[논문]공업화 목조 건축 활성화를 위한 건물정보모델링(BIM) 적용방안 - 사회 네트워크 분석을 통한 신한옥 보급 저해요인 감축 전략 제안을 중심으로 -

박우장; 박준영; 정상규

doi:10.12813/kieae.2017.17.3.113

공업화 목조 건축 활성화를 위한 건물정보모델링(BIM) 적용방안 - 사회 네트워크 분석을 통한 신한옥 보급 저해요인 감축 전략 제안을 중심으로 -
Application of Building Information Modeling (BIM) for the Activation of Industrialized Wooden Buildings - Focused on the Proposal of Reduction Strategies for Inhibiting Factors of the Spread of New Hanok through Social Network Analysis - 원문보기

KIEAE journal = 한국생태환경건축학회논문집, v.17 no.3, 2017년, pp.113 - 118

박우장 (Dept. of Interior Design, South Korea, Chungcheong Univ.) , 박준영 (Dept. of Housing-Welfare, Land & Housing Institute) , 정상규 (Dept. of Urban Engineering, Chungbuk National Univ.)

Abstract ▼ AI-Helper

Purpose: This study amis at proposing strategies on the basis of BIM techniques to promote the spread of industrialized wooden buildings for implementation of sustainable architecture. Method: We employed social network analysis (SNA) technique to identify the mutual influences among factors that hinder popularization of new Hanok as the industrialized wooden building. Four strategies were established to reduce the factors with serious influences on each category and stakeholder using BIM techniques. Result: it was demonstrated that the problems occurred in spreading new Hanoks can be reduced by changing the influence structure of social network according to the proposed strategies.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

이 연구는 SNA 기법을 적용하여 신한옥 보급의 저해 요인들을 규명하고 이를 감축할 수 있는 BIM 전략을 수립하여 공업화 목조 건축 기반의 지속가능한 건축 구현 방안을 제시하였다.
이 연구는 한국의 공업화 목조 건축 활성화의 대안인 신한옥 보급의 관점에서 지속가능한 건축 구현을 위한 BIM 기반의 전략적 기법들을 개발하여 제안한다. 신한옥의 대중 보급을 저해하는 요인들을 비용 및 시간, 사회 및 물리 환경, 상호소통, 체계, 퀄리티의 5개 부문들로 분류하고 사회 네트워크를 구성하는 공업화 목조 건축 관계자들을 설계자, 공장 제작자, 현장 시공자로 구분하여 저해요인들의 상호 영향 관계를 SNA 방법을 이용하여 분석하였다.
이 연구에서는 사회현상을 관계 네트워크로 표현하여 그 특성을 분석하는 SNA의 여러 지표들 중에서 다음의 지표들을 기준으로 신한옥 보급 저해요인들의 상호 영향 관계를 도출하였다.
이 전략은 현장에서 부재를 제작하는 전통적 건축 방식과 달리 공업화 목조 건축 시스템을 신한옥 프로젝트에 적극적으로 도입하기 위한 방안으로 BIM-CAD로 설계한 신한옥 부재들이 사전 계획대로 공장 생산과 현장 조립의 공정이 이루어지고 있는지 실시간으로 모니터링하기 위해 정보의 저장, 인식, 호출기술로 건축 구성재의 정보를 BIM 어플리케이션으로 전송할 수 있는 사물인터넷(Internet of Things, IoT) 기반의 ICT를 개발하는 것이다. 데이터 상호호환과 이를 통한 실시간 의사결정 지원을 위한 서비스 제공을 위해서는 정보 통신 과정에 데이터 교환을 위한 규약(protocol)이 AEC 산업에서 BIM의 데이터 표준인 IFC 형식으로 구축되어 현장과 BIM 시스템 상호간의 정보 동기화¹²⁾가¹⁰⁾ 이러한 구성재 모델링은 Graphsoft사의 기하학 정의 언어(Geometric Description Language, GDL) 등과 같은 객체 편집 도구를 이용해서 구현할 수 있다.
¹⁾ 이러한 다각적인 정부 정책 및 기술 개발은 신한옥 보급을 위한 기반 조성으로 일부 성과를 거두었으나 선행 과업들이 복잡하게 얽혀있는 여러 분야들의 유기적 관계들을 고려하지 않고 서로 다른 분야에서 개별 진행됨에 따라 총체적으로 사회 네트워크를 충분히 형성하지 못하여 실질적 성과 도출이 미흡하였다. 이에 이 연구는 공업화 목조 건축과 관련된 건축주, 설계자, 공장 제작자, 현장 시공자들이 각 부문별로 직면할 수 있는 저해요인들을 선행연구 고찰을 통해 도출하고 사회 네트워크 분석(social network analysis, 이하 SNA)으로 저해요인들의 상호 영향관계를 정량 분석하여 이들의 영향력을 완화하기 위한 건물 정보 모델링(building information modeling, 이하 BIM) 적용 방안을 신한옥 보급 저해요인 감축 전략 제안에 초점을 두어 제시하였다.

제안 방법

이 전략은 건축 정보 처리 과정에서 나타나는 데이터의 입력과 출력 관계를 추적하여 정보를 공유하고 그 흐름을 가시화하는 것이다. BIM 설계, 구성재 및 부품 생산, 현장 조립 및 시공 단계에서 정보의 추적과 가시화를 위해 데이터 흐름 다이어그램(data flow diagram, DFD) 기법¹¹⁾을 적용할 것을 제안한다. 신한옥의 설계, 부재 생산, 현장 조립 및 시공 과정에서는 다양한 의사결정을 지원하는 정보의 구축, 저장, 추출, 가시화가 요구된다.
신한옥의 대중 보급을 저해하는 요인들을 비용 및 시간, 사회 및 물리 환경, 상호소통, 체계, 퀄리티의 5개 부문들로 분류하고 사회 네트워크를 구성하는 공업화 목조 건축 관계자들을 설계자, 공장 제작자, 현장 시공자로 구분하여 저해요인들의 상호 영향 관계를 SNA 방법을 이용하여 분석하였다. SNA를 통해 사회 네트워크 내에 얽혀있는 신한옥 대중 보급의 저해요인들의 상호관계를 분석하여 각 부문 및 관계자별로 가장 큰 영향력을 행사하고 가장 집중적으로 나타날 수 있는 주요 요인들을 규명하여 이들을 BIM 기술을 통해 회피할 수 있는 전략들을 제시하였다. 이러한 전략들을 기초로 개발 기법의 실행 효과를 검증하였다.
이 연구는 한국의 공업화 목조 건축 활성화의 대안인 신한옥 보급의 관점에서 지속가능한 건축 구현을 위한 BIM 기반의 전략적 기법들을 개발하여 제안한다. 신한옥의 대중 보급을 저해하는 요인들을 비용 및 시간, 사회 및 물리 환경, 상호소통, 체계, 퀄리티의 5개 부문들로 분류하고 사회 네트워크를 구성하는 공업화 목조 건축 관계자들을 설계자, 공장 제작자, 현장 시공자로 구분하여 저해요인들의 상호 영향 관계를 SNA 방법을 이용하여 분석하였다. SNA를 통해 사회 네트워크 내에 얽혀있는 신한옥 대중 보급의 저해요인들의 상호관계를 분석하여 각 부문 및 관계자별로 가장 큰 영향력을 행사하고 가장 집중적으로 나타날 수 있는 주요 요인들을 규명하여 이들을 BIM 기술을 통해 회피할 수 있는 전략들을 제시하였다.
이들을 5개 부문들(비용 및 시간, 사회 및 물리 환경, 상호소통, 체계, 퀄리티)로 분류하고 각 부문별로 요인들의 원인제공자, 즉 이해관계자(건축주, 설계자, 공장 제작자, 현장 시공자)별로 요인들을 재분류하고 그 출처를 명시하여 Table 1과 같이 정리하였다. 여기서 각각의 저해요인은 부문, 번호, 이해관계자를 의미하는 문자, 숫자, 기호로 이루어진 식별자로 단순화시켰다.
이 연구는 신한옥 보급 저해요인들 중 주로 결과에 큰 영향을 줄 수 있는 요인들, 즉 외향 근접 중심성과 매개 중심성이 높은 요인들로부터 야기되는 문제들을 효과적으로 해결하기 위한 BIM 적용방안을 다음의 4가지 실행 전략들로 구분하여 제안한다.
이 연구에서는 기존 연구에서 도출된 저해요인들의 쌍방 간 영향 관계를 이진행렬에 기록하고 이를 네트워크로 가시화하였다⁸⁾. 이로써 50개의 노드(요인)들과 360개의 연결선(영향관계)들로 구성된 사회 네트워크를 Fig.
2009년부터 2016년까지 국내외에서 수행되었던 공업화 건축 및 한옥 건축 보급의 문제점들을 규명한 연구들을 선별․고찰하여참고한 연구들에서 도출된 50개의 문제점(저해요인)들을 SNA 분석을 위한 연구 자료로 수용하였다. 이들을 5개 부문들(비용 및 시간, 사회 및 물리 환경, 상호소통, 체계, 퀄리티)로 분류하고 각 부문별로 요인들의 원인제공자, 즉 이해관계자(건축주, 설계자, 공장 제작자, 현장 시공자)별로 요인들을 재분류하고 그 출처를 명시하여 Table 1과 같이 정리하였다. 여기서 각각의 저해요인은 부문, 번호, 이해관계자를 의미하는 문자, 숫자, 기호로 이루어진 식별자로 단순화시켰다.
SNA를 통해 사회 네트워크 내에 얽혀있는 신한옥 대중 보급의 저해요인들의 상호관계를 분석하여 각 부문 및 관계자별로 가장 큰 영향력을 행사하고 가장 집중적으로 나타날 수 있는 주요 요인들을 규명하여 이들을 BIM 기술을 통해 회피할 수 있는 전략들을 제시하였다. 이러한 전략들을 기초로 개발 기법의 실행 효과를 검증하였다.

대상 데이터

2009년부터 2016년까지 국내외에서 수행되었던 공업화 건축 및 한옥 건축 보급의 문제점들을 규명한 연구들을 선별․고찰하여참고한 연구들에서 도출된 50개의 문제점(저해요인)들을 SNA 분석을 위한 연구 자료로 수용하였다. 이들을 5개 부문들(비용 및 시간, 사회 및 물리 환경, 상호소통, 체계, 퀄리티)로 분류하고 각 부문별로 요인들의 원인제공자, 즉 이해관계자(건축주, 설계자, 공장 제작자, 현장 시공자)별로 요인들을 재분류하고 그 출처를 명시하여 Table 1과 같이 정리하였다.
. 이로써 50개의 노드(요인)들과 360개의 연결선(영향관계)들로 구성된 사회 네트워크를 Fig. 1과 같이 구성하였다. 노드는 특정 범주의 관계집단에서 나타날 수 있는 저해요인이고 연결선은 2가지 저해요인들 사이의 영향관계를 나타낸다.

성능/효과

2013년에 국토교통부와 국토교통과학기술진흥원은 전통적 수공업 방식을 고수하고 있는 한옥의 한계와 문제점 해소를 위해 현대 기술을 적용하여 한옥의 표준화와 대량생산 기반 구축을 위한 연구를 추진한 바 있다.¹⁾ 이러한 다각적인 정부 정책 및 기술 개발은 신한옥 보급을 위한 기반 조성으로 일부 성과를 거두었으나 선행 과업들이 복잡하게 얽혀있는 여러 분야들의 유기적 관계들을 고려하지 않고 서로 다른 분야에서 개별 진행됨에 따라 총체적으로 사회 네트워크를 충분히 형성하지 못하여 실질적 성과 도출이 미흡하였다. 이에 이 연구는 공업화 목조 건축과 관련된 건축주, 설계자, 공장 제작자, 현장 시공자들이 각 부문별로 직면할 수 있는 저해요인들을 선행연구 고찰을 통해 도출하고 사회 네트워크 분석(social network analysis, 이하 SNA)으로 저해요인들의 상호 영향관계를 정량 분석하여 이들의 영향력을 완화하기 위한 건물 정보 모델링(building information modeling, 이하 BIM) 적용 방안을 신한옥 보급 저해요인 감축 전략 제안에 초점을 두어 제시하였다.
SNA 분석 결과, 건축주의 자금은 신한옥을 통한 지속가능한 건축 구현에 가장 큰 영향력이 있는 요인이며 시공 부실에 따른 공간 환경 악화는 신한옥 보급을 저해하는 가장 큰 문제로 귀결되는 것으로 밝혀졌다. 특히, 불완전한 시공기술은 신한옥 보급을 저해하는 여러 요인들을 유발하는 가장 강력한 중개 역할을 하는 것으로 밝혀졌다.
(1) 건축주

건축주(C)의 경우에 자금부족(C1-C)이 가장 큰 영향력(외향 근접 중심성: 0.314)을 갖는 저해요인으로 도출되었고 문화적 지속 가능성 단절(E2-C)이 가장 강한 응집력(내향 근접 중심성: 0.505)을 갖는 저해요인으로 분석되었으며 건축 규모 변경(C6-C)이 다른 요인들에 대한 가장 강력한 통제력(매개 중심성: 4.651)을 갖는 매개체인 것으로 분석되었다.
물리·사회적 환경 부문(E)에서는 전통 보전에 치중한 설계(E4-D)가 가장 강한 영향력(외향 근접 중심성: 0.253)을 갖는 저해요인으로 분석되었고 시공을 통해 귀결되는 공간환경 악화(E5-B)는 가장 큰 응집력(내향 근접 중심성: 0.620)을 갖는 저해요인이자 다른 저해요인들을 가장 강하게 통제할 수 있는 중개역할(매개 중심성: 6.538)을 하는 것으로 판명되었다.
비용 및 시간 부문(C)에서는 건축주의 자금 부족(C1-C)이 가장 강한 분산력, 즉 영향력(외향 근접 중심성: 0.314)을 갖는 저해요인으로 산출되었고 시공 비용 상승(C5-B)이 가장 강한 응집력(내향 근접 중심성: 0.605)을 가짐과 동시에 다른 저해요인들을 가장 강하게 제어할 수 있는 중개 역할(매개 중심성: 8.241)을 하는 요인으로 분석되었다.
상호소통 부문(I)에서는 불충분한 설계 정보 전달(I5-D)이 가장 영향력이 크고 다른 요인을 가장 강하게 통제하는 중개 역할을 할 수 있는 저해요인(외향 근접 중심성: 0.245, 매개 중심성: 11.099)이고 시공과정에서 설계 변경에 대한 미비한 대처(I3-B)가 가장 큰 응집력(내향 근접 중심성: 0.557)이 나타날 수 있는 저해요인으로 판명되었다.
(2) 설계자

설계자(D)의 경우에 부재 분류체계 및 표준화의 미흡(O2-D)이 가장 큰 영향력(외향 근접 중심성: 0.261)이 있는 저해요인이고 문화적 지속가능성 단절(E2-D)이 가장 큰 응집력(내향 근접 중심성: 0.51)을 갖는 저해요인이며 불충분한 설계 정보 전달(I5-D)이 다른 요인들을 가장 강력한 통제력(매개 중심성: 11.099)을 갖는 중개 역할을 하는 것으로 분석되었다.
(4) 시공자

시공자(B)의 경우에 자금부족(C1-B)이 가장 큰 영향력(외향 근접 중심성: 0.95)을 갖는 저해요인이고 시공과정에서의 공간환경의 악화(E5-B)가 가장 큰 응집력(내향 근접 중심성: 0.62)을 갖는 저해요인으로 분석되었고 불완전한 시공 기술(Q5-B)이 다른 요인들을 가장 강하게 통제하는 중개 역할(매개 중심성: 16.44)을 하는 것으로 판명되었다.
특히, 불완전한 시공기술은 신한옥 보급을 저해하는 여러 요인들을 유발하는 가장 강력한 중개 역할을 하는 것으로 밝혀졌다. 이 요인들 중에서 파급성과 매개성이 큰 요인들인 설계자에 의한 도면의 불완전성, 설계 오류, 빈번한 설계 변경, 불충분한 설계 정보 전달, 정보 수집 체계의 조악함, 구성재 표준화의 미흡, 부적절한 일정계획, 제작자에 의한 공장 생산 과정에서 부재 손상에 의한 재생산, 시공자의 부적절한 일정계획과 부실한 협업체계를 BIM 기술을 이용하여 모듈정합 모델링, 효율적인 일정 관리, 정보의 공유 및 가시화, ICT의 접목을 통해 감축하면 신한옥 건축과 관계된 이해관계자들로 구성된 사회 네트워크가 재구성되어 그 요인들로 인해 귀결될 수 있는 문제발생 가능성이 현저하게 줄어든다는 것을 예측할 수 있었다.
제안된 전략들의 실행으로 전술한 10가지 저해요인들로부터 회피함으로써 사회 네트워크의 영향 구조가 바뀌게 된다. 재구축된 네트워크를 분석하면 전략 실행 전의 네트워크에서 문제점들로 귀결되는 저해요인들의 평균적인 내향 근접 중심성이 0.381인데 비해 재구축된 네트워크의 평균적인 내향 근접 중심성은 0.257로 산출되어 전반적으로 문제 발생 가능성을 32.5% 감소시키는 실행 효과를 갖는 것으로 밝혀졌다 (Fig. 4 참조).
제안된 전략들을 실행하면 BIM의 정보 처리 능력으로 전술한 바와 같이 10가지 저해요인들의 영향력으로부터 회피할 수 있음을 알 수 있다. Fig.
체계(O) 부문에서는 설계단계에서의 부재 분류체계 및 표준화의 미흡함(O2-D)이 가장 큰 영향력(외향 근접 중심성: 0.261)을 가진 저해요인이고 시공과정의 부적절한 일정관리(O3-B)가 가장 강한 응집력(내향 근접 중심성: 0.583)을 갖는 저해요인으로 도출되었고 시공자의 기존 작업 체계 고수(O4-B) 행위가 다른 저해요인들을 통제하는 가장 강력한 중개역할(매개 중심성: 16.268)을 하는 것으로 분석되었다.

후속연구

이 연구는 제안된 BIM 기반 전략을 전산 환경에서 재현하지 못한 한계를 갖고 있으므로 향후에 이 전략을 실제 적용하여 신한옥의 지속가능성 저해 요인들로부터 비롯되는 문제들을 완화하거나 해소할 수 있는 효과가 공업화 목조 건축의 실무 현장에서 지속적으로 관찰되고 예증되어야 할 것이다. 또한 제안된 전략들을 실행하기 위한 소프트웨어 및 하드웨어 개발을 위한 지속적인 연구 개발이 필요하다. 이 연구를 통해 얻어진 결과를 바탕으로 공업화된 신한옥의 보급이 확대되어 목조 건축의 지속가능성을 확보할 수 있는 계기가 마련되기를 바란다.
이 연구는 제안된 BIM 기반 전략을 전산 환경에서 재현하지 못한 한계를 갖고 있으므로 향후에 이 전략을 실제 적용하여 신한옥의 지속가능성 저해 요인들로부터 비롯되는 문제들을 완화하거나 해소할 수 있는 효과가 공업화 목조 건축의 실무 현장에서 지속적으로 관찰되고 예증되어야 할 것이다. 또한 제안된 전략들을 실행하기 위한 소프트웨어 및 하드웨어 개발을 위한 지속적인 연구 개발이 필요하다.
또한 제안된 전략들을 실행하기 위한 소프트웨어 및 하드웨어 개발을 위한 지속적인 연구 개발이 필요하다. 이 연구를 통해 얻어진 결과를 바탕으로 공업화된 신한옥의 보급이 확대되어 목조 건축의 지속가능성을 확보할 수 있는 계기가 마련되기를 바란다.
이 전략은 설계단계부터 생산 부재의 현장 조립과 시공 작업을 체계적으로 분류하여 공정별로 요구되는 시간 정보와 그 시간대에 필요한 구성재 및 부위에 대한 위치 정보를 생성하여 일정별 부재 위치 정보를 DB로 부터 호출하여 일정을 관리하는 것이다. 이는 상대적으로 고비용으로 건축되었던 한옥의 건축비를 공정 단축을 통해 절감하기 위한 방안으로 신한옥 시공 프로젝트의 효율적 일정 관리를 위한 공정별 자원할당의 최적화를 위해 작업 분류는 작업분류체계(WBS) 코드, 공정은 Activity ID를 생성하여 정보를 기록하고 각 구성재별로 해당 공종에 적용될 정보 테이블 생성과 DB 연동으로 시간 정보를 구축해야 할 것이다. 이로써 설계자와 시공자에 의해 야기될 수 있는 부적절한 일정계획(O3-D, O3-B)의 저해요인들을 회피할 수 있을 것이다.
이는 이 연구에서 제안하는 BIM 기반의 전략들을 통해 공업화된 신한옥 건축의 보급이 확대되면 한국형 목조 건축의 지속가능성을 확보할 수 있음을 시사한다.
신한옥의 설계, 부재 생산, 현장 조립 및 시공 과정에서는 다양한 의사결정을 지원하는 정보의 구축, 저장, 추출, 가시화가 요구된다. 이를 위해 다양한 의사결정을 실시간으로 지원할 수 있는 플랫폼을 구축하여 신한옥의 설계, 부재 생산, 시공과정의 정보 흐름을 관리하여 효과적으로 정보를 전달하고 공유할 수 있을 것이다. 이로써 불충분한 설계 정보 전달(I5-D), 정보 수집 체계의 조악함(O1-D)의 문제가 해결될 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	공업화 건축이란?	오프사이트 패브리케이션(off-site fabrication) 건축, 프리패브리케이션(prefabrication) 건축, 모듈러(modular) 건축으로 불리기도 하는 공업화 건축은 사용하려는 장소가 아닌 공장에서 만들어지는 건축을 일컫는다.2) 미국에서는 1986년 운반 가능한 컨테이너 방식의 모듈러 건축 시스템이 미국에서 최초로 특허를 얻음(Boyd 외, 2012)으로써 공업화 건축 보급이 시작되어 건설시장에서 꾸준한 성장률을 보이며 보급되었다.
	한국 목조 건축의 문화적이고 환경적인 지속가능성을 확보하기 위한 대안은?	이러한 국가 정책들은 단절되었던 한옥 문화를 계승하여 현대적으로 발전시킬 수 있는 계기가 되었다. 신한옥은 한국 목조 건축의 문화적이고 환경적인 지속가능성을 확보하기 위한 대안으로 주목받고 있다. 그러나 한옥의 재현은 현대 건축에 비해 상대적으로 높은 건축비 부담으로 대중화의 어려움에 직면하고 있다.
	신한옥이 대중화에 어려움에 직면한 이유는?	신한옥은 한국 목조 건축의 문화적이고 환경적인 지속가능성을 확보하기 위한 대안으로 주목받고 있다. 그러나 한옥의 재현은 현대 건축에 비해 상대적으로 높은 건축비 부담으로 대중화의 어려움에 직면하고 있다. 이러한 상황을 타개하기 위해 공장에서 한옥 부재를 제작하고 현장에서 조립하는 등의 공업화 목조 건축 시스템의 필요성이 목조 건축시장의 이슈로 부각되고 있다.

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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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