[논문]BIM 소프트웨어를 활용한 토목 시설물 IFC 확장요소기반의 정보모델링 방안

이상호; 박상일; 권태호; 서경완

doi:10.7734/coseik.2017.30.1.77

BIM 소프트웨어를 활용한 토목 시설물 IFC 확장요소기반의 정보모델링 방안
Civil Infrastructure Information Modeling Method Based on Extended IFC Entities using BIM Authoring Software 원문보기

한국전산구조공학회논문집 = Journal of the computational structural engineering institute of Korea, v.30 no.1, 2017년, pp.77 - 86

이상호 (연세대학교 토목환경공학과) , 박상일 (연세대학교 토목환경공학과) , 권태호 (연세대학교 토목환경공학과) , 서경완 (연세대학교 토목환경공학과)

초록
AI-Helper

Industry Foundation Classes(IFC)는 Building Information Modeling(BIM)을 위한 표준 데이터 스키마로 정보의 상호운용성 확보를 위한 핵심이지만, 건물만을 대상으로 하고 있어 토목 시설물에 적용하기에는 한계가 있다. 이에 따라 기존 IFC에 토목 시설물을 위한 새로운 요소를 추가하는 연구가 진행되었지만, 상용 소프트웨어가 해당 기능을 추가하기 전에는 새로운 스키마를 활용할 수 없다. 본 연구에서는 토목 시설물에 적용하기 위한 IFC 데이터 스키마 활용 방안을 제시하고, 토목시설물을 위한 확장 요소와 기존 IFC 요소와의 정보 매핑을 통한 확장 IFC기반의 토목 시설물 정보모델링 방법을 제시하였다. 그리고 철도의 궤도 및 침목에 대한 IFC 확장 스키마를 제시하고 제시한 방법을 적용하여 그 활용성을 검증하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Industry Foundation Classes(IFC) is the core product schema for ensuring the interoperability of information in Building Information Modeling(BIM) environment. However, since current IFC is mainly focused on building structure. there are limitations in the generation of functional information of components when applied to civil infrastructures. Previous studies have proposed IFC-based new entities for the civil infrastructures, it takes long time to support them in BIM authoring software packages. In this study, we proposed practical rules to apply IFC-based information modeling using BIM authoring software and additional new entities for the civil infrastructure through attributes and information mapping. The availabilities of proposed method were examined using the rail and sleeper information models based on an extended IFC data schema for the railway infrastructures.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

철도 시설물을 위한 IFC 요소의 확장은 1) 기존의 IFC4를 기본으로 하여 현재의 IFC는 변형하지 않고 필요항목을 추가하는 방향으로 하며, 2) 철도 시설물에 대한 공간적, 물리적 객체를 포함할 수 있도록 하였다. 다만, 본 연구에서 제시하는 철도시설물의 궤도 및 침목에 대한 요소는 기본 설계에서 활용하는 수준의 낮은 상세수준(Level of Detail, LoD)이며, 이에 따라 실제 업무에서 활용을 위한 것이라기 보다는 전술한 방법론을 검토하기 위한 목적으로하였다.
따라서 본 연구에서는 토목 시설물에 적용할 수 있는 IFC 데이터 스키마 활용 방안에 대해서 설명하고, 토목 시설물을 위한 확장 요소와 기존 IFC 요소와의 정보 매핑을 통한 확장 IFC기반의 토목 시설물 정보모델링 방법을 제시하였다. 이때 정보 매핑을 위한 일반화된 3가지 규칙을 제시하여 변환기의 개발이 가능함을 보였고, 이를 통해 철도 시설물의 궤도 및 침목 모델에 적용하여 그 활용성을 검토하였다.
본 연구에서는 현재 IFC로 토목 시설물을 정확하게 표현할수 없는 한계점을 극복하기 위해, 기존의 건물을 위한 물리적 요소와 IFC user-defined property sets을 활용한 BIM 소프트웨어 기반의 정보모델에서 토목 시설물을 위해 새롭게 생성한 요소에 정확하게 매핑할 수 있는 방안을 제시하였다. 이를 위하여 첫째, IFC의 기본적인 체계를 분석하여 정보매핑을 위한 적절한 위치를 선정하였다.
이러한 점은 궁극적인 지향 방향인 ‘적절 데이터 스키마 개발 후 이를 지원하는 소프트웨어의 개발’이 완료되기 전에는 토목 시설물 구성요소의 기능적 의미가 정확하게 반영된 정보모델링을 수행하는 것이 어렵다는 것을 의미한다. 이에 따라 본 연구에서는 Fig. 2와 같이 토목 시설물을 위한 데이터 스키마를정보모델에 반영할 수 있는 2가지 방안을 제시하였다.

제안 방법

본 연구에서는 제시한 방법론을 활용하여 철도 시설물의 궤도 및 침목에 적용하였다. 철도 시설물을 위한 IFC 요소의 확장은 1) 기존의 IFC4를 기본으로 하여 현재의 IFC는 변형하지 않고 필요항목을 추가하는 방향으로 하며, 2) 철도 시설물에 대한 공간적, 물리적 객체를 포함할 수 있도록 하였다. 다만, 본 연구에서 제시하는 철도시설물의 궤도 및 침목에 대한 요소는 기본 설계에서 활용하는 수준의 낮은 상세수준(Level of Detail, LoD)이며, 이에 따라 실제 업무에서 활용을 위한 것이라기 보다는 전술한 방법론을 검토하기 위한 목적으로하였다.
이를 위하여 첫째, IFC의 기본적인 체계를 분석하여 정보매핑을 위한 적절한 위치를 선정하였다. 둘째, 토목 시설물을 위한 새로운 물리적 요소와 공간적 요소를 기존 IFC 기반의 정보와 매핑 할 수 있는 세 가지 규칙을 제시하였다. 마지막으로 제시한 방법을 적용하기 위해 철도 궤도 및 침목에 대한 IFC 확장 스키마 모델을 제시하였고, 이에 따라 BIM 소프트웨어로 정보모델을 생성하여 제시한 방법론을 적용하였다.
특히 공간에 대한 요소는 일반적으로 BIM 소프트웨어에서 객체로 직접 모델링하기보다는 소프트웨어 내에서 필요 정보를 속성으로 다루면서 IPF로 내보내기 할 때 내부적인 파서(parser)에서 다루는 경우가 많다. 따라서 본 연구에서의 토목 시설물을 위한 공간요소의 생성을 위한 Rule 3은 Rule 2와 유사한 방식으로 하되, BIM 소프트웨어에서 정보를 생성할 때는 PE*(building) 과 연결된 PSET을 활용하였다. Rule 3은 다음과 같이 정의 하였다.
둘째, 토목 시설물을 위한 새로운 물리적 요소와 공간적 요소를 기존 IFC 기반의 정보와 매핑 할 수 있는 세 가지 규칙을 제시하였다. 마지막으로 제시한 방법을 적용하기 위해 철도 궤도 및 침목에 대한 IFC 확장 스키마 모델을 제시하였고, 이에 따라 BIM 소프트웨어로 정보모델을 생성하여 제시한 방법론을 적용하였다. BIM이 갖는 가치 중 가장 중요한 것 중에 하나가 정보의 상호운용성이고, 이를 지원하기 위한 핵심이 중립 표준 포맷인 IFC이다.
본 연구에서는 제시한 방법론을 활용하여 철도 시설물의 궤도 및 침목에 적용하였다. 철도 시설물을 위한 IFC 요소의 확장은 1) 기존의 IFC4를 기본으로 하여 현재의 IFC는 변형하지 않고 필요항목을 추가하는 방향으로 하며, 2) 철도 시설물에 대한 공간적, 물리적 객체를 포함할 수 있도록 하였다.
따라서 본 연구에서는 토목 시설물에 적용할 수 있는 IFC 데이터 스키마 활용 방안에 대해서 설명하고, 토목 시설물을 위한 확장 요소와 기존 IFC 요소와의 정보 매핑을 통한 확장 IFC기반의 토목 시설물 정보모델링 방법을 제시하였다. 이때 정보 매핑을 위한 일반화된 3가지 규칙을 제시하여 변환기의 개발이 가능함을 보였고, 이를 통해 철도 시설물의 궤도 및 침목 모델에 적용하여 그 활용성을 검토하였다.
공간적 정보는 궤도와 침목 모두 Rule 3을 적용하였다. 이러한 내용을 바탕으로 본 연구에서는 Fig. 6과 Fig. 7의 새로운 요소를 반영할 수 있는 모델 변환기 개발을 통해 Table 3과 같은 철도의 궤도 및 침목에 대한 정보모델의 IPF를 생성하였다.
본 연구에서는 현재 IFC로 토목 시설물을 정확하게 표현할수 없는 한계점을 극복하기 위해, 기존의 건물을 위한 물리적 요소와 IFC user-defined property sets을 활용한 BIM 소프트웨어 기반의 정보모델에서 토목 시설물을 위해 새롭게 생성한 요소에 정확하게 매핑할 수 있는 방안을 제시하였다. 이를 위하여 첫째, IFC의 기본적인 체계를 분석하여 정보매핑을 위한 적절한 위치를 선정하였다. 둘째, 토목 시설물을 위한 새로운 물리적 요소와 공간적 요소를 기존 IFC 기반의 정보와 매핑 할 수 있는 세 가지 규칙을 제시하였다.

성능/효과

Strategy 1은 확장 스키마기반의 정보 모델링을 위한 전형적인 방법으로, strategy 1의 과정에서 중요하게 고려해야 하는 부분은 IFC 요소확장에 대한 논리성이다. 즉, 1) 추가되는 요소는 현재의 IFC 구조 체계에 적합한 형태이어야 하며, 2) 추가되는 확장 요소는 기존의 요소와의 기능적인 차별성을 가지고 있어야 한다. 따라서 토목 시설물을 위한 새로운 요소는 특정 시설물만을 위한 요소, 토목 시설물 전체에서 공유 가능한 요소 및 건축물을 포함한 건설 산업 전반에서 사용 가능한 요소로 구분할 수 있어야 한다.
결과적으로 strategy 2의 흐름을 통해 생성된 토목 시설물 정보모델은 현재의 BIM 소프트웨어와 이에 따르는 건물 요소를 활용한 것으로, 토목 시설물에 적합한 데이터 스키마 구조를 따르기 위한 모델을 생성하기 위해서는 소프트웨어 독립적인 형태의 모델 변환기(Fig. 2에서의 ‘Model Converter’)를 거치도록 하였다.

후속연구

또한 IFC 자체도 지속적으로 보완 및 최적화가 필요하며, 이에 따라서 지속적으로 요소가 추가/삭제되거나 또는 위치의 변경이 이루어진다. 본 연구에서 제안한 새로운 IFC 요소에 정보를 매핑할 수 있는 방안을 활용하면 토목 시설물에서도 현재의 BIM 소프트웨어의 기능을 온전하게 활용할 수 있을 뿐만 아니라 BIM 활용 요구사항에 대해서도 효과적으로 대응할 수 있을 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	IFC 데이터 스키마란 무엇인가?	IFC 데이터 스키마는 BIM 데이터의 소프트웨어 간 상호 운용성 확보를 위해 bSI의 Model Support Group (MSG)이 주관하여 국제적으로 공동 개발한 개념적 모델이다(ISOTC184/SC4, 2013). IFC는 ISO 10303(STEP) Part 11 (ISO-TC184/SC4, 2004)에서 정의하는 기술(description) 언어인 EXPRESS를 활용하여 정의한다.
	IFC 데이터 스키마의 객체지향적 성격으로 인한 특징은?	EXPRESS 언어는 객체 지향적 특성에 완벽하게 부합하는 형태이며, 이에 따라 IFC 데이터 스키마 역시 객체지향적 성격을 가진다. 이러한 점으로 인해 특정 객체의 특성을 상속하는 하위 객체 생성 (subtyping)을 통해 데이터 스키마를 더욱 정교하게 만들거나 특화시켜 나갈 수 있다. 1장에서 언급한 토목 시설물을 위한 확장 IFC 데이터 스키마 역시 EXPRESS의 이러한 특징으로 인해 가능한 것이다.
	공공 토목 시설물에 BIM을 적용시 장점은?	이에 따라국내 주요 공공 프로젝트에 BIM 적용이 의무화되면서 토목시설물에 BIM을 효과적으로 적용하기 위한 방법에 대한 관심이 증가하고 있다. 공공 토목 시설물에 BIM을 적용하는 경우에는 필요에 따른 대안설계, 설계오류 감소 등을 통한 비용절감과 더불어 시공 시뮬레이션 등을 통한 작업 위험도 감소, 공기 단축 등의 효과를 볼 수 있지만, 운영 기간이 길다는 특징에 맞춘다면 사전에 생성해 놓은 정보의 재사용 및 정보 공유의 효율성 향상과 이를 활용한 신뢰도 높은 유지관리 의사결정지원이 중요한 장점이 될 수 있다. 따라서 정보관리의 관점에서 생각해 볼 때, 동일한 표준 프레임워크 내에서 정보 또는 모델을 생성하고 저장하는 것이 핵심이라고 할 수 있으며, 이를 위해 building SMART International(bSI)에서는 Industry Foundation Classes(IFC)라는 BIM을 위한 표준 데이터 스키마(ISOTC184/SC4, 2013)를 개발하여 배포하고 있고 대부분의 BIM소프트웨어에서는 IFC 포맷을 다루는 것을 지원한다.

참고문헌 (14)

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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