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문제 정의
- 부산항 국제여객터미널 건립공사 프로젝트는 부산 북항을 해양도시 관문의 상징적인 역할을 수행하고 세계적 관광 명소로 조성하기 위한 부산 북항 재개발사업의 핵심시설이다. 국제여객 및 크루즈터미널, 공공기능과 상업 업무기능의 복잡한 공간 요구조건을 충족하고 다양한 시각적 검토를 위하여 BIM 설계가 적극 요구되었으며, 아울러 설계도서의 품질향상 및 효율적 공사관리를 수행하고자 발주자인 부산항만공사에서 BIM 도입을 적극 추진하였다.
- 부산항 국제여객터미널 프로젝트의 설계단계와 시공단계에서 적용한 각종 BIM 내용들과 수행과정에서 느낀 문제점 및 발전 방향에 대해 간략하게 소개하고자 한다.
제안 방법
- 3D BIM Data에서 직접 추출된 구조 지점별 Level 정보와 부위별 단면도를 활용하여 구조설계의 적합성 검토 및 추후 시공성을 고려한 계획이 되도록 활용하였다.
- 건물 각 부위의 단면을 BIM Modeling에서 추출하여 수직관계 등 단면계획의 세부검토 및 층고 계획의 적정성을 각 부위별로 상세 검증을 하였다. 또한 예상 수요시설에 대한 최적의 에너지원 다변화 구성계획과 적정성 검토 등 기계설비 분야의 협의과정에 활용함으로써 적정한 설비공간 확보를 위한 자료로 효과적으로 활용하였다.
- 산출 데이터 분류방법은 부재별로 분류함을 기본으로 하고, 각 부재의 산출량을 층별로 구분하였다. 그리고 건축 마감은 벽체, 바닥, 천장으로 구분된 각각의 실별로 구분하였다.
- 수립된 공정계획에 맞춰 가상 시공 시뮬레이션을 수행하여 합리적인 공정 계획의 검증 및 일정 시점에 대한 공사 진행사항 등을 시각적으로 파악하는데 활용하였다. 그리고 현재 공사 진행상황을 파악하고 시뮬레이션 함으로써 월간공정 회의시 계획공정 대비 실적공정을 시각적으로 확인하였다.
- 본 건물의 주요 디자인 요소인 비정형 지붕형태의 특성상 우수 처리에 대한 적정한 계획이 중요한 문제로 인식되어, 비정형 지붕면의 각 부위별 구배를 입체적으로 확인하여 거터의 설치 위치, 홈통의 위치 및 개수의 적정성을 판단하는 근거자료로 활용하였다.
- 비정형 Design 형태의 설계 적정성 검토를 위하여 곡률값 수치화를 통하여 구체적이고 정확한 부재 계획이 가능하도록 하였다.
- 또한 현장에서 설계변경 시 변경 전, 후 의 수량을 비교할 수 있는 근거 데이터로 활용하였다. 산출 데이터 분류방법은 부재별로 분류함을 기본으로 하고, 각 부재의 산출량을 층별로 구분하였다. 그리고 건축 마감은 벽체, 바닥, 천장으로 구분된 각각의 실별로 구분하였다.
- 상세수준으로 Modeling된 장비를 배치함으로써 적정한 장비 배치 및 관리 및 점검 동선의 확보여부를 검토하였다.
- 수립된 공정계획에 맞춰 가상 시공 시뮬레이션을 수행하여 합리적인 공정 계획의 검증 및 일정 시점에 대한 공사 진행사항 등을 시각적으로 파악하는데 활용하였다. 그리고 현재 공사 진행상황을 파악하고 시뮬레이션 함으로써 월간공정 회의시 계획공정 대비 실적공정을 시각적으로 확인하였다.
- 비전문가인 대부분의 의사결정권자들에게 2D 도면으로는 파악할 수 없는 공간감과 시각적 효과를 모든 뷰포인트에서 사전에 보여 줌으로써 이해를 돕고, 보행자 중심의 디자인 적정성 검토와 타 분야간 의사소통의 자료로 활용하였다. 시각적 검토 주요 내용으로는 본 건물의 주요 Design 요소인 지붕의 원형부분 측창의 적정 돌출높이, 외부 커튼월 및 패널의 분할비율, 램프 경사각 적정성, 주요 공간의 실내 분위기, 등에 대해 실시하였다.
- 실시설계 이후 통합분야 시공간섭 체크사항까지 반영한 정확한 BIM 데이터의 형상정보를 활용하여 부재의 수량을 추출하였으며, 기존 방식의 수량과 비교함으로써 산출근거의 신뢰성을 검증하는데 활용하였다. 또한 현장에서 설계변경 시 변경 전, 후 의 수량을 비교할 수 있는 근거 데이터로 활용하였다.
- 이상 부산북항재개발 1-2단계 (국제여객터미널건립)사업의 설계단계부터 통합분야 시공간섭 체크단계 그리고 시공단계에 이르기까지 BIM을 활용한 사례를 살펴보았다.
- 주상도를 3차원으로 형상화한 후 파일 깊이를 풍화암 저변 3m 관입 기준을 세워 각 파일의 개수 및 길이를 산정하여 토목공사의 기초자료로 활용하였다.
대상 데이터
- 도서의 정합성, 오류사항의 체크 및 구조계산의 정확한 설계적용여부의 검토를 위하여 형상정보는 물론 실명, 실번호의 공간 ID데이터, 객체 이름과 크기의 객체 ID 데이터 등을 BIM 데이터로부터 추출하여 활용하였다.
성능/효과
- BIM 도입효과에 대해 살펴보면 설계단계 및 통합분야 시공간섭 체크단계에서 발견된 설계오류 및 간섭사항들이 얼마만큼의 경제적 이익을 가져다주었는지 정량적으로 파악하기 어렵고, BIM을 활용한 시공성 검토 및 공기 단축의 효과 또한 정량적으로 파악되지 못하는 관계로 수치적으로 표현할 수는 없으나, 225 항목의 설계 오류를 발견 수정하여 설계 완성도 향상 및 시공 오류를 방지할 수 있었고, 주요 항목에 대해 시각화를 함으로써 사업이해관계자의 이해를 돕고 의사 결정에 참고할 수 있었다는 것과 비정형 복잡 공사에 BIM을 적용하여 시공정밀도를 향상시킨 것이 본사업에서의 BIM 도입효과라고 할 수 있고 부과적으로 대외 홍보 효과 또한 적지 않았다.
- BIM도입 성공 열쇠는 사업을 주관하는 발주처와 CM업체의 BIM 도입에 따른 잠재적 이익에 대한 확고한 믿음과 추진력에 의해 극복될 수 있는 것으로서, 그 점에서 발주처인 부산항 만공사와 건설사업관리단의 노력이 본 프로젝트의 BIM 성과에 많은 영향을 주었고 그 결과 BIM관련 각종 상을 수상한 바 있다.
- 설계단계에서 미처 검토되지 못하였거나 발견되지 못했던 도서간의 불일치 사항과 설계오류사항에 대하여, 분야별 통합 BIM데이터를 활용하여 도면 및 일람표 등 설계정보에 대한 오류를 최종적으로 검토하여, 납품초기에 실시설계 도서를 수정보완하여 시공전 조치할 수 있는 사항들을 미리 수정함으로써 재시공 및 시공지연을 미연에 방지하는데 중요한 역할을 하였다. 검토 시간은 약 1개월 정도 소요되었으며, 검토결과 건축과 구조간의 간섭오류는 22건, 건축도서간의 불일치 45건이 체크되었고, 구조분야는 간섭오류 15건, 도서간 불일치 59건이 체크되었으며, 기계 전기설비분야는 114건의 간섭 및 설계오류가 체크되어 수정조치 하였다.
- 결론적으로 수량산출에 BIM을 적용하기에는 현실적인 이유로 산출할 수 있는 항목이 제한적이고 수작업보다는 정확도가 떨어지므로 한계가 있으나 주요 항목에 대해 기존 방식으로 산출한 수량 데이터와 비교 분석하는 기능은 나름 의미가 있었다고 할 수 있다.
- 국제여객터미널에 입주하는 여러 수요기관 별로 요구 공간이 있었고, 각 요구공간에 대한 Zoning 구간을 시각적 분포도로 작성하여 실별 관계 구성에 대하여 설계 적정성을 확인하였으며, 또한 준공후 50년 사용에 대비한 공간 규모 검토와 입출국서비스 시간을 인천국제공항 수준인 20분내 처리할 수 있도록 공간 구성을 재검토 할 때 실시간으로 Zoning 다이어그램을 통하여 계획내용을 검토할 수 있었다.
- 기존의 2D도면에서 확인이 힘들었던 맨홀, 집수정 높이를 3D 모델을 통하여 확인하고 기존 관로와 계획 관로의 연결높이를 확인하여 관로의 정확한 위치를 산정할 수 있었다.
- 도면의 오류 및 간섭사항을 효과적으로 협의하고 조치사항을 관리하기 위하여 체계적인 업무 프로세스 관리가 필요하였는데, 중요도, 공종구분, 검토형태, 동/위치 등을 분류하여 검토항목을 명확히 구분하였으며 담당자, 수신날짜, 수신형태, 조치사항을 구분하여 BIM 반영여부 및 설계도서 반영여부를 빠짐없이 실현하기 위해 상세한 체크 리스트를 활용하여, 의사소통을 명확히 하고 각 항목의 처리과정 및 조치결과를 세부적으로 관리할 수 있었다.
- 실시설계 VE 업무와 설계변경 진행시 대안 설계의 적정성 및 기능상의 문제점을 사전에 검토하기 위하여 부위별 상세 모델링 데이터를 구축 시각화하여 협의 자료로 활용함으로써 VE업무수행 방식의 효율성을 증대시킬 수 있었으며 다양한 주체의 의견수립 용이성을 바탕으로 VE 제안이 훨씬 용이하게 진행되었고 변경 과정에서 발생할 수 있는 오류와 소모적 논쟁을 최소화 할 수 있었다.
- 평면적의 물량 산출에 있어서는 BIM Data값과 기존물량산출 방법에 차이가 없어 물량산출 값에서도 유사한 결과 값을 얻었으나, 수직부재의 경우 BIM Data와 기존물량산출 방법의 차이로 물량차 발생하였고, BIM프로그램의 주요기능은 평면도의 3D시각화를 통한 간섭부위 체크이므로 부재의 Data를 분석하여 물량산출 시에는 기존물량산출 방법에 비하여 효율성이 떨어졌다.
후속연구
- 지금까지는 설계부터 시공 및 유지관리까지의 프로젝트 생애주기 동안 문제점을 사전에 파악해 수정하고, 공기 단축과 비용 절감의 효과가 있다는 막연한 기대감으로 그 동안 일부 발주자와 건설업체에서 밀어붙이기식으로 BIM 도입을 접근했다면, 이제부터는 프로젝트의 특성에 따라 효과적으로 적용 가능한 부분부터 하나하나 설계 및 시공 프로세스에 적용해서 기대했던 효과를 점차적으로 늘려나감으로써 해외 건설산업 분야의 BIM수준을 하루빨리 넘어설 수 있기를 기대해본다.
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