워드클라우드를 이용한 국내·외 BIM 연구 동향 분석 Recent Research Trends Analysis of Building Information Modeling using WordCloud through Comparison of Korean and International Journals원문보기
건설 프로젝트에서 BIM도입과 활용이 증가하고 있는 실정이다. 하지만 국내 BIM 활용 수준은 해외 BIM 활용 수준에 비해 아직 미약하다. 이를 위해 본 연구는 국내 외 연구문헌 분석을 통해 BIM연구의 방향성을 제시하는 것을 목적으로 한다. 연구 방법으로는 건축의 관련된 국내 외 BIM논문을 수집 후 연도별과 분야별로 나누어 비교 분석을 진행하였고, 빅데이터 기법 중 하나인 워드클라우드를 활용하여 연구패턴을 분석하였다. 분석결과, 여전히 설계분야가 가장 큰 비중을 차지하고 있지만 최근 들어와서는 시공분야에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있었다. 또한 국내 BIM연구의 흐름은 2012년을 시작으로 협업, 친환경에 대한 연구가 계속 진행되고 있으며, 국외 BIM연구의 흐름은 매 년마다 연구의 트렌드가 변화하는 것으로 파악되었고, 최근에는 IFC에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있는 것으로 나타났다. 이에 본 연구는 향후 진행할 연구 방향으로 IFC 분야의 연구를 진행할 필요가 있음을 확인하였다. 본 연구의 결과물은 향후 국내 BIM 연구를 진행하기 위한 효율적인 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.
건설 프로젝트에서 BIM도입과 활용이 증가하고 있는 실정이다. 하지만 국내 BIM 활용 수준은 해외 BIM 활용 수준에 비해 아직 미약하다. 이를 위해 본 연구는 국내 외 연구문헌 분석을 통해 BIM연구의 방향성을 제시하는 것을 목적으로 한다. 연구 방법으로는 건축의 관련된 국내 외 BIM논문을 수집 후 연도별과 분야별로 나누어 비교 분석을 진행하였고, 빅데이터 기법 중 하나인 워드클라우드를 활용하여 연구패턴을 분석하였다. 분석결과, 여전히 설계분야가 가장 큰 비중을 차지하고 있지만 최근 들어와서는 시공분야에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있었다. 또한 국내 BIM연구의 흐름은 2012년을 시작으로 협업, 친환경에 대한 연구가 계속 진행되고 있으며, 국외 BIM연구의 흐름은 매 년마다 연구의 트렌드가 변화하는 것으로 파악되었고, 최근에는 IFC에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있는 것으로 나타났다. 이에 본 연구는 향후 진행할 연구 방향으로 IFC 분야의 연구를 진행할 필요가 있음을 확인하였다. 본 연구의 결과물은 향후 국내 BIM 연구를 진행하기 위한 효율적인 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.
Introduction and use of Building Information Modeling(BIM) in construction projects have increased steadily over the past few years. However, the level of domestic BIM utilization is still tenuous compared to the international scene. Therefore, this study aims to present the possible directions for ...
Introduction and use of Building Information Modeling(BIM) in construction projects have increased steadily over the past few years. However, the level of domestic BIM utilization is still tenuous compared to the international scene. Therefore, this study aims to present the possible directions for BIM research through an analysis of research literatures in Korea as well as in foreign countries. Papers on BIM were collected for this study from Korea and foreign countries for the field of architecture, and analyses and comparisons were performed by year and field. Further, the research patterns were analyzed using WordCloud, which is one of the popular big data techniques. From the analysis, it is found that the design field still constitutes the largest component of research, but the construction field is actively developing as well. In addition, it is realized that domestic BIM research continues to grow on collaboration and environment-friendly methodologies since 2012; it is also demonstrated that foreign BIM research has undergone changes in research trends every year including recently, and is progressing actively. Therefore, this study concludes that it is necessary to actively conduct research in the field of Industry Foundation Class(IFC) in the future. The results of this study can further be used as reference data for conducting BIM studies in Korea in the future.
Introduction and use of Building Information Modeling(BIM) in construction projects have increased steadily over the past few years. However, the level of domestic BIM utilization is still tenuous compared to the international scene. Therefore, this study aims to present the possible directions for BIM research through an analysis of research literatures in Korea as well as in foreign countries. Papers on BIM were collected for this study from Korea and foreign countries for the field of architecture, and analyses and comparisons were performed by year and field. Further, the research patterns were analyzed using WordCloud, which is one of the popular big data techniques. From the analysis, it is found that the design field still constitutes the largest component of research, but the construction field is actively developing as well. In addition, it is realized that domestic BIM research continues to grow on collaboration and environment-friendly methodologies since 2012; it is also demonstrated that foreign BIM research has undergone changes in research trends every year including recently, and is progressing actively. Therefore, this study concludes that it is necessary to actively conduct research in the field of Industry Foundation Class(IFC) in the future. The results of this study can further be used as reference data for conducting BIM studies in Korea in the future.
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문제 정의
따라서 본 연구는 국내·외 연구 문헌 분석을 통해 BIM연구의 방향성을 제시하고자 한다.
본 연구는 이러한 기존 연구문헌 고찰을 통하여 건축분야에 BIM 활용하는 단계를 도출할 수 있었고 이를 바탕으로 국내·외 분야별 연구 동향 분석을 진행하고자 한다.
본 연구에서는 건설 프로젝트 대상으로 한 BIM이 적용될 수 있는 분야를 도출하기 위해 기존 연구 문헌을 분석하였다. 분석결과, 건설 프로젝트에서 BIM을 적용시킬 수 있는 단계는 크게 기획단계, 설계단계, 시공단계, 유지관리단계, 기타로 분류할 수 있었다.
본 연구에서는 국내·외 BIM활용, 특히 건축분야에 대한 연구 및 적용 방안을 분석하기 위해 각종 문헌과 자료의 이론적 고찰을 실시하였다.
워드클라우드는 통계프로그래밍 언어인 S언어 기반으로 만들어졌으며 통계 계산과 빅데이터 분석을 목적으로 만든 R프로그래밍을 사용하여 생성하였다. 이를 통해 국내 BIM 연구방향과 국외 BIM 연구방향의 차이점에 대한 결론과 국내 BIM 연구가 나아갈 방향을 도출하였다.
이를 통해 국내·외 연구동향과 연구패턴 비교·분석을 하여 국내 BIM연구가 나아갈 방향을 제시하고자 한다.
제안 방법
BIM연구의 패턴을 분석하기 위해 2년 주기로 나누어 워드클라우드와 국내·외 논문의 키워드를 바탕으로 분석을 진행하였다.
R은 기본적으로 영어 단어만 데이터 분석이 가능하기 때문에 한글 단어도 데이터분석이 가능하도록 Java와 한글 단어 35,000개와 텍스트 마이닝패키지가 합쳐진 KoNLP패키지를 사용하였고, KoNLP패키지에 없는 단어도 존재하기 때문에 ‘mergeUserDic()’을 통하여 단어를 추가했다.
건축분야에서 수집된 BIM 관련 국내·외 논문은 총1,114편이며, 구체적으로 국내·외 BIM연구경향을 살펴보기 위해 연도별로 나누어 분석하였다.
국내·외 BIM 관한 논문으로 비교 및 분석을 실시하기위해 각 분야를 2년 주기로 차지하는 비중을 비율로 하여 분석하였다.
또한 데이터 파일에서 단어 중 관사, 전치사, 접속사 등의 의미 없는 단어인 불용어가 존재 할 수가 있기 때문에 ‘gsub‘로 처리하였고, 이를 바탕으로 워드클라우드를 생성하였다.
또한 데이터 파일에서 의미가 없는 단어인 관사, 전치사, 접속사 등의 불용어를 처리하기 위해 텍스트 마이닝 패키지(tm)에 포함되어 있는 ‘stopwords‘를 사용하여 불용어를 처리하였고, 이를 바탕으로 워드클라우드를 생성하였다.
따라서 본 연구는 논문에 기재된 키워드를 분석데이터로 활용하여 연구패턴을 분석하기 위해 텍스트 마이닝 기법중 하나인 워드클라우드를 활용하였다. 또한, 기존 BIM논문은 토목논문과 건축논문을 통합하여 분석한 것과 달리 건축에 대한 BIM논문만을 수집을 하였다. 이를 통해 국내·외 연구동향과 연구패턴 비교·분석을 하여 국내 BIM연구가 나아갈 방향을 제시하고자 한다.
선정된 국내·외 BIM 관한 논문은 총 1,114편으로 국내 410편, 국외 704편으로 나누어지며, 이를 활용하여 연도별, 분야별로 분류 후 기술통계 분석을 실시하였고, 국내·외 논문의 키워드와 워드클라우드 활용하여 과거 10년 동안의 연구패턴을 분석하였다.
선정된 논문에 대하여 연도별 분석, 분야별 분석, 국내·외 BIM 연구 패턴 및 비교 분석을 실시하였으며, 다음과 같은 결론을 도출하였다.
따라서 본 연구는 국내·외 연구 문헌 분석을 통해 BIM연구의 방향성을 제시하고자 한다. 이를 위해 워드클라우드를 활용한 연구패턴 분석을 실시하고 국내와 국외의 주요 연구 분야 차이를 확인한다.
대신 R로 생성하는 워드클라우드는 분석하는 과정에서 한 단어로만 분석이 되므로 이를 위해 두 단어를 뭉치게 해주는 SnowballC패키지를 사용했다. 이후 file()을 통해 데이터 파일을 불러오는데 국내 워드클라우드 생성 때와는 달리 국외 워드클라우드는 SnowballC패키지로 인해 TXT파일에 키워드를 기재 할 때 문장을 바꿔서 한 키워드씩 기재하였다. 또한 데이터 파일에서 의미가 없는 단어인 관사, 전치사, 접속사 등의 불용어를 처리하기 위해 텍스트 마이닝 패키지(tm)에 포함되어 있는 ‘stopwords‘를 사용하여 불용어를 처리하였고, 이를 바탕으로 워드클라우드를 생성하였다.
Table 1은 국내논문 키워드를 텍스트 처리하여 워드클라우드를 생성하는 과정을 코딩한 것이다. 처음 코딩에 들어가는 데이터 분석과 워드클라우드를 만들기 위해 R에서 제공하는 wordcloud패키지를 사용하였고, 워드클라우드를 생성 후 쉽게 분석이 가능하도록 RColorBrewer패키지를 사용하여 단어에 색을 입혔다. R은 기본적으로 영어 단어만 데이터 분석이 가능하기 때문에 한글 단어도 데이터분석이 가능하도록 Java와 한글 단어 35,000개와 텍스트 마이닝패키지가 합쳐진 KoNLP패키지를 사용하였고, KoNLP패키지에 없는 단어도 존재하기 때문에 ‘mergeUserDic()’을 통하여 단어를 추가했다.
대상 데이터
본 연구는 국내와 국외의 연구 동향 및 흐름을 파악하기 위해 2008년부터 2017년까지의 국내·외 논문을 수집하였다.
국외 논문의 경우 주요 저널(Automation in Construction, Computing in civil engineering, Advanced Engineering Informatics, Journal of Energy and Buildings, etc)에 개제된 논문과 국가과학기술정보센터(NDSL)에서 논문을 수집하였다. 이때 논문은 BIM을 적용한 도로, 항만, 조경, 교량, 철도 등의 논문을 제외한 건축분야의 BIM관련 논문만 포함하였고, 국외 저널에 게재된 국내 BIM 관련논문은 국내 논문으로 포함하였다.
조사방법은 아래 Figure 1과 같이 2008년부터 2017년까지 논문을 대상으로 “BIM”, “Buildings”, “Architecture”, “Research Trends”, “Study on Architectural Engineering” 등을 키워드로 제목, 초록, 핵심단어를 포함한 전체 검색을 실시하였고, 국내 논문의 경우 한국건축시공학회, 한국BIM학회, 대한건축학회, 한국건축친환경설비학회, 한국주거학회, 한국건설관리학회, 한국CAD/CAM학회 등에서 발간하는 논문집과 Web-site(RISS, DBpia, 국가과학기술정보센터(NDSL)), 국회도서관, 건축도시연구정보센터(Auric)에서 논문을 수집하였다.
이론/모형
국내 워드클라우드 코딩과 거의 흡사하며, 국외논문은 한글이 필요 없기 때문에 Java와 KoNLP패키지를 제외하였다. 대신 R로 생성하는 워드클라우드는 분석하는 과정에서 한 단어로만 분석이 되므로 이를 위해 두 단어를 뭉치게 해주는 SnowballC패키지를 사용했다. 이후 file()을 통해 데이터 파일을 불러오는데 국내 워드클라우드 생성 때와는 달리 국외 워드클라우드는 SnowballC패키지로 인해 TXT파일에 키워드를 기재 할 때 문장을 바꿔서 한 키워드씩 기재하였다.
빅데이터를 이용하여 BIM 분석을 진행한 연구는 여러논문이 존재하지만, 워드클라우드를 사용하여 BIM을 분석한 연구는 없었다. 따라서 본 연구는 논문에 기재된 키워드를 분석데이터로 활용하여 연구패턴을 분석하기 위해 텍스트 마이닝 기법중 하나인 워드클라우드를 활용하였다. 또한, 기존 BIM논문은 토목논문과 건축논문을 통합하여 분석한 것과 달리 건축에 대한 BIM논문만을 수집을 하였다.
성능/효과
1) BIM 분야별 분석 결과 설계분야가 416편(37.3%)으로 가장 많은 연구가 진행이 되었고 시공분야는 313편(28.1%), 기획분야 197편(17.7%), 기타 128편 (11.5%), 유지관리분야 60편(5.4%)순으로 나타났다. 하지만 시간이 지날수록 시공분야의 연구가 활발하게 진행이 되었다.
2) 국내·외 분야별 분석 비교 결과 국내 BIM연구는 2017년 기준으로 기획분야 9.1%, 설계분야 36.4%, 시공분야 36.4%, 유지관리분야 3.0%, 기타 15.2%로 설계분야와 시공분야의 연구에만 집중이 되어있다.
3) 10년간 국내 BIM연구 패턴은 2012년부터 2017년 6년간 친환경에 대한 연구와 협업의 대한 연구를 주로 하였고, 국외에 대한 BIM연구 패턴은 2008~2009년 건축 설계에 필요한 데이터베이스를 구축하는 프로그램개발연구, 2010~2011년에는 건설관리와 구조설계를 위한 데이터베이스 구축 및 프로그램 개발 대한 연구, 2012~2013년에는 건축물에 대한 에너지 감소 데이터베이스구축 및 개발과 의사결정시스템을 개발하기 위한 데이터베이스구축 및 개발에 대한 연구, 2014~2017년에는 IFC를 활용 및 개발을 통하여 각 분야의 상호 운용성을 지원하는 연구 등 마지막 4년을 제외한 다른 연구는 2년마다 바뀌는 것으로 나타났다.BIM연구에서 설계분야에 대한 연구가 국내·외 상관없이 가장 큰 비중을 차지하였지만, 최근에는 시공분야에 대한 연구도 활발하게 진행되고 있음을 파악할 수 있었다.
본 연구는 이를 통하여 최근 국내 BIM연구는 설계분야와 시공분야에 활발하게 진행이 되고 두 분야로 치중이 되어있는 것을 알 수가 있고, 국외 BIM연구는 다른 분야보다 활발하게 진행이 되고 있는 시공분야를 제외한 나머지 분야에서 다양하게 연구가 진행된 것을 알 수가 있다.
건축분야에서 수집된 BIM 관련 국내·외 논문은 총1,114편이며, 구체적으로 국내·외 BIM연구경향을 살펴보기 위해 연도별로 나누어 분석하였다. 분석결과, Figure 2와 같이 2008년 국내저널에 개제된 논문 28편(6.8%)을 시작으로 2011년에 53편(12.9%)까지 증가 했지만 그 이후 2017년 33편(8.1%)까지 떨어진 것을 확인 하였다. 국외논문은 2008년 30편(4.
본 연구에서는 건설 프로젝트 대상으로 한 BIM이 적용될 수 있는 분야를 도출하기 위해 기존 연구 문헌을 분석하였다. 분석결과, 건설 프로젝트에서 BIM을 적용시킬 수 있는 단계는 크게 기획단계, 설계단계, 시공단계, 유지관리단계, 기타로 분류할 수 있었다.
Table 3은 국내논문 키워드를 바탕으로 한 결과로 2008~2009년에는 3D CAD, 설계, IFC(Industry Foundation Class)의 단어가 많이 나왔다. 이를 바탕으로 3D CAD를 이용한 설계와 CAD를 IFC로 호환을 시켜 다른 분야와 협력을 할 수 있도록 IFC개발 등 연구를 주로 진행했다는 것을 알 수가 있었다. 2010~2011년에는 설계, 물량산출, 에너지최적화, 프로세스로 재료를 효율적으로 활용할 수 있는 물량산출 중심프로세스 개발과 건물에서 나오는 에너지를 최적화 시킬 수 있는 프로세스개발에 대한 연구가 주를 이루었다는 것을 알 수가 있었다.
Xianbo[7]는 세계 BIM 논문을 2005년부터 2016년까지 수집 및 분석을 실시하였으며, 이를 통해 어떤 나라가 BIM연구가 활발하게 진행되고 있는지를 도출하였다. 이를 바탕으로 BIM 연구패턴의 대한 논문들은 빅데이터 분석 중 하나인 텍스트 마이닝을 활용하여 분석한 것을 파악할 수가 있었다.
후속연구
따라서 국내에서 사용하는 설계·시공분리방식이 아닌 선진국에서 사용하는 시공책임형 CM방식과 통합프로젝트발주방식(Integrated Project Delivery, 이하 IPD방식)을 사용함에 따라 국내 협업에 대한 연구가 감소 될 것으로 사료되므로 국내 BIM 방식을 시공책임형 CM방식과 통합프로젝트발주방식으로 활용해야 한다고 제언한다.
따라서 국내에서 사용하는 설계·시공분리방식이 아닌 선진국에서 사용하는 시공책임형 CM방식과 통합프로젝트발주방식(Integrated Project Delivery, 이하 IPD방식)을 사용함에 따라 국내 협업에 대한 연구가 감소 될 것으로 사료되므로 국내 BIM 방식을 시공책임형 CM방식과 통합프로젝트발주방식으로 활용해야 한다고 제언한다. 또한 이를 통하여 향후 국내에서 진행할 연구 방향으로 최근 국외 BIM연구 중 활발하게 진행중인 IFC 분야의 대한 연구가 진행되어야 한다고 제언한다.
하지만 시간이 지날수록 시공분야의 연구가 활발하게 진행이 되었다. 설계분야의 연구는 감소하는 추세로 나타났고 2017년에 들어서는 시공분야가 설계분야보다 활발하게 연구가 진행되는 것을 분석 할 수가 있었고, 향후 시공분야에 대한 연구가 더욱더 활발하게 진행이 될 것으로 판단된다.
3%를 차지하였다. 이를 바탕으로 향후 시공분야에 관련된 BIM연구가 활발하게 진행 될 것으로 예상된다.
특히 2012년에서는 다른 분야보다 압도적으로 많은 연구가 진행된 것으로 나타났다. 하지만 2016년부터 시공분야가 설계분야보다 활발하게 연구가 진행된 것으로 나타났고, 앞으로도 시공분야 연구가 활발하게 진행 될 것이라고 예상한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
워드클라우드(Word cloud)는 무엇인가?
워드클라우드(Word cloud)는 빅데이터 분석방법 중에서 대표적인 텍스트 마이닝 기법 중 하나이다. 빅데이터는 데이터의 정형화 정도에 따라 정형, 반정형, 비정형으로 분류가 되는데 이중 고정된 필드에 저장되어 있지 않은 비정형 데이터를 추출하는 것은 매우 어렵다.
워드클라우드의 특징은 무엇인가?
빅데이터는 데이터의 정형화 정도에 따라 정형, 반정형, 비정형으로 분류가 되는데 이중 고정된 필드에 저장되어 있지 않은 비정형 데이터를 추출하는 것은 매우 어렵다. 하지만 워드클라우드는 빈도에 따라 문자의 크기를 결정함으로써 텍스트에서의 해당 키워드의 빈도를 직관적으로 보여줄 수 있도록 한 것이 특징이다. 이러한 장점으로 인하여 키워드 분석에서 많이 활용을 하고 있으며 대표적인 사례로는 SNS의 키워드 분석이 있다.
건설프로젝트의 어떤 문제점때문에 대안으로 BIM(Building Information Modeling)을 활용하고 있는가?
건설 프로젝트는 기획단계를 시작으로 설계, 시공 및 유지관리 단계로 나뉘며, 각 단계마다 다양한 조직들이 참여하고 저마다의 계획을 세워 공사를 진행하게 된다. 프로젝트 단계별 진행을 위해서는 다양한 이해관계자들의 협업 과정이 발생하며 원활한 의사소통 및 정보교류가 이루어지지 않을 경우 시공 및 생산 과정에서의 설계 변경, 공기 지연, 공사비증가, 품질저하 등이 발생할 수 있다. 이러한 위험 요소를 감소시키기 위해서는 프로젝트 초기 대응이 중요하며 이의 대안으로 BIM(Building Information Modeling)이 활용되고 있다[1].
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