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마커 기반 증강현실 4D CAD 도면
4D CAD Drawings based on Marker-based Augmented Reality 원문보기

한국건설관리학회논문집 = Korean journal of construction engineering and management, v.16 no.4, 2015년, pp.30 - 40  

김홍조 (연세대학교 토목환경공학과) ,  김창윤 (한국건설기술연구원) ,  정호영 (연세대학교 토목환경공학과) ,  하수지 (연세대학교 토목환경공학과) ,  김기남 (연세대학교 토목환경공학과) ,  김형관

초록
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건설 프로젝트에서 2차원 도면은 참여자들간의 의사소통 도구로 활용되고 있으나, 전문적인 표기 방식으로 인해 도면에 경험이 많은 전문가를 제외한 다른 참여자들이 쉽게 도면의 정보를 파악하기 어렵다. 이러한 점을 극복하기 위해 본 연구에서는 증강현실4D CAD 기술을 접목한 새로운 도면을 제시하고자 한다. 제시된 도면에서는 사용자가 기존의 2차원 도면 위를 웹카메라와 같은 장비로 관찰할 때 3차원 구조물을 증강시켜 자재에 대한 상세 정보 및 시공 시뮬레이션을 할 수 있다. 이 도면을 통해 기존의 도면에 익숙한 건설 프로젝트 참여자 및 경험이 적은 참여자들과의 의사소통에 오류를 줄여줄 수 있을 것으로 기대된다. 관련분야 대학생들을 대상으로 한 설문조사를 통해 개발한 도면의 유용성을 검증하였다. 설문조사 결과, 기존의 2차원 도면 대비 개발한 도면의 유용성이 자재 정보, 시공 과정, 3차원 구조의 이해 등에서 매우 크게 나타났다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Two-dimensional drawings are widely used as a communication tool in the construction industry, but they are still hard to be understood by engineers with less experience. A four dimensional CAD drawing is presented based on marker-based augmented reality, for visual assistance, detailed information,...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이 도면은 기존에 널리 사용되는 2차원 CAD 도면 위에 마커(Marker)를 추가하여 사용자가 카메라나 두부 장착형 디스플레이(Head Mounted Display: HMD)와 같은 장비로 도면을 보았을 때 2차원 도면에 표현된 부재를 3차원 모델로 증강시켜 보여준다. 기존의 2차원 도면에 익숙한 사용자가 2차원 도면과 3차원 모델을 함께 볼 수 있도록 함으로써, 부재의 3차원적 구조 해석 및 이해를 돕고자 하였다. 사용자의 직관적인 이해를 더욱 돕기 위하여, 사용자가 도면의 구조물을 3차원 모든 방향으로 이동, 회전, 확대, 축소시킬 수 있는 제어 기능과, 구조물의 상세 정보 및 시공 과정을 시뮬레이션 할 수 있는 4D CAD 기능을 포함하였다.
  • 사용자의 직관적인 이해를 더욱 돕기 위하여, 사용자가 도면의 구조물을 3차원 모든 방향으로 이동, 회전, 확대, 축소시킬 수 있는 제어 기능과, 구조물의 상세 정보 및 시공 과정을 시뮬레이션 할 수 있는 4D CAD 기능을 포함하였다. 본 연구에서 개발한 도면과 2차원 CAD 도면의 유용성을 비교하기 위해, 토목 공학을 전공하는 101명의 대학생에게 설문조사를 하여 유용성을 검증하였다.
  • 본 연구에서 제시한 도면의 유용성을 검증하기 위해 설문 조사를 수행하였다. 설문지는 본 연구에서 개발한 도면이 건설 관련 분야에 종사하고 있지만 특정 구조물에 대한 경험이 부족한 인력과의 의사소통 및 이해에 유용함을 알아보기 위하여 작성되었고, 실제 설문조사는 토목공학을 전공하고 있는 101명의 대학생을 대상으로 수행되었다.
  • AR 기술을 활용한 도면의 활용 가능성에 주목한 선행 연구가 있었지만(Wang and Dunston 2006), 실용적인 시스템 및 도면으로 개발하여 제시하지는 않았다. 본 연구에서는 4D CAD와 증강현실이 사용자의 직관적 이해 및 의사소통을 효과적으로 도울 수 있음에 착안하여, 기존에 사용하던 2차원 도면에 3차원 구조물을 증강시켜 사용자가 구조물 및 시공 프로세스를 볼 수 있는 새로운 도면을 제시한다. 개발된 도면의 유용성을 설문조사를 통해 검증하였다.
  • 본 연구에서는 건설 현장에서 기존에 활용되고 있던 2D CAD 도면에 증강현실 기술을 적용하여 사용자에게 도면의 구조물에 대해 현실적이고 직관적인 정보를 제공하였다. 2D CAD 도면에 마커기반 증강현실을 추가하기 위해 OpenGL API에서 ARToolkit library를 활용하였다.
  • 본 연구에서는 전술한 모델들의 단점을 보완할 수 있는 가상현실 기반 4D CAD 도면을 제시하고자 한다. 이 도면은 기존에 널리 사용되는 2차원 CAD 도면 위에 마커(Marker)를 추가하여 사용자가 카메라나 두부 장착형 디스플레이(Head Mounted Display: HMD)와 같은 장비로 도면을 보았을 때 2차원 도면에 표현된 부재를 3차원 모델로 증강시켜 보여준다.
  • 첫 번째로 기능은 도면 위에 3차원 모델을 증강시켜 보여주는데, 이 구조물을 사용자가 x, y, z축으로 이동 및 회전, 확대, 축소를 하며 관찰할 수 있다. 이 기능을 통해 사용자는 도면상에 나타난 구조물 혹은 구성 요소에 대한 충분한 관찰을 할 수 있어 이해를 높일 수 있도록 해 준다. 엔지니어가 간단한 키 조작(Fig.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
3D CAD, BIM 모델의 장점은 무엇인가? 프로젝트 참여자들의 도면에 대한 이해도를 높여 원활한 의사소통을 돕기 위해 3차원 현실을 그대로 묘사할 수 있는 3차원 시각화 도구인 3D CAD, BIM 모델의 도입이 점차 증가하고 있다. 두 모델은 구조물의 상세 요소(Element)들과 관련 정보들을 자세하고 풍부하게 포함할 수 있고, 3차원 모델로 표현되어 사용자의 직관적 이해를 돕는다. 그러나 두 모델은 몇 가지 단점이 있는데, (1) 모델을 관찰하기 위한 소프트웨어(프로그램)는 컴퓨터의 높은 성능을 요구하여 특정 장소에서만 활용할 수 있어 이동성이 떨어진다는 점과, (2) 두 모델을 관찰할 수 있는 소프트웨어를 다루기 위한 전문 지식을 요구하는 점, (3) 두 모델이 보여주는 복잡한 가상현실(Virtual reality) 환경에 익숙하지 않은 프로젝트 참여자들에게 오히려 이해를 어렵게 하는 점, (4) 많은 경우 시설물 전체 설계도면은 설계 업체의 기술 경쟁력과 관계된 기밀한 것이므로, 시공을 위해 시공업체에게 제시할 때 필요한 부분만을 따로 제공해야 하기 때문에 부분별 모델 구축에 추가 비용 및 시간을 소요하게 되는 점이 대표적인 단점들이다.
건설 프로젝트에서 설계 도면은 어떻게 활용되는가? 건설 프로젝트에서 설계 도면은 발주자, 설계자, 시공자와 같은 참여자들의 핵심적인 의사소통 도구로 활용된다. 그러나 2차원 도면은 3차원 구조물의 단편적인 모습만을 담고 있어 설계 분야에 충분한 전문성을 지니지 않은 사람이 도면에서 묘사하는 바를 쉽게 이해하기 어렵다.
건설 프로젝트에서 2차원 도면의 문제점은 무엇인가? 건설 프로젝트에서 2차원 도면은 참여자들간의 의사소통 도구로 활용되고 있으나, 전문적인 표기 방식으로 인해 도면에 경험이 많은 전문가를 제외한 다른 참여자들이 쉽게 도면의 정보를 파악하기 어렵다. 이러한 점을 극복하기 위해 본 연구에서는 증강현실 및 4D CAD 기술을 접목한 새로운 도면을 제시하고자 한다.
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