[논문]BIM 기반 건축물 스마트 유지관리 지원 COBie 문서 프로토타입

구교진; 박상헌; 조동현

doi:10.5762/kais.2019.20.12.60

BIM 기반 건축물 스마트 유지관리 지원 COBie 문서 프로토타입
COBie Document Prototype for supporting BIM based Smart Maintenance of Buildings 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.20 no.12, 2019년, pp.60 - 68

구교진 (서울시립대학교 건축공학과) , 박상헌 (서울시립대학교 건축공학과) , 조동현 (서울시립대학교 건축공학과)

초록
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효과적인 시설물 유지관리를 위해서는 유지보수공사 이력정보, 자재정보 등 다양한 유지관리 정보의 수집과 관리가 요구된다. 대형화, 복잡화 추세인 건축물들의 많아진 유지관리 업무량 해소를 위한 정보관리기술 및 시스템들의 도입에도 불구하고 유지관리정보들이 제대로 활용되지 않고 있다. 대안으로 BIM의 도입 및 활용 연구가 지속적으로 수행되고 있지만 설계단계에서 생성된 BIM 모델의 건축 유지관리 정보 미비로 인하여 실무에서 활용되지 못하고 있다. 본 연구는 건축물 관리자가 수행하는 BIM 기반의 스마트 유지관리 업무를 지원하기 위한 COBie 문서 프로토타입을 제안하였다. 다양한 유형의 유지관리 프로젝트 업무절차를 정형화하기 위해 BIM 기반 유지관리 기본 프로세스 모델을 점검업무와 유지보수업무로 구분하여 제시하고 단계별 유지관리 필요정보를 도출하였다. 설계단계에서 생성된 BIM 모델의 속성정보들 중 기본 프로세스 단계별 유지관리 필요정보에 해당하는 파라미터들을 도출하였으며, 이를 바탕으로 7개 스프레드시트로 구성된 COBie 문서 프로토타입을 제안하였다. 사례적용을 통해 유지관리 정보가 미포함된 KBIMS 라이브러리 기반의 설계단계 BIM 모델을 유지관리 단계에서 활용 가능한 것으로 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

For effective building maintenance, the collection and management of various maintenance date such as work history information and material information is required. Despite the introduction of information management technologies and systems to reduce the amount of maintenance work of buildings, which have become larger and more complex, the maintenance information is not being utilized properly. As an alternative, research on the introduction and utilization of BIM is being conducted continuously. However, the BIM models generated at the design phase are not utilized in practice due to a lack of architectural maintenance information. This study proposed a COBie document prototype to support BIM-based smart maintenance tasks performed by building managers. In order to formalize various types of maintenance work procedures, a BIM-based maintenance process model is presented in two categories: inspection and maintenance. Among the BIM attribute data of the BIM model generated at the design phase, the parameters corresponding to the maintenance necessary information for each basic process are derived. Based on this, we proposed a COBie document prototype consisting of seven spreadsheets. The results of a case study confirmed that the KBIMS library-based BIM model created at the design phase without the maintenance information can be used at the maintenance phase.

주제어

표/그림 (7)

표 Table 1. Result of expert survey
그림 Fig. 1. BIM-based Maintenance Base Process Model - Planned Inspection
그림 Fig. 2. Properties of 4F room object of sample model
표 Table 3. COBie spreadsheet · column and mapping parameter of sample model
표 Table 2. Overview of sample model
그림 Fig. 3. Business process model for case study and COBie export results (a) BIM based Smart maintenance project scenario (b) Export results of Space and Job sheet
표 Table 4. Result of expert interview

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 BIM 활용 유지관리 기본 프로세스 모델을 점검업무(정기, 수시, 정밀, 긴급)와 유지보수업무로 구분하여 제시하였다. 다양한 유형의 유지관리 공사를 모두 커버하는 COBie 문서는 사실상 개발하기 어렵기 때문에, 기본 프로세스 모델을 바탕으로 COBie 문서 프로토타입을 제안하고자 한다.
면담 대상자는 2개의 그룹으로서 그룹1은 3장의 실태조사 대상 실무자들과 동일한 인원이며, 그룹2는 추가로 섭외한 5명의 시설관리 및 건설관리 전문가로 구성하였다. 면담을 통해 유지관리 기본 프로세스와 이를 바탕으로 제시된 COBie 문서 프로토타입이 현행 업무를 적절히 반영하고 있는지와 향후 BIM이 도입되었을 때의 활용가능성에 대하여 조사하였다. 1(미흡)^～5(아주 우수)의 5단계 리커트 척도를 통해 면담항목에 대한 평가의견과 보완의견을 E-Mail을 통해 회신한 결과는 Table 4와 같다.
본 연구에서는 설계단계에서 작성되는 BIM 모델과 유지관리에 필요한 다양한 정보들을 연계할 수 있는 매개체로서 COBie 프로토타입 문서를 제안하였다. 유지관리 프로세스를 모델링하여 단계별 필요정보들을 도출하고 이를 바탕으로 COBie 문서 프로토타입의 필드들을 정의하였다.
본 연구에서는 유지관리 관리자가 유지관리 단계에서 별도의 속성정보 입력 없이 BIM 모델을 활용할 수 있도록 지원하는 COBie문서 프로토타입을 제안하였다. BIM 모델은 빌딩스마트협회에서 2017년에 공개한 Autodesk의 Revit 2017로 작성된 샘플모델을 활용하였다(Table 2).
본 연구의 목적은 건축물에 대한 유지관리업무를 지원할 수 있는 정보관리 수단으로서 스프레드시트 기반의 Construction Operations Building information exchange (이하 COBie) 문서 프로토타입을 제시하는 것이다. 연구의 범위는 다수의 이용자들에 의해 다양한 유지관리 이슈가 생성되고 서로 다른 유형의 정보관리가 발생하는 복수의 건물로 구성된 시설단위를 대상으로 한다.
사례적용의 첫 번째 목적은 제시된 매핑 파라미터들을 바탕으로 샘플모델로부터 COBie 문서 생성이 가능한지 여부를 확인하는 것이다. 이는 생성된 시트 간의 참조된 정보 항목들이 제대로 반영되어 있는지를 포함한다.

제안 방법

COBie를 활용한 BIM 기반의 스마트 유지관리를 위해서는 건물의 층 또는 실 정보, 부위정보, 마감정보 등 유지관리에 필요한 정보가 정의되어야 한다. Floor 및 Space 시트를 통해 유지관리를 위한 건축 마감정보를 구성할 수 있도록 하였다. KBIMS 라이브러리에서 건축 마감정보는 단일마감과 복수의 단일마감으로 구성되는 복합마감으로 구분되며 이를 관리하기 위해 Type 시트를 활용하였다.
유지관리 프로세스를 모델링하여 단계별 필요정보들을 도출하고 이를 바탕으로 COBie 문서 프로토타입의 필드들을 정의하였다. 각 필드에 해당하는 정보들을 KBIMS 라이브러리로 구축된 샘플모델로부터 COBie 문서로 추출하기 위한 파라미터 매핑항목을 제시하였다. 사례적용을 실시하여 제시된 매핑 파라미터에 의해 샘플모델로부터 COBie 문서가 생성 가능함을 확인하였다.
본 연구에서 제시한 BIM 기반의 스마트 유지관리 기본 프로세스와 COBie 문서 프로토타입에 대한 면담을 실시하였다. 면담 대상자는 2개의 그룹으로서 그룹1은 3장의 실태조사 대상 실무자들과 동일한 인원이며, 그룹2는 추가로 섭외한 5명의 시설관리 및 건설관리 전문가로 구성하였다.
본 연구에서 제안된 COBie 문서 프로토타입은 Contact, Facility, Floor, Space, Type, Job,Document의 7개 스프레드시트로 구성되며 각각의 시트는 최소 1개에서 최대 12개의 필드로 이루어져 있다. COBie를 활용한 BIM 기반의 스마트 유지관리를 위해서는 건물의 층 또는 실 정보, 부위정보, 마감정보 등 유지관리에 필요한 정보가 정의되어야 한다.
항목별로 점검자의 역할이 구체적으로 설명되어 있으나 기본적으로 BIM 환경이 고려되지 않은 한계가 있다. 본 연구에서는 BIM 활용 유지관리 기본 프로세스 모델을 점검업무(정기, 수시, 정밀, 긴급)와 유지보수업무로 구분하여 제시하였다. 다양한 유형의 유지관리 공사를 모두 커버하는 COBie 문서는 사실상 개발하기 어렵기 때문에, 기본 프로세스 모델을 바탕으로 COBie 문서 프로토타입을 제안하고자 한다.
1과 같다. 유지관리 업무를 계획점검 업무와 사용자요청 및 보수보강업무로 구분하여 대상 업무를 예비, 계획, 수행, 완수의 4단계 개략단계로 구분하였다. 기본 프로세스 모델은 점검결과에 따라 발견된 결함의 진행성 여부, 발생 시기, 결함의 형태나 발생위치와 원인 등에 대한 정보를 포함한다.
본 연구에서는 설계단계에서 작성되는 BIM 모델과 유지관리에 필요한 다양한 정보들을 연계할 수 있는 매개체로서 COBie 프로토타입 문서를 제안하였다. 유지관리 프로세스를 모델링하여 단계별 필요정보들을 도출하고 이를 바탕으로 COBie 문서 프로토타입의 필드들을 정의하였다. 각 필드에 해당하는 정보들을 KBIMS 라이브러리로 구축된 샘플모델로부터 COBie 문서로 추출하기 위한 파라미터 매핑항목을 제시하였다.
COBie 문서 프로토타입은 템플릿으로서 각각의 필드에 해당하는 정보는 BIM 샘플모델로부터 익스포트 되어야 한다. 이를 위해 COBie 문서의 필드와 이에 해당하는 객체별 속성정보와 매핑하였다. 예를 들어, 샘플모델의 룸 객체에는 Fig 2와 같이 실명, 실 번호 등 다양한 설계정보가 입력되어 있다.
따라서 BIM 샘플모델을 유지관리 단계에서 활용하기 위해서는 유지관리 필요정보를 모델에 포함된 설계정보와 매핑하는 과정이 필요하다. 이를 위해 우선 유지관리 이슈 처리과정에서 저장 및 활용되는 정보 항목들을 정의하였다. 이 정보 항목들은 관리자가 COBie를 통해 관리 및 활용 가능한 정보들로서 3장의 기본 프로세스 모델을 바탕으로 도출되었다.
이를 위해 유지관리 기본 프로세스 중 ‘사용자요청 및 보수보강 업무 프로세스’를 대상으로 선정하고, 서로 관련 있는 단계들의 그룹화를 통해 단순화하였다(Fig.
설문조사 내용은 크게 두 부분으로서, 1) 사용 중인 기존 유지관리 관련 시스템의 실무활용성과 2) 유지관리 BIM 도입 의견수렴으로 구성된다. 조사방식은 직접방문 후 설문지 작성 또는 E-Mail을 통한 회신으로 동시에 진행하였다. 소속 기관에서 사용 중인 유지관리업무와 관련된 정보관리시스템의 실무활용성에 대하여 5점 리커드 척도로 조사한 결과는 Table 1과 같다.

대상 데이터

Floor 및 Space 시트를 통해 유지관리를 위한 건축 마감정보를 구성할 수 있도록 하였다. KBIMS 라이브러리에서 건축 마감정보는 단일마감과 복수의 단일마감으로 구성되는 복합마감으로 구분되며 이를 관리하기 위해 Type 시트를 활용하였다. 또한 유지관리 이력정보 관리를 위해서 Job 시트를 활용하였다.
5년으로 조사되었다. 공공기관의 경우 지하철 시설관리 담당부서 직원 및 학교시설 유지관리업무 유경험자이며, 민간기관은 문화재단 소속으로 공연장 시설관리 전담부서 직원과 종합병원 시설관리 직원과 BIM 업체 임원을 대상으로 선정하였다. 설문조사 내용은 크게 두 부분으로서, 1) 사용 중인 기존 유지관리 관련 시스템의 실무활용성과 2) 유지관리 BIM 도입 의견수렴으로 구성된다.
기존 유지관리 지원 시스템 활용 및 BIM 도입 현황을 조사하기 위해 공공 및 민간 기관의 유지관리 실무자 23명을 대상으로 선정하였다. 선정대상자들의 유지관리 실무 평균경력은 14.
본 연구에서 제시한 BIM 기반의 스마트 유지관리 기본 프로세스와 COBie 문서 프로토타입에 대한 면담을 실시하였다. 면담 대상자는 2개의 그룹으로서 그룹1은 3장의 실태조사 대상 실무자들과 동일한 인원이며, 그룹2는 추가로 섭외한 5명의 시설관리 및 건설관리 전문가로 구성하였다. 면담을 통해 유지관리 기본 프로세스와 이를 바탕으로 제시된 COBie 문서 프로토타입이 현행 업무를 적절히 반영하고 있는지와 향후 BIM이 도입되었을 때의 활용가능성에 대하여 조사하였다.
본 연구의 목적은 건축물에 대한 유지관리업무를 지원할 수 있는 정보관리 수단으로서 스프레드시트 기반의 Construction Operations Building information exchange (이하 COBie) 문서 프로토타입을 제시하는 것이다. 연구의 범위는 다수의 이용자들에 의해 다양한 유지관리 이슈가 생성되고 서로 다른 유형의 정보관리가 발생하는 복수의 건물로 구성된 시설단위를 대상으로 한다. 정보관리대상인 유지보수공사의 범위는 복합공종이며 관리되어야할 정보의 양과 다양성이 많기 때문에 중점적인 정보관리가 필요한 건축마감으로 선정하였다.
연구의 범위는 다수의 이용자들에 의해 다양한 유지관리 이슈가 생성되고 서로 다른 유형의 정보관리가 발생하는 복수의 건물로 구성된 시설단위를 대상으로 한다. 정보관리대상인 유지보수공사의 범위는 복합공종이며 관리되어야할 정보의 양과 다양성이 많기 때문에 중점적인 정보관리가 필요한 건축마감으로 선정하였다.

이론/모형

3장에서 도출한 샘플모델용 매핑 파라미터들을 Autodesk의 ‘BIM Interoperability Tools for Revit 2017’을 사용하여 입력하였다.
BIM 기반의 유지관리 기본 프로세스의 각 단계별 정보를 표시하기 위하여 미국 Computer Integrated Construction Research Program의 프로세스 모델의 정보표기 방법을 준용하였다[21]. 각 프로세스 단계들은 프로세스명, 프로젝트 단계, 책임주체, 그리고 상세단계 표기를 위한 코드를 포함한다.
본 연구에서는 유지관리 관리자가 유지관리 단계에서 별도의 속성정보 입력 없이 BIM 모델을 활용할 수 있도록 지원하는 COBie문서 프로토타입을 제안하였다. BIM 모델은 빌딩스마트협회에서 2017년에 공개한 Autodesk의 Revit 2017로 작성된 샘플모델을 활용하였다(Table 2). 샘플모델은 빌딩스마트협회에서 2015년부터 시범버전으로 구축하여 제공 중인 KBIMS 라이브러리 1.
KBIMS 라이브러리에서 건축 마감정보는 단일마감과 복수의 단일마감으로 구성되는 복합마감으로 구분되며 이를 관리하기 위해 Type 시트를 활용하였다. 또한 유지관리 이력정보 관리를 위해서 Job 시트를 활용하였다. COBie 문서 프로토타입은 템플릿으로서 각각의 필드에 해당하는 정보는 BIM 샘플모델로부터 익스포트 되어야 한다.
BIM 모델은 빌딩스마트협회에서 2017년에 공개한 Autodesk의 Revit 2017로 작성된 샘플모델을 활용하였다(Table 2). 샘플모델은 빌딩스마트협회에서 2015년부터 시범버전으로 구축하여 제공 중인 KBIMS 라이브러리 1.02 버전을 활용하여 작성되었다[23]. KBIMS 라이브러리는 설계단계 BIM 활성화를 목적으로 개발되어 다양한 속성정보가 포함되어 있지만 유지관리 단계가 고려되지 않은 한계가 있다.

성능/효과

민간보다 공공에서 상대적으로 활용도가 높은 것은 다수의 건축물 또는 시설물을 관리하는 공공기관의 업무 특성상 시스템 활용이 기본적인 사항이기 때문인 것으로 분석되었다. 23명 중 2명만이 유지관리 업무에 BIM을 활용한 경험이 있었으며 유지관리 분야로의 BIM 도입에 매우 긍정적인 반면 경험하지 못한 나머지 21명의 경우 평균 2.7로 나타나 도입에 소극적인 것으로 조사되었다. 이는 현행 유지관리시스템과 별도로 BIM기반의 정보입력 업무 추가 발생에 대한 우려에 기인한 것으로 분석되었다.
3장에서 도출한 샘플모델용 매핑 파라미터들을 Autodesk의 ‘BIM Interoperability Tools for Revit 2017’을 사용하여 입력하였다. COBie 문서를 생성한 결과를 살펴보면 지하 2층부터 6층 및 지붕 층까지 층 정보와 각 층을 구성하는 실 정보, 각 실의 부위별 마감정보가 추출되었음을 확인할 수 있다. 그러나 마감정보의 경우 4층 일부에서만 추출되었는데, 이는 매핑 파라미터의 오류는 아니며 해당 객체의 속성정보가 누락되어 있는 것으로 분석되었다.
각 필드에 해당하는 정보들을 KBIMS 라이브러리로 구축된 샘플모델로부터 COBie 문서로 추출하기 위한 파라미터 매핑항목을 제시하였다. 사례적용을 실시하여 제시된 매핑 파라미터에 의해 샘플모델로부터 COBie 문서가 생성 가능함을 확인하였다. 이는 유지관리 단계에 필요한 정보들을 구조화하여 KBIMS 라이브러리 기반의 설계단계 BIM 모델과 연계함으로써 유지관리 단계에서 활용 가능함을 의미한다.
실무반영성 및 BIM 실무활용 가능성에 대한 총 28명의 평균 척도는 평균 약 3.42로 나타났다. 그러나 민간부분 공연장 시설관리 실무자들로부터 2.
유지관리 기본 프로세스와 COBie 문서 프로토타입의 현행 실무반영 여부 및 BIM 실무활용 가능성에 대한 면담을 실시하여 각각 3.70 및 3.28로 평가되었다. COBie 문서 프로토타입이 관리자의 업무 프로세스만을 대상으로 하여 작업자의 필요정보를 포함하지 못한 한계가 있다.
소속 기관에서 사용 중인 유지관리업무와 관련된 정보관리시스템의 실무활용성에 대하여 5점 리커드 척도로 조사한 결과는 Table 1과 같다. 조사대상 23명 중 기존 시스템 사용 경험이 있는 19명의 시스템 실무활용성 평균이 2.4로서 저조한 것으로 나타났다. 활용도가 낮은 이유는 1) 다양한 현장별 상황을 표준화하기 어렵고, 2) 공사이력 등 다양한 정보들의 수집과 업데이트에 한계가 있으며, 3) 부정확한 데이터 때문인 것으로 조사되었다.

후속연구

이는 유지관리 단계에 필요한 정보들을 구조화하여 KBIMS 라이브러리 기반의 설계단계 BIM 모델과 연계함으로써 유지관리 단계에서 활용 가능함을 의미한다. 또한 COBie 문서 프로토타입을 통해 BIM 모델에 포함하기 어려운 유지관리 정보들의 체계적인 관리가 가능할 것으로 기대할 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	IFC는 무엇인가?	BIM 기반의 정보연계 모델은 대표적으로 개방형 표준인 IFC가 있다. IFC는 다양한 참여주체간의 BIM 모델 교환을 위한 국제 표준이다[8]. IFC는 BIM 어플리케이션간의 엔터티 및 데이터가 원활하게 교환되게 하는 상호운용성을 실현하는 데 중추적인 역할을 담당한다[9].
	COBie 프로토타입 문서의 한계는?	28로 평가되었다. COBie 문서 프로토타입이 관리자의 업무 프로세스만을 대상으로 하여 작업자의 필요정보를 포함하지 못한 한계가 있다. COBie 문서와 기존 유지관리시스템의 연계가 유지관리 업무 개선에 미치는 영향에 대한 평가가 추가로 필요하다.
	효과적인 시설물 유지관리를 위해서 요구되는 것은?	효과적인 시설물 유지관리를 위해서는 유지보수공사 이력정보, 자재정보 등 다양한 유지관리 정보의 수집과 관리가 요구된다. 대형화, 복잡화 추세인 건축물들의 많아진 유지관리 업무량 해소를 위한 정보관리기술 및 시스템들의 도입에도 불구하고 유지관리정보들이 제대로 활용되지 않고 있다.

참고문헌 (23)

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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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