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문제 정의
- 설문지의 구성은 일반사항을 포함하여 다섯 부분으로 나누어 설문하였고, IPA모델 적용을 위해 54개의 BIM기능에 대한 설문항목의 중요도 및 만족도 수준을 파악할 수 있도록 작성하였다. 또한 설문항목들에 대한 타당성을 높이기 위해, 표면타당성 검증 방법을 사용하여 타당성을 높이고자 하였다. 본 연구에서는 설문항목을 검토하기 위해, 건설기술연구원, 철도기술연구원에 근무하고 있는 BIM전문가에게 설문내용을 검토하도록 하여, 표면타당성을 높이고자 노력하였다.
- 본 연구는 건설 프로젝트에 BIM의 활용이 확대되고 있으나, 프로젝트 발주단계에 BIM의 기능을 고려하여 프로젝트 특성에 적합한 기능으로 체계적으로 BIM을 적용할 수 있는 발주과정의 절차모형의 제공이 부족한 것으로 판단하여, BIM의 기능분류체계에 의한 BIM의 발주모형을 제시하고자 하였으며, 연구의 결론은 다음과 같다.
- 본 연구에서는 모델링 이외의 다양한 업무를 수행할 수 있는 BIM기능들과 그에 따른 세부기능을 분석한다. 또한 BIM기능의 효율적인 파악을 위해 분류기준과 코드를 정의하여 BIM기능요소 분류체계를 도출한다.
- 또한 설문항목들에 대한 타당성을 높이기 위해, 표면타당성 검증 방법을 사용하여 타당성을 높이고자 하였다. 본 연구에서는 설문항목을 검토하기 위해, 건설기술연구원, 철도기술연구원에 근무하고 있는 BIM전문가에게 설문내용을 검토하도록 하여, 표면타당성을 높이고자 노력하였다. 설문의 일반사항은 Fig.
- 이는 모델링 객체 내의 정보만을 연계하여 BIM객체에 대한 분류체계를 바탕으로 업무를 수행하기에는 효율성이 떨어지게 된다는 것을 의미하며, 각 BIM기능 별 특성에 따른 분류정보를 파악하기 위한 분류체계가 필요하다. 이에 본 연구에서는 BIM기능에 대한 분류체계를 구성하여, 기능별 특성을 효율적으로 파악할 수 있도록 한다.
- 또한 BIM기능의 효율적인 파악을 위해 분류기준과 코드를 정의하여 BIM기능요소 분류체계를 도출한다. 이후 구성된 분류체계를 기반으로 BIM기능을 발주할 수 있는 발주모듈 구성 방안을 제시하여, 업무 수행에 필요한 기능의 발주효율성을 높이고자 한다. 특히 건축·토목·전기 등 다양한 분야가 복합적으로 시행되는 철도시설사업에서 각 분야 간의 통합적인 관리의 방안으로 BIM 기술이 대두됨에 따라, IPA (Importance Performance Analysis)분석기법을 사용하여 철도시설공사에서 적용할 수 있는 BIM기능들을 분류하고, 구성된 모듈에 사례적용을 실시하여 활용성을 확보하고자 한다.
제안 방법
- 본 연구에서서 적용한 LOD 수준은 미국의 AIA, NIBS 등 다양한 기관과 협력하여 BIM의 적용을 위해 연구하고 있는 BIM FORUM에서 제시한 LOD를 적용하였다. BIM FORUM의 LOD는 각각의 객체에 따른 상세 LOD수준까지 제시하며, BIM기능을 활용할 때 필요한 모델링의 수준을 체계적으로 확인할 수 있기에 이를 적용하였다.
- BIM 분류체계 구성을 하기 앞서, 본 절에서는 건설정보 분류체계의 분류기준과 코드 구성을 참고하여 각 모델링 기능을 분류할 분류코드를 정의한다.
- 두 번째는, 발주자가 BIM기능검색을 통하여 기능을 파악한 후, 발주하고자 하는 기능들에 대하여 선택하는 모듈이다. BIM기능 선택 후 선택완료 버튼을 누르면 자동적으로 다음 모듈인 LOD수준 설정 모듈로 선택한 기능들이 연계되도록 구성하였다. 세 번째 모듈인 LOD수준 설정 모듈에서는 발주하고자 하는 기능들에 대한 정보수준을 설정하는 모듈이다.
- 둘째, 구성된 BIM기능 분류체계를 바탕으로 BIM기능에 대한 발주프로세서를 구축하기 위해 BIM기능 검색, BIM기능 선택, LOD수준 설정, 발주보고서 확인 모듈을 구성하였다.
- 본 연구에서는 모델링 이외의 다양한 업무를 수행할 수 있는 BIM기능들과 그에 따른 세부기능을 분석한다. 또한 BIM기능의 효율적인 파악을 위해 분류기준과 코드를 정의하여 BIM기능요소 분류체계를 도출한다. 이후 구성된 분류체계를 기반으로 BIM기능을 발주할 수 있는 발주모듈 구성 방안을 제시하여, 업무 수행에 필요한 기능의 발주효율성을 높이고자 한다.
- 먼저, 각 기능들을 검색모듈을 통해 파악하고, 선택모듈에서 발주하기 위한 BIM기능들을 선택하였다. 또한 LOD수준 설정창과 연계시켜, 각 모델링 기능에 대한 LOD수준을 설정하여 LOD수준을 확인하였으며, 발주보고서 모듈에서 선택 및 설정했던 BIM기능들을 최종적으로 검토하여 발주보고서를 출력하였다.
- 데이터베이스에는 발주자가 원하는 BIM기능을 파악하기 위해 기능에 대한 분류체계와 IPA분석을 통해 도출한 데이터를 입력시켜 둔다. 또한 본 연구에서는 모형의 정보수준을 나타낼 수 있는 LOD(Level of Development) 수준 값을 데이터베이스에 입력시켜 두었다. LOD 수준 값을 연구에 활용한 이유는 3D모델의 정보수준에 따라 각 기능들을 구현할 수 있는 범위가 다르기 때문에, 각각의 3D 모델들의 정보수준에 대한 정의가 필요하기 때문이다.
- 앞의 데이터베이스를 기반으로 기능검색 모듈, 기능선택 모듈, LOD 수준 설정 모듈, 발주보고서 확인 모듈을 구성하여, 각 모듈 간의 연계를 통해 효율적으로 BIM기능을 발주할 수 있는 프로세스를 제시한다. 또한 본 장에서는 구축한 BIM기능 발주 프로세서의 적용성을 검토하기 위하여 가상의 시나리오를 작성하고, 이를 분석하여 적용성을 검증한다.
- 발주자는 선택했던 각각의 모델링 기능에 대해 LOD수준을 100~500사이에서 설정하게 되면, 자동적으로 LOD수준 연계데이터에 따라 모델링 이외의 타 기능들의 LOD수준이 설정되도록 구성하였다. 또한 적용버튼을 눌러 최종적인 LOD수준에 대하여 확인할 수 있으며, 설정완료버튼을 통하여 자동적으로 네 번째 모듈인 발주보고서 확인모듈로 연계되어 최종적인 발주내역을 확인하고 출력할 수 있도록 구성하였다.
- 먼저, BIM기능요소 도출을 위한 자료로 아래 Fig. 2의 왼쪽과 같이 국내 논문의 문헌조사 및 분석을 수행한다. 분석 대상 문헌은 2010년부터 2014년까지 제출된 논문으로, 여러 학회에서 발간한 논문집, 학회지, 학술발표논문 등에서 186편의 논문을 수집하여 분석하였다.
- 앞서 IPA기법을 통해 철도시설공사에 적용할 수 있는 1사분면의 BIM기능들을 발주모형에 적용하였다. 먼저, 각 기능들을 검색모듈을 통해 파악하고, 선택모듈에서 발주하기 위한 BIM기능들을 선택하였다. 또한 LOD수준 설정창과 연계시켜, 각 모델링 기능에 대한 LOD수준을 설정하여 LOD수준을 확인하였으며, 발주보고서 모듈에서 선택 및 설정했던 BIM기능들을 최종적으로 검토하여 발주보고서를 출력하였다.
- 1과 같은 수행절차를 통하여 분류체계를 구성한다. 먼저, 건설 분야에서 수행 할 수 있는 BIM기능을 도출하기 위해 문헌을 수집하여 분석을 실시한다. 분석을 통하여 BIM기능들을 도출하고, 이를 구분하기 위해 수행단위, BIM기능, 세부기능에 대한 분류기준과 분류코드를 정의한다.
- 본 연구에서 구성한 BIM기능의 발주모형은 Fig. 7과 같으며, 모형 구성을 위해 우선적으로 데이터베이스를 구축한다. 데이터베이스에는 발주자가 원하는 BIM기능을 파악하기 위해 기능에 대한 분류체계와 IPA분석을 통해 도출한 데이터를 입력시켜 둔다.
- 본 연구에서 구축한 BIM기능 발주 프로세서의 모듈은 Fig. 8과 같이 기능검색, 기능선택, LOD수준 설정, 발주보고서 확인의 총 4가지 모듈이며, VBA(Visual Basic for Application)코드를 사용하여 구축하였다. 먼저 기능검색 모듈은 발주하고자 하는 BIM기능을 파악하기 위한 모듈이며, 앞서 도출한 BIM기능의 수행단위별로 분류된 기능을 클릭을 하거나, 검색어를 입력하여 일치하는 BIM기능들을 파악할 수 있다.
- 본 연구에서 제시하는 BIM기능 발주 프로세서의 사례적용을 통해 BIM기능을 확인하여 발주보고서까지 출력하였다. 또한, 검색 기능 내에 포함되어 있는 각 BIM기능에 대한 설명을 참고로 하여, BIM관련 지식이 전무한 사용자들이라도 실무와 관련된 내용으로 설명이 되어 있으므로, 이를 바탕으로 BIM기능의 발주에 도움이 될 수 있을 것이다.
- LOD 수준 값을 연구에 활용한 이유는 3D모델의 정보수준에 따라 각 기능들을 구현할 수 있는 범위가 다르기 때문에, 각각의 3D 모델들의 정보수준에 대한 정의가 필요하기 때문이다. 본 연구에서서 적용한 LOD 수준은 미국의 AIA, NIBS 등 다양한 기관과 협력하여 BIM의 적용을 위해 연구하고 있는 BIM FORUM에서 제시한 LOD를 적용하였다. BIM FORUM의 LOD는 각각의 객체에 따른 상세 LOD수준까지 제시하며, BIM기능을 활용할 때 필요한 모델링의 수준을 체계적으로 확인할 수 있기에 이를 적용하였다.
- 본 장에서는 앞서 도출한 BIM기능요소 분류체계를 기반으로 철도시설에 적용할 수 있는 BIM기능을 판별하여 적용성을 분석하기 위해 IPA분석을 실시하였다. IPA분석을 위하여 각 기능에 대한 중요도와 만족도에 대해 5점척도를 사용하여 설문지를 작성하고, 2014년 9월 4일부터 11월까지 약 2개월 간 설계사, 감리사, 시공사, 연구소에 근무하고 있는 실무자를 대상으로 E-mail 및 우편을 통해 설문을 실시하였으며, 총 65부 중 42부가 회수되었다.
- 본 절에서는 앞서 도출한 BIM기능을 바탕으로 분류체계를 구성하기 위해, Fig. 3과 같이 세 가지 단계의 분류기준을 정의한다.
- 본 절에서는 앞서 정의한 BIM기능의 분류기준과 분류코드에 따라 총 7개의 수행단위에 대한 54개의 BIM기능들을 분류하고, 그에 따른 세부기능들을 분류하였다. 아래 Fig.
- 먼저, 건설 분야에서 수행 할 수 있는 BIM기능을 도출하기 위해 문헌을 수집하여 분석을 실시한다. 분석을 통하여 BIM기능들을 도출하고, 이를 구분하기 위해 수행단위, BIM기능, 세부기능에 대한 분류기준과 분류코드를 정의한다. 이후 각 특성에 따라 분류기준과 코드에 부합되는 기능들을 분류하여 BIM기능요소 분류체계를 구성한다.
- IPA분석을 위하여 각 기능에 대한 중요도와 만족도에 대해 5점척도를 사용하여 설문지를 작성하고, 2014년 9월 4일부터 11월까지 약 2개월 간 설계사, 감리사, 시공사, 연구소에 근무하고 있는 실무자를 대상으로 E-mail 및 우편을 통해 설문을 실시하였으며, 총 65부 중 42부가 회수되었다. 설문지의 구성은 일반사항을 포함하여 다섯 부분으로 나누어 설문하였고, IPA모델 적용을 위해 54개의 BIM기능에 대한 설문항목의 중요도 및 만족도 수준을 파악할 수 있도록 작성하였다. 또한 설문항목들에 대한 타당성을 높이기 위해, 표면타당성 검증 방법을 사용하여 타당성을 높이고자 하였다.
- 셋째, 구축한 BIM기능 발주프로세서를 IPA분석을 통해 도출한 철도프로젝트에 적용가능한 BIM기능을 대상으로 가상의 시나리오를 작성하여 활용성을 검토하였다.
- 9와 같이 사례적용을 실시하였다. 앞서 IPA기법을 통해 철도시설공사에 적용할 수 있는 1사분면의 BIM기능들을 발주모형에 적용하였다. 먼저, 각 기능들을 검색모듈을 통해 파악하고, 선택모듈에서 발주하기 위한 BIM기능들을 선택하였다.
- 앞의 데이터베이스를 기반으로 기능검색 모듈, 기능선택 모듈, LOD 수준 설정 모듈, 발주보고서 확인 모듈을 구성하여, 각 모듈 간의 연계를 통해 효율적으로 BIM기능을 발주할 수 있는 프로세스를 제시한다. 또한 본 장에서는 구축한 BIM기능 발주 프로세서의 적용성을 검토하기 위하여 가상의 시나리오를 작성하고, 이를 분석하여 적용성을 검증한다.
- 우선 최상위단계의 분류항목인 7개의 BIM 수행단위에 대한 분류코드로는 각 수행단위의 첫 대문자 스펠링으로 정의를 하였다. 모델링 수행단위는 M(Modeling), 물량 및 비용 산출 수행단위는 T(Takeoff of Quantity and Cost), 간섭검토 수행단위는 I(Interference), 시뮬레이션 수행단위는 S(Simulation), 공사관리 수행단위는 C(Construction Management), 분석기능 수행단위는 A(Analysis Function), 유지관리 수행단위는 F(Facility Maintenance)로 정의한다.
- 분석을 통하여 BIM기능들을 도출하고, 이를 구분하기 위해 수행단위, BIM기능, 세부기능에 대한 분류기준과 분류코드를 정의한다. 이후 각 특성에 따라 분류기준과 코드에 부합되는 기능들을 분류하여 BIM기능요소 분류체계를 구성한다.
- 첫 번째로, 최상위 단계(Level 1)의 분류기준을 설정하기 위해, 앞서 186편의 논문에서 도출된 470개의 BIM기능들을 바탕으로, 공통된 키워드를 분석하여 수행단위를 정의한다. 470개의 BIM기능에 따른 키워드를 분석한 결과, Modeling 32%, 물량 및 비용 산출 10%, 간섭검토 9%, 시뮬레이션 12%, 공사관리 11%, 분석기능 17%, 유지관리 9%의 비율로 총 7개의 수행단위를 도출하여 최상위 단계(Level 1)의 분류기준으로 설정하였다.
- 첫째, 연구에서는 BIM기능들을 파악하기 위해 최근 5년간 국내외 BIM관련 연구문헌들을 분석하여 470개의 세부 항목과 54개의 주요 항목을 분류하였고, 연구에서 제시한 분류기준 및 분류코드를 활용하여 실무 활용이 가능한 BIM기능요소 분류체계를 구성하였다. BIM기능요소 분류체계는 BIM기능의 체계적 분류체계가 부족한 상황에서 프로젝트별 BIM기능 구성을 위한 다양한 용도로 활용성을 갖을 수 있다.
- 특히 건축·토목·전기 등 다양한 분야가 복합적으로 시행되는 철도시설사업에서 각 분야 간의 통합적인 관리의 방안으로 BIM 기술이 대두됨에 따라, IPA (Importance Performance Analysis)분석기법을 사용하여 철도시설공사에서 적용할 수 있는 BIM기능들을 분류하고, 구성된 모듈에 사례적용을 실시하여 활용성을 확보하고자 한다.
대상 데이터
- 본 장에서는 앞서 도출한 BIM기능요소 분류체계를 기반으로 철도시설에 적용할 수 있는 BIM기능을 판별하여 적용성을 분석하기 위해 IPA분석을 실시하였다. IPA분석을 위하여 각 기능에 대한 중요도와 만족도에 대해 5점척도를 사용하여 설문지를 작성하고, 2014년 9월 4일부터 11월까지 약 2개월 간 설계사, 감리사, 시공사, 연구소에 근무하고 있는 실무자를 대상으로 E-mail 및 우편을 통해 설문을 실시하였으며, 총 65부 중 42부가 회수되었다. 설문지의 구성은 일반사항을 포함하여 다섯 부분으로 나누어 설문하였고, IPA모델 적용을 위해 54개의 BIM기능에 대한 설문항목의 중요도 및 만족도 수준을 파악할 수 있도록 작성하였다.
- 2의 왼쪽과 같이 국내 논문의 문헌조사 및 분석을 수행한다. 분석 대상 문헌은 2010년부터 2014년까지 제출된 논문으로, 여러 학회에서 발간한 논문집, 학회지, 학술발표논문 등에서 186편의 논문을 수집하여 분석하였다. 수집된 문헌의 분석결과 470개의 BIM기능들을 도출되었으며, 이들 중 중복되는 기능들을 통합하여 모델링, 시뮬레이션, 분석기능 등 총 54개의 BIM기능들을 도출할 수 있었다.
데이터처리
- 설문조사 후, 설문을 실시한 결과 값에 대해 신뢰도를 확보하기 위한 방안으로, SPSS 22.0 프로그램을 활용하여 크론바하 알파 계수를 이용한 내적 일관성을 분석하였다. 신뢰도는 측정된 결과의 일관성, 정확성, 의존가능성, 안정성, 예측가능성과 관련된 개념으로 동일한 개념에 대해 측정을 되풀이했을 때 동일한 측정값을 얻을 가능성을 말한다.
성능/효과
- 첫 번째로, 최상위 단계(Level 1)의 분류기준을 설정하기 위해, 앞서 186편의 논문에서 도출된 470개의 BIM기능들을 바탕으로, 공통된 키워드를 분석하여 수행단위를 정의한다. 470개의 BIM기능에 따른 키워드를 분석한 결과, Modeling 32%, 물량 및 비용 산출 10%, 간섭검토 9%, 시뮬레이션 12%, 공사관리 11%, 분석기능 17%, 유지관리 9%의 비율로 총 7개의 수행단위를 도출하여 최상위 단계(Level 1)의 분류기준으로 설정하였다.
- 4사분면에 분포되어 있는 조경모델링, 에너지모델링, 랜더링, 항공뷰 시뮬레이션, 디자인 분석, 자원분석 기능들은 응답자들에게 중요도는 높게 평가되지만 만족도가 상대적으로 낮게 평가됨으로써 철도공사에 BIM기능을 적용할 때 고려하여야 할 우선순위가 가장 높은 요인임을 판별할 수 있다.
- 기초연구 분야에서는 크론바흐 알파 계수가 0.8이상이면 분석 접합성이 높다고 판단되는데, 본 연구에서의 설문 결과 값에 대한 크론바하 알파 계수는 Table 2와 같이 중요도는 0.888, 만족도는 0.932로써, 설문 결과 값을 활용한 통계적 분석은 적합하다고 판단할 수 있다.
- 또한, 검색 기능 내에 포함되어 있는 각 BIM기능에 대한 설명을 참고로 하여, BIM관련 지식이 전무한 사용자들이라도 실무와 관련된 내용으로 설명이 되어 있으므로, 이를 바탕으로 BIM기능의 발주에 도움이 될 수 있을 것이다. 또한 LOD수준 설정 모듈에서 모델링 이외의 다른 기능을 발주할 때, 설정되어야 하는 모델링의 최소 LOD수준을 경고창을 통해 확인할 수 있다. 이에 발주자가 원하는 기능을 발주하여 실제 프로젝트에 사용할 때, LOD수준이 각 기능의 최소 수준 이하에 설정 때문에 야기되는 모델링의 재작업 오류를 최소화할 수 있을 것이라고 판단된다.
- 본 연구에서 제시한 BIM기능요소 분류체계를 활용하면 BIM기능을 발주하고자 하는 여러 기관들이 필요한 기능을 파악하여 프로젝트 특성에 적합한 기능들을 추출할 수 있으며, 구축한 BIM 발주모형의 프로세서 순서에 따라 발주를 진행하여 필요한 BIM기능을 구현할 수 있다. 단순한 3D 간섭관리 외에 설계, 시공 및 유지관리단계에 BIM이 갖는 다양한 기능 정보를 제공함으로서 BIM의 실무적 활용성을 높일 수 있을 것으로 기대한다.
- 세 번째로, 하위단계(Level 3)의 분류기준은 상위단계(Level 2)에서 구성된 주요 BIM기능들에 대한 세부기능이다. 하위단계(Level 3)의 세부기능들은 BIM 업무를 수행하기 위해서 사용할 수 있는 최소한의 기능이며, 각 세부기능들의 수행을 통해 상위단계(Level 2)의 주요 BIM기능을 구현하게 된다.
- 분석 대상 문헌은 2010년부터 2014년까지 제출된 논문으로, 여러 학회에서 발간한 논문집, 학회지, 학술발표논문 등에서 186편의 논문을 수집하여 분석하였다. 수집된 문헌의 분석결과 470개의 BIM기능들을 도출되었으며, 이들 중 중복되는 기능들을 통합하여 모델링, 시뮬레이션, 분석기능 등 총 54개의 BIM기능들을 도출할 수 있었다.
후속연구
- 본 연구에서 제시한 BIM기능요소 분류체계를 활용하면 BIM기능을 발주하고자 하는 여러 기관들이 필요한 기능을 파악하여 프로젝트 특성에 적합한 기능들을 추출할 수 있으며, 구축한 BIM 발주모형의 프로세서 순서에 따라 발주를 진행하여 필요한 BIM기능을 구현할 수 있다. 단순한 3D 간섭관리 외에 설계, 시공 및 유지관리단계에 BIM이 갖는 다양한 기능 정보를 제공함으로서 BIM의 실무적 활용성을 높일 수 있을 것으로 기대한다.
- 본 연구에서 제시하는 BIM기능 발주 프로세서의 사례적용을 통해 BIM기능을 확인하여 발주보고서까지 출력하였다. 또한, 검색 기능 내에 포함되어 있는 각 BIM기능에 대한 설명을 참고로 하여, BIM관련 지식이 전무한 사용자들이라도 실무와 관련된 내용으로 설명이 되어 있으므로, 이를 바탕으로 BIM기능의 발주에 도움이 될 수 있을 것이다. 또한 LOD수준 설정 모듈에서 모델링 이외의 다른 기능을 발주할 때, 설정되어야 하는 모델링의 최소 LOD수준을 경고창을 통해 확인할 수 있다.
- 또한 LOD수준 설정 모듈에서 모델링 이외의 다른 기능을 발주할 때, 설정되어야 하는 모델링의 최소 LOD수준을 경고창을 통해 확인할 수 있다. 이에 발주자가 원하는 기능을 발주하여 실제 프로젝트에 사용할 때, LOD수준이 각 기능의 최소 수준 이하에 설정 때문에 야기되는 모델링의 재작업 오류를 최소화할 수 있을 것이라고 판단된다.
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