철도인프라 3차원 객체라이브러리 구축을 위한 표준도/분류체계 분석 Analysis of Standardized Drawings and Breakdown Structure to Develop of 3D Object Library for Railway Infrastructure원문보기
BIM 설계에서 라이브러리의 구축 및 활용은 매우 중요하다. 기존 컨텐츠의 재활용이 가능하므로, 설계를 보다 효과적이고 효율적으로 진행할 수 있다. 건축분야와 달리 토목분야, 특히 철도시설분야에서는 라이브러리의 구축 및 표준화가 미진하다. 따라서 본 연구에서는 철도시설분야에 3차원 객체 라이브러리를 구축하고 표준화하고자 한다. 철도시설물 분류체계 및 관련도면을 수집 및 분석한다. 분석된 표준도면의 항목과 분류체계 항목을 매칭하였다. 각 항목별로 라이브러리가 필요한지 여부와 그럴 경우 어떤 소프트웨어가 적절한지를 검토하였다. 사용가능한 소프트웨어는 주로 Civil 3D와 Revit 등으로 나타났다. 향후 이를 바탕으로 철도인프라 3차원 라이브러리의 속성 항목 및 명세서를 설계하고 라이브러리를 구축할 예정이다.
BIM 설계에서 라이브러리의 구축 및 활용은 매우 중요하다. 기존 컨텐츠의 재활용이 가능하므로, 설계를 보다 효과적이고 효율적으로 진행할 수 있다. 건축분야와 달리 토목분야, 특히 철도시설분야에서는 라이브러리의 구축 및 표준화가 미진하다. 따라서 본 연구에서는 철도시설분야에 3차원 객체 라이브러리를 구축하고 표준화하고자 한다. 철도시설물 분류체계 및 관련도면을 수집 및 분석한다. 분석된 표준도면의 항목과 분류체계 항목을 매칭하였다. 각 항목별로 라이브러리가 필요한지 여부와 그럴 경우 어떤 소프트웨어가 적절한지를 검토하였다. 사용가능한 소프트웨어는 주로 Civil 3D와 Revit 등으로 나타났다. 향후 이를 바탕으로 철도인프라 3차원 라이브러리의 속성 항목 및 명세서를 설계하고 라이브러리를 구축할 예정이다.
In BIM design, the construction and use of a library are very important. Since the existing contents can be re-used, the design can be executed more effectively and efficiently. Unlike the construction, the civil engineering, in particular, the railroad sees an inappropriate development and standard...
In BIM design, the construction and use of a library are very important. Since the existing contents can be re-used, the design can be executed more effectively and efficiently. Unlike the construction, the civil engineering, in particular, the railroad sees an inappropriate development and standardization of libraries. Thus, this study aims to develop and standardize the 3D object library in the railroad facility. We first gather and analyze the railroad facility breakdown structure and relevant drawings. We then match the items of analyzed standard drawings and the breakdown structure items. It was reviewed whether the library was required according to all items, and if required, it was reviewed what software was proper. Available software were found to be Civil 3D, Revit, etc. Based on this analysis, we will design the attribute items and specifications of the 3D railroad infrastructure library, as well as construct the library thereof.
In BIM design, the construction and use of a library are very important. Since the existing contents can be re-used, the design can be executed more effectively and efficiently. Unlike the construction, the civil engineering, in particular, the railroad sees an inappropriate development and standardization of libraries. Thus, this study aims to develop and standardize the 3D object library in the railroad facility. We first gather and analyze the railroad facility breakdown structure and relevant drawings. We then match the items of analyzed standard drawings and the breakdown structure items. It was reviewed whether the library was required according to all items, and if required, it was reviewed what software was proper. Available software were found to be Civil 3D, Revit, etc. Based on this analysis, we will design the attribute items and specifications of the 3D railroad infrastructure library, as well as construct the library thereof.
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문제 정의
기존 2D기반의 철도시설물 설계의 한계를 극복하기 위해 본 연구에서는 철도인프라 3차원 객체 라이브러리 구축을 통한 BIM 설계를 목표로 하였다. 이를 위한 첫 번째 단계로서 라이브러리 구축을 위해 첫도시설물 분류체계 및 표준도를 분석하고 분류체계-표준도 맵핑 테이블을 제시하였다.
부위분류와 공종분류의 경우 철도 도메인에 해당하는 분류가 일부 포함되어 있기는 하지만 대부분 건축, 토목 공사에 대한 분류들 이라고 볼 수 있다. 따라서 본 연구에서는 철도시설공단의 시설물분류체계를 우선적으로 적용하고자 하며, 건설정보 분류체계는 하나의 부가적인 속성정보로 활용하고자 한다.
향후 철도인프라 3차원 라이브러리의 속성 항목 및 명세서를 설계하고 라이브러리를 구축할 예정이다. 또한 BIM 라이브러리를 관리 및 유통할 수 있는 웹기반 시스템 개발을 통해 철도분야 3차원 설계를 지원할 수 있는 체계를 구축하고자 한다.
피팅류 및 배관 부속류는 치수 및 성능에 대한 내용이 있으며, 장비류 및 밸브류는 용도 및 제조사에 대한 내용까지 포함되어 있다. 또한 일정 포맷에 의한 카달로그도 포함되어 다양한 이미지 정보를 사용자에게 제공해준다. 국토교통부에서는 토목시설의 BIM 라이브러리와 명세서를 제공하고 있다.
InRail과 InRoad는 영국, 중남미, 중앙아시아의 철도사업에 사용된 사례가 있으며, Civil3D는 미국에서 사용되고 있다. 본 연구에서는 국내 토목분야에서 주로 사용되는 Revit과Civil3D를 위주로 각 소프트웨어의 특성과 해당 소프트웨어에서 라이브러리 프로토타입을 실제 구현해 보며 문제점을 분석하였다.
레벨 1, 2, 3의 카테고리 정보는 라이브러리의 분류체계로 활용될 수 있다. 본 연구에서는 철도시설공단의 PBS를 기본 분류체계로 사용하고 도면분류체계는 부가적인 속성정보로 활용하여 라이브러리 관리 및 검색을 지원하고자 한다.
이는 표준도를 기반으로 라이브러리를 구축하기 때문에 결국 라이브러리와 분류체계를 맵핑하는 결과가 된다. 본 연구에서는 철도시설공단의 시설물분류체계와 국토교통부의 건설정보 분류체계를 각기 표준도와 맵핑하였다.
둘째, 라이브러리대상범위 결정 시 표준도를 기준으로 한다. 셋째, LOD를 고려하여 설계자가 응용해서 사용하기 용이하도록 원형 라이브러리개발을 목표로 한다.
이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 철도시설 분야에 3차원 객체 라이브러리를 구축하고 표준화하며, 이를 활용하여 설계할 수 있는 체계를 개발하고자 한다. 이를 위해 첫째, BIM 라이브러리 연구현황을 분석하고 전문가 설문 및 면담을 통해 철도인프라 BIM 라이브러리의 개발방향을 도출한다.
제안 방법
셋째, 철도인프라 표준도 및 관련 도면을 분석하여 라이브러리로 제작하고자 하는 대상을 결정한다. 넷째, 라이브러리가 적용될 소프트웨어를 분석하여 시설물별 적정 소프트웨어를 선정한다.
이를 위해 첫째, BIM 라이브러리 연구현황을 분석하고 전문가 설문 및 면담을 통해 철도인프라 BIM 라이브러리의 개발방향을 도출한다. 둘째, 라이브러리의 분류체계 적용을 위해 기존 철도분야 분류체계와 건설정보 분류체계 및 국외의 분류체계를 분석하여 철도 도메인에 적정한 분류체계를 선정한다. 셋째, 철도인프라 표준도 및 관련 도면을 분석하여 라이브러리로 제작하고자 하는 대상을 결정한다.
철도인프라 BIM 라이브러리 개발을 위한 개략적인 절차는 다음과 같다. 먼저 철도분야 분류체계를 분석하고 철도시설 관련 표준도를 분석한다. 시설물별 대표타입에 대한 소프트웨어별 라이브러리 프로토타입을 구현하여 소프트웨어와의 호환성을 테스트한다.
분류체계와 표준도를 맵핑하면서 각 표준도의 성격별로 라이브러리를 구축할 소프트웨어를 정의하였다. 지형과 연관되는 항목은 AutoCAD의 Civil 3D, 단일 객체로 적용가능한 항목은 Revit으로 정의하였다.
둘째, 라이브러리의 분류체계 적용을 위해 기존 철도분야 분류체계와 건설정보 분류체계 및 국외의 분류체계를 분석하여 철도 도메인에 적정한 분류체계를 선정한다. 셋째, 철도인프라 표준도 및 관련 도면을 분석하여 라이브러리로 제작하고자 하는 대상을 결정한다. 넷째, 라이브러리가 적용될 소프트웨어를 분석하여 시설물별 적정 소프트웨어를 선정한다.
먼저 철도분야 분류체계를 분석하고 철도시설 관련 표준도를 분석한다. 시설물별 대표타입에 대한 소프트웨어별 라이브러리 프로토타입을 구현하여 소프트웨어와의 호환성을 테스트한다. 마지막으로 분류체계와 표준도를 맵핑하고 적합한 소프트웨어를 선정하여 향후 라이브러리 구축의 대상을 결정한다.
철도시설 표준도 및 관련도면 분석결과 Table 2와 같이 927개의 형태로 나타났다. 이 927개의 형태를 모두 라이브러리로 구축하는 것이 아니라 하나의 라이브러리에서 파라미터 항목으로 처리할 수 있는 형태를 다시 분석하였다. 예를 들어 Fig.
기존 2D기반의 철도시설물 설계의 한계를 극복하기 위해 본 연구에서는 철도인프라 3차원 객체 라이브러리 구축을 통한 BIM 설계를 목표로 하였다. 이를 위한 첫 번째 단계로서 라이브러리 구축을 위해 첫도시설물 분류체계 및 표준도를 분석하고 분류체계-표준도 맵핑 테이블을 제시하였다. 또한 시설물별 라이브러리 구축에 적합한 BIM 소프트웨어를 분석하여 향후 철도 BIM 라이브러리 구축의 토대를 마련하였다는데 의의가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 철도시설 분야에 3차원 객체 라이브러리를 구축하고 표준화하며, 이를 활용하여 설계할 수 있는 체계를 개발하고자 한다. 이를 위해 첫째, BIM 라이브러리 연구현황을 분석하고 전문가 설문 및 면담을 통해 철도인프라 BIM 라이브러리의 개발방향을 도출한다. 둘째, 라이브러리의 분류체계 적용을 위해 기존 철도분야 분류체계와 건설정보 분류체계 및 국외의 분류체계를 분석하여 철도 도메인에 적정한 분류체계를 선정한다.
철도 BIM 라이브러리 구축을 위해 다양한 BIM 소프트웨어를 분석하였다. 철도인프라 분야의 BIM 소프트웨어는 크게 Autodesk사의 Revit과 Civil3D, Bentley사의 InRail,Aecosim, Nemetscheck사의 Allplan, Digital Project 등이 있다.
철도인프라 BIM 라이브러리 구축 방향을 설정하기 위해 국내외 BIM 라이브러리 구축 및 관리현황을 분석하였다. 국내외 BIM 라이브러리는 주로 건축분야를 대상으로 개발 및 관리되고 있다.
철도인프라 BIM 라이브러리의 구축 방향 설정을 위해 철도 및 BIM 관련 전문가 설문 및 면담을 실시하였다. 2회에 걸쳐 15명의 전문가들을 대상으로 하였다.
철도인프라 관련 표준도를 분석하기 위해 KR연구원 설계기준처의 건축표준도와 한국철도시설공단의 철도표준도를 분석하였다. 설계기준처의 건축표준도는 철도관련 건축구조물에 대한 부분을 다루고 있어 라이브러리 구축 대상에서는 제외하였다.
대상 데이터
철도인프라 BIM 라이브러리의 구축 방향 설정을 위해 철도 및 BIM 관련 전문가 설문 및 면담을 실시하였다. 2회에 걸쳐 15명의 전문가들을 대상으로 하였다.
성능/효과
BIM 라이브러리 활용분야에 대한 설문결과 철도교량,철도터널, 궤도, 노반, 전기, 신호 순으로 나타났다. 철도교량의 경우 타입이 정해져 있어 라이브러리 제작 시 활용가능성이 가장 높은 것으로 분석되었다.
Autodesk Seek는 RevitMEP, Auto MEP, Revit Structure, Revit Architecture 등의 소프트웨어를 지원한다. CSI Master Format 2004,CSI OmniClass 1.0, CSI UniFormatⅡ 등의 분류체계검색을 지원하며 컨텐츠 소스, 제조사, 지원 소프트웨어, 파일 타입, 제품속성 등의 검색 필터를 지원하여 사용자의 편의성을 높였다. National BIM Library는 Revit, ArchiCAD,Vectorworks, Tekla, Bentley 등의 소프트웨어와 호환가능하며, Uniclass 분류체계 검색을 지원한다.
4와 같이 특성상 횡단면에 대한 표준도가 많으며, 이는 사면 쌓기나 깍기 경사를 확인하고, 노반면을 구현하기 위함이다. 또한 철도분야에서 노반과 궤도가 가장 중요하지만 표준도의 수는 철도신호제어표준도, 전철전력표준도가 훨씬 많았다. 이는 노반 및 궤도의 경우 상대적으로 규격화된 타입이 존재하기 때문이다.
건축에서도 라이브러리로 구축할 수 있는 부분은 전체의 50%정도이며,라이브러리는 표준에 불과하기 때문에 현장의 다양한 사례에 바로 적용하기에는 문제가 많을 수 밖에 없다는 의견이 있었다. 라이브러리 개발 포맷 관련해서는 IFC보다 상용 소프트웨어들 위주로 사용될 수 있는 라이브러리가 필요하다는 의견이 있었다. 특히 철도분야에서 주로 사용하는 소프트웨어간 호환이 중요하다고 판단된다.
후속연구
시설물별 대표타입에 대한 소프트웨어별 라이브러리 프로토타입을 구현하여 소프트웨어와의 호환성을 테스트한다. 마지막으로 분류체계와 표준도를 맵핑하고 적합한 소프트웨어를 선정하여 향후 라이브러리 구축의 대상을 결정한다.
또한 시설물별 라이브러리 구축에 적합한 BIM 소프트웨어를 분석하여 향후 철도 BIM 라이브러리 구축의 토대를 마련하였다는데 의의가 있다. 향후 철도인프라 3차원 라이브러리의 속성 항목 및 명세서를 설계하고 라이브러리를 구축할 예정이다. 또한 BIM 라이브러리를 관리 및 유통할 수 있는 웹기반 시스템 개발을 통해 철도분야 3차원 설계를 지원할 수 있는 체계를 구축하고자 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
PBS의 각 분류는 어떻게 구분되는가?
국내 철도분야 시설물에 대한 분류체계는 철도시설관리공단의 시설분류체계(physical breakdown structure, PBS)가있다. PBS는 시설대분류(Level 1), 시설중분류(Level 2),시설소분류(Level 3), 시설세분류(Level 4) 등 4개의 레벨로 구분되어 있으며 각 분류체계 최하위 항목에 대한 정의 및 설명이 기입되어 있다. 시설대분류에는 노반, 궤도, 건축, 전력,통신, 신호, 차량기지, 용지 등의 8개의 대분류가 있으며 44개의 중분류, 187개의 소분류, 686개의 세분류 등으로 구성되어있다.
토목, 철도분야의 3차원 라이브러리 표준화가 어려운 이유는?
라이브러리가 어느 정도 구축되어 있는 건축분야와 달리 토목분야, 특히 철도시설 분야에서는 라이브러리가 표준화되어 있지 않다. 토목 및 철도시설이 갖는 선형기반의 특성에 기인하며, 구조물을 포함한 선형의 정형화된 형상이 각 구간마다 서로 상이하여표준화기 어렵기 때문이다. 또한 건축분야에서는 민간분야의 활성화로 관련 설계회사들이 자체적인 3D 라이브러리 체계를 구축하여 활용할 수 있는 환경을 갖추었으나, 토목은 공공적 특성으로 인해 모델링 지침 및 표준, 라이브러리 컨텐츠를 국가에서 제공해야 하는 한계를 갖는다(Moon and Ju, 2014).
BIM기술이 조명받는 이유는?
BIM(building information modeling)은 단일의 3차원 모델로서 생애 전 주기에 활용 가능하여 2D기반 설계의 문제점들을 해결할 수 있는 기술로 조명되고 있다. 특히 BIM은 3차원 모델을 플랫폼으로 하여 사업 참여자간의 데이터와 지식을 공유하고 협업에 매우 적합하여(Masood et al.
참고문헌 (11)
Autodesk SEEK (2013) seek.autodesk.com, USA.
Hong, S.W., Lee, B.H. (2013) A Study on the Development and Application of BIM-Based Standard Library for LCCO2 Assessment and the Green Building Certification-Centered on the Building Material Level, J. Archi. Inst. Korea, 29(6), pp.271-278.
Jun, K.H., Yun, S.H. (2011) Developing Construction Object Library for BIM based Building Construction Planning, J. Archi. Inst. Korea, 27(9), pp.143-151.
Kim, I.H., Park, S.H., Lee, J.A. (2012) A Study on the Feature-based Modeling of Hanok and the Development of a Parametric BIM Library Browser, J. Archi. Inst. Korea, 28(5), pp.87-94.
Kim, J.H., Ji, S.G., Jung, T.H., Seo, J.W. (2014) A Feasibility Study to Adopt BIM-based Infrastructure Management System, J. Korean Soc. Civil Eng., 34(1) pp.285-292.
Moon, H.S., Ju, K.B. (2014) Development of BIM Library for Civil Structures based on Standardized Drawings-Focused on 2D Standard Drawings of The MOLIT, Trans. Soc. CAD/CAM Eng., 19, pp.80-90.
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