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1 2014 년도한국철도학회추계학술대회논문집 KSR2014A367 토목인프라산업의 BIM적용사례연구. BIM application case study of civil infrastructure Industry 김민지 *, 이경희 *, 권석현 *, 박성일 **, 이상철 ** Min Ji Kim *, Kyoung Hee Lee *, Suk Hyun Kwon *, Seong Il Park **, Sang Cheol Lee ** Abstract Korea s application of infrastructure industries BIM such as railways roads bridges ports city water has been insignificant comparing to other countries including Japan, but as recent industry insiders interests are increasing, there are active infrastructure BIM related study and business applications. However, BIM application of public sector has wider target range comparing to construction sector, and as its dependence on a sector, standard library construction and application is not easy so that it remains as a limitation up to today. Because of this reason, while BIM application of Korea now has a limitation that it needs to be visualized from 2D model to 3D model through process data to focus on hardware aspect which connects to 4D process data, connection of 4D process data through accurate 3D modeling is essential. This study contributes to BIM case application Data base accumulation of railway facilities with a very basic but essential approach of BIM application through 4D simulation and M EP implementation of railway facilities. Keywords : Railway facility, BIM, 4D Simulation 초록국내는일본등해외와비교해철도 도로 교량 항만 수도등인프라산업분야의 BIM 적용이미미한실정이었으나, 최근업계관계자들의관심이높아짐에따라인프라 BIM 관련연구및사업적용이활발해지고있다. 그러나토목분야의 BIM 활용은건축분야에비해대상범위가넓고선형에대한의존도가큼에따라표준라이브러리구축및활용이힘든것이현재까지도한계점으로남아있다. 이때문에현재국내의 BIM 적용은공정데이터를통한 2D 모델을 3D 모델로가시화하여 4D 공정데이터를연계하는하드웨어적측면에집중하는한계점을갖고있지만, 정확한 3D 모델링을통한 4D 공정데이터의연계는필수라고할수있다. 본연구에서는철도시설물의 4D 시뮬레이션및 MEP 구현을통해 BIM 적용의가장기본적이나필수적인방법의접근으로철도시설물의 BIM 사례적용 Data base 축적에기여하였다. 주요어 : 철도시설물, BIM, 4D 시뮬레이션 1. 서론 국내는해외와비교해철도 도로 교량 항만 수도등토목인프라산업분야의 BIM 적용이미미한실정이었으나, 최근업계관계자들의관심이높아짐에따라인프라 BIM 관련연 교신저자 : 도명이엔씨기술연구소대표 (ksh6407@chol.com) * ( 주 ) 도명이엔씨기술연구소 ** 한라토목사업본부

2 구및사업적용이활발해지고있다. 토목인프라산업은전문분야사이의원활한협업을지원하여불필요한손실을줄이고생산성을높이기위한다양한노력이지속적으로수행되어왔으며, BIM은이와같은노력의일환으로활용성이확대되어야할통합관리도구이다. 특히원전사고와함께전세계건설시장의핫이슈로떠오른철도건설사업에 BIM 기술도입및접목이시급한실정이며, 광범위한지역에서펼쳐지는대형사업인만큼단계적이고체계적으로 BIM기술이적용되어야할것이다. 철도시설 BIM의정확한데이터축적과모델링시스템이갖춰진다면시설의안정적인유지관리는물론, 해외건설시장에서도차별화된경쟁력을이끌어낼수있을것이다. 이에본연구에서는국내철도시설건설공사에 BIM을적용하여건설현장의가상현장구축과구조물의 3D 모델링및 MEP를구현하고, 4D 공정데이터를연계 분석하였다. 그결과, 정확한모델링을통해 2D 기반의설계도면오류를검토하여도면을수정 보완하였으며, MEP 구현을통한설비간섭체크및공정데이터연계를통한단계별시공의효용성을높였다. 2.1 BIM 추진현황 2. 이론적고찰 국내 BIM 적용현황 BIM 활성화방안으로민간발주보다는공공발주기관별로지침을개발하여보급하고있다. 조달청은중소형공사의 BIM 확산적용을위해 2012년부터 500억원이상의토탈서비스사업에 BIM을의무적으로적용하도록하고있으며, 시설사업을위한 BIM 적용지침서 v1.0을발표하였다. 조달청시설사업의설계공모및기획단계부터실시설계까지 BIM 기술을적용하여최소한의요건을정의하고, 시공단계및유지관리까지 BIM 데이터를적용하여리스크를최소한으로줄이기위한 BIM 업무에대한기준을제공하기위하여 2013년에는조달청시설사업 BIM 적용기본지침 v1.0에서 v1.2로업데이트되었다. Table 1 Short and long-term plans of PPS [1] 구분단기 ( 10~ 12) 중기 ( 13~ 15) 장기 ( 16~) 목표 BIM 적용확대를통한설계품질향상 4D(Cost) 설계관리시스템구축을통한예산절감 시설사업전체로 BIM 적용을확대하여업무혁신 대상 Total Service 대상건축공사중총공사비 500 억원이상의턴키또는설계공무로발주하는공사 Total Service 대상총공사비 500 억원이상건축공사 모든건축공사 방법 적극적마케팅을통해 BIM 발주자를촉진 연차별로 BIM 발주지침을개발 BIM 적용시인센티브제공 BIM 발주사업을전문적으로관리할전담팀구성 3D 모델데이터를활용한사업관리시스템구축 공사관리업무에 BIM 모델데이터활용 공사계약업무에 BIM 모델데이터활용 총사업비검토업무에 BIM 모델

3 데이터활용 기대효과 3D 설계를적용하여수요기관만족 도향상 민간부문의 BIM 인프라 조성을 Total Service 원가관리및일정관리가향상 시설사업혁신및재정집행관리 촉진 시공단계의설계변경을최소화 강화 설계단계에서의다양한검토로설 하여예산낭비요인을제거 계품질향상 국토교통부에서는 2010년 1월에중앙행정기관 (4개), 광역시도 (16개) 및공공기관단체에건축분야 BIM 적용가이드를배포하였다. 건축분야 BIM 적용가이드는국내건축분야에서개방형 BIM을도입및적용하는데필요한공통적요건을정의하여제공하고, 국내및국제적관련표준과의일관성을확보함으로써국내건축산업에서의 BIM 도입및적용효율증대를목적으로작성되었다. 2.2 국외 BIM 적용현황 [2] 싱가폴싱가폴건설업체인 Swee Hong은 LTA(Land Transport Authority) 에서발주한지하철발주공사에 BIM을적용하여정확한물량산출을통해입찰금액을산정하였으며, 공법검토, 교통시뮬레이션, 각종지장물 ( 전기, 가스, 상하수도관거 ) 등에대한간섭검토를수행한바있다. 모델링수준은시공상세도수준의철근모델링, 완성된모델링에서는나타나지않는가시설물모델링, 콘크리트와철근은 100% 물량산출을위한수준으로모델링을진행하여입찰에활용하였다 네팔네팔의카트만두서쪽에위치한 Middle Marsyangdi 발전소프로젝트는댐, 지하통로, 6km 길이의도수로, 여러서비스건물등다양한구조물들이지상과지하에놓이는형태로시공단계별로각구조물의정확한접속이요구되는공사이다. 이를위해 DYWDAG International 에서는프로젝트계획단계에서 BIM 을적용하여복잡한구조물들을 3 차원으로모델링하고간섭체크및시설물위치등시공성검토와토공, 콘크리트, 철근의수량등을산출한바있다 독일독일에서는복잡한형상의아치교설계및시공에 BIM 을적용하여기존의설계로는정확하게표현할수없는구조형상과철근에대한정보를 BIM 모델로시각화하고시공에활용하였다. 이프로젝트에서는지표면의모델링및지형분석을통해말뚝의공법등을결정하고 2D 도면의오류검증및콘크리트물량산출과교량말뚝, 지형과하부의말뚝기초도같이모델링하여시공중발생할수있는간섭등의문제를미리검토하였다.

4 3. 토목인프라산업의 BIM 적용및분석 3.1 BIM 적용대상본연구에서는토목인프라산업중철도시설건설공사현장내에 BIM 을적용하여철도시설물의사전시공성을검토하고단계별시뮬레이션을통해철도분야에서의성과물을피드백함으로써 BIM 의효용성과향후이용방안을높이고자하였다. 아래표는본연구에서적용한철도공사의개요를정리한것이다. Table 1 Subject of case study 구분내용비고 총연장 L=3km 복선 터널 본선 : km 노반 정거장지하 2 개소 (103, 104) : 180.0m 환기구 개착 4, 터널 1 : 5 개소 건축 103,104 역사및부대시설정거장및본선내기능실의제반건축공사 본연구에서사례적용한철도건설공사는총노선연장약 23.82km 중일부구간으로주요시설물은본선약 3.7km, 터널 3.533km, 정거장지하 2 개소, 개착구와터널에서환기구 5 개소이며, 총공사비는약 1,386 억원규모이다. 3.2 BIM을이용한시공성검토 구조 BIM의활용 BIM 의가장기본적이며필수적인 3D 모델링을통해실제와가까운구조물의시각화가가능하며, 충돌과간섭체크를보다효율적으로할수있고각설계대안들의장 단점을정확히판단할수있었다 [3]. 현재토목분야에서는 BIM 라이브러리가잘구축되어있지못하기때문에 2 차원도면을 3 차원신규모델로구축하는경우가대부분이며, 본사업에서도 2D 설계도면을기준으로건축, 설비분야의모델링을위하여 Autodesk 사의 Revit 2013 을사용하였다. 이에본장에서는구조물및배관의 BIM 모델링을통해정거장 ( 건축 ) 의내 외부설계오류를검토하고, 덕트및배관 ( 설비 ) 의간섭을체크할수있었다. 아래 Fig. 1 은사례프로젝트의철도시설물중정거장과배관을 3 차원모델링하여설계검토한것으로, 정거장의경우모델링과정을통해정면도및횡 단면도상에비상통로계단의위치작성이상이했으며, 정거장내이동계단은단면도상의계단높이와디테일에의한계단높이가불일치하였다. 이문제로인해본연구에서는계단패밀리를직접구축하여모델링에적용하였으며, BIM 라이브러리구축의미흡함을다시한번인지할수있었다. 이

외에 MEP 를통해덕트및배관설비간에간섭을체크하여신속히도면수정이이루어졌으면, 구조물의정확한 3D

Activity를가상현장의공간에시각적으로표현되며, 계획공정대비지연공정을확인함으로써공기만회대책을수립하는자료가된다 [4].

1장에서가시적판단에의한간섭충돌을검토했었다면, 본장에서는 Navisworks 시뮬레이션을통해간섭충돌의정밀한검토가진행되었으며,

5 외에 MEP 를통해덕트및배관설비간에간섭을체크하여신속히도면수정이이루어졌으면, 구조물의정확한 3D 모델링을통해타분야와간섭검토및접합부에대한정밀검토를통하여설계오류를감소시키고시공성을향상시키는데기여하였다.. Fig. 1 3D Clash Detection of Structures D 시뮬레이션 BIM을이용한공정시뮬레이션 (4D 시뮬레이션 ) 은공정프로그램을통한 3차원모델과의연계로시간에따른각 Activity를가상현장의공간에시각적으로표현되며, 계획공정대비지연공정을확인함으로써공기만회대책을수립하는자료가된다 [4]. 본장에서는 Autodesk사의 Navisworks 프로그램을이용하여지연공정체크뿐만아니라, 공정율에따른사전시공가능성을가시적으로검토함으로써공사이해도를높였다. 아래 Table 1은 Navisworks를통한사전시공성검토및단계별공정관리를보여주고있다. 또한 3.2.1장에서가시적판단에의한간섭충돌을검토했었다면, 본장에서는 Navisworks 시뮬레이션을통해간섭충돌의정밀한검토가진행되었으며, 공사기간별공정률에따라시공성확보방안등을모색하였다. Table 1 OO Railway 4D Simulation 구분 4D 시뮬레이션관련공종 지하 3 층구체타설 (1) 지하 3 층구체타설 (2) 지하 2 층구체타설 (1), (2) 지하 3 층구체타설 (3), (4), (5) 기계실 샤프트 2 차복공 건축, 기계, 전기공사

2017-02-01 지하 1 층구체타설 (1),(2), (3) 지하 2 층구체타설 (4),(5) 샤프트 집수조 외부출입구연결통로 외부출입구 #5 환기덕트 건축, 기계, 전기공사 2017-05-01 지하 1 층구체타설 (5) 샤프트 외부출입구 #1,2,3,4,6 환기덕트 건축, 기계, 전기공사 3.

가상현장과구조물의정확한 3D 모델링과 4D 공정데이터의연계를통해현장의시공담당자와협력업체기술자간원활한의사소통및협업능력의향상을도모하였으며, 타분야와간섭검토및접합부에대한정밀검토를하여설계오류를감소시키고시공성을향상시켰다.

향후국내의 BIM 의활성화를위해서는 BIM 시장형성및확장을유도해내기위한공공부문의지속적인 BIM 발주가필요할것이며, 안정적물량을수주할수있다는점을업계에인식시켜 BIM 인프라확보를위한투자등을유도할필요가있을것으로사료된다. 참고문헌 [1] K.B.Joo (2013) BIM movement in Civil Engineering, Construction Brief, KICT, pp.

6 지하 1 층구체타설 (1),(2), (3) 지하 2 층구체타설 (4),(5) 샤프트 집수조 외부출입구연결통로 외부출입구 #5 환기덕트 건축, 기계, 전기공사 지하 1 층구체타설 (5) 샤프트 외부출입구 #1,2,3,4,6 환기덕트 건축, 기계, 전기공사 3. 결론본연구에서는국내철도공사현장에 BIM 을적용하여 3 차원으로구축된가상현장및철도시설물을중심으로공정이나시공성, 안전성검토를실시하였다. 가상현장과구조물의정확한 3D 모델링과 4D 공정데이터의연계를통해현장의시공담당자와협력업체기술자간원활한의사소통및협업능력의향상을도모하였으며, 타분야와간섭검토및접합부에대한정밀검토를하여설계오류를감소시키고시공성을향상시켰다. 또한 BIM 적용과정중도면의디테일불일치로인해패밀리를직접구축하여모델에적용하였으며, 이를통해 BIM 라이브러리구축의미흡함을재확인할수있었다. 향후국내의 BIM 의활성화를위해서는 BIM 시장형성및확장을유도해내기위한공공부문의지속적인 BIM 발주가필요할것이며, 안정적물량을수주할수있다는점을업계에인식시켜 BIM 인프라확보를위한투자등을유도할필요가있을것으로사료된다. 참고문헌 [1] K.B.Joo (2013) BIM movement in Civil Engineering, Construction Brief, KICT, pp.4-5 [2]HOUD (2011) The Evolution of Technology, BIM : Conditions, Applications and Issue, HOUDREPORT n.26, pp [3] M.W.Chang (2011) The Utilization and current situation of Structure BIM, HOUDREPORT n.26, p.13 [4] H.Cho, Y.R.Cho, H.S.Kim (2011) Application of Construction Management Integrated System based on BIM in Civil Engineering Project, KSCE Journal of Civil Engineering, 59(2), pp