본 연구는 철도 시설의 선로를 대상으로 하여, Building Information Modeling(BIM)을 위한 데이터 모델인 Industry Foundation Classes(IFC)의 유지관리관점의 부분집합인 Construction Operations Building information exchange(COBie)를 통해 철도 시설물 유지관리문서를 생성할 수 있는 방안을 제시하였다. 철도 선로유지관리 문서 생성에 필요한 항목을 정의하기 위해 국토교통부의 선로유지관리지침 분석을 수행하였고, 이를 COBie 스프레드시트에서 참조하기 위한 방식을 정의하였다. 철도 시설물 선로의 유지관리정보 항목을 반영한 정보모델 생성을 위하여 IFC 프레임워크 내의 사용자 정의 속성집합을 활용하였으며, 이를 통해 IFC에서 지원하지 않는 철도 선로에 대한 추가 항목을 생성하였다. BIM 소프트웨어를 통해 추가적으로 생성한 사용자 정의 속성집합을 반영한 IFC 기반의 정보모델을 생성하였고, 이를 정의된 참조방식에 따라 선로 유지관리 정보항목을 COBie 스프레드시트에 전달하고 그 결과를 확인하였다. 이를 통해 IFC 기반의 As-built 모델로부터 COBie 스프레드시트로 정보를 전달함으로써 철도 시설물 유지관리업무를 위해 필요한 문서 생성에 활용할 수 있음을 확인하였다.
본 연구는 철도 시설의 선로를 대상으로 하여, Building Information Modeling(BIM)을 위한 데이터 모델인 Industry Foundation Classes(IFC)의 유지관리관점의 부분집합인 Construction Operations Building information exchange(COBie)를 통해 철도 시설물 유지관리문서를 생성할 수 있는 방안을 제시하였다. 철도 선로유지관리 문서 생성에 필요한 항목을 정의하기 위해 국토교통부의 선로유지관리지침 분석을 수행하였고, 이를 COBie 스프레드시트에서 참조하기 위한 방식을 정의하였다. 철도 시설물 선로의 유지관리정보 항목을 반영한 정보모델 생성을 위하여 IFC 프레임워크 내의 사용자 정의 속성집합을 활용하였으며, 이를 통해 IFC에서 지원하지 않는 철도 선로에 대한 추가 항목을 생성하였다. BIM 소프트웨어를 통해 추가적으로 생성한 사용자 정의 속성집합을 반영한 IFC 기반의 정보모델을 생성하였고, 이를 정의된 참조방식에 따라 선로 유지관리 정보항목을 COBie 스프레드시트에 전달하고 그 결과를 확인하였다. 이를 통해 IFC 기반의 As-built 모델로부터 COBie 스프레드시트로 정보를 전달함으로써 철도 시설물 유지관리업무를 위해 필요한 문서 생성에 활용할 수 있음을 확인하였다.
In this study, we proposed a method to generate a maintenance documents for railway track through Construction Operations Building information exchange(COBie) which is a subset of Industry Foundation Classes(IFC), a data model for Building Information Modeling(BIM). In order to define the items nece...
In this study, we proposed a method to generate a maintenance documents for railway track through Construction Operations Building information exchange(COBie) which is a subset of Industry Foundation Classes(IFC), a data model for Building Information Modeling(BIM). In order to define the items necessary for railway track maintenance document generation, we analyzed the guideline of maintenance and management to track by the Ministry of Land, Infrastructure and Transport(MLTM), and defined the way to refer to the information items in the COBie spreadsheet. The additional properties not supported in IFC, were created for generation of an Information model that reflecting maintenance information items of railway track by applying user-defined property set within the IFC framework. An IFC-based Information model reflecting the user-defined property was implemented through BIM software, and rail track maintenance information items were transferred to COBie spreadsheet according to the defined approach. It is tested that the information can be transferred from the IFC-based as-built model to the COBie spreadsheet, which can be used to generate the necessary documents for railway facility maintenance work.
In this study, we proposed a method to generate a maintenance documents for railway track through Construction Operations Building information exchange(COBie) which is a subset of Industry Foundation Classes(IFC), a data model for Building Information Modeling(BIM). In order to define the items necessary for railway track maintenance document generation, we analyzed the guideline of maintenance and management to track by the Ministry of Land, Infrastructure and Transport(MLTM), and defined the way to refer to the information items in the COBie spreadsheet. The additional properties not supported in IFC, were created for generation of an Information model that reflecting maintenance information items of railway track by applying user-defined property set within the IFC framework. An IFC-based Information model reflecting the user-defined property was implemented through BIM software, and rail track maintenance information items were transferred to COBie spreadsheet according to the defined approach. It is tested that the information can be transferred from the IFC-based as-built model to the COBie spreadsheet, which can be used to generate the necessary documents for railway facility maintenance work.
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문제 정의
4까지 제안되었다(NIBS, 2015). COBie 2.4 스프레드시트는 총 20개의 sheet로 구성되어 있으며 구조물 생애주기인 기본설계(early design) 단계, 실시설계(detailed design) 단계, 시공(construction) 단계, 운영유지관리(operations and maintenance) 단계에서 발생한 정보를 매 단계마다 해당 sheet에 입력함으로써 유지관리를 위한 별도의 문서화 작업을 줄이고 구조화된 형태로 정보를 저장하는 것으로 업무의 효율성을 향상하는데 목적을 두고 있다.
본 연구에서는 철도시설물의 선로의 유지관리업무 단계에서 필연적으로 소요되는 유지관리문서의 생성에 BIM 정보 표준인 IFC subset, COBie를 적용하기 위한 방안을 제시하였다. 이를 위하여 국토교통부의 선로유지관리 지침 중 선로결함대장의 항목 중 As-built 결과로부터 전달 가능한 정보 항목을 구분하고, EIR을 정의하였다.
본 연구에서는 철도시설물의 운영유지관리 문서의 생성의 효율성을 향상하기 위한 방안으로 IFC기반 철도 선로의 As-built 정보모델의 생성 및 이를 COBie 스프레드시트에 연계하는 방법을 제안하였다.
또한 자산의 위치 정보가 층(IfcBuildingStorey), 공간(IfcSpace), 구역(IfcZone)에 국한하여 표현되기 때문에 구조물이 길이 방향으로 건설되면서 수직 방향으로 적층되는 토목 구조물 표현에 취약한 면이 존재한다. 이와 같은 단점은 향후 확장되는 IFC와 이를 참조하는 COBie의 확장을 통해 극복될 수 있을 것으로 예상되나 본 연구에서는 현재 제안된 표준을 바탕으로 철도 시설물 중 철도 선로의 유지관리 정보를 반영한 COBie 스프레드시트를 생성하는 방안을 제안한다.
제안 방법
Table 1은 전술한 내용을 바탕으로 본 연구에서 제시하는 철도 선로유지관리 정보에 대한 IFC 사용자 정의 속성집합의 상세를 나타낸 것으로, 공간적 정보 항목인 RCategory(궤도종별), Section(구간), UpDown(상하), Location(위치)과 물리적 정보 항목인 RLength(연장), StraightCurve(직곡선)으로 구성하였다.
궤도 종별은 일반궤도(분기기, 신축이음부 외), 분기기(전후 50m까지), 신축이음(전후 50m 까지)로 구분되는데, 이 또한 분기기와, 신축이음을 통해 궤도의 영역을 구분하는 공간식별정보로 분류하였다. 구간도 유사한 방식으로 교량과 터널에 대한 공간적 위상을 표현하도록 하는 항목으로 구분하였으며, 선로상 열차의 진행방향을 구분하는 상하도 공간위상정보 항목으로 구분하였다. 직곡선 항목은 선로 형태를 구분하기 때문에 선로에 대한 물리 정보 항목으로 구분하였다.
이는 수직 방향으로 확장되는 층을 기준으로 각 층별 공간을 구분하는 건축 구조물과 넓은 면적의 지형에 선형 형태로 구축되는 토목 구조물의 대표적인 차이에 해당하는 부분이다. 궤도 종별은 일반궤도(분기기, 신축이음부 외), 분기기(전후 50m까지), 신축이음(전후 50m 까지)로 구분되는데, 이 또한 분기기와, 신축이음을 통해 궤도의 영역을 구분하는 공간식별정보로 분류하였다. 구간도 유사한 방식으로 교량과 터널에 대한 공간적 위상을 표현하도록 하는 항목으로 구분하였으며, 선로상 열차의 진행방향을 구분하는 상하도 공간위상정보 항목으로 구분하였다.
여기서 제안한 정보 모델은 현재 IFC의 기본 객체만으로 표현할 수 없는 철도시설물 의미정보를 포함하고 있으며, 연계되는 COBie 역시 현재는 단일 건축구조물을 대상으로 하는 한계가 있기 때문에 IFC 프레임워크에 기반을 두어 기존 객체 외의 정보 표현을 위한 방법을 채택하였다. 다음 단계는 IFC 물리 파일을 생성하고 이 물리파일에서 필요 정보를 COBie 스프레드시트로 전달한 뒤, 결과물을 검토하였다. 본 연구에서는 한국철도시설공단의 선로유지관리지침(Korea Rail Network Authority, 2016)을 통해 EIR을 정의하였고 IFC 정보모델 생성에 Autodesk Revit 2016을 이용하였으며, IFC 정보모델로부터 COBie 스프레드시트로 정보 교환에 Safe software의 FME workbench 2016을 사용하였다.
본 연구에서는 Component sheet와 Attribute Sheet를 통해 철도 레일의 유지관리 정보를 구성할 수 있도록 하였는데, COBie의 구성 개념에 따르면 Component는 IfcProduct의 하위 요소를 참조하는 관리 대상이 되는 단위 요소이며, Attribute는 참조되는 대상에 대한 속성 정보로 Component, Space, Type의 각 항목에 대한 상세를 표현할 수 있다. 또한 각 sheet의 항목들은 IFC 객체명과 Globally Unique Identifier(GUID)를 각각 ExtObject와 ExtIdentifier에 참조함으로써 IFC 정보모델에서 정보를 전달받은 객체를 특정할 수 있게 하고 있으며 Fig. 3과 같이 철도선로에 대해서도 적용하였다.
다음으로 운영관리자가 사용할 정보가 담긴 IFC 정보모델과 COBie 항목과의 매핑 방식을 정의한다. 여기서 제안한 정보 모델은 현재 IFC의 기본 객체만으로 표현할 수 없는 철도시설물 의미정보를 포함하고 있으며, 연계되는 COBie 역시 현재는 단일 건축구조물을 대상으로 하는 한계가 있기 때문에 IFC 프레임워크에 기반을 두어 기존 객체 외의 정보 표현을 위한 방법을 채택하였다. 다음 단계는 IFC 물리 파일을 생성하고 이 물리파일에서 필요 정보를 COBie 스프레드시트로 전달한 뒤, 결과물을 검토하였다.
본 연구에서는 철도시설물의 선로의 유지관리업무 단계에서 필연적으로 소요되는 유지관리문서의 생성에 BIM 정보 표준인 IFC subset, COBie를 적용하기 위한 방안을 제시하였다. 이를 위하여 국토교통부의 선로유지관리 지침 중 선로결함대장의 항목 중 As-built 결과로부터 전달 가능한 정보 항목을 구분하고, EIR을 정의하였다. 정의된 EIR은 사용자 정의 속성집합을 통해 IFC 기반 정보모델에 생성될 수 있도록 하였다.
현재의 IFC는 건축 구조물을 대상으로 정의하고 있기 때문에 철도시설물을 포함한 토목분야 시설물의 세부 부재의 명칭, 기능적 역할 등의 의미정보의 표현이 거의 불가능하기 때문에 Lee 등(2014)이 교량의 의미정보 표현을 위해 제안한 방식을 적용하여 철도 선로의 의미정보를 표현하였다(Korea Rail Network Authority, 2016). 이에 따라 본 연구에서는 사용자 정의 속성집합을 통해 철도 선로 의미정보 기반의 유지관리정보(Table 1)를 정보모델에 반영하였다.
전달 대상 항목을 의미정보로 구분해 보면 궤도종별, 구간,상하 항목은 선로가 차지하는 영역, 위치 또는 위상을 나타내는 것으로 요소의 공간적 의미를 갖는 식별 정보로 분류하였다. 이는 수직 방향으로 확장되는 층을 기준으로 각 층별 공간을 구분하는 건축 구조물과 넓은 면적의 지형에 선형 형태로 구축되는 토목 구조물의 대표적인 차이에 해당하는 부분이다.
해당 객체가 참조하는 속성은 Fig. 3과 같이 Component sheet Name열의 정보와 Attribute sheet Rowname열의 정보가 상호 참조됨으로써 연결될 수 있도록 하고 생성된 COBie 스프레드시트를 통해 확인하였다.
현재 철도 레일의 기능적 의미를 정확히 반영할 수 있는 IFC 객체는 없기 때문에 본 연구에서는 건축 구조요소 중 기능적 의미가 유사한 IfcBeam을 사용하고 사용자 정의 속성집합을 통해 그 의미를 확장하였다(Table 2). 철도 선로를 표현하는 IfcObject는 IfcBeam이지만 Location, RCategory,RLength, Section, StraightCurve, UpDown 속성과 그 값을 Table 2와 같이 Attribute의 Name과 Value 열에 반영함으로써 IfcBeam을 통해 철도 선로의 의미를 반영한 유지관리정보를 생성하였다.
대상 데이터
본 연구에서는 선로 중 지속적으로 점검 결과를 추가해야 하는 선로결함대장에 대한 구성항목을 운영관리자가 프로젝트 초기 단계에서 정의한 교환 정보항목으로 설정하고, 이 중 전술한 6개 항목을 설계 및 시공 단계에서 다음단계로 전달하는 대상으로 설정하였다.
이론/모형
다음 단계는 IFC 물리 파일을 생성하고 이 물리파일에서 필요 정보를 COBie 스프레드시트로 전달한 뒤, 결과물을 검토하였다. 본 연구에서는 한국철도시설공단의 선로유지관리지침(Korea Rail Network Authority, 2016)을 통해 EIR을 정의하였고 IFC 정보모델 생성에 Autodesk Revit 2016을 이용하였으며, IFC 정보모델로부터 COBie 스프레드시트로 정보 교환에 Safe software의 FME workbench 2016을 사용하였다.
성능/효과
토목 분야 시설물 표현을 위해 IFC 확장 및 개발하는 연구가 진행되고 있지만, 표준의 개발과 적용은 많은 시간이 소요되는 과정이다. 본 연구에서 제안하는 방법은 현재의 IFC와 COBie를 바탕으로 시설물의 구조요소를 유지관리의 대상으로 삼고 있는 철도 선로에 대한 유지관리정보를 전달할 수 있도록 한 것으로, 동일한 방법론은 선로 외 철도 시설물과 다른 토목 구조물에도 적용 가능하다는 점에서 의의가 있는 것으로 판단된다.
철도 선로 시설의 정보모델 구현을 통해 추가된 외부 속성 정보 항목들이 IFC 사양에 유효한지를 확인하였다. 철도 선로 정보 모델의 객체와 COBie 항목간 매핑 관계에 대해 정의하고 이에 따라 COBie 스프레드시트를 생성하였으며, 각 항목들이 초기설정한 EIR에 부합한지를 검토함으로써 유지관리문서 생성에 활용할 수 있음을 확인하였다. 본 연구에서는 As-built 정보를 범위로 하고 있기 때문에 선로결함대장의 완성을 위해서는 일련번호, 결함상태, 관리기준, 작업내용, 작업날짜, 작업번호 이상 6가지 항목에 대하여 전술된 바와 같이 정보모델에 반영시키기 위한 방식을 정의하고, 정의된 방식에 따라 생성된 정보모델로부터 COBie 스프레드시트로 매핑하는 규칙을 정의하는 것이 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
COBie에서 자산 구분정보를 어떻게 표현하고 있는가?
COBie에서는 하나의 IFC 물리 파일을 대상으로 구조물에 속한 자산에 대한 정보를 층(Floor), 공간(Space), 공간의 특성에 따른 영역(Zone)과 같은 공간 정보와 자산의 유형(Type), 유형에 따른 구성요소(Component), 구성요소가 이루는 시스템(System)과 같은 자산 구분정보로 표현하고 Space, Type, Component의 항목들에 대한 세부 속성은 Attributes sheet를 통해 추가할 수 있도록 하고 있다. 또한 각 항목들은 참조하고 있는 IFC 객체 정보를 포함하도록 함으로써 설계단계별로 IFC 객체에 추가되는 정보를 참조된 sheet 항목에 반영할 수 있도록 하고 있다.
COBie의 단점은 무엇인가?
하지만 COBie는 현재 IFC의 객체를 기반으로 하고 있어서 토목 요소 표현을 위한 물리정보 객체들이 거의 없으며, Component sheet의 대상인 자산들은 창, 문, 집기, MEP 등의 요소들이기 때문에 구조 요소 자체를 운영유지관리 주된 대상으로 하는 토목인프라 시설물 요소의 의미정보를 반영하기 어렵다. 또한 자산의 위치 정보가 층(IfcBuildingStorey), 공간(IfcSpace), 구역(IfcZone)에 국한하여 표현되기 때문에 구조물이 길이 방향으로 건설되면서 수직 방향으로 적층되는 토목 구조물 표현에 취약한 면이 존재한다. 이와 같은 단점은 향후 확장되는 IFC와 이를 참조하는 COBie의 확장을 통해 극복될 수 있을 것으로 예상되나 본 연구에서는 현재 제안된 표준을 바탕으로 철도 시설물 중 철도 선로의 유지관리 정보를 반영한 COBie 스프레드시트를 생성하는 방안을 제안한다.
COBie란 무엇인가?
COBie는 건물의 유지관리 정보를 표 형식의 데이터로 교환하기 위한 표준으로 IFC 데이터 스키마의 Subset으로 Model View Definition 중 Handover view에 해당하며, 현재 COBie 2.4까지 제안되었다(NIBS, 2015).
참고문헌 (10)
BSI (2013) BS 8544:2013: Guide for Life Cycle Costing of Maintenance during the in Use Phases of Buildings, BSI Standards Limited.
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Cabinet Office (2012) Government Construction: Construction Trial Projects, Cabinet Office.
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Ho, T. (2016) Challenges of Adopting Knowledge-based Building Information Modeling for E&M Asset Management Supplemented with Mobile Solutions-a Case Study in Public Sewage Pumping Facilities, Am. J. Oper. Mana. & Inf. Sys., 1(1), pp.17-33.
ISO (2014) ISO 15686-4:2014 Building Construction - Service Life Planning - Part 4: Service Life Planning Using Building Information Modelling, International Organization for Standardization.
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Lee, S.-H., Park, S.I., Park, K.-Y. (2014) IFC Property Set-based Approach for Generating Semantic Information of Steel Box Girder Bridge Components, J. Korean Soc. Civil Eng., 34(2), pp.687-697.
NIBS (2015) National BIM Standard - United States Version 3, National Institute of Building Sciences.
Patacas, J., Dawood, N., Vukovic, V., Kassem, M. (2015) BIM for Facilities Management: Evaluating BIM Standards in Asset Register Creation and Service Life Planning, J. Inf. Tech. Constr., 20, pp.313-331.
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