[논문]BIM기반 Algorithm을 활용한 APR1400 설계기준 통합관리 체계 구축

신재섭; 최재필

doi:10.6106/kjcem.2019.20.5.052

BIM기반 Algorithm을 활용한 APR1400 설계기준 통합관리 체계 구축
Establishment of Integrated Design Bases Management System of APR1400 Using BIM based Algorithm 원문보기

한국건설관리학회논문집 = Korean journal of construction engineering and management, v.20 no.5, 2019년, pp.52 - 60

초록
AI-Helper

APR1400은 1992년 12월부터 2001년 12월까지 약 10여년에 걸쳐 국가선도 기술개발과제를 통해 개발된 1,400MWe급 차세대 원자력발전소 노형으로, 건설을 위해서 약 6만 5천 장의 도면이 생산된다. 또한 수많은 도면 간 일치성 유지를 설계기준(Design Bases)에 따라 가장 높은 수준의 설계기준도면(Design Bases Drawing)를 작성하여 후속설계에 가이드라인 역할로 활용하고 있다. 하지만 설계기준도면이 문서기반으로 생산 관리되고 있고, 다양한 분야에서 파편적으로 운영되어 설계기준정보를 정확하게 인지하고 후속설계에 정확하게 반영하는데 어려움이 있었다. 따라서 본 연구는 문서기반의 설계기준도면의 한계를 인식하고, BIM 기반의 설계기준 통합관리 체계를 도입하여, 설계기준 정보를 체계적이고 정확하게 후속설계에 반영 할 수 있는 체계를 구축하였다. 특히 DBIL(설계기준정보층)개념을 도입하여 5가지 설계기준(물리적방호, 화재방호, 내부비산물방호, 내부침수방호, 방사선방호)을 적용하여 DBIL생성 및 속성을 분석하였다. 최종 결과물인 DBIL set와 Datasheet에는 실(Room), DBIL, 설계기준 속성, 빌딩 데이터(벽 바닥 슬라브, 문 창문, 수직 수평관통부)를 통합 추출하여 후속설계 자동화 및 설계검증에 활용할 수 있도록 하였다. 더 나아가 APR1400 DBIL에 적용되는 5가지 설계기준의 속성을 분석하여 후속호기 및 차세대 노형과의 비교를 통한 경제성 분석 등에 폭 넓게 활용할 수 있을 것이라 예상한다.

Abstract ▼ AI-Helper

The APR1400 is a 1400MWe nuclear power plant developed through national technology development project over a period about 10years. Approximately 65,000 design drawings are produced for APR1400 construction. In order to maintain consistency among numerous drawings, the highest level of design bases drawings (DBDs) are created according to design bases and this is used in the subsequent design. However, DBDs are produced and managed on a document basis and they are managed various field, it was difficult to accurately reflect the design bases information in the subsequent design. Therefore, this study recognizes limitations of the document based DBDs and develops a system that can accurately reflect the design bases information to subsequent design by adopting BIM based design bases integrated information system. Especially, by introducing DBIL(Design Bases Information Layer) concept, DBIL was created and analyzed based on five design bases(Physical protection, Fire protection, Internal missile protection, Internal flood protection, Radiation protection) applied to APR1400. In the final result DBIL set and Datasheet are integrated of room, design bases information, building data(wall, slab, door, window, penetrations). So it can be used for subsequent design automation and design verification. Furthermore, it is expected that APR1400 DBILs data can be used extensively in constructability and design economics analysis through comparison with next generation nuclear power plant.

주제어

표/그림 (12)

그림 Fig. 1. Research Flow
그림 Fig. 2. Bird-eye View of APR1400
표 Table 1. Classification of Design Bases
그림 Fig. 3. BIM based DBIL Generate and Analysis Process
그림 Fig. 4. Conceptual Diagram of DBIL (Shin, 2019)
그림 Fig. 5. BIM based Algorithm process for Output (DBIL set and Datasheet)
그림 Fig. 6. Application Scope in APR1400
그림 Fig. 7. APR1400 DBIL Set by Building & Level
표 Table 2. Result of DBIL Creation
그림 Fig. 8. DBIL/ Design Bases Datasheet
표 Table 3. Design Bases Attributes Statics Implied by DBIL
그림 Fig. 9. Percentage that Includes Design Bases Attribute in DBIL

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

최종 결과물인 Datasheet에는 실, DBIL, 설계기준 속성, 빌딩 데이터(벽·바닥 슬라브, 문·창문, 수직·수평관통부)를 통합 추출하여 후속설계 자동화 및 설계검증에 활용할 수 있도록 하였다. 따라서 본 연구는 다양한 분야에서 생산하는 수많은 도면을 설계 일관성 및 일치성 확보를 위해 작성하는 설계기준도면(Design Bases Drawing)의 활용성을 개선하고, BIM기반의 설계기준 통합관리 체계를 구축하여, 설계기준정보를 체계적이고 정확하게 후속설계에 반영 할 수 있는 시스템을 만들었다는데 의의가 있다. 특히 기존에 문서기반으로 운영되던 DBD를 BIM을 기반으로 통합하여 후속설계시 발생할 수 있는 설계오류를 없애고, 설계시간을 단축할 수 있는 가능성을 갖게 되었다.
본 논문은 APR1400을 대상으로 한 BIM기반 설계기준 통합관리 체계 구축에 관한 연구이다. 설계기준 통합관리를 위해 DBIL (Design Bases Information Layer, 설계기준정보층)의 개념을 도입하였으며, 연구 대상 원전인 APR1400에 적용하여 DBIL적용 결과 및 속성을 분석하였다.
본 연구는 원자력발전소 APR1400의 설계 자동화 및 정확도 향상을 위한 프로세스 제안과 그 시스템 개발에 최종 목적이 있다. 특히 원자력발전소의 건설을 위해 건축, 토목, 기계, 전기, 계측, 원자력 등 다양한 분야에서 약 6만 5천여 장 이상의 도면이 생산되는 만큼, 설계 일관성 및 도면 간 일치성유지가 필수적이다.

제안 방법

BIM으로 구축된 APR1400 모델의 DBIL적용 및 분석을 위해서 BIM이 내포하고 있는 빌딩정보를 활용하였다. 이를 위해BIM기반 Visual Programming Tool을¹¹⁾ 활용하여 Algorithm을 구현하였다.
설계기준 통합관리를 위해 DBIL (Design Bases Information Layer, 설계기준정보층)의 개념을 도입하였으며, 연구 대상 원전인 APR1400에 적용하여 DBIL적용 결과 및 속성을 분석하였다. DBIL에는 원전설계시 적용되는 설계기준 5가지(물리적방호, 화재방호, 내부비산물방호, 내부침수방호 방사선방호)를 선정하였으며, APR1400 모델에 적용을 위해 BIM 소프트웨어인 Autodesk Revit과 Algorithm programming이 가능한 Dynamo를 활용하여 연구를 진행하였다.³⁾ 분석결과 DBIL생성(DBIL set)과 설계기준 속성 정보(Datasheet)를 확인하였으며, 최종적으로 생성된 DBIL과 이들이 포함하고 있는 설계기준 속성을 통계적으로 분석하였다.
본 연구는 Shin (2019)이 제안한 DBIL(설계기준정보층)개념을 도입하여 APR1400을 대상으로, 5가지 설계기준을 적용하여 DBIL생성 및 속성을 분석하였다. DBIL의 생성을 위해서 BIM과 BIM 기반 Algorithm을 활용하였고, 설계기준은 실(Room)과 격벽(Barrier)를 기준으로 속성을 부여하였다. 최종 결과물인 Datasheet에는 실, DBIL, 설계기준 속성, 빌딩 데이터(벽·바닥 슬라브, 문·창문, 수직·수평관통부)를 통합 추출하여 후속설계 자동화 및 설계검증에 활용할 수 있도록 하였다.
따라서 본 연구는 기존 선행연구에서 다뤄지지 않았던 원전 APR1400을 대상으로, BIM기반의 설계기준 통합관리 체계를 구축하고 이를 정성적 방법(Guideline 또는 Criteria를 활용한 체크리스트)이 아닌 Algorithm을 활용하여 자동화하였다는데 연구의 차별성이 있다.
하지만 DBD가 문서기반으로 생산·관리되고 있고, 다양한 분야에서 파편적으로 운영되어 DBD에 표현된 설계기준정보를 정확하게 인지하고 후속설계에 정확하게 반영하는데 어려움이 있었다(Shin, 2019). 따라서 본 연구에서, BIM(빌딩정보모델)을 활용하여 APR1400 설계 시 고려해야 하는 다양한 설계기준(Design Bases)을 체계적이고 정확하게 후속설계에 반영할 수 있도록 설계기준 통합관리 체계를 구축하였다.
본 연구는 Shin (2019)이 제안한 DBIL(설계기준정보층)개념을 도입하여 APR1400을 대상으로, 5가지 설계기준을 적용하여 DBIL생성 및 속성을 분석하였다. DBIL의 생성을 위해서 BIM과 BIM 기반 Algorithm을 활용하였고, 설계기준은 실(Room)과 격벽(Barrier)를 기준으로 속성을 부여하였다.
본 논문은 APR1400을 대상으로 한 BIM기반 설계기준 통합관리 체계 구축에 관한 연구이다. 설계기준 통합관리를 위해 DBIL (Design Bases Information Layer, 설계기준정보층)의 개념을 도입하였으며, 연구 대상 원전인 APR1400에 적용하여 DBIL적용 결과 및 속성을 분석하였다. DBIL에는 원전설계시 적용되는 설계기준 5가지(물리적방호, 화재방호, 내부비산물방호, 내부침수방호 방사선방호)를 선정하였으며, APR1400 모델에 적용을 위해 BIM 소프트웨어인 Autodesk Revit과 Algorithm programming이 가능한 Dynamo를 활용하여 연구를 진행하였다.
4장에서는 본 논문이 제안한 설계기준 통합과 BIM기반 시스템을 통해 생성된 DBIL set과 Datasheet 를 검증하고, 이를 통계적으로 확인하였다. 실(Room)과 벽(Barrier)를 기반으로 부여된 5가지 설계기준 속성이 APR1400 전체 DBIL에서 어느 정도의 영향을 미치는지 그 적용유무와 적용수준(Level)을 통계적으로 확인하였다. 마지막으로 결론에서 본 연구의 의의와 추후 활용방향을 제시하였다.

대상 데이터

2019년 5월 국내기술로 개발된 차세대원전 APR1400이 미국원자력 규제당국 NRC (Nuclear Regulatory Commission)로부터 안전성을 인증 받는 설계인증(Design Certification)을 취득하였다. NRC DC는 미국에서 APR1400을 건설하고 운영하기 위해서 필수적으로 필요한 인증으로, APR1400의 기술력을 객관적으로 평가받고 해외 수출가능성을 높인 계기라고 평가받는다.
보조건물은 총 8개 층(지하 3층, 지상 5층), 복합건물은 총 6개 층(지하3층, 지상 3층)으로 구성되며¹²⁾, 각각 417개와 255개의 격실로 나뉘어 있다. 총 672개의 실을 기반으로 6,081개의 DBIL이 생성되었다. 생성된 6,081개 각각의 DBIL에는 실(Room) 또는 벽(Barrier)에서 전달받은 설계기준 속성정보를 가지고 있다.

데이터처리

DBIL에는 원전설계시 적용되는 설계기준 5가지(물리적방호, 화재방호, 내부비산물방호, 내부침수방호 방사선방호)를 선정하였으며, APR1400 모델에 적용을 위해 BIM 소프트웨어인 Autodesk Revit과 Algorithm programming이 가능한 Dynamo를 활용하여 연구를 진행하였다.³⁾ 분석결과 DBIL생성(DBIL set)과 설계기준 속성 정보(Datasheet)를 확인하였으며, 최종적으로 생성된 DBIL과 이들이 포함하고 있는 설계기준 속성을 통계적으로 분석하였다.

이론/모형

BIM으로 구축된 APR1400 모델의 DBIL적용 및 분석을 위해서 BIM이 내포하고 있는 빌딩정보를 활용하였다. 이를 위해BIM기반 Visual Programming Tool을¹¹⁾ 활용하여 Algorithm을 구현하였다. 전체 Algorithm의 조직은 [Fig.

성능/효과

9]과 같다. 각 설계기준별로 살펴보면 화재 방호, 방사선방호 속성을 지닌 DBIL은 각각 51.2%, 45.1% 인데 반해 물리적방호, 내부비산물방호는 18.8%, 5.8%로 설계기준 별 적용 범위에 차이가 나는 것을 알 수 있었다.
이는 원전 내부 특정 실에서의 홍수로 인해 아래층 공간에 영향을 방지하기 위해 바닥 슬라브 전체에 내부침수방호 설계기준 Level 1이 적용되기 때문이라 예상할 수 있다. 방사선방호 설계기준은 실내부의 방사성 배관 및 기기, 물질로 인해 설정되는 설계기준으로 그 값에 따라 8단계로 구분하여 주변 실로 누출되지 않도록 주변 벽과 슬라브에 설정되는데, 전체 DBIL 중 51.2%가 방사선방호 설계기준에 해당되며, 이중 절반이상이 Level 2에 해당하는 저방사선구역임을 알 수 있었다.
최종 결과물인 Datasheet에는 실, DBIL, 설계기준 속성, 빌딩 데이터(벽·바닥 슬라브, 문·창문, 수직·수평관통부)를 통합 추출하여 후속설계 자동화 및 설계검증에 활용할 수 있도록 하였다.
따라서 본 연구는 다양한 분야에서 생산하는 수많은 도면을 설계 일관성 및 일치성 확보를 위해 작성하는 설계기준도면(Design Bases Drawing)의 활용성을 개선하고, BIM기반의 설계기준 통합관리 체계를 구축하여, 설계기준정보를 체계적이고 정확하게 후속설계에 반영 할 수 있는 시스템을 만들었다는데 의의가 있다. 특히 기존에 문서기반으로 운영되던 DBD를 BIM을 기반으로 통합하여 후속설계시 발생할 수 있는 설계오류를 없애고, 설계시간을 단축할 수 있는 가능성을 갖게 되었다.
결과적으로 보조건물 8개 Level과 복합건물 6개 Level에 생성된 DBIL 개수는 [Table 2]와 같다. 평균 실 당 9개의 DBIL이 생성되었는데, 보조건물은 실 당 평균 8.9개의 DBIL이 생성된데 비해 복합건물은 평균 9.2개의 DBIL이 생성되어 차이를 보였다. 이는 보조건물에 배치된 실의 물리적형상은 대체적으로 직육면체의 형상을 띄는데 반해, 복합건물에 배치된 실은 ㄱ자 및 ㄷ자 같이 다양한 형태를 가진 실이 많기 때문으로 해석 할 수 있다.
화재방호 설계기준은 전체의 45.1%에 적용되며, 복도 사이벽 및 승강기·계단실에 적용되는 Level 1, 2은 9.8%를 차지하는데 반해, 원전 내부 주요기기 기기 및 실에 적용되는 Level 3는 전체의 35.3%에 적용되는 것으로 나타났다.

후속연구

더 나아가 APR1400 이후 신형원전 노형인 APR+과 SMART (System-Integrated Modular Advanced Reactor) 같은 차세대 원자력 시설뿐만 아니라, 설계기준 개념(설계가이드라인, 설계검증기준 등)이 적용되는 대형 건축물 및 플랜트시설 등으로 영역을 확장한다면 폭넓은 활용이 가능할 것이라 예상한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	APR1400은 어떻게 구분되나?	APR1400은 원자로건물(Reactor Containment Bldg.), 보조 건물(Auxiliary Bldg.), 복합건물(Compound Bldg.) 그리고 터빈건물(Turbine Generator Bldg.)을 포함하는 Power Block4)과 이외의 기타건물(Ancillary Bldg.)군으로 구분할 수 있다.
	APR1400을 후속설계에 반영하는데 있어서 문제점은?	또한 수많은 도면 간 일치성 유지를 설계기준(Design Bases)에 따라 가장 높은 수준의 설계기준도면(Design Bases Drawing)를 작성하여 후속설계에 가이드라인 역할로 활용하고 있다. 하지만 설계기준도면이 문서기반으로 생산 관리되고 있고, 다양한 분야에서 파편적으로 운영되어 설계기준정보를 정확하게 인지하고 후속설계에 정확하게 반영하는데 어려움이 있었다. 따라서 본 연구는 문서기반의 설계기준도면의 한계를 인식하고, BIM 기반의 설계기준 통합관리 체계를 도입하여, 설계기준 정보를 체계적이고 정확하게 후속설계에 반영 할 수 있는 체계를 구축하였다.
	APR1400이란 무엇인가?	APR1400은 1992년 12월부터 2001년 12월까지 약 10여년에 걸쳐 국가선도 기술개발과제를 통해 개발된 1,400MWe급 차세대 원자력발전소 노형으로, 건설을 위해서 약 6만 5천 장의 도면이 생산된다. 또한 수많은 도면 간 일치성 유지를 설계기준(Design Bases)에 따라 가장 높은 수준의 설계기준도면(Design Bases Drawing)를 작성하여 후속설계에 가이드라인 역할로 활용하고 있다.

저자의 다른 논문 :

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증