIM 기술이 주목을 받으면서 건설 전반에 걸쳐 기획, 설계, 시공, 유지관리 기술의 패러다임을 변화 시키고 있다. BIM을 활용한 다양한 연구가 시도되고 있지만, 활용 효과는 건설 사업의 기대에 미치지 못하고 있다. 본 연구에서는 국제 표준 IFC와 견적 관련 지식정보를 연계한 개산견적 프레임워크를 제안한다. 그 결과, 초기 설계단계에서 의사결정을 위한 공사비 예측을 수행하며, 그리고 선행연구의 한계점을 일부분 극복이 가능할 것으로 기대된다. 또한, 개산견적 프레임워크는 프로세스 일부를 자동화하였기 때문에 변경에 대한 능동적인 대처가 가능하다.
건설사업 전 생애주기 중 설계단계에서의 대안별 비용 예측은 사업의 수익성 및 타당성 분석을 위한 판단기준이 된다. 설계도서가 완성되지 않은 초기 설계단계에서 과거의 유사자료를 바탕으로 개산견적이 실시되고 있다. 견적자의 경험과 산정방법에 따라 물량이 상이하고 누락되는 경우가 발생한다. 최근 IT기술 발전으로 BIM 기술이 주목을 받으면서 건설 전반에 걸쳐 기획, 설계, 시공, 유지관리 기술의 패러다임을 변화 시키고 있다. BIM을 활용한 다양한 연구가 시도되고 있지만, 활용 효과는 건설 사업의 기대에 미치지 못하고 있다. 본 연구에서는 국제 표준 IFC와 견적 관련 지식정보를 연계한 개산견적 프레임워크를 제안한다. 그 결과, 초기 설계단계에서 의사결정을 위한 공사비 예측을 수행하며, 그리고 선행연구의 한계점을 일부분 극복이 가능할 것으로 기대된다. 또한, 개산견적 프레임워크는 프로세스 일부를 자동화하였기 때문에 변경에 대한 능동적인 대처가 가능하다.
Cost Estimate for alternative in design phase of construction become criterion for profitability and feasibility analysis of projects. Initial design phase performed schematic estimate based on similar data in the past. The quantity take-off according to estimators experience and calculation method ...
Cost Estimate for alternative in design phase of construction become criterion for profitability and feasibility analysis of projects. Initial design phase performed schematic estimate based on similar data in the past. The quantity take-off according to estimators experience and calculation method are occurred different or missing. IT (Information Technology) technology evolution has been promoting BIM technology in construction. It is changing the paradigm of planning, design, construction and maintenance phase throughout the construction project. A number of studies have been attempted to apply BIM technology in the construction. In this paper, we propose schematic estimation framework linking standard format IFC (Industry Foundation Classes) and estimate related knowledge. As a result, it performs a cost prediction for decision-making in the design phase, and expected to overcome the limitations of previous studies. In addition, it is possible actively coping with changes.
Cost Estimate for alternative in design phase of construction become criterion for profitability and feasibility analysis of projects. Initial design phase performed schematic estimate based on similar data in the past. The quantity take-off according to estimators experience and calculation method are occurred different or missing. IT (Information Technology) technology evolution has been promoting BIM technology in construction. It is changing the paradigm of planning, design, construction and maintenance phase throughout the construction project. A number of studies have been attempted to apply BIM technology in the construction. In this paper, we propose schematic estimation framework linking standard format IFC (Industry Foundation Classes) and estimate related knowledge. As a result, it performs a cost prediction for decision-making in the design phase, and expected to overcome the limitations of previous studies. In addition, it is possible actively coping with changes.
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문제 정의
본 연구는 개산견적 프레임워크의 핵심요소인 IFC 형상정보를 통한 부위별 면적산정, 오브젝트-파라미터 기반 견적지식 정보와 연계하여 초기 설계단계에서 개산견적을 수행하기 위한 프레임워크 제안을 목적으로 진행하였다. 이를 통해 도출된 결론은 다음과 같다.
BIM 기반 개산견적 관련 연구 현황을 고찰한 결과, 1) 물량산출을 위한 상세한 모델 요구, 2) BIM 객체에 많은 양의 견적정보 입력 요구, 3) BIM 소프트웨어간 입력된 견적 정보의 호환성 문제 등이 있다. 본 연구에서는 IFC (Industry Foundation Classes)의 형상정보와 사례로부터 도출한 오브젝트, 부위별 물량 산정모델, 파라미터 회귀 모델로 구성된 견적 지식정보를 연계한 개산견적 프레임 워크를 제안한다. 초기 설계단계부터 비용 검토가 가능하여 설계변경에 능동적인 대처에 도움을 줄 것이다.
효용성 검증은 기존 견적방식과 비교를 통해 개산견적 프레임워크의 사용성을 확인하기 위한 목적으로 수행되었다. 사용성 평가항목은 기존 견적 방식과 비료글 위해 작업의 효율성, 모델링 요구수준, 정보입력 절차 등으로 구성되며, 계층적 분석 방법을 활용하였다.
가설 설정
본 연구에서는 IFC (Industry Foundation Classes)의 형상정보와 사례로부터 도출한 오브젝트, 부위별 물량 산정모델, 파라미터 회귀 모델로 구성된 견적 지식정보를 연계한 개산견적 프레임 워크를 제안한다. 초기 설계단계부터 비용 검토가 가능하여 설계변경에 능동적인 대처에 도움을 줄 것이다.
제안 방법
셋째, 국내·외 BIM 가이드라인 및 연구 관련 문헌에서 설계단계별 BIM 모델 상세수준 (Level of Detail, 이하 LOD)을 분석하여 개산견적을 위한 상세수준을 도출하였다. 다섯째, 지식정보와 IFC-BIM 연계를 위한 프레임워크를 구축하였다. 여섯째, 지식정보와 IFC-BIM 연계한 프레임 워크에 사례를 적용하였다.
첫째, 기존 개산견적과 BIM 기반 개산견적 관련 선행 연구를 통해 한계점을 분석하였다. 둘째, 오브젝트-파라미터 개산견적 시스템을 고찰하여 한계점과 지식정보를 유형별로 구분하였다. 셋째, 국내·외 BIM 가이드라인 및 연구 관련 문헌에서 설계단계별 BIM 모델 상세수준 (Level of Detail, 이하 LOD)을 분석하여 개산견적을 위한 상세수준을 도출하였다.
이를 위해 IFC-BIM기반 부위별 마감면적 산정식과 오브젝트 데이터베이스에 견적 관련 지식정보를 사례와 규칙으로 구분하여 정의하였다. 본 연구에서는 IFC-BIM과 구축된 견적 관련 지식정보를 연계하여 설계과정에서 활용할 수 있는 프레임워크를 개발하였다. 그림 6의 프레임워크를 살펴보면 설계과정 중 또는 완료 후에 IFC 파일을 생성하여 입력하면 해당 건물의 층 및 실 관련 정보를 추출한다.
모델링과 건축 프로세스는 각 목적에 따라 건축물의 상세수준 (Level of Detail, LOD)을 정해야 한다. 본 연구에서는 국내·외 BIM 가이드를 통해 설계단계별 모델의 상세수준을 도출하였다. 2006년 가상건설연구단에서는 BIM 적용 가이드라인을 통해 설계, 시공, 시설관리에 이르는 기본적인 지침을 제공하고 있다.
둘째, 오브젝트-파라미터 개산견적 시스템을 고찰하여 한계점과 지식정보를 유형별로 구분하였다. 셋째, 국내·외 BIM 가이드라인 및 연구 관련 문헌에서 설계단계별 BIM 모델 상세수준 (Level of Detail, 이하 LOD)을 분석하여 개산견적을 위한 상세수준을 도출하였다. 다섯째, 지식정보와 IFC-BIM 연계를 위한 프레임워크를 구축하였다.
다섯째, 지식정보와 IFC-BIM 연계를 위한 프레임워크를 구축하였다. 여섯째, 지식정보와 IFC-BIM 연계한 프레임 워크에 사례를 적용하였다. 제안된 프레임워크의 유효성 검증은 사례 프로젝트를 대상으로 기존 견적방식과 결과 값을 정량적으로 비교하며, 프레임워크의 활용적인 측면에 대해 계층적 분석 방법 (Analytic Hierarchy Process, AHP)을 활용하여 평가 및 비교를 실시하였다.
이를 위해 IFC-BIM기반 부위별 마감면적 산정식과 오브젝트 데이터베이스에 견적 관련 지식정보를 사례와 규칙으로 구분하여 정의하였다. 본 연구에서는 IFC-BIM과 구축된 견적 관련 지식정보를 연계하여 설계과정에서 활용할 수 있는 프레임워크를 개발하였다.
프레임워크 적용을 위해 사례를 통한 면적 비교와 오브젝트를 연계한 개산견적을 각각 수행하였다. 산정된 면적을 비교하기 위해 N업무시설 1층을 대상으로 Autodesk Revit® 2014와 ArchiCAD® 17을 통해 생성된 모델에서 부위별 면적을 산정하여 기존 물량산출서의 산정된 면적과 비교하였다.
대상 데이터
BIM 객체의 부위별 마감면적 산정은 상용화된 소프트웨어에서 일부 지원이 가능하지만, 호환성 문제로 부위별 마감면적 값이 다르게 산출된다. 본 연구에서는 상용화된 소프트웨어에 국한하지 않으며, 상호 정보교환이 용이한 IFC 표준을 대상으로 실단위 부위별 마감면적을 산정하였다. IFC에는 Table 1에서 제시한 객체 외에도 공간을 정의할 수 있는 ifcBuildingStorey와 ifcZone이 있다.
오브젝트 연계를 통한 개산견적은 N업무시설과 H업무시설 기준층 대상으로 수행하였으며, 공간단위 부위별 마감면적과 비용 견적결과는 Table 7과 같다.
사용성 평가항목은 기존 견적 방식과 비료글 위해 작업의 효율성, 모델링 요구수준, 정보입력 절차 등으로 구성되며, 계층적 분석 방법을 활용하였다. 평가대상은 설계업체에서 BIM 실무 경험이 있는 경력 5년 이상의 설계자 7명과 BIM 업체에서 경력 4년 이상의 BIM 실무자 13명을 대상으로 실시하였다. 평가항목 중요도는 작업의 효율성 0.
데이터처리
본 연구에서 제안한 개산견적 프레임워크의 유효성을 판단하기 위해 실무 적용성 및 효용성 측면에서 검증하였다. 실무 적용성 검증을 위해 견적 경험이 있는 경력 5년 이상의 설계자 7명과 견적자 5명을 대상으로 제안된 프레임워크와 오차율을 비교하였다.
프레임워크 적용을 위해 사례를 통한 면적 비교와 오브젝트를 연계한 개산견적을 각각 수행하였다. 산정된 면적을 비교하기 위해 N업무시설 1층을 대상으로 Autodesk Revit® 2014와 ArchiCAD® 17을 통해 생성된 모델에서 부위별 면적을 산정하여 기존 물량산출서의 산정된 면적과 비교하였다.
본 연구에서 제안한 개산견적 프레임워크의 유효성을 판단하기 위해 실무 적용성 및 효용성 측면에서 검증하였다. 실무 적용성 검증을 위해 견적 경험이 있는 경력 5년 이상의 설계자 7명과 견적자 5명을 대상으로 제안된 프레임워크와 오차율을 비교하였다. 오차율은 기존 내역서에서 기준층에 해당하는 공사비와 프레임워크를 통해 산정된 비용 및 검증 대상자가 산정한 결과값을 비교하였다.
여섯째, 지식정보와 IFC-BIM 연계한 프레임 워크에 사례를 적용하였다. 제안된 프레임워크의 유효성 검증은 사례 프로젝트를 대상으로 기존 견적방식과 결과 값을 정량적으로 비교하며, 프레임워크의 활용적인 측면에 대해 계층적 분석 방법 (Analytic Hierarchy Process, AHP)을 활용하여 평가 및 비교를 실시하였다.
이론/모형
BIM 기반 견적관련 선행연구의 한계점을 극복하고 설계단계 공사비 관리 지원도구로서 활용되기 위해서는 사례와 규칙으로 구성된 지식정보의 연계가 필요하다. 사례 기반 지식정보는 OBSES에서 정의된 오브젝트 개념을 활용한다. 수집된 사례의 설계도면에서 실내 마감 오브젝트를 추출할 뿐만 아니라 내역서를 통해 자재비, 노무비, 기타 공구손료 등이 포함된 단위당 단가정보를 담는다.
성능/효과
(1) 국내·외 BIM 모델 가이드 및 지침을 통해 초기 설계단계에 건물 모델의 상세수준을 제시하여 기본 설계단계에서 개산견적을 위한 모델의 상세수준을 지원한다.
(2) IFC을 활용하여 정보교환 및 호환성을 높이고, IFC 형상정보를 활용하여 싣단위 부위별로 내부 마감면적을 산정하기 위한 산정식을 제안하였다.
(3) 도면 사례에서 부위별 오브젝트와 파라미터 회귀모델을 통해 견적 지식정보를 구성하고, IFC 모델과 실단위 부위별로 연계하여 신속하고 정확한 개산견적을 지원한다.
(4) 사례 적용을 통해 개산견적 프레임워크의 사용 가능성을 확인하였으며, 실무 적용성 및 효용성 검증을 통해 개산견적 프레임워크의 유효성을 입증하였다.
비(非)오브젝트는 주요 오브젝트와 연관관계를 가지는 부속항목 오브젝트와 공사개요의 연면적, 건축면적 등을 입력변수로 활용하여 통계적 분석이 가능한 파라미터 작업항목을 정의하고 있다. 오브젝트-파라미터 통합 개산견적 모델을 제시하여 OBSES 보다 개산견적의 오차율을 줄일 수 있었다. 개발된 시스템들은 설계자가 직접 층수, 규모 등의 물리적인 정보를 수작업으로 입력하기 때문에 대형화된 복잡한 건물에 적용하는 경우 물리적인 정보 입력에 많은 시간이 소요되는 한계가 있다.
후속연구
향후 연구에서는 실무활용성을 높이기 위해 외부 마감에 대한 반영이 필요하다. 또한 단계별 견적을 위해 건물의 특성을 반영한 모델 수준 정립과 다양한 공종에 대하여 고려할 필요가 있다.
본 연구는 개산견적이 수행되는 기본설계단계에서 IFC와 견적 지식정보를 연계하여 마감공사 개산견적을 위한 프레임워크를 제시하는 것이며, 다음과 같은 절차에 따라 진행되었다. 첫째, 기존 개산견적과 BIM 기반 개산견적 관련 선행 연구를 통해 한계점을 분석하였다. 둘째, 오브젝트-파라미터 개산견적 시스템을 고찰하여 한계점과 지식정보를 유형별로 구분하였다.
향후 연구에서는 실무활용성을 높이기 위해 외부 마감에 대한 반영이 필요하다. 또한 단계별 견적을 위해 건물의 특성을 반영한 모델 수준 정립과 다양한 공종에 대하여 고려할 필요가 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
IFC의 구성요소는 어떻게 구분할 수 있는가?
최근 IFC 2x 버전은 4개의 개념적인 Layer로 구조화되어 있으며, 각각의 개념들은 참조(Reference)원칙을 따른다[1]. IFC의 구성요소는 건물의 정보를 가시적으로 표현하는 요소(벽, 문, 기둥, 바닥, 보 등)와 비가시적으로 표현하는 요소(명세, 실행, 공간, 조직, 비용 등)로 구분할 수 있다. 가시적으로 표현되는 요소는 Table 1과 같이 ifcBuildingElement의 하위 엔티티에 포함된다.
설계단계별 수행되는 견적의 유형은 어떻게 구분할 수 있는가?
설계단계별 수행되는 견적의 유형을 살펴보면 기획및 개념 설계단계에서는 개념견적, 기본설계단계에서는 개산견적, 실시설계단계에서는 상세견적으로 구분할 수 있다. 기본설계단계에서 수행되는 개산견적은 공사에 필요한 재료의 수량 및 노무의 수량을 상세히 산출하지 않고, 과거의 유사한 자료를 통해 개략적으로 산출하는 방법이다.
본 연구에서는 기본설계단계에서 IFC와 견적 지식정보를 연계하여 마감공사 개산견적을 위한 프레임워크를 어떤 절차에 따라 진행하였는가?
본 연구는 개산견적이 수행되는 기본설계단계에서 IFC와 견적 지식정보를 연계하여 마감공사 개산견적을 위한 프레임워크를 제시하는 것이며, 다음과 같은 절차에 따라 진행되었다. 첫째, 기존 개산견적과 BIM 기반 개산견적 관련 선행 연구를 통해 한계점을 분석하였다. 둘째, 오브젝트-파라미터 개산견적 시스템을 고찰하여 한계점과 지식정보를 유형별로 구분하였다. 셋째, 국내·외 BIM 가이드라인 및 연구 관련 문헌에서 설계단계별 BIM 모델 상세수준 (Level of Detail, 이하 LOD)을 분석하여 개산견적을 위한 상세수준을 도출하였다. 다섯째, 지식정보와 IFC-BIM 연계를 위한 프레임워크를 구축하였다. 여섯째, 지식정보와 IFC-BIM 연계한 프레임 워크에 사례를 적용하였다. 제안된 프레임워크의 유효성 검증은 사례 프로젝트를 대상으로 기존 견적방식과 결과 값을 정량적으로 비교하며, 프레임워크의 활용적인 측면에 대해 계층적 분석 방법 (Analytic Hierarchy Process, AHP)을 활용하여 평가 및 비교를 실시하였다.
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