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BIM을 활용한 LCA기반 환경부하평가에 관한 연구 - NATM 터널 사례 중심으로 -
A Study on the Evaluation of Environmental Load Based on LCA Using BIM - Focused on the Case of NATM Tunnel - 원문보기

대한토목학회논문집 = Journal of the Korean Society of Civil Engineers, v.38 no.3, 2018년, pp.477 - 485  

이양규 (대림대학교 토목공학과) ,  한중근 (중앙대학교 건설환경플랜트공학과) ,  권석현 (중앙대학교 건설환경플랜트공학과)

초록
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건설공사시 발생하는 환경부하 관리를 위해서는 시공시 실제 투입되는 물량을 면밀히 파악할 필요가 있다. 현재 건설공사에서는 2D도면을 활용한 설계의 경우에는 실제 설계 도서간 물량산출 값의 오차, 설계항목의 누락이 발생하고 있으며 건설 공사의 경우 불확실한 요소들로 인하여 시공 중에도 빈번히 설계변경 및 오류가 발생하고 있다. 또한 2D 설계를 바탕으로 하는 LCA평가의 경우 도면, 내역서 등을 이용하여 작업자가 수기로 작업공종에 투입되는 자재를 산출해야하는 어려움이 있다. 본 연구에서는 2D 설계를 바탕으로한 물량산출과 BIM기반의 물량산출을 바탕으로 LCA 분석을 비교하여 시공과정에서 활용 할 수 있는 신뢰도 높은 환경부하평가 방법을 검증하고자 한다. 또한 설계도서를 활용한 내역기반의 2D설계의 물량산출 및 LCA 평가 방법을 제시하고, 3D 기반의 평가 프로세스를 비교 분석하여 BIM 설계기법 도입에 따른 LCA 평가 활용 가능성을 제시하고자 한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

To control manage environmental load during construction work, it is required to ascertain an accurate quantity for materials those are using during the construction. In construction industrial nowadays, especially on design part, there are lots of mistakes occurred on quantity take-off between plan...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • LCA 환경부하평가를 수행하기 위해서는 설계 혹은 시공시 산출된 물량이 무엇보다 필요하다. 본 연구는 2D도면을 기반으로 산출된 물량과 3D BIM 기반으로 산출된 물량을 바탕으로 환경부하량을 비교하여 각 방식의 환경부하평가 효용성을 평가하고자 한다. 연구를 수행하기 위해서는 동일한 자재와 동일한 조건으로 2D 설계 기반의 수량과 3D BIM 기반의 수량을 비교 평가하여 오차를 파악한다.
  • 본 연구는 토목공사 중 터널시설물을 대상으로 2D 도면을 기준으로 산출한 수량과 3D BIM을 이용한 수량을 비교하였으며 수량비교의 결과를 바탕으로 LCA기반의 환경부하평가를 실시하였다. 이를 통해 2D 설계와 3D 설계를 비교함으로써 설계단계에서 보다 정확하고 적합한 환경부하평가방법을 도출하고자 한다.
  • 본 연구에서는 LCA평가의 효율성을 높이기 위하여 2D 설계를 바탕으로 한 물량산출과 BIM을 활용한 3D 기반의 물량산출을 바탕으로 LCA 분석 결과를 비교해 보았으며 설계방식에 따른 물량변화로 인한 실제 환경부하 저감 효과와 3D 모델링을 통하여 분석에 필요한 투입물질의 정량화 및 적용 가능한 LCI DB 표준화를 검토하고자 한다.
  • 본 연구에서는 터널시설물의 2D 설계내역 분석 및 3D 모델링 통한 투입되는 자재 및 에너지원을 분석하여 ISO 14040 시리즈에 제시하는 기준에 따라 터널구조물의 영향범부별 환경부하 평가를 비교 평가하였다. 실제 2D 설계시 환경부하량과 3D 모델링을 통한 환경부하량의 차이를 검증하였으며 3D 기반 BIM 설계의 환경부하평가의 효용성과 활용 가능성을 확인하였다.
  • 본 연구는 토목공사 중 터널시설물을 대상으로 2D 도면을 기준으로 산출한 수량과 3D BIM을 이용한 수량을 비교하였으며 수량비교의 결과를 바탕으로 LCA기반의 환경부하평가를 실시하였다. 이를 통해 2D 설계와 3D 설계를 비교함으로써 설계단계에서 보다 정확하고 적합한 환경부하평가방법을 도출하고자 한다.
  • 토목공사에서 주로 사용되고 있는 설계도서를 활용한 2D 기반의 물량산출 방법과 3D BIM 설계기반의 평가 방법을 제시하고, 물량산출에서부터 분석에 이르기까지 전반적인 프로세스 분석하여 기존 2D 방식을 활용한 평가 방법과 3D 설계기법 도입에 따른 평가를 비교하여 3D 설계를 통한 환경부하평가 프로세스 연계 및 평가 활용 가능성을 제공하고자 한다.

가설 설정

  • 환경부하량 산정을 위한 2D 터널단면과 수량산출을 통하여 적용 가능한 8가지 공종을 선정하여 국내 DB 및 유사 DB를 매칭시켜 자재 DB를 적용하였다. 에너지원 DB의 경우는 굴착에 필요한 점보드릴, 숏크리트 타설시 투입되는 타설기, 공기압축기, 로더, 운반트럭 등의 시간당 작업량을 국도설계기준에 따라 가정하여 투입되는 자원을 산출하였다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
현행 LCA 평가 발생하는 문제점은? 실제로 LCA 평가시, LCI DB 매칭, 단위변환, 수량집계등의 산출과정이 필요하며 분석 대상자 따라 적용 기준이 서로 상이하므로 평가결과에 대한 신뢰성이 결여되는 문제점이 발생하고 있다.
BIM을 활용하여 물량 산출시 기존 2D도면을 사용하는 방식 대비 장점은? 또한 건설 공사의 경우 불확실한 요소들로 인하여 설계기간 중 설계변경이 빈번하게 발생하며 2D 도면을 통한 물량산출시 설계가 변경될때마다 수계산으로 산출작업을 해야하는 번거로움이 있다. 반면 BIM을 활용하여 물량을 산정할 경우 자동으로 물량을 산출 할 수 있기 때문에 기존의 2D 도면을 활용한 기존의 방식보다 작업시간 및 생산성이 향상되는 효과가 있다(Lawrence et al.,2014).
대표적인 토목시설물인 교량과 터널의 물량산출 방법은? 토목시설물의 물량산출 방법은 시설물에 따라 다르다. 대표적인 토목구조물인 교량의 경우에는 경간장 기준으로 물량을 산출하며 터널의 경우에는 지보패턴 등의 기준으로 물량을 산출한다. 본 연구에서는 터널의 지보패턴을 기준으로 물량을 산출하였으며 동일한 기준의 수량을 2D와 3D BIM 기반으로 비교하고 3D 모델에 의한 수량산출이 2D 대비하여 효과가 있는 주요 공정을 고려하였다.
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참고문헌 (17)

  1. BIM Forum, 2016 LOD Specification (2016), AIA. 

  2. Cho, H. T., Kwon, S. H. and Han, J. G. (2017). "Estimation of environmental load of geotechnical structure using multiple regression analysis." KSCE Journal of Civil Engineering, Vol. 21, No. 5, pp. 1581-1586. 

  3. ISO 14040 (1997). Environmental Management - Life Cycle Assessment - Principles and Framework. 

  4. ISO 14040 Series (2004). Life Cycle Assessment : Best Practices of ISO 14040 Series), APEC. 

  5. ISO 14041 (1998). Environmental Management - Life Cycle Assessment Goal and Scope Definition and Inventory Analysis. 

  6. ISO 14042 (2000). Environmental Management - Life Cycle Assessment - Life Cycle impact Assessment. 

  7. ISO 14043 (2000). Environmental Management - Life Cycle Assessment - Life Cycle Interpretation. 

  8. ISO 14049 (2000). Illustrative Examples on how to Apply ISO 14041 - Life Cycle Assessment - Goal and Scope Definition and Inventory Analysis. 

  9. Kim, S. A. Yoon, S. W., Chin, S. Y. and Kim, T. Y (2009). "Development of Automated Modeling System for Apartment Interior to Improve Productivity of BIM- based Quantity Take-Off." Journal of the Architectural Institute of Korea Structure & Construction, Vol. 25, No. 9, pp. 133-143 (in Korean). 

  10. Kwon, S. H. (2008). Development of assessment model for environmental economics of construction projects. Ph.D. Thesis, Chung-Ang University. 

  11. Kwon, S. H., Kim, S. G., Jeong, W. J. and Kim, S. B. (2006). "The life cycle assessment of infrastructure considering environmental load." Korea Institute of Construction Engineering and Management, Proceedings of the KICEM Annual Conference. 

  12. Lawrence, M., Pottinger, R., Satub-French, S. and Nepal, M. P. (2014). "Creating flexible mappings between building information models and cost information." Automation in Construction, Vol. 45, pp. 107-118. 

  13. Lee, C. H., Kim, S. A. and Chin, S. Y. (2011) "An index for measuring the degree of completeness of BIM-based quantity take-off." Joural of Korea Institute of Construction Engineering and Management, Vol. 12, No. 6, pp. 80-92 (in Korean). 

  14. Lee, H. C., Kim, J. M., Choi, C. H. and Song, S. H. (2017). "BIMbased cost estimation by integration with BIM mdel data and cost information - Case Study on Economy Evaluation of Apartment in Sejong Special Self-Governing city -." Joural of KIBIM, Vol. 7, No. 3, pp. 11-20 (in Korean). 

  15. Ministry of Environment, Available at: http://www.me.go.kr/. 

  16. Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs (2011). Guideline for the estimation of carbon emission from each facility 

  17. Ministry of Trade, Industry and Energy, Available at: http://www.motie.go.kr. 

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