효과적인 재난 대응을 위한 3차원 BIM 기반 재난 통합정보 시스템 활용 서비스 제시 A Study on the Application Service of 3D BIM-based Disaster Integrated Information System Management for Effective Disaster Response원문보기
최근 국내외에서 연속적으로 발생하는 화재, 지진, 침수 등의 다양한 재난으로 인하여, 기존의 법제도 하에 최소한으로 도입되었던 단순 재난 대비 설비에서 벗어나 주기적이고 체계적인 시설물의 재난 관리의 중요성이 높아지고 있다. 효과적 재난 대비를 위해서는 정기점검/상시점검을 통해 일상에서도 관리되어야 하며 비상 발생 시에도 상황과 목적에 맞는 직관적이고 정확한 정보전달이 필수이다. 효과적 3차원 시각화 모델을 활용하여 객체(부재)에서 건물 전체 속성정보까지 관리할 수 있는 BIM 기술은 설계-준공에서 시설물 유지관리까지 관리 목적에 따라 다양한 활용이 가능하다. 본 연구는 BIM 기반 재난통합정보 시스템 내 시설물 관리 서비스 도출 프로세스 및 전문가 설문조사를 통해, 다양한 관련 서비스 가운데 BIM 데이터의 활용 가능한 분야를 시설물 정보관리/3차원 시각화/재난재해 관제 관점으로 정리하였다. 이후 BIM 기반 재난 통합정보시스템 내 활용 서비스 및 DB 정의를 통해, BIM 기반 주요 설비 모니터링 및 대응 서비스와 BIM 기반 공간관리 서비스 방안을 제시하였다. 본 연구를 바탕으로 재난 통합정보 시스템 내 BIM 기반 활용 서비스 기능을 구축함으로써, 기존 사람 중심의 정보 제공에서 BIM을 활용한 효과적인 시스템적 대응이 가능할 것으로 기대한다.
최근 국내외에서 연속적으로 발생하는 화재, 지진, 침수 등의 다양한 재난으로 인하여, 기존의 법제도 하에 최소한으로 도입되었던 단순 재난 대비 설비에서 벗어나 주기적이고 체계적인 시설물의 재난 관리의 중요성이 높아지고 있다. 효과적 재난 대비를 위해서는 정기점검/상시점검을 통해 일상에서도 관리되어야 하며 비상 발생 시에도 상황과 목적에 맞는 직관적이고 정확한 정보전달이 필수이다. 효과적 3차원 시각화 모델을 활용하여 객체(부재)에서 건물 전체 속성정보까지 관리할 수 있는 BIM 기술은 설계-준공에서 시설물 유지관리까지 관리 목적에 따라 다양한 활용이 가능하다. 본 연구는 BIM 기반 재난통합정보 시스템 내 시설물 관리 서비스 도출 프로세스 및 전문가 설문조사를 통해, 다양한 관련 서비스 가운데 BIM 데이터의 활용 가능한 분야를 시설물 정보관리/3차원 시각화/재난재해 관제 관점으로 정리하였다. 이후 BIM 기반 재난 통합정보시스템 내 활용 서비스 및 DB 정의를 통해, BIM 기반 주요 설비 모니터링 및 대응 서비스와 BIM 기반 공간관리 서비스 방안을 제시하였다. 본 연구를 바탕으로 재난 통합정보 시스템 내 BIM 기반 활용 서비스 기능을 구축함으로써, 기존 사람 중심의 정보 제공에서 BIM을 활용한 효과적인 시스템적 대응이 가능할 것으로 기대한다.
Periodic and systemic disaster management has become more important than ever owing to the recent continuous occurrence of disasters, such as fires, earthquakes, and flooding. This management goes beyond simple disaster preparedness, which was introduced minimally under the existing legal system. Fo...
Periodic and systemic disaster management has become more important than ever owing to the recent continuous occurrence of disasters, such as fires, earthquakes, and flooding. This management goes beyond simple disaster preparedness, which was introduced minimally under the existing legal system. For effective disaster management, facilities should be managed through regular maintenance on a daily basis, and in the case of an emergency, intuitive and accurate communication is essential regarding the situation and purpose. BIM manages the entire building property data using the effective 3D visualization model, so it can be used for various management purposes from design to facility maintenance. In this study, through an expert survey on the use of services in a BIM-based integrated disaster information system, the available areas of BIM data were organized in terms of facility information management, 3D visualization, and disaster control. Later, through the use service and DB definition within the BIM-based disaster integration information system, the main facilities monitoring and response services based on BIM and BIM-based spatial management service are proposed. Based on this study, it is hoped that the BIM-based application service functions within the system will be implemented to enable an effective system response.
Periodic and systemic disaster management has become more important than ever owing to the recent continuous occurrence of disasters, such as fires, earthquakes, and flooding. This management goes beyond simple disaster preparedness, which was introduced minimally under the existing legal system. For effective disaster management, facilities should be managed through regular maintenance on a daily basis, and in the case of an emergency, intuitive and accurate communication is essential regarding the situation and purpose. BIM manages the entire building property data using the effective 3D visualization model, so it can be used for various management purposes from design to facility maintenance. In this study, through an expert survey on the use of services in a BIM-based integrated disaster information system, the available areas of BIM data were organized in terms of facility information management, 3D visualization, and disaster control. Later, through the use service and DB definition within the BIM-based disaster integration information system, the main facilities monitoring and response services based on BIM and BIM-based spatial management service are proposed. Based on this study, it is hoped that the BIM-based application service functions within the system will be implemented to enable an effective system response.
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문제 정의
따라서 본 연구는 3차원 모델 기반의 시설물 관리 이력, 위치, 사양 등 다양한 속성정보가 연계된 BIM 데이터를 활용하여 일상뿐만 아니라 비상상황 발생 시 즉각 대응이 가능하도록 주요 설비의 모니터링 서비스를 제시하고, 방화구획 등 주요 공간객체를 활용한 공간관리 서비스를 제안하였다.
따라서 본 연구에서는 효과적 재난 대응을 위해 국내외에서 수행된 BIM 기반 시설물 재난관리 사례를 조사·분석하고, 3차원 BIM 데이터를 활용하여 재난 통합정보 시스템의 활용 서비스를 제시하였다.
본 논문은 3차원 BIM 데이터를 활용하여 효과적인 시설물 재난관리를 위한 활용 서비스 도출을 위해, 국내 외 BIM 기반 시설물 재난관리 연구를 조사·분석하여 문제점을 파악하고, 국내 주요 초고층 및 복합시설물 현장 방문 및 현장 시설물 담당자와의 다수 자문회의를 통해 중점 기능을 정리하였다.
본 논문은 3차원 BIM 데이터를 활용하여 효과적인 시설물 재난관리를 위한 활용 서비스 도출을 위해, 국내 외 BIM 기반 시설물 재난관리 연구를 조사·분석하여 문제점을 파악하고, 국내 주요 초고층 및 복합시설물 현장 방문 및 현장 시설물 담당자와의 다수 자문회의를 통해 중점 기능을 정리하였다. 이를 바탕으로 3차원 BIM을 효과적으로 활용할 수 있는 활용 서비스 및 상세 데이터를 정의하고 일상/재난/점검관리에 대한 다양한 서비스 시나리오를 제시하였다.
제안 방법
또한 월 2회씩 4개월에 거쳐 재난안전 관련 산업 및 학계 종사자 등 다수 관련 전문가들을 대상으로 재난분야 다양한 관리 시스템과 관련된 자문회의를 진행하였고, 상기 내용들을 종합하여 2018년 4월~5월 2개월 동안 산/학/연 관련 분야 종사자 25명을 대상으로 효과적 재난 관리를 위한 시스템 내 BIM 기술 기반 재난 활용 서비스에 대한 중요도 설문조사를 수행하였다. 설문항목은 앞선 자문 내용을 바탕으로 다수의 서비스들을 1) 재난 상황 모니터링, 2) 재난 관련 시설물 관리, 3) 재난 대응으로 그룹화 하였고, 항목 간 중요도를 조사하여 우선순위를 도출하였다. 상세 평가항목은 Table 3과 같다.
BIM 기반 시설물 재난관리 활용 서비스를 정의하기 위해 기존 국내외 시설물 관리시스템의 서비스를 조사· 분석하였다.
객체 기반의 3차원 BIM 데이터를 활용한 재난관리 서비스로는 3차원 건물과 위치정보를 갖는 공간객체로 연계된 시설 내 센서, CCTV 모니터링을 통해 일상 상황에서도 재난에 항시 대응할 수 있다. BIM 모델 기반의 층별 데이터 및 상세 가시화를 바탕으로 건물 내 설치된 유형에 따라 센서 및 CCTV의 POI를 적용하고, 위치 기반의 제어를 위해 Fig. 3과 같이 클래스 다이어그램을 작성하였다.
우선적으로 국내 초고층·복합시설의 통합 재난관리시스템 현황 파악을 위하여 일산 소재의 초고층 아파트, 코엑스 무역센터, 인천 NEAT 타워 등 현장을 방문하여 현 구축 및 작동사례를 확인하였다. 또한 월 2회씩 4개월에 거쳐 재난안전 관련 산업 및 학계 종사자 등 다수 관련 전문가들을 대상으로 재난분야 다양한 관리 시스템과 관련된 자문회의를 진행하였고, 상기 내용들을 종합하여 2018년 4월~5월 2개월 동안 산/학/연 관련 분야 종사자 25명을 대상으로 효과적 재난 관리를 위한 시스템 내 BIM 기술 기반 재난 활용 서비스에 대한 중요도 설문조사를 수행하였다. 설문항목은 앞선 자문 내용을 바탕으로 다수의 서비스들을 1) 재난 상황 모니터링, 2) 재난 관련 시설물 관리, 3) 재난 대응으로 그룹화 하였고, 항목 간 중요도를 조사하여 우선순위를 도출하였다.
그 외에도 CCTV를 활용한 위치 기반의 재난 의심구역 인근 투망 감시와 재난 관련 설비의 정기 자체점검, 소방활동 지원을 위한 정보 사전 전달 서비스가 높게 선정되었다. 본 연구는 상기 설문조사 결과를 바탕으로, A-1, A-4, B-1, B-2, B-3, C-3을 참고하여 BIM 기반 재난통합 시스템의 활용 가능한 서비스를 도출하였고, 이를 위한 DB를 3.3에서 정의하였다. 비상대응절차인 EOP의 경우 재난 대응의 전반적 프로세스에 기반이 되기 때문에 기능적인 활용 서비스 구축에서는 제외하였다.
최근 3차원 데이터를 활용한 재난 관리의 필요성이 대두되면서 다양한 사전/사후 활용방안이 연구되고 있다. 본 장에서는 기존의 시설물 재난관리 연구에서 BIM 기술을 활용한 사례와 BIM 기반 재난 시스템 사례에 대해 국내외 연구동향을 살펴보았다.
우선적으로 국내 초고층·복합시설의 통합 재난관리시스템 현황 파악을 위하여 일산 소재의 초고층 아파트, 코엑스 무역센터, 인천 NEAT 타워 등 현장을 방문하여 현 구축 및 작동사례를 확인하였다.
대상 데이터
본 연구는 활용 서비스 대상을 재난 통합정보 시스템의 환경구축 및 정보관리가 보다 용이한 초고층⦁ 복합 시설물로 한정하였다. 우선적으로 국내 초고층·복합시설의 통합 재난관리시스템 현황 파악을 위하여 일산 소재의 초고층 아파트, 코엑스 무역센터, 인천 NEAT 타워 등 현장을 방문하여 현 구축 및 작동사례를 확인하였다.
따라서 평소 체계적 설비 정보를 관리하여 비상 상황 발생 시 즉각적 대처를 할 수 있어야 한다. 설비관리에서 다루는 정보는 주로 각 설비들의 유형, 설치일 등의 기본 데이터와 위치정보, 관리정보 등이며, 본 연구에서는 센서, CCTV, 소방 시설물을 대상으로 Table 5와 같이 설비관리 목록 및 서비스 데이터를 작성하였다.
성능/효과
이는 시설물의 환경과 특성이 반영되고 비상 조직이 구성되어 각 담당자는 업무가 할당되고 이를 숙지해야 한다. 둘째, 효과적 초기 재난대응은 내부뿐만 아니라 외부 유관기관과의 협의도 중요한 사항이다. 관련 기관의 요구사항을 반영하여 BIM 기반 사전 제공 가능한 내용을 적시적소에 전달할 수 있어야 한다.
설문조사 결과는 Fig. 2와 같이 실시간 재난 감지 모니터링, 재난 관련 설비 이력관리, 공간 특성 기반 재난 취약공간 관리, Time-Limit이 적용된 시스템 기반 단계별 비상대응절차 실시가 가장 효과적 서비스로 선정되었다. 그 외에도 CCTV를 활용한 위치 기반의 재난 의심구역 인근 투망 감시와 재난 관련 설비의 정기 자체점검, 소방활동 지원을 위한 정보 사전 전달 서비스가 높게 선정되었다.
기존 연구들의 경우, BIM 기반 시설물 재난관리를 위하여 직관적 확인을 위한 3차원 시각화 기능을 활용하여, 다양한 목적의 시뮬레이션을 통한 사전 예방차원의 서비스 구성이 대부분이었다. 일부 BIM 공간정보, 센서의 위치정보를 활용한 재난관리 시스템에 대한 연구들이 선행되었으나 방대한 BIM 데이터의 효과적 활용 보다 는 3차원 모델 기반의 활용한 단순 가시화를 위한 데이터 활용에 그친 것을 확인할 수 있었다.
후속연구
관련 기관의 요구사항을 반영하여 BIM 기반 사전 제공 가능한 내용을 적시적소에 전달할 수 있어야 한다. 마지막으로, 3차원 BIM의 효과적 활용은 사물인터넷 기반 시설점검, 소방 모의훈련 등에 확장하여 적용 할 수 있다. 이는 AR/VR 기술과 융합하여 모바일 이반의 설비 점검, 관리자들의 모의 체험을 위한 교육용 콘텐츠 개발, 3차원 모델을 활용한 소방 모의훈련 등을 통해 기존 미흡했던 재난관리 환경을 개선시킬 수 있는 요소라 판단된다.
BIM 기반 시설물 재난관리 활용 서비스를 정의하기 위해 기존 국내외 시설물 관리시스템의 서비스를 조사· 분석하였다. 본 연구에서 제안하는 BIM 기반 시설물 재난관리는 실시간 센서에서 오는 알람을 시작으로 비상발생 시 3차원 모델을 통한 직관적 상황파악 및 위치정보를 포함한 속성정보 기반의 적절한 대응이 가능해야 한다. 이는 일상에서부터 시설 관리자의 주요 업무 중 하나로, 재난 관련 설비, MEP, 정기점검 등 체계적인 주기적 관리가 동시에 수행되어야 하는 사항이다.
첫째, 본 연구는 우선적으로 기능별 활용 서비스를 제시함에 따라, 향후 실제 시설관리에 적용하기 위해서는 설문결과에서 언급된 EOP와 같은 전반적 표준 대응 절차 정의가 추가 요구된다. 이는 시설물의 환경과 특성이 반영되고 비상 조직이 구성되어 각 담당자는 업무가 할당되고 이를 숙지해야 한다.
이는 AR/VR 기술과 융합하여 모바일 이반의 설비 점검, 관리자들의 모의 체험을 위한 교육용 콘텐츠 개발, 3차원 모델을 활용한 소방 모의훈련 등을 통해 기존 미흡했던 재난관리 환경을 개선시킬 수 있는 요소라 판단된다. 향후 본 연구를 바탕으로 재난 통합정보 시스템 내 BIM 기반 활용 서비스 기능을 구축하고 기존 사람 중심의 정보 제공에서 시스템적 대응이 가능하도록 이를 실증할 계획이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
건축 분야의 대표 기술인 BIM은 어느 단계에 활용하는가?
건축 분야의 대표 기술인 BIM(Building Information Modeling)은 효과적 3차원 시각화 모델을 기반으로 객체(부재)에서 건물 전체 속성정보까지 관리할 수 있기 때문에, 건물의 기획단계에서 설계-구조-준공 후 유지관리 단계까지 사용자의 목적에 따라 건축물 관리에 효과적으로 활용되고 있다. 특히 재난관리의 경우, BIM 도입 시 실제 건축물의 동적/정적 모니터링 데이터와 연계하여 3차원 모델링 기반의 직관적 상황파악이 가능하고, 뿐만 아니라 재난 관련 주요 설비 관리 및 제어, 소방 활동에 적합한 도면 데이터 제공 등의 효과적 활용을 기대 할 수 있다[1-2].
디지털 트윈은 어떻게 정보를 생산하는가?
최근 대두된 4차 산업혁명의 출현에서 핵심기술 가운데 하나인 디지털 트윈(Digital Twin)은 현실세계를 가상세계에 동일하게 구현함으로써 사전 시뮬레이션을 통해 동일 환경 기반의 보다 정확한 분석 및 예측정보를 생산할 수 있다. 근래 빈번하게 발생한 동탄/제천/밀양 화재, 다수의 재래시장 화재 등 국내 화재 관련 재난 사례를 살펴보면, 평소 시설물 안전관리 및 점검체계가 미흡하거나 스프링클러·화재경보기 등 주요 시설 미작동, 대피방송 지연, 안전 대응 매뉴얼 미흡 등이 원인으로 확인되었다.
BIM 데이터를 활용하여 효과적인 시설물 재난관리를 위한 활용 서비스 도출시 재난재해 분야에 어떤 기대를 할 수 있는가?
재난재해 분야는 특히 신속한 상황판단과 다양한 정보를 직관적으로 볼 수 있는 가시화 기능이 요구되며, 이는 재난 통합정보 시스템을 통해 비상대응 뿐만 아니라 일상 대비에도 철저한 관리를 통해 사전 예방 및 초기 진압이 가능할 것으로 기대한다.
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