[논문]개방형 KBIMS 라이브러리를 활용한 최적설계대안 선정을 위한 BIM-LCC분석 시스템 구축

이춘경

doi:10.5762/kais.2020.21.12.153

[국내논문] 개방형 KBIMS 라이브러리를 활용한 최적설계대안 선정을 위한 BIM-LCC분석 시스템 구축
Establishment of BIM-LCC Analysis System for Selecting Optimal Design Alternative using Open KBIMS Libraries 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.21 no.12, 2020년, pp.153 - 161

이춘경 ((주)엘씨씨코리아 기술연구소)

초록
AI-Helper

스마트건설기술 중 하나인 건설정보모델은 현행 건설시설사업에 필수 기술로 인식되고 있다. 특히 건설사업 발주 기관인 조달청 등에서 BIM 전면도입 계획을 발표하였기에 설계지원용역 업무에서도 BIM설계 정보를 활용한 업무추진이라는 변화가 요구되고 있다. LCC분석은 공사내역서상의 아이템, 물량, 비용 정보가 필수 정보이므로 BIM설계 정보 활용에 따른 업무 효율성과 시간단축이 기대되는 분야이다. 이에 본 연구에서는 개방형 KBIMS 라이브러리를 적극 활용하여 최적설계 대안 선정용 BIM-LCC분석 시스템을 구축하였다. 설계안의 적정성과 최적설계안을 선정하기 위하여 단일대안과 최적대안 LCC분석 기능을 구현하였으며, LCC분석과 기능분석을 실시하여 가치가 높은 대안을 선택할 수 있는 기능도 포함하였다. 그러나 BIM-LCC분석 시스템은 국토교통부에서 개방형 BIM을 위해 공개한 건축과 기계 라이브러리만을 적용했다는 한계점을 가지고 있으나 BIM기술을 적용했다는 점에서 실무 활용성과 업무 효율성을 기대할 수 있다. 향후 설계단계 BIM설계정보를 활용한 LCC분석 지원 툴로서 활용하기 위해 다양한 테스트베드를 선정하여 해당 시스템을 검증하고, 실무적용성 및 UI개선, 신규로 추가되는 라이브러리에 대한 LCC기준 DB화 방안에 대한 검토가 필요하겠다.

Abstract ▼ AI-Helper

Building information modeling (BIM) is a smart construction technique that is recognized as essential for current construction facility projects. The Public Procurement Service (a construction project-ordering agency) announced a plan to introduce BIM and has required changing the operation of projects by using BIM design information. LCC analysis is essential for items, quantity, and cost information of the construction, and it is expected that efficient work will be achieved by using BIM design information. In this study, a BIM-LCC analysis system was established for selecting optimal design alternatives by actively using open KBIMS libraries. The BIM-LCC analysis system consists of a single alternative and an optimal alternative LCC analysis, but it has a limitation in that only the architecture and machine libraries have been applied. However, by applying BIM, practical use and work efficiency can be expected. In order to use the method as an LCC analysis support tool with BIM design information in the future, it will be necessary to collect user opinions and improve the UI.

Keyword

표/그림 (11)

그림 Fig. 1. ISO19650-1 : Information Flow
그림 Fig. 2. USCG ; BIM Use Case in FM
그림 Fig. 3. BIM based LCC Analysis Process
그림 Fig. 4. Scenario for BIM-LCC Work
그림 Fig. 5. Standard Property Classification for LCC Analysis
그림 Fig. 6. LCC Property Information_Maintenance Criteria DB (Example)
그림 Fig. 7. Single Alternative LCC Analysis – Analysis Variables and Target Selection Screen
그림 Fig. 8. Single Alternative LCC Analysis – Results Screen
그림 Fig. 9. Optimal Alternative Selection – Comparative Target Selection Screen
그림 Fig. 10. Optimal Alternative Selection – Schematic Value Analysis Screen
그림 Fig. 11. Optimal Alternative Selection – Results Screen

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

어려운 현실이다. 이에 본 연구에서는 전면 BIM설계 도입에 따른 설계 및 후속작업 업무환경 변화와 국가에서 개발 보급 중인 개방형 KBIMS(Korea -Building Information Modeling Standard) 라이브러리를 적극 활용하고자 설계단계 최적대안 선정용 BIM-LCC시스템을 구축하고자 한다.
본 연구에서는 국토교통부에서 배포하는 개방형 BIM을 위한 KBIMS 라이브러리를 적극 활용하고자 하였다.
시스템을 개발하였다. 라이브러리의 추가와 사용자 UI개선 등의 개선이 필요하지만 LCC 분석 또는 설계자의 LCC분석 업무효율을 증대시킬 수 있다는 점에서 본 연구의 목적을 원만히 달성한 것으로 판단된다.
이에 본 연구는 BIM 설계 전면도입에 따라 설계 및 지원업무환경이 급속히 변화하고 있는 가운데 설계자가 BIM 설계정보를 적극 활용하여 실시간 LCC분석을 수행할 수 있도록 지원하고자 단일대안 LCC 분석 모듈과 개략가치분석을 활용한 최적 대안선정 모듈로 구성된 BIM-LCC 시스템을 개발하였다.

제안 방법

BIM-LCC 시스템에서는 BIM 설계정보를 토대로 실시간 LCC분석 자동화를 위하여 LCC-DB 구축과 함께 LCC분석 알고리즘, 개략 가치분석 알고리즘을 반영(Fig. 3 참조) 하였다. 또한 LCC 분석에 필요한 공사비와 물량 정보를 사전 제작된 BIM 설계정보 중 속성정보에서 추출하고, KBIMS 라이브러리별 LCC 분석에 필요한 수선 교체 기준 등 속성정보를 호출하여 LCC 분석을 수행한다.
3 참조) 하였다. 또한 LCC 분석에 필요한 공사비와 물량 정보를 사전 제작된 BIM 설계정보 중 속성정보에서 추출하고, KBIMS 라이브러리별 LCC 분석에 필요한 수선 교체 기준 등 속성정보를 호출하여 LCC 분석을 수행한다.
LCC 분석 알고리즘과 개략 VE 알고리즘에 의거하여 BIM모델로부터 추출한 공사비와 라이브러리에 매핑된 수선교체기준 속성정보를 호출하여 LCC 분석, 민감도 분석, 최적대안을 선정하는 프로세스를 거치게 된다.
LCC분석이 필요한 표준 속성정보(Fig. 5)는 BIM 기반 LCC 분석 프로세스 단계별 입출력 정보를 기반으로 추출하였다. 그러나 BIM 라이브러리에 대한 속성정보는 해당 라이브러리 구축 기관에서 제시한 정보를 적용하였다.
5)는 BIM 기반 LCC 분석 프로세스 단계별 입출력 정보를 기반으로 추출하였다. 그러나 BIM 라이브러리에 대한 속성정보는 해당 라이브러리 구축 기관에서 제시한 정보를 적용하였다.
수선교체기준은 국내 설계단계 LCC 분석 현업에서 사용 중인 조달청 내용 년 수표와 공동주택관리법의 장기 수선 계획의 수립기준을 우선 적용하였다. 예를 들어 a) 벽 > 대리석 벽 > 대리석 물 갈기와 b) 벽> 타일벽> 타일을 비교해 보면 동일한 대분류 벽에 포함된 항목이지만 대리석 물갈기와 자기질 타일 벽은 적용 수선교체기준이 상이하므로 재료별 특성이 반영된 수선교체기준을 매핑/하였다.
8)된다. 해당 결과의 Excel 내보내기 기능을 통해 사용자가 LCC 분석 결과를 확인하고 활용할 수 있도록 구현하였다.
원안과 비교 안을 선정하고 난 뒤 개략 가치분석을 통해 5개 기능 항목에 대한 기능 정의와 기능점수를 부여 (Fig. 10) 한다. 이는 V=F/C 가치분석 개념을 적용하여 기능점수를 F값으로 LCC 분석 결과 및 상대비용을 C값으로 활용한다.
이는 V=F/C 가치분석 개념을 적용하여 기능점수를 F값으로 LCC 분석 결과 및 상대비용을 C값으로 활용한다. 궁극적으로 최적 대안으로 이동하면, 비교 대상에 대한 LCC 분석 결과와 가치분석 결과를 활용하여 최적 대안을 선정하도록 구현(Fig. 11)하였다.
LCC분석의 신뢰성. 실무 적용성 등을 검증하였다. 이는 LCC분석 또는 설계 전문가의 면담 조사를 통해 이루어졌으며, 해당 시스템과 모듈을 면담 조사자에게 설명하고, 구현 시스템에 대하여 의견을 취합하였다.
이는 LCC분석 또는 설계 전문가의 면담 조사를 통해 이루어졌으며, 해당 시스템과 모듈을 면담 조사자에게 설명하고, 구현 시스템에 대하여 의견을 취합하였다. 또한 LCC분석 전문가를 통해 LCC 분석 결과의 오차율을 분석하여 신뢰성을 검증하였다. 이를 위하여 LCC분석에 대한 이해도가 매우 높은 LCC 분석 전문가 4명, 설계 사무소 담당자 4명, 발주기관 2명에 대하여 실시하였다.
마지막으로 LCC 분석 결과에 대한 신뢰성은 건축과 기계 아이템에 대한 BIM-LCC 시스템 결과와 기존방식으로 산출한 결과의 차이를 분석하였다. 분석 결과, 약 2.
그러나 지속적으로 업데이트될 라이브러리에 대한 LCC 속성정보 추가 방법과 사용자를 위한 UI개선 등에 대한 문제점을 해결해야 하며, 시스템 내부에 포함된 알고리즘 검증과 실무 적용 중인 Excel 기반 프로그램 결과값과의 비교분석을 통해 오차율을 줄여나가도록 하겠다. 그럼에도 불구하고 본 연구를 통해 LCC 분석 또는 설계자의 LCC분석 업무효율을 증대시킬 수 있음을 확인하였다.
BIM 기반 LCC 분석업무 수행 시나리오(Fig. 4)를 살펴보면, LCC분석 목적을 고려하여 설계 원안과 비교안에 대한 BIM 모델을 작성한 뒤 모델에서 산출된 물량에 단가를 적용하여 공사비 내역서를 추출한다.

대상 데이터

또한 LCC분석 전문가를 통해 LCC 분석 결과의 오차율을 분석하여 신뢰성을 검증하였다. 이를 위하여 LCC분석에 대한 이해도가 매우 높은 LCC 분석 전문가 4명, 설계 사무소 담당자 4명, 발주기관 2명에 대하여 실시하였다.

데이터처리

시인성, 5) LCC분석 결과 신뢰성을 검증하였다.

이론/모형

우리나라 건설 산업에서의 LCC분석은 국토교통부 (2008)의 ‘생애주기 비용분석 및 평가요령’[12]을 참조하여 설계 및 시공단계에서 설계안에 대한 경제성과 현장 적용 타당성을 기능별, 대안별로 검토하여 최적대안을 창출해내는 VE분석에 포함되는 비용분석방법으로 적용된다. 건설진흥법 시행령에 따라 2012년부터 100억 이상 공공 발주 건설사업의 설계VE 시행을 의무화하고 있다.

성능/효과

소프트웨어이다. 해당 시스템은 KBIMS 라이브러리와 속성정보와 연동될 뿐만 아니라 무료 배포되어 누구나 사용이 가능하다는 장점을 가진다.
대리석 벽 > 대리석 물 갈기와 b) 벽> 타일벽> 타일을 비교해 보면 동일한 대분류 벽에 포함된 항목이지만 대리석 물갈기와 자기질 타일 벽은 적용 수선교체기준이 상이하므로 재료별 특성이 반영된 수선교체기준을 매핑/하였다.
필요함을 지적하였다. 또한 단일과 최적대안 선정으로 분리하여 기능을 구현한 점이 사용상 편리성이 있다고 응답하였으며 건축과 기계 라이브러리만 적용된 현 시점에서 시설 전체에 대한 LCC 분석은 불가하지만 아이템 LCC분석에서는 적용 가능하다는 의견을 제시하였다. 그러나 전체 응답자의 70%는 UI 측면에서 표 형태의 결과보다는 그래프 등 시각적 결과를 표출하는 방안을 제시하였다.
산출한 결과의 차이를 분석하였다. 분석 결과, 약 2.8%의 오차율이 발생하였으나 이는 기존방식에서 분석대상에 대한 물량을 소수점 둘째 자리 반올림 등을 수행하여 발생하는 차이인 것으로 분석되었다.
검증 결과를 종합해보면, BIM-LCC 시스템은 최근 화두가 되고 있는 BIM 설계 전면도입에 따른 업무 환경을 반영하고, 시설사업입찰단계에서 짧은 시간 내 설계변경에 대한 실시간 LCC 분석 대응을 위하여 BIM기반 LCC 분석 시스템을 개발하였다. 라이브러리의 추가와 사용자 UI개선 등의 개선이 필요하지만 LCC 분석 또는 설계자의 LCC분석 업무효율을 증대시킬 수 있다는 점에서 본 연구의 목적을 원만히 달성한 것으로 판단된다.
또한 전문가 집단을 대상으로 BIM-LCC 시스템을 검증한 결과, KBIMS활용 적정성, 기능 및 실무적용 타당성은 높게 분석되었고, LCC 분석 결과 역시 2.8%의 오차율이 있어 신뢰성이 확보된 것으로 보여진다.
하겠다. 그럼에도 불구하고 본 연구를 통해 LCC 분석 또는 설계자의 LCC분석 업무효율을 증대시킬 수 있음을 확인하였다.

후속연구

사례나 실증연구는 미흡하다. 이에 업무 환경 변화와 사용자 요구에 따라 BIM 전면도입을 고려한 LCC 분석용 BIM 속성정보 구축하고 점진적인 개발 및 접근이 필요할 것으로 사료된다.
그러나 이러한 자료도 관리되고 있지 않아 예산과 유지관리환경을 반영된 근거자료도 부재한 상태이다. 이에 BIM 기반 형상 정보를 구축하는 단계에서 LCC분석용 기초정보를 DB화된다면 공통/최신화 자료가 구축될 것이다. 이와 함께 BIM 기반 FMS 도입을 통해 이력 자료의 DB화, 업무 표준화, 기본정보 최신화가 용이할 것으로 판단된다.
이에 BIM 기반 형상 정보를 구축하는 단계에서 LCC분석용 기초정보를 DB화된다면 공통/최신화 자료가 구축될 것이다. 이와 함께 BIM 기반 FMS 도입을 통해 이력 자료의 DB화, 업무 표준화, 기본정보 최신화가 용이할 것으로 판단된다.
이에 향후 국토부 주관 개방형 BIM을 위한 BIM 라이브러리 추가에 따른 LCC-DB 구축 전략 수립, 시스템 DB자동화 방법, 그래프 등을 활용한 비주얼 LCC 분석 결과 화면 UI 개선, BIM-LCC 시스템에 구축되는 결과 활용 등에 대한 연구가 수행되어야 하겠다.

참고문헌 (14)

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상세보기
H. Eilif. Exchange of Relevant Information in BIM Objects Defined by the Role- and Life-Cycle Information Model, Architectural Engineering and Design Management. Vol. 6. 2010

상세보기
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T. W. Kang, BIM-based Smart Facility Management Framework for Existing Buildings, Architecture - Special Feature, Architectural Institute of Korea, Vol.62 No.06, pp.37-42, June 2018.
S. H. Park, D. H. Cho, K. J. Koo, COBie Document Prototype for supporting BIM based Smart Maintenance of Buildings, Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, Vol. 20, No. 12 pp.60-68, 2019
C. K. Lee, Analysis of LCC Method applied to current facility project for full introduction of BIM Design, Proceedings of Architectural Institute of Korea, Vol.39 No.2, Oct. 2019
C. K. Lee, A Study on the Analysis and Utilization of LCC for Preventive Safety and Maintenance of Public Facilities, Proceedings of Architectural Institute of Korea, Vol.39 No.2, Oct. 2019
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The Ministry of Land, Infrastructure and Transport, Guidelines for Analysis and Evaluation of Life Cycle Cost, 2008
C. K. Lee, Whole Life Cycle Cost (LCC) Analysis for Preventive Maintenance Planning, LCCA Training for Public Facility Managers, pp.2. 2020
Evaluation Institute of Regional Public Corporation, Management performance evaluation index, 2019

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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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