국내 BIM기술은 건축공사를 중심으로 적용되고 있으나, 최근 정부에서 인프라시설물 BIM적용 의무화를 검토하고 있으므로 토목공사까지 급속히 확대 적용될 것으로 예상된다. 인프라시설물은 광범위한 수평적 공간에서 공정이 진행되므로 BIM기술의 적용은 설계단계의 간섭관리보다는 시공단계의 공정관리 등 사업관리 전반에서 더욱 활용성을 갖게 된다. 4D CAD시스템은 시공단계의 공정관리에 적용되는 대표적인 BIM기술이나 실무적으로 활용할 수 있는 기능의 부족으로 실제 프로젝트에 적용되는 사례는 제한적이다. 본 연구에서는 상용화된 대표적인 4종류의 4D CAD시스템의 기능을 비교분석하여 프로젝트 특성별 선택 기준을 제공하고 실무적 활용성을 갖기 위해 개선되어야 할 기능을 분석하였다. 기능 분석결과로서 시스템별 장단점을 제시하였으며 시스템별 특성 분석으로 사용자의 활용 편리성을 제시하였다. 또한 토목시설물에 적용 가능한 기능 개선을 위하여 선형 4D시뮬레이션 방법론을 개발하여 인프라 시설물의 시공단계 BIM으로 활용성을 높일 수 있는 방안을 제시하였다. 철도 및 도로시설 공사에서 토공, 교량, 터널 등의 대부분 공정들은 수평적 공간에서 거리 축에 따라 작업이 진행된다. 따라서 단순히 기존 Gantt chart 방식의 4D 표현방법보다는 거리 축에 따라 공정이 표현되는 선형 4D 시뮬레이션 방법이 보다 실무적으로 도움이 될 수 있다.
국내 BIM기술은 건축공사를 중심으로 적용되고 있으나, 최근 정부에서 인프라시설물 BIM적용 의무화를 검토하고 있으므로 토목공사까지 급속히 확대 적용될 것으로 예상된다. 인프라시설물은 광범위한 수평적 공간에서 공정이 진행되므로 BIM기술의 적용은 설계단계의 간섭관리보다는 시공단계의 공정관리 등 사업관리 전반에서 더욱 활용성을 갖게 된다. 4D CAD시스템은 시공단계의 공정관리에 적용되는 대표적인 BIM기술이나 실무적으로 활용할 수 있는 기능의 부족으로 실제 프로젝트에 적용되는 사례는 제한적이다. 본 연구에서는 상용화된 대표적인 4종류의 4D CAD시스템의 기능을 비교분석하여 프로젝트 특성별 선택 기준을 제공하고 실무적 활용성을 갖기 위해 개선되어야 할 기능을 분석하였다. 기능 분석결과로서 시스템별 장단점을 제시하였으며 시스템별 특성 분석으로 사용자의 활용 편리성을 제시하였다. 또한 토목시설물에 적용 가능한 기능 개선을 위하여 선형 4D시뮬레이션 방법론을 개발하여 인프라 시설물의 시공단계 BIM으로 활용성을 높일 수 있는 방안을 제시하였다. 철도 및 도로시설 공사에서 토공, 교량, 터널 등의 대부분 공정들은 수평적 공간에서 거리 축에 따라 작업이 진행된다. 따라서 단순히 기존 Gantt chart 방식의 4D 표현방법보다는 거리 축에 따라 공정이 표현되는 선형 4D 시뮬레이션 방법이 보다 실무적으로 도움이 될 수 있다.
In Korea, BIM technology is applied mainly to building construction projects, but is expected to be applied rapidly to civil engineering projects because the government is currently considering the mandatory application of BIM for infrastructure facilities. Because the infrastructure project is proc...
In Korea, BIM technology is applied mainly to building construction projects, but is expected to be applied rapidly to civil engineering projects because the government is currently considering the mandatory application of BIM for infrastructure facilities. Because the infrastructure project is processed in a horizontal work area, the application of BIM technology is more useful in the schedule management of the construction phase than the interference management of the design phase. The 4D CAD system is a typical BIM technology applied to the schedule management in the construction phase, but the application to the actual project is limited due to the lack of practical functions. This study examined the functions of four representative 4D CAD systems commercialized so that the selection criterion can be provided according to the characteristics of the project, and suggests that the functions that should be improved to have practicability. As a result of functional analysis, the application characteristics of each system were analyzed and the user convenience was suggested. In addition, a linear 4D simulation methodology was developed to improve the functions applicable to civil engineering projects, and ways to improve the utilization of the infrastructure projects as the construction phase BIM were suggested. In railway and road construction projects, most activities, such as earthwork, bridges, and tunnels proceed along the distance axis in a horizontal space. Therefore, a linear 4D simulation method, in which an activity is expressed along a distance axis, can be more practically useful rather than a simple 4D simulation method with a Gantt chart.
In Korea, BIM technology is applied mainly to building construction projects, but is expected to be applied rapidly to civil engineering projects because the government is currently considering the mandatory application of BIM for infrastructure facilities. Because the infrastructure project is processed in a horizontal work area, the application of BIM technology is more useful in the schedule management of the construction phase than the interference management of the design phase. The 4D CAD system is a typical BIM technology applied to the schedule management in the construction phase, but the application to the actual project is limited due to the lack of practical functions. This study examined the functions of four representative 4D CAD systems commercialized so that the selection criterion can be provided according to the characteristics of the project, and suggests that the functions that should be improved to have practicability. As a result of functional analysis, the application characteristics of each system were analyzed and the user convenience was suggested. In addition, a linear 4D simulation methodology was developed to improve the functions applicable to civil engineering projects, and ways to improve the utilization of the infrastructure projects as the construction phase BIM were suggested. In railway and road construction projects, most activities, such as earthwork, bridges, and tunnels proceed along the distance axis in a horizontal space. Therefore, a linear 4D simulation method, in which an activity is expressed along a distance axis, can be more practically useful rather than a simple 4D simulation method with a Gantt chart.
건설공사 실무 프로젝트에 이러한 4D CAD시스템을 적용하기 위해서는 해당 프로젝트관리에 적용할 수 있는 기능을 파악해야 하고, 다양한 상용 시스템들에서 그러한 기능의 구현 여부를 분석해야 한다. 본 연구는 상용 4D CAD 시스템들의 주요 기능별 구성 정도와 활용 방법을 제시함으로써 시스템의 실무적 활용성을 높이고자 하며, 향후 시스템 개발 시에 토목공사 적용 등을 위해 고려해야 할 기능 개선방안을 제시하고 있다.
4D CAD시스템의 기본적 기능은 계획공정의 일정에 따라 순차적으로 시설물의 완성상태를 표현하는 것이며, 이로써 가상현실공간에서 시공 결과 모습을 사전에 확인할 수 있고, 병행 작업에서 발생하는 간섭에 의한 시공성 저하 방지와 공사 참여자들 간의 의사소통을 증진시키는 도구로 활용성을 갖는다. 본 연구에서는 현재 국내외에서 활용 빈도가 높은 상용 4D CAD시스템의 기능을 비교분석하여 향후 개선 또는 추가해야 할 기능을 제시한다. 기능 분석 대상 시스템은 상용 소프트웨어인 Navisworks, Vico Office, Synchro Pro, Bentley Navigator 등의 4종으로 한다.
제안 방법
4D CAD시스템의 가장 큰 활용 목적이 공사일정별 완성도 시뮬레이션이므로 이러한 기능을 위한 기본 시뮬레이션기능과 4D CAD시스템이 공정관리에 활용되므로 일정 시뮬레이션외의 적용 가능한 분야인 진도관리 기능을 포함한다. 또한 기존의 4D CAD시스템이 시공현상의 단순한 시각적 정보제공에 중점을 둔 수동형 기능인 반면에, 최근에는 현장관리 활용 및 공정최적화 등 다양한 의사결정 정보까지 제시되고 있으므로, 이러한 능동형 기능의 기술적 지원 여부를 포함하여 분석한다.
선형시설물의 공정관리를 위해서는 위치정보와 일정 정보를 동시에 표현할 수 있는 선형공정표의 좌표구성체계와 이를 4D 시뮬레이션으로 나타낼 수 있는 위치 및 일정 정보의 연동 방법론이 필요하다. 연구에서는 선형 축으로 진행되는 시설물공사에 적용할 수 있는 선형 공정표와 4D 시뮬레이션객체의 연동을 위한 좌표 구성 방법을 제시한다. 4D CAD에 표현되는 Gantt차트기반 공정표에서는 가로축(X축)이 일정정보, 세로축(Y축)에 공정명을 나타내어 공정의 시작일과 종료일과 같은 일정 정보만을 제공하고 있다.
대상 데이터
본 연구에서는 현재 국내외에서 활용 빈도가 높은 상용 4D CAD시스템의 기능을 비교분석하여 향후 개선 또는 추가해야 할 기능을 제시한다. 기능 분석 대상 시스템은 상용 소프트웨어인 Navisworks, Vico Office, Synchro Pro, Bentley Navigator 등의 4종으로 한다. 이러한 시스템들은 시공단계 BIM적용에서 가장 활용도가 높은 시스템들이므로, 향후 유사 시스템 구성 시에 4D CAD시스템의 기능분류체계로 참조할 수 있다.
성능/효과
둘째, 분석 대상의 모든 시스템에서 선형시설물 프로젝트에 적합한 시뮬레이션 기능이 부족하였으며, 향후 4D CAD시스템이 토목공사 프로젝트로 확대 적용될 것을 예상하면 이러한 기능은 우선적으로 필요한 개선 기능으로 분석되었다.
셋째, 연구에서는 선형 시설물에 적합한 시뮬레이션 기능으로 공사일정과 함께 공정의 위치정보를 동시에 표현하는 선형공정표의 4D CAD연동 방법론을 제시하였고, 이러한 방법은 도로 및 철도 프로젝트와 같이 광범위한 선형적 공간에서 거리단위로 공정이 관리되는 토목시설 프로젝트에 적용성을 갖게 된다.
첫째, 실무적으로 활용도가 높은 대표적인 4개 종류의 4D CAD시스템에 대한 기능분석을 시도하였고, 대표적 기능인 4D 시뮬레이션, 진도관리 기능들은 대부분 유사한 성능을 갖고 있는 것으로 분석되었다. 시스템별로 간섭관리, 진도관리 등에 특화된 기능으로 구성되어 있고 이러한 분석결과는 프로젝트의 특성에 적합한 시스템 선택 기준으로 활용될 수 있다.
후속연구
첫째, 실무적으로 활용도가 높은 대표적인 4개 종류의 4D CAD시스템에 대한 기능분석을 시도하였고, 대표적 기능인 4D 시뮬레이션, 진도관리 기능들은 대부분 유사한 성능을 갖고 있는 것으로 분석되었다. 시스템별로 간섭관리, 진도관리 등에 특화된 기능으로 구성되어 있고 이러한 분석결과는 프로젝트의 특성에 적합한 시스템 선택 기준으로 활용될 수 있다.
이러한 시스템별 특징은 적용하고자 하는 프로젝트의 공종 복잡성, 진도관리의 중요성 등에 따라 선택적 적용기준이 될 수 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
4D CAD시스템이란 무엇입니까?
3D 설계 객체와 공사일정을 연계하여 공사일정에 따라 3D형태의 공사완성 모습을 연속 시뮬레이션 하는 4D CAD시스템은 공사 진행의 이해도를 높일 수 있고, 공정 간의 간섭을 사전에 검토하여 대안을 수립할 수 있는 도구가 된다. 또한 계획과 실행진도를 비교 시뮬레이션 하여 기존의 수치적 진도관리방식을 시각적 방식으로 변화시킬 수 있다.
4D 시스템의 기능개선에 있어 토목공사에 특화된 기능의 구성을 고려할 필요가 있는 이유는?
BIM 적용이 증대되면서 시공단계 BIM의 대표적 도구인 4D CAD시스템의 활용은 점차 증대되고 있으며, 특히 건축공사의 적용성은 빠르게 확대되고 있다[1]. 건축공사는 제한된 작업공간에서 수직적으로 반복공정들이 진행되어 공정의 시각화가 용이하고 간섭관리 등의 시각화 효과가 비교적 크다. 반면에 토목공사는 수십km의 광범위한 건설 공간에서 토공사 등의 비 반복적 공정들이 수평적으로 진행되어 공정의 시각화가 어렵고 간섭관리 등의 시각화 효과가 상대적으로 적다. 향후 시스템의 기능 개선을 위해서는 이러한 점을 고려하여 토목공사에 특화된 기능의 구성을 고려할 필요가 있다.
4D CAD시스템의 장점은 무엇입니까?
3D 설계 객체와 공사일정을 연계하여 공사일정에 따라 3D형태의 공사완성 모습을 연속 시뮬레이션 하는 4D CAD시스템은 공사 진행의 이해도를 높일 수 있고, 공정 간의 간섭을 사전에 검토하여 대안을 수립할 수 있는 도구가 된다. 또한 계획과 실행진도를 비교 시뮬레이션 하여 기존의 수치적 진도관리방식을 시각적 방식으로 변화시킬 수 있다.
참고문헌 (13)
H. Kim, C. Kim, H. Jeong, S. Ha, K. Kim, H. Kim, "4D CAD Drawings based on Marker-based Augmented Reality", Korea Journal of Construction Engineering and Management, Vol.16, No.4, pp.30-40, 2015. DOI: https://dx.doi.org/10.6106/KJCEM.2015.16.4.030
D. Heesom, L. Mahdjoubi, "Trends of 4D CAD applications for construction planning", Construction Management and Economics, Vol.22, No.2, pp.171-182, 2004. DOI: https://dx.doi.org/10.1080/0144619042000201376
A. Platt, "4D CAD for highway construction projects", Technical Report No.54, Computer Integrated Construction Research Program, The Pennsylvania State University, Aug. 2007.
T. Hartmann, J. Gao, M. Fischer, "Areas of Application for 3D and 4D Models on Construction Projects", Journal of Construction Engineering and Management, Vol.134, No.10, pp.776-785, 2008. DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9364(2008) 134:10(776)
L. S. Kang, "Improving 4D Modeling System through a Comparative Analysis of 4D Functions for Construction Management", Journal of the Architectural Institute of Korea, Vol.18, No.10. pp.85-92, 2002.
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