건설사업비 중 건축물의 유지관리비용이 차지하는 비중이 초기투자비만큼이나 상당하며 국내의 경우 건설공사의 생애주기비용(LCC)관점에서 설계VE검토 업무를 시행하고 있다. 건설산업의 정보화와 고도화 급속히 진행됨에 따라 BIM에 대한 관심이 고조되고 있다. 2012년부터 조달청은 500억원 이상인 공공공사에 BIM적용을 의무화를 시작으로 2016년부터 조달청이 발주하는 모든 공공공사에 BIM적용이 의무화된다. 건축설계의 패러다임이 2D방식에서 3D, 데이터관리 관점의 BIM으로의 전환이 정책적으로 이루어지고 있는 환경에서, LCC측면에서의 BIM활용에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 특히, LCC분석 요소 중 하나인 수선교체비 산정을 위한 BIM 소프트웨어는 부재하며 상용화된 BIM저작도구에서 수선교체비 산정을 위한 정보의 전달이 부족하다. 따라서 본 연구에서는 데이터 표준 포맷인 IFC기반 수선교체비 산정을 위한 프로세스를 제안한다. 먼저, 현재 존재하는 수선교체 기준을 분석하고 BIM기반 수선교체비 산정 요구정보를 정의한다. 정의된 요구정보는 각 정보에 해당하는 IFC를 통해 추출되고, BIM기반 수선교체비 산정 요구정보 DB에 저장된다. 이는 외부 DB인 수선교체기준DB와 단가DB와 연계하여 수선교체비를 산정한다. 본 연구가 제시하는 프로세스를 통해 BIM환경에 대응하여 BIM모델을 활용한 수선교체비 산정의 효율화를 기대하며 수선교체비 뿐만 아니라 초기공사비, 에너지비용, 유지관리비용에 이르기까지 향후 LCC분석 요소에 확장하여 적용이 가능할 것이며 BIM기반 LCC분석의 표준화에 기여할 수 있다.
건설사업비 중 건축물의 유지관리비용이 차지하는 비중이 초기투자비만큼이나 상당하며 국내의 경우 건설공사의 생애주기비용(LCC)관점에서 설계VE검토 업무를 시행하고 있다. 건설산업의 정보화와 고도화 급속히 진행됨에 따라 BIM에 대한 관심이 고조되고 있다. 2012년부터 조달청은 500억원 이상인 공공공사에 BIM적용을 의무화를 시작으로 2016년부터 조달청이 발주하는 모든 공공공사에 BIM적용이 의무화된다. 건축설계의 패러다임이 2D방식에서 3D, 데이터관리 관점의 BIM으로의 전환이 정책적으로 이루어지고 있는 환경에서, LCC측면에서의 BIM활용에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 특히, LCC분석 요소 중 하나인 수선교체비 산정을 위한 BIM 소프트웨어는 부재하며 상용화된 BIM저작도구에서 수선교체비 산정을 위한 정보의 전달이 부족하다. 따라서 본 연구에서는 데이터 표준 포맷인 IFC기반 수선교체비 산정을 위한 프로세스를 제안한다. 먼저, 현재 존재하는 수선교체 기준을 분석하고 BIM기반 수선교체비 산정 요구정보를 정의한다. 정의된 요구정보는 각 정보에 해당하는 IFC를 통해 추출되고, BIM기반 수선교체비 산정 요구정보 DB에 저장된다. 이는 외부 DB인 수선교체기준DB와 단가DB와 연계하여 수선교체비를 산정한다. 본 연구가 제시하는 프로세스를 통해 BIM환경에 대응하여 BIM모델을 활용한 수선교체비 산정의 효율화를 기대하며 수선교체비 뿐만 아니라 초기공사비, 에너지비용, 유지관리비용에 이르기까지 향후 LCC분석 요소에 확장하여 적용이 가능할 것이며 BIM기반 LCC분석의 표준화에 기여할 수 있다.
In a construction project, the portion for maintenance costs for a building is considerable compared to the initial construction cost. As such, Life Cycle Cost (LCC) analysis is being increasingly utilized to assess the design value of engineering work in Korea. Additionally, the Public Procurement ...
In a construction project, the portion for maintenance costs for a building is considerable compared to the initial construction cost. As such, Life Cycle Cost (LCC) analysis is being increasingly utilized to assess the design value of engineering work in Korea. Additionally, the Public Procurement Service in Korea announced that it will be mandatory for all domestic construction projects to adopt BIM. Furthermore, the paradigm for architectural design has shifted from 2D to 3D, and to BIM, which includes a data management system. Within this background, however, there is currently no adequate BIM-based LCC analysis software and the requirements of cost estimation for repair and replacement cost for a building is not completely adequate in BIM tools such as Revit and Archicad. Therefore, this study suggests a process of cost estimation for repair and replacement (R&R) cost based on IFC data. First, we analyzed existing R&R criteria and defined BIM-based requirements when calculating R&R costs. These requirements were extracted from relevant IFC data. Subsequently, this was saved to a database and a BIM-based database was built for R&R cost estimation. Finally, this database was connected with external databases such as R&R Criteria DB and Cost Information DB to calculate R&R costs. This process is expected to improve upon the traditional process of cost estimation of R&R cost by applying a BIM model. The proposed process can contribute to a further standardizing of BIM-based LCC analysis thru application to initial construction costs, energy costs, and other maintenance costs.
In a construction project, the portion for maintenance costs for a building is considerable compared to the initial construction cost. As such, Life Cycle Cost (LCC) analysis is being increasingly utilized to assess the design value of engineering work in Korea. Additionally, the Public Procurement Service in Korea announced that it will be mandatory for all domestic construction projects to adopt BIM. Furthermore, the paradigm for architectural design has shifted from 2D to 3D, and to BIM, which includes a data management system. Within this background, however, there is currently no adequate BIM-based LCC analysis software and the requirements of cost estimation for repair and replacement cost for a building is not completely adequate in BIM tools such as Revit and Archicad. Therefore, this study suggests a process of cost estimation for repair and replacement (R&R) cost based on IFC data. First, we analyzed existing R&R criteria and defined BIM-based requirements when calculating R&R costs. These requirements were extracted from relevant IFC data. Subsequently, this was saved to a database and a BIM-based database was built for R&R cost estimation. Finally, this database was connected with external databases such as R&R Criteria DB and Cost Information DB to calculate R&R costs. This process is expected to improve upon the traditional process of cost estimation of R&R cost by applying a BIM model. The proposed process can contribute to a further standardizing of BIM-based LCC analysis thru application to initial construction costs, energy costs, and other maintenance costs.
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문제 정의
BIM 적용이 의무화되고 있는 시점에서 BIM은 건물의 모든 정보를 생산하고 관리하는 기술로써 이를 활용하여 위와 같은 문제를 해결할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 BIM 환경하에서 건축물 수선교체비 산정을 위해 기존 수선교체기준을 분석하고 BIM 기반 수선교체비 산정 요구정보를 정의하였다. 이 요구정보를 IFC에 포함된 공간, 부위, 재료정보를 직접 활용하는 IFC 추출방법을 제시했다.
따라서 본 연구에서는 LCC 분석자가 BIM 모델에서 건축물수선교체에 대한 데이터를 얻고 LCC 분석에 필요한 수선교체비를 효율적이고 정확하게 산정하기 위한 BIM 기반 수선교체비 산정 프로세스를 제시하고자 한다.
본 연구는 LCC 분석 요소 중 수선교체비를 효율적으로 산정하기 위한 BIM 기반 프로세스를 제시하고, 개방형 BIM 기반의 표준데이터 포맷인 IFC를 활용하여 확장성을 가진 방법을 제시한다.
본 연구는 개방형 BIM 환경 하에서 LCC 분석의 효율성과 일관성을 향상하기 위해 LCC 분석 요소 중 수선교체비에 한정하여 수선교체비 산정 프로세스를 제시하고자 한다. 기존 상용화된 BIM 저작도구의 속성정보체계의 한계를 극복하고자 개방형 BIM에서 수선교체비 산정 요구정보 추출을 위해 개방형 표준데이터 포맷인 IFC (Industry Foundation Classes)를 활용하였다.
본 연구에서 건축물의 LCC의 구성요소인 수선교체비 산정을 위한 IFC 기반 건축물 수선교체비 산정 프로세스를 제시하였다. LCC 분석자는 산출된 물량정보와 수선교체 기준을 수동으로 매칭시켜 수선교체비를 산정하는 과정에서 정보의 누락 혹은 오류가 발생할 수 있으며 효율성 또한 떨어질 수 있다.
가설 설정
수선교체기준은 장기수선계획의 수립기준에 따르며 법인세법 시행령제 28조(내용연수와 상각률)의 법적 사용 가능 햇수 40년으로 설정했다. 또한, 각각 물가상승률은 2.5%, 할인율은 1.5%로 가정한다.
제안 방법
1) BIM 기반 LCC 분석의 필요성 및 중요성을 인식하고 기존연구를 고찰한다.
제시한 프로세스에서 대상 객체 유형에 따라 재료정보 추출방법이 상이하다. 따라서 본 사례적용에서는 두 가지 방법을 모두 검증하기 위해 바닥객체와 창문객체를 수선교체비 산정 프로세스에 적용하였다.
기존 상용화된 BIM 저작도구의 속성정보체계의 한계를 극복하고자 개방형 BIM에서 수선교체비 산정 요구정보 추출을 위해 개방형 표준데이터 포맷인 IFC (Industry Foundation Classes)를 활용하였다. 먼저, 국내·외 수선교체 기준분석을 통해 수선교체비 산정을 위한 요구정보를 파악하고 BIM을 활용한 수선교체비 산정 요구정보를 정의했다. 이 요구정보에 대한 IFC를 추출하여 수선율, 수선주기, 교체주기와 같은 기준에 관한 정보와 단가정보를 대응하는 알고리즘을 통해 BIM 기반 수선교체비 산정 프로세스를 제시했다.
앞서 3.2장에서 IFC 데이터 추출 알고리즘을 통해 BIM 기반 수선교체비 산정 요구정보 데이터베이스를 구축하였다. 구축된 데이터베이스와 외부 데이터베이스인 수선교체 기준 DB (R&R Criteria Database), 단가DB(Cost InformationDatabase)를 연계하여 수선교체비를 산정한다.
먼저, 국내·외 수선교체 기준분석을 통해 수선교체비 산정을 위한 요구정보를 파악하고 BIM을 활용한 수선교체비 산정 요구정보를 정의했다. 이 요구정보에 대한 IFC를 추출하여 수선율, 수선주기, 교체주기와 같은 기준에 관한 정보와 단가정보를 대응하는 알고리즘을 통해 BIM 기반 수선교체비 산정 프로세스를 제시했다. 프로세스는 크게 IFC 데이터 추출, 수선교체 기준 데이터베이스와 연계, 단가 데이터베이스와 연계, 수선교체비 산정과 같이 4가지 단계로 진행된다.
마지막으로 단가 DB에서 대상에 적용할 실적공사비나 일위대가와 같은 단가정보를 불러온다. 이렇게 불러온 정보를 토대로 수선교체비 산정을 위해 필요한 사용 가능 햇수, 물가상승률, 할인율 등을 적용해 수선교체비를 산정한다.
본 연구가 기여하는 바는 다음과 같다. 첫째, 특정한 BIM 저작도구나 소프트웨어에 의존하지 않고 개방형 BIM 표준데이터 포맷인 IFC를 활용한 수선교체비 산정 방안을 제시함으로써 BIM 기반 건축물 수선교체비 산정 프로세스의 확장성과 개방성을 부여한다. LCC 분석 요소 중 수선교체비뿐만 아니라 초기공사비, 에너지비용 등에 확장하여 적용할 수 있으며 이에 BIM 모델을 효율적으로 활용할 수 있을 것으로 기대한다.
이 요구정보를 IFC에 포함된 공간, 부위, 재료정보를 직접 활용하는 IFC 추출방법을 제시했다. 추출된 정보는 BIM 기반 수선교체비 산정 요구정보 데이터베이스화하고 외부 DB인 수선교체기준 DB와 단가 DB를 연계하여 수선교체비를 산정하는 방안을 제안하였다.
대상 데이터
본 사례적용의 대상으로 지상 1층(Level 1)에 위치한 Window 객체 중 객체명 ‘M_Fixed:4835mm x 2420mm:147051’을 선택했다. BIM에서 창문객체는 Frame과 Glass로 이루어진 복합객체로 수선교체비 산정을 위해서는 Frame과 Glass로 구분되어야 한다.
본 사례적용의 대상으로 지상 1층(Level 1)에 위치한 바닥객체 중 객체명 ‘Floor:Finish Floor - Ceramic Tile:171261'을 선택했다. 선택된 대상 객체는 석조 - 세라믹 타일로 마감이 된 바닥으로 타일과 회반죽 마감에 대한 수선교체비 산정이 필요하다.
데이터처리
본 연구에서 제안한 IFC 기반 건축물 수선교체비 산정 프로세스를 검증하기 위해 Building SMART에서 제공하는 예시건물 BIM 모델1)을 이용하여 사례적용 분석을 하였다. 사례적용에 이용된 예시건물은 ‘Duplex_A’ 건물로 건물 개요는 아래 Fig.
이론/모형
본 연구는 개방형 BIM 환경 하에서 LCC 분석의 효율성과 일관성을 향상하기 위해 LCC 분석 요소 중 수선교체비에 한정하여 수선교체비 산정 프로세스를 제시하고자 한다. 기존 상용화된 BIM 저작도구의 속성정보체계의 한계를 극복하고자 개방형 BIM에서 수선교체비 산정 요구정보 추출을 위해 개방형 표준데이터 포맷인 IFC (Industry Foundation Classes)를 활용하였다. 먼저, 국내·외 수선교체 기준분석을 통해 수선교체비 산정을 위한 요구정보를 파악하고 BIM을 활용한 수선교체비 산정 요구정보를 정의했다.
성능/효과
국·내외 수선교체 기준을 분석한 결과, 공통으로 건물의 내·외부 기준과 부위에 따라 수선주기, 수선율, 교체주기가 설정되는 사실을 파악할 수 있었다. 예를 들면, 주택법 장기수선계획의 수립기준에서 같은 회반죽 마감이더라도 건물 외부-지붕-회반죽 마감의 수선주기는 5년, 수선율은 20%, 교체주기는 10년임에 반해, 건물 내부-바닥-회반죽 마감의 경우 수선주기 5년, 수선율 15%, 교체주기 20년이다(Table 2).
LCC 분석 요소 중 수선교체비뿐만 아니라 초기공사비, 에너지비용 등에 확장하여 적용할 수 있으며 이에 BIM 모델을 효율적으로 활용할 수 있을 것으로 기대한다. 둘째, LCC 분석 업무를 수행하는 자가 수선교체비를 산정하는 과정에서 발생하는 정보의 누락 및 오류 발생을 최소화할 수 있으며 업무의 효율성이 향상된다.
본 연구가 제시하는 프로세스로 BIM 기반 수선교체비 산정 요구정보를 IFC로 추출한 결과 ‘Floor:Finish Floor -Ceramic Tile:171261’ 바닥객체에서는 Ceramic Tile에 대한 수선교체비를 산정할 수 있었다. IfcMaterial에서 Masonry Grout이라는 회반죽 마감에 대한 정보를 추출했지만, 회반죽 마감에 대한 주택법의 장기수선계획의 수립기준에 항목이 존재하지 않아 사례적용에서 제외되었다.
이와 같이 기존 LCC 분석 업무 프로세스를 개선하기 위해 BIM을 활용한 연구가 다수 진행되었지만, 특정 BIM 저작도구에 의존적인 방법이며 확장성 및 일반화에 한계를 보였다. 또한, LCC 산출을 위한 물량산출 방법과 에너지비용 상정 방법 개선에 초점이 맞추어져 있고, 수선교체비 산정을 위한 개선방법에 관한 연구는 미흡한 실정이다.
후속연구
BIM을 통해 수선교체비 산정에 필요한 요소를 효율적이고 일관성 있게 추출하여 외부 데이터베이스인 수선교체 기준과 단가를 자동으로 연계할 수 있고, LCC 분석 업무의 효율성을 향상할 수 있을 것으로 기대된다.
첫째, 특정한 BIM 저작도구나 소프트웨어에 의존하지 않고 개방형 BIM 표준데이터 포맷인 IFC를 활용한 수선교체비 산정 방안을 제시함으로써 BIM 기반 건축물 수선교체비 산정 프로세스의 확장성과 개방성을 부여한다. LCC 분석 요소 중 수선교체비뿐만 아니라 초기공사비, 에너지비용 등에 확장하여 적용할 수 있으며 이에 BIM 모델을 효율적으로 활용할 수 있을 것으로 기대한다. 둘째, LCC 분석 업무를 수행하는 자가 수선교체비를 산정하는 과정에서 발생하는 정보의 누락 및 오류 발생을 최소화할 수 있으며 업무의 효율성이 향상된다.
둘째, 본 연구에서 단가 DB에서 단가정보를 불러오는 과정은 분석자가 수작업으로 진행하였다. 따라서, 실적공사비나 일위대가와 같은 단가정보에 대해 BIM 기반 수선교체비 산정 요구정보 및 수선교체 기준정보의 연계 자동화에 관한 후속 연구가 진행되어야 한다.
본 연구의 향후 연구 방향은 다음과 같다. 첫째, 본 연구는 LCC 요소 중 수선교체비에 범위를 한정하였으나, 향후 LCC 분석 요소 전체로 범위를 확장하여 BIM 기반 LCC 분석 프로세스에 관한 연구가 진행되어야 한다. 둘째, 본 연구에서 단가 DB에서 단가정보를 불러오는 과정은 분석자가 수작업으로 진행하였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
국토교통부에서 LCC란 무엇인가?
국토교통부의 「설계의 경제성 등 검토에 관한 시행지침」에서 LCC란 초기투자비용, 유지관리비용, 이용자비용, 사회·경제적 손실비용, 해체·폐기비용, 잔존가치 등 시설물의 생애주기 동안 발생하는 모든 비용으로 정의한다. 또한, LCC 분석은 초기투자비와 유지관리비 등 시설물의 내용연수 동안 발생하는 생애주기 비용의 일부 또는 전부를 산출하는 것을 말하며, 유지관리비용에는 점검 및 진단비, 관리비, 에너지비용, 보수비, 교체비, 보강비 등을 포함한다.
BIM 저작도구의 종류에는 무엇이 있는가?
BIM 저작도구의 종류는 다양하며 대표적으로 Autodesk 사의 Revet, GraphiSoft사의 ArchiCAD, Trimble 사의 Ketchup 등이 있다. 이와 같은 BIM 저작도구는 기본적인 파라메트릭 모델링 이외에도 도면생성, 설명서 작성, 견적, 간섭 체크, 에너지 분석 등 다양한 기능을 제공한다(BIM Handbook 2010).
IFC는 무엇과 같은 구조를 가지는가?
IFC란 개방형 BIM의 개방형, 중립적 데이터 포맷으로 빌딩 스마트 국제연맹의 데이터표준이다. 이는 객체(Object), 상관관계(Relationship), 속성(Property), 클래스(Class)와 같은 구조를 가진다. 그중 IFC로 표현되는 건축 프로젝트의 분류체계는 IfcRoot, IfcObject, IfcProduct, IfcElement, IfcBuildingElement 등으로 나뉘며 IfcBuildingElement는 건설 부재를 나타내는 Ifcwall, IfcDoor, IfcWindow 등 스키마로 이루어져 있다(김인한 2015).
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