2015 CADCAM 동계학술대회

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호진 방
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1 S16-3 Proceedings of the Society of CAD/CAM Conference 인천국제공항통합공간관리시스템프로젝트를통한 3D 공간관리시스템에관한연구 김언용 1 한국가상현실 1 A study on 3D space management system through Incheon International Airport Integrated Space Management System Project Eonyong Kim 1 1 Korea Virtual Reality inc. ABSTRACT: Incheon International airport Corporation (IIAC) has the huge amount of property such as land, buildings and spaces. For managing the asset, they are using scattered information which is 2D Architectural CAD drawings, Documentations, Images, and Alphanumeric based managing system such as ERP. The scattered information provokes to decrease work efficiency. IIAC recognize the situation and develop new system Integrated Space management System which is based on a new approach to integrate the scattered information and intuitive way to avoid asked expertise with 3D object, 3D real time rendering technology and intuitive user interface for the frontline user. For the system a tailored and simplified 3D CAD system which is focused on asset management is developed and introduced. With the CAD system, two of problems are overcome which are the required expertise to handle CAD model and the large 3D data handling. The 3D model file format is newly-designed for asset management which cleans up needless data and then making small enough 3D models is possible and distributed process of 3D model handling is possible too. Key Words: Facility Management, Airport, 3D CAD, BIM 1. 서론 인천국제공항 ( 이하 IIA) 과같은대규모공항은토지, 건물, 공간과같은자산의규모는상당히크다. IIA 의경우 2,868 필지 49,739,000m2 의토지, 연면적 1,291,000m2 의 185 개의건물, 그리고 9,870 개의공간을자산으로가지고있다. 하지만이러한대규모자산은 2D CAD 파일, 종이로출력된도면, 각종전자및종이문서, 텍스트기반의 ERP(Enterprise Resource Planning) 와같은분산된정보들을이용하여관리되고있어왔다. 이러한분산된정보들을이용한대규모자산관리는효율성저하를초래하고있다. 효율성저하의대표적인사례는자산관련 2D CAD 도면과이와관련된 ERP 정보들의불일치에서발생한다. 이 Corresponding Author, eonyong@kovi.com C Society of CAD/CAM Engineers 러한불일치의가장큰이유는 CAD 도면을처리하기위해서는이를위한전문지식이필요하다는문제가있으며, 자산관리를담당하는인력들은이러한전문지식을가지고있지못하기때문에건축관련타부서와의협업이필요하지만이는원활하게이루어지지못한다. 이와같은문제를해결하기위해서인천국제공항공사 ( 이하 IIAC) 는 2D CAD 와 ERP 를연계한임대관리시스템 TWOD 와토지관리를위한 AMAP(Airport Map) 을개발하였으나, 여전히 CAD 관련전문지식이필요하며, 사용자인터페이스의복잡성으로인해사용을중단하고관련전문지식의필요성이상대적으로적은직관적이며사용이쉬운새로운토지, 건물, 공간관리시스템의개발을추진하게되었다. 기존의관리방법과개발되었던관리시스템의문제를인식하고공간및자산관리의효율성을높

2 이기위해먼저분산된정보들을직관적으로통합하기위해 3D 객체를기반으로한단순화된직관적인사용자인터페이스의구현을시스템구축의기본방향으로설정하였다. 이는시스템의실사용자인자산관리담당자들이시스템의사용에대한거부감을줄여업무를진행하는동안시스템이적극적으로사용될수있는환경을제공하여업무의효율성을높이기위한전략이다. 이전략을위하여 2 가지방법이사용되었다. 첫째는시스템의몰입도를높이기위하여, 3D 시각화방법을기존의건축용 3D 뷰어 (viewer) 를사용하는대신실시간랜더링이가능한 3D 게임엔진을사용하였다. 이를위해서선행되어야할문제는대용량의 3D 파일을처리하는것이다. 이의해결방법은공간관리시스템을위하여새롭게경량화된 3D 데이터를위한파일포맷을설계하여해결하였다. 이새로운파일포맷은공간관리및자산관리에초점을맞추고불필요한정보를제거할수있어파일의경량화를가능하게했으며, 이를통해 3D 객체의로딩속도개선, 3D 뷰어 (viewer) 에서의반응시간의개선으로인터넷환경및낮은사양의컴퓨터에서의구동이가능하게되었다. 두번째는도면과 ERP 정보의일치를위하여자산관리담당자가즉시도면상의공간수정및속성정보의수정을위한사용법이쉬운맞춤형 3D CAD 시스템을도입했다. 또한맞춤형 3D CAD 시스템의도입은실시간으로수정된공간의형상및정보가 3D 뷰어에서도자동으로반영되기때문에자산정보의신뢰성을높이는효과를볼수있었다. 이시스템은자산과공간관리에초점을맞추었기때문에일정부분의한계를가지고있다. 시설관리및 BIM 측면에서볼때건물설비등이반영되지않아서충분하지못하다는관점이있을수있다. 이러한한계는기획단계에서부터계획된것이다. 그이유는전체시설관리를 3D 기반으로한번에구축하기에는 IIA 의시설물이방대하기때문에실패할확률이높기때문이다. 이러한이유로 IIAC 는단계적으로처리하는접근방법을선택하였으며, 이시스템은공간및자산관리에초점을맞추어서개발되었다. 또한시스템의최종사용자의요구를적극반영하기위해재산관리팀 (Real-estate management team) 이시스템개발을총괄하였다. 이러한이유로이시스템은극히최종사용자업무효율성및이용편의성추구를목적으로개발되었기때문에기존의 CAFM 관점과는거리를두고있다. 이러한이유로최종사용자와목적이틀린 GIS 기반 2D 지하시설물관리시스템이별도로개발진행되었다. 이러한단계별접근방법으로시스템개발시발생할수있는리스크를줄일수있었으며, 관련기술을축적할 수있었다. 현재 BIM 을이용하여건설중인제 2 터미널신축을포함한 3 단계확장공사가완료되면 BIM 모델을이시스템에적용하여시스템을확장하는것을고려중이다. 2. 시설관리및공간관리 공간관리는시설관리의구성요소라고할수있다. International Facility Management Association(IFMA) 의하면시설관리는조직의인원과업무와연관된물리적업무공간을계획관리하는전문분야라고정의하고있다. 또한물리적업무공간과연계된각종장비및설비등과같은것의사용계획수립및관리라고볼수있다 (IFMA, 2014). IFMA 의정의를통해서확인할수있는내용은시설관리는공간을중심으로이와연계된요소를효율적으로관리하여업무의효율을높이고자하는것으로볼수있다 년대말시설관리는 PC 기술의발전으로이기술을적용하여 CAFM(Computer Aided Facility Manage-ment) 으로진화하였다 (Wikipedia, 2014). CAFM 은공간관리와지원모듈로구성되었으며, CAFM 은시설관리및부동산관리를위한새로운기능들을통합하여 IWMS(Integrated Workplace Management System) 으로진화하였으나, 공간관리는여전히핵심요소로서취급을받고있다. 또한 BIM 개념의도입으로 2D CAD 와 Spread sheet 와같은평면적으로관리되던공간을역동적이며입체적으로관리할수있는방법을제시하고있다 (IWMSNEWS, 2014). BIM 과연계된시설관리방법을제공하기위하여현재까지다양한솔루션들 (ARCHIBUS, 2014; drofus, 2014; EcoDomus, 2014; FM:Systems, 2014; Zutec, 2014; Zuuse, 2014) 이현재서비스를제공하고있다. 이러한솔루션들은 BIM 저작도구인 Autodesk Revit 이나, Graphisoft 의 Archicad 등과의연동기능을제공하여 BIM 데이터를시설관리에사용하는방법을사용하고있으며, 주요연계방법은 IFC 파일을사용하는방법을사용하고있다. 이러한솔루션들은공간관리뿐만아니라건물의설비 (MEP) 를포함한건물관련모든정보를시설관리의대상으로삼고있으나, 토지와관련된정보는아직제공하지않는것으로보인다. 또한상기의솔루션과같은기존솔루션들은공항과같은대규모시설물관리에적용된사례가없는것으로판단된다. 이러한사례를추적하기위해 BIM 을적용하여공항시설을신축및완료한사례인 LA World Airport( 이하 LAX) 와 Denver International Airport( 이하 DIA) 를방문하여사례를

3 분석한결과에의하면, LAX 와 DIA 두공항모두실내공간관리시스템의구축사례는없으며, 공항의활주로, 계류장등공항기능시설을 BIM 데이터와 GIS 를이용하여시스템을구축한사례를확인할수있었다. 두공항의시스템은 IIA 의지하시설물관리시스템과유사한기능과목적을가진시스템으로확인되었으며, 이시스템들은 Esri 의 ArcGIS 와 IBM 의 maximo 를기반으로 AECOM 에서개발을진행하였다. Fig. 1 은두공항의시스템화면이다. 3. 인천공항통합공간관리시스템 IIAC 의 Integrated space management system( 이하 ISMS) 은재산관리부서인재산관리팀이공간관리에서비효율성을해결하기위하여 2012 년말에기획을시작하여 2013 년 12 월부터 2014 년 9 월말 ( 총 10 개월의개발기간 ) 까지개발을진행한시스템이다. 이프로젝트의특징은기존의시스템기획및발주와는틀리게시스템을직접사용하는부서가현황을파악하고해결을위한요구사항을정의하여주도적으로진행한프로젝트인점이다. 이러한이유로시스템은현업의업무프로세스와일치되는장점을보였다. Table 1 은 ISMS 개발을위한현황분석및요구사항을요약한것이다. Fig. 1 Airport facility management systems of DIA and LAX Table 1 Status and requirements of improvement IIAC space management 구분현황시스템을통한개선방향 면적관리 임대면적만관리 공간별 분류체계를 수립하고모든공간에 대한 면적관리 공용면적산정어려움 공용면적산정로직수립및공용면적자동계산기능 도입 도면관리 종이도면에의존 태블릿 PC 등을이용한 e-drawing 기능으로사무실외부에서도종이도면사용최소화 CAD 도면 1 년에한번갱신 CAD 도면을 3D 도면으로실시간업데이트 도면분석을위한전문지식필요 3D 뷰어도입으로시각적, 직관적으로공간구조파악 임대관리 임대시공간직접방문필요 3D 공간관리시스템에서 공간확인 ( 위치, 면적, 공실 여부등 ) 가능 유상임대만관리 유무상 공간전체를 관리함으로써한정된 자원의 합리적배분가능 시스템관리토지와건물별도관리 토지 / 건물관리를 일관된 사용자 환경에서 관리함으로써업무효율성증가 ERP 미연계 ERP 시스템과 연동하여 3D 공간 기술을 실제 속성정보와연계 3.1 ISMS 구성 ISMS 는 3D 뷰어인메인뷰어와구체적인공간관리업무를위한정보를제공하는 Web 기반관리모듈과모바일시스템을이용한현장조사시스템의 3 개주요모듈로구성되어있다. Figure. 2 는시스템의구성을보여주는구성도이다. 3D 뷰어는건물과토지관리를위한모듈로구성되어있으며, 건물검색, 건물정보, 실내공간검색, 공간정보제공의기능을통일된인터페이스를이용하여직관적으로제공하고있다. Web 기 반관리화면은토지, 건물, 공간, 임대관리로구성되어있으며, 관리를위한 ERP 와연계된업무를위한각종정보및도면수정을위한기능을제공한다. 현장조사시스템은보안상의문제로무선통신을사용하여서버에접속할수없기때문에데이터를유선통신망을이용하여다운로드와업로드를하여시스템을운영할수있게구축되어있다. ISMS 는 IIAC 가소유및관리하는모든시설및자산을 3D 모델로구축한관계로향후다양한

분야로확장및적용할수있는방법이제공가능하다. 이러한확장성때문에 ISMS 를 IIA 의 3D 모델기반관리오픈플랫폼으로지칭한다. 이플랫폼을기반으로향후확장계획은 CCTV 관리와 같은공항보안, 실내위치추적기술을적용한 indoor navigation, 카트 (cart) 와같은관리가힘든자산의실시간추적및고객서비스를위한정보제공시스템으로확장할계획을수립중이다. Fig.

토지정보 DB IIA 가위치한지역의 GIS 정보를이용하여구축 건물정보 DB 기존정보와현장조사를통해 180 개건물의위치를파악후구축, 각건물의식별성을높이기위해실사촬영한사진을이용하여모델구축 공간정보 DB IIAC 가보유하고있는모든건물의 autocad dwg 파일을수집정리한후, ISMS 를위해제작된전용 3D CAD 프로그램을이용하여구축,

4 분야로확장및적용할수있는방법이제공가능하다. 이러한확장성때문에 ISMS 를 IIA 의 3D 모델기반관리오픈플랫폼으로지칭한다. 이플랫폼을기반으로향후확장계획은 CCTV 관리와 같은공항보안, 실내위치추적기술을적용한 indoor navigation, 카트 (cart) 와같은관리가힘든자산의실시간추적및고객서비스를위한정보제공시스템으로확장할계획을수립중이다. Fig. 2 System Framework 3.2 ISMS DB 와구축방법 ISMS 는기본적으로 ERP 와연계되어있으며, 자체정보처리를위한토지정보, 건물정보, 공간정보의 3 개의 DB 로구성되어있으며, 각각의 DB 의구축방법은다음과같으며, Figure 3 은구축과정을도식화한것이다. 토지정보 DB IIA 가위치한지역의 GIS 정보를이용하여구축 건물정보 DB 기존정보와현장조사를통해 180 개건물의위치를파악후구축, 각건물의식별성을높이기위해실사촬영한사진을이용하여모델구축 공간정보 DB IIAC 가보유하고있는모든건물의 autocad dwg 파일을수집정리한후, ISMS 를위해제작된전용 3D CAD 프로그램을이용하여구축, 각공간의식별성을높이기위해실사촬영한사진을이용하여 signage 및간판제작 Fig. 3 DBs for the system 3.2 ISMS DB 와구축방법 ISMS 의구축을위한기본요구사항은, 모든건물및공간은 3D 로구현되어야하며, 토지, 건물, 층, 공간은별도의창으로표시되지말고동일한화면안에서처리해야한다라는요구조건이있었으며, 그이유는이조건을만족시키지못하면사용자에게혼란을주어서집중도를저하시키기때문이다. 또한 3D 모델의로딩시간은 15 초이내로해야되며, 3D 뷰어에서사용자의명령에반응하는응답시간도중요한조건으로제시되었다. 요구사항을정리하면다음과같다

3D 데이터의처리 3D 데이터는서버에서다운로드받아야하며, 요청후화면에표시되는응답시간은 15 초를넘어서는안된다. 단 3D 모델의편집시에는이조건을적용하지않는다. 3D 뷰어의성능 - 3D 뷰어는사용자가시스템을사용하는데불편함이없는수준의응답시간을구현해야한다. 최소한 10fps 는보장해야한다.

5 3D 데이터의처리 3D 데이터는서버에서다운로드받아야하며, 요청후화면에표시되는응답시간은 15 초를넘어서는안된다. 단 3D 모델의편집시에는이조건을적용하지않는다. 3D 뷰어의성능 - 3D 뷰어는사용자가시스템을사용하는데불편함이없는수준의응답시간을구현해야한다. 최소한 10fps 는보장해야한다. 공간의편집 - 공간의편집을위해서사용되는 CAD 시스템은시스템과통신이가능해야한다. 또한변경한내용은별도의수작업없이시스템내에서자동으로처리되어반영되어야한다. 상기의조건은 IIA 와같은대규모시설에서는상당한난제가될수있다. 이를해결하기위해서는먼저 3D 모델파일포맷의처리가필요했다. 기존의 3D 파일포맷들은공간관리측면에서상당히불필요한데이터를포함하고있으며, 자세한포맷정보가공개되지않는경우가존재한다. 이를위해새롭게파일포맷을디자인했다. 자체파일포맷의제작을통해, 파일포맷에관한완벽한이해는상기의요구조건을만족시킬수있는기반이되었다. 하지만시행착오도존재했는데이는초반에개발의편의를위해 XML 형태의포맷을사용함으로인해요구조건을만족시키지 못해 Bi-nary 형태의포맷으로변경하여처리속도를요구조건에맞출수있었다. 3D 데이터의경량화이외에도 3D 뷰어도문제를가지고있었는데, 기존의건축용 3D 뷰어는그속도와시각화표현수준이일반인이사용하기에는만족스럽지않고, 또한 ISMS 와같은통합시스템에적용하기에는 customizing 에한계가있었다. 이러한이유로자유롭게개발이가능하고만족스러운시각화수준을구현할수있는 Unity 3D 를이용하여 3D 뷰어를개발하였다. 3D 뷰어의개발에서도새롭게디자인한 3D 파일포맷이많은도움이됐다. 즉 3D 뷰어를위한파일변환을위한 importer 의제작이용이했다. Figure 4 참조하면, ISMS 의각모듈간의프로세스를확인할수있다. Fig. 4 Working process and system modules Fig. 4 Working process and system modules

6 Figure 5 는 ISMS 의완료된후작동시킨내용을캡쳐한것이다. 이를통해 ISMS 의모습을확인할수있다. Figure5 상의 1 번은초기화면, 2 와 3 은건물을검색한후속성정보를표시하는화면, 4~7 번은건물실내공간에접근하는방법과공간의검색및공간의정보를확인하는것을보여준다. 8~10 은 walk-thru 화면을보여주는데이기능을이용하여보행자시점에서공간을인지할수있는기능이다. 11~12 는토지관리, 13~15 는웹기반관리기능, 그리고마지막으로 16 은 3D 모델의작성과편집을위한 ISMS 전용 3D CAD 시스템화면이다. 4. 결론 ISMS 개발을통하여 IIAC 는대규모공항최초로공항전체를대상으로하는토지, 건물, 공간, 특히실내공간을 3 차원으로통합관리하는시스템을개발하여, 업무에성공적으로적용하였다. 이를통해대규모 3D 모델을처리하는경험을축적한것은의미있는성과이다. 이를바탕으로현재 BIM 으로진행중인제 2 여객터미널의 BIM 데이터를 ISMS 에적용시키는방법을모색하고있으며해결되어야한다. 현재이를위해서 IFC 파일을 ISMS 에적용한 3D 파일포맷으로변환하 는방법을연구중이다 감사의글 본연구는 IIAC 지원과개발주관사인 Korea Virtual Reality 의 ISMS 개발관련자들의도움으로완성되었습니다. 참고문헌 1. IFMA: 2014, What is FM?, 2. IWMSNEWS: 2014, 9 Benefits of Space Management That Will Impact Your Bottom Line Big Time, 3. Wikipedia: 2014, Compute aided facility management, 4. ARCHIBUS: 2014, 5. drofus: 2014, 6. EcoDomus: FM:Systems: Zutec: Zuuse:

학습영역의 Taxonomy에 기초한 CD-ROM Title의 효과분석

학습영역의 Taxonomy에 기초한 CD-ROM Title의 효과분석 ,, Even the short history of the Web system, the techniques related to the Web system have b een developed rapidly. Yet, the quality of the Webbased application software has not improved. For this reason,