Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society Vol. 18, No. 3 pp. 78-84, 2017 https://doi.org/10.5762/kais.2017.18.3.78 ISSN 1975-4701 / eissn 2288-4688 박승화, 홍창희 * 한국건설기술연구원복합재난대응연구단 A Study for Extension of BIM/GIS Interoperability Platform linked External Open Data Seung-Hwa Park, Chang-Hee Hong * Multi Disaster Countermeasure Organization, Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology(KICT) 요약 ICT의발달과사물인터넷 (IoT), 센서네트워킹기술등이차세대산업경쟁력으로자리잡아감에따라각지자체의스마트시티도입이가속화되고있다. 스마트시티를운영하기위해서는도시통합운영센터가요구되어지고그기반에통합플랫폼이존재한다. 기존스마트시티플랫폼은주로 2차원지도기반으로 CCTV 정보, ITS 교통카메라정보등을이용하여서비스를제공하고있다. 보다고도화된스마트시티서비스제공을위해 3차원지도정보, 건물과시설물단위정보, 대민서비스를위한공공데이터포탈과의연계등이요구되고있다. 본논문에서는스마트시티통합플랫폼과관련된국내외관련개발현황을살펴보고, 현재개발중에있는 BIM/GIS 상호운용플랫폼과외부데이터연계방안을제시하였다. BIM/GIS 플랫폼은지도기반위치정보와건물정보를연계하여실내외의끊임없는공간정보서비스를가능하게한다. 본플랫폼에적용된외부데이터는 V-World, 서울시열린데이터, 건축데이터개방이며, BIM/GIS 플랫폼과연계하여국토계획구역정보, 서울시대기오염정보, 건축물대장정보등을확인하였다. 이를통해고도화된신개념스마트시티서비스를제공할수있는 BIM/GIS 통합플랫폼의개발방향에대해제시하고자한다. Abstract Because the 'Internet of Things' and sensor network technology have become a new generation industry competitiveness with a development of Information Communication Technology, each local autonomous entity is trying to adopt a Smart City quickly. This requires an integrated platform inside of a smart city operation center. Established Smart City platform provides various services using CCTV information and ITS transportation information based on a two-dimensional map. The provision of advanced Smart City services will necessitate three-dimensional map information, building and facilities unit information, linked information with public data portal for service to the public. In this paper, the authors reviewed development trends of Smart City integrated platform and proposed mashup methods between BIM/GIS interoperability platform and external open data. BIM/GIS platform can provide spatial information services for indoor and outdoor seamlessly because it was developed based on GIS spatial data with BIM data. The linked external open data are V-World data, Seoul Open Data, and Architectural Data Open. Finally, the authors proposed the direction of development for BIM/GIS integrated platform to provide advanced Smart City services. Keywords : Smart City, BIM, GIS, Integrated Platform, External Open Data 이논문은국토부의재원으로국토교통과학기술진흥원의지원을받아수행된연구사업임 ( 과제번호 : 16TBIP-C112968-01). * Corresponding Author : Chang-Hee Hong(Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology(KICT)) Tel: +82-31-910-0706 email: chhong@kict.re.kr Received November 24, 2016 Accepted March 10, 2017 Revised (1st February 2, 2017, 2nd February 17, 2017) Published March 31, 2017 78
1. 서론정보통신기술의발달과사물인터넷 (IoT), 센서네트워킹기술등이차세대산업경쟁력으로자리잡아감에따라고양시나수원시등각지자체의스마트시티도입이가속화되고있다. U-City법제2조 U-City 정의에따르면, 도시경쟁력과주민삶의질향상을위하여첨단 IT 기술등을활용하여언제어디서나필요한서비스를제공하는도시, 즉유비쿼터스기술을공간에접목한도시를국내에서는과거 U-City라하였으며, 최근에는해외에서와같이스마트시티라고명명하고있다 [1]. 이러한스마트시티는교통, 에너지관리, 방범방재, 시설물관리등에서첨단서비스를제공하게되는데, 과거국내 U-City 도입사례에따르면, 이를위해서는도시통합운영센터가요구되어지고그기반에통합플랫폼이존재한다. 한국유비쿼터스도시협회에서는통합플랫폼이란 U-City 도시통합운영센터를구축 운영하기위한기반소프트웨어로써, U-City를구축하는모든지자체에공통된통합운영체계를제공하기위한플랫폼이라고정의하고있다 [2]. 기존스마트시티플랫폼의경우, 최종가시화단계에서 2차원도면위주로정보를전달하게되는데, 최근건물요소별시설물관리나 3차원시각화에대한수요가증가하면서건물실내공간정보를관할하는 BIM (Building Information Modeling, 건설정보모델 ) 데이터와실외공간정보를관할하는 GIS정보가통합된스마트시티플랫폼이강조되고있다 [3]. Fig. 1. Diagram for Technical Position of U-City Fig. 1. 은도시통합운영센터에있어플랫폼의구조적위치를보여주고있으며, 통합플랫폼은기술적으로통합운영을위해정보통신망이나지능화시설을통한관련정보의수집, 가공, 활용이가능해야한다. 따라서효율적인데이터활용및기존스마트시티플랫폼의확장을고려하여기존에구축되어있는교통데이터, 일반행정데이터, 건축물대장및지도데이터등외부개방데이터들과의연계방안이요구되었다. 본논문에서는스마트시티통합플랫폼과관련된국내외관련개발현황을살펴보고, 현재개발중에있는 BIM/GIS(BIM on GIS, GIS 정보를기반으로 BIM 데이터를통합하는시스템 ) 상호운용플랫폼과외부데이터연계방안을제시하였다. 적용외부데이터는 V-World의 2차원지적도, 용도지역도및 3차원레이어객체, 서울시열린데이터의교통데이터, 환경데이터등, 건축데이터개방의건축물대장, 인허가정보등을대상으로하였다. 2. 국내외스마트시티플랫폼사례 2.1 국내외스마트시티플랫폼관련사례현재우리나라에서는국토교통기술연구개발사업의일환으로토지주택연구원주관으로한국형 Smart City : U-City (U-City 정책추진을위한 R&D) 를진행중에있다. U-City 통합플랫폼인 UCP는거주민의쾌적한도시생활을지원하고방범 방재, 교통, 환경, 시설물관리등다양한 U-서비스를총괄 ( 통합제어 ) 하는 U-City 통합운영센터의핵심소프트웨어로서유비쿼터스도시운영을위한기반도구이다. 우리나라에서뿐아니라각국에서는유사한개념으로스마트시티플랫폼개발을진행중에있다. 바레인의 3 차원국가데이터모델, 인도의 GIFT 시티플랫폼, 말레이시아의 CityGML을이용한도시프레임워크, 싱가포르의공간 3차원프레임워크등이그예이다 [4][5]. 현재개발되었거나, 개발중인대부분의스마트시티플랫폼의경우 GIS 기반의 2차원, 3차원정보 ( 형상정보, 속성정보등포함 ) 를다루고있으나, 건물의생애주기및실내공간을관리하는데있어효율적으로활용되는 BIM 정보에대해상호보완적으로운용 / 관리가불가능하다는한계를가지고있다. 따라서현재개발중인 BIM/GIS 상호운용플랫폼이대안으로제시되었다. 79
한국산학기술학회논문지제 18 권제 3 호, 2017 2.2 BIM/GIS 상호운용플랫폼 Google Earth나 V-World와같은 3차원공간정보서비스의경우, 도시의겉모습만담아낼수있다는한계를가지며, 삶의 70% 는실내에서생활한다는관점에서도시의겉과속을모두담을수있는기술이요구되었다. 더불어북미 NIBS (National Institute of Building Sciences) 의 NBIMS(National BIM Standard) 에서는 Fig. 2와같이 BIM과 GIS와의접점을중심으로실내외공간정보를통합할수있다고언급하였다 [6]. 보의서비스가가능한 BIM/GIS 상호운용플랫폼을개발하였다. 이는건물하나하나가아닌지역 / 도시단위이상의다량의건물데이터에대한원활한대용량 3차원 BIM 및 GIS 데이터운영을가능하게해준다. Fig. 3. BIM/GIS Interoperability Platform by KICT Fig. 2. Hierarchical Information Relationships between BIM and GIS 이에, Fig. 3 과같이 BIM 모델을기반으로속성 DB 구축이가능하고, 실내외의끊임없는 (seamless) 공간정 BIM/GIS 상호운용플랫폼의기술적특징은다음과같다. BIM-GIS 통합자체데이터포맷적용 도시단위 3차원실외-실내공간정보가시화 건물부재단위객체제어및속성정보조회 BIM과 GIS 데이터통합및공간관계분석 어플리케이션개발을위한 Open API 제공 다양한어플리케이션적용을위한 ETL 적용 Table 1. Comparison BIM/GIS Platform and other Platforms about functions and features Functions GIS based Geometry / Property Data BIM/GIS Platform (OGC Standard) ESRI CityEngine International Cases (BIM) AUTODESK Map/Civil3D TRIMBLE SketchUp Case A 3D Engine Domestic Cases (GIS) Case B Case C 3D Engine 3D Engine Case D 3D Engine BIM based Geometry / Property (IFC supported) Data 3D Modeling Seamless In/Outdoor Spatial Information Mass Modeling Processing Figures (Geometry, Property) (Geometry mainly) (Geometry mainly) (Modeling field) (Indoor mainly) Seamless In/Outdoor enabled, Opened, World 1st market share 40% for GIS S/W, Closed Building, Design World 1st Market Share 30%, Closed Tekle as BIM based S/W, Google SketchUp as GIS based S/W, Closed MOLIT s V-World 3D engine GIS based, Disconnected information b/w In/Outdoor Spatial Information Private (User Indoor Interior Business) mainly Seoul Indoor Map 3D engine, CityGML connection available 80
주요활용 ( 어플리케이션 ) 가능분야 실내외공간정보서비스 / 공간관리 / 공간분석 지역단위시설물운영관리 / 에너지관리분야등 BIM/GIS 상호운용플랫폼및국내외유사플랫폼에대해기능적비교를위해 BIM, GIS의각형상과속성정보표현, 3차원모델링표현, 실내 / 외정보연계, 대용량 / 다수의모델처리여부등의항목을대상으로분석을진행하였다. Table 1은그결과를나타낸것이며, 각플랫폼별특징을추가로서술하였다 [7]. 본플랫폼은실내외공간정보를표현할뿐만아니라 BIM과 GIS의통합공간및속성검색이가능하고, 공간및속성상세수준 (Level of details) 기반부재단위의정보조회와소방, 시설관리, 에너지관리등의다양한활용분야에맞춰개발되었다 [8]. Fig. 4. 는 BIM/GIS 상호운용플랫폼을이용한소방시설물관리서비스의사례이다. 3. 플랫폼확장을위한외부데이터연계 BIM/GIS 상호운용플랫폼에외부시스템및관련데이터를연계하고이에대한활용가능성을제고하기위하여공공데이터서비스를접목하고자하였다. 외부시스템에서제공하는공공 3.0 기반의 Open API를기반으로 2 차원및 3차원공간정보를 BIM/GIS 플랫폼에연계하여대단지규모의대용량데이터의시각화연구를진행하였다. 3.1 V-World 서비스와연계 V-World는 2D/3D 기반의다양한국가공간정보검색기능을외부에웹서비스 (Web ) 형태로공개하여이용자가원하는지도콘텐츠를만들수있도록웹개발 Open API를제공하고있다. 이와관련서비스는 Fig. 5와같이공간정보오픈플랫폼개발자센터를통해활용할수있다 [9]. Fig. 5. Open API Warehouse provided by V-world Fig. 4. One of application cases in BIM/GIS platform (Firefighting facility maintenance service) 시설물검색및리스트조회를통해서소화설비목록을개별로검색할수있고, 마우스로해당소화설비를클릭할경우개별소화설비에대한속성정보를조회할수있도록구성되어있다. 위그림에서보는것과같이소화시설및소화기에대해시설물이검색및조회되고, 화면에속성정보가검색된다. 이러한 BIM/GIS 상호운용플랫폼을기반으로다양한스마트시티활용시나리오적용을위해외부데이터의연계방안이요구되었다. 이에 BIM/GIS 상호운용플랫폼에서 V-World에서제공하는다양한지도서비스와인터넷상에존재하는정보를연계할수있는방안및기능구현을수행하였다. V-World에서제공하는서비스대상은용도지역 / 지구도, 산지정보도, 국가교통정보도, 교통CCTV, 도시계획시설도등을포함하여총 168종이며, 이에대해 V-World로부터인증키값과함께서비스요청 URL을서버에전송하면 WMS 1.3.0 / WFS 1.1.0 서비스를사용할수있다. 외부데이터와 BIM/GIS 플랫폼간의연계프로세스는다음과같다. 81
한국산학기술학회논문지제 18 권제 3 호, 2017 1단계 - 외부시스템의데이터와 BIM/GIS 상호운용플랫폼간의운용방식은웹표준 HTTP 프로토콜을이용하여통신 2단계 - 각외부시스템과의통신처리결과를모델에전달하고, 전달된데이터를기반으로서비스모델을생성 / 수정 / 삭제수행 3단계 - 클라이언트에표출할데이터를모델로부터받아서반응웹방식으로생성 4단계 - 웹표준 HTTP 방식을이용하여 BIM/GIS 플랫폼에처리결과정보를제공 이와같은 V-World 의국토계획구역요청정보를 Fig. 6 와같이 BIM/GIS 플랫폼에적용하였다. Fig. 7. Main Page for Seoul Open Data Plaza Fig. 6. Mashup result between V-World s Zone and BIM/GIS platform 3.2 서울열린데이터서비스연계서울열린데이터광장은서울시가보유한서울시관련공공데이터로써, V-World가 GIS 기반의공간정보를서비스하는반면, 서울열린데이터광장은행정, 복지, 환경, 안전, 문화관광등의실생활과밀접한데이터서비스를제공하고있다 [10]. 이에실내 외공간정보와관련있는콘텐츠연계를통해보다풍부한서비스확장을위해 BIM/GIS 상호운용플랫폼에공간정보와의연계를진행하였다. Fig. 7과같이서울열리데이터광장메인페이지에서는 Open API 사용방법, 데이터개방현황, 각분야별서비스 Open API를확인할수있다. 서울열린데이터광장오픈 API 이용을위해인증키발급 / 확인, 인증키신청, 오픈 API 테스트단계를거쳐서비스를사용하게되며, Fig. 8은서울시대기오염정보를 BIM/GIS 플랫폼에연계한모습이다. Fig. 8. Mashup result between Air pollution info. in Seoul and BIM/GIS platform 대기오염정보뿐아니라교통수단관련정보, 공연정보및관광지위치정보, 복지시설현황정보, 소방, 방재시설현황및위치정보등다양한서비스를이용할수있다. 3.3 공공데이터포탈서비스연계건축데이터민간개방서비스는국내의주거및경제활동과밀접한관계가있는건축행정정보를민간에개방하고소통함으로써공익성, 업무효율성, 투명성을높이고건축데이터기반의새로운비즈니스창출과관련산업활성화를지원하기위한공공데이터개방서비스이다 [11]. 공공데이터포탈 Open API 사용방법은위에서기술한 V-World, 서울열린데이터광장등과매우유사한방식으로인증키발급 승인을통해관련 Open API를사용할수있다. 82
를위한 SeoulOpenDataCont-roller, 그리고 V-World 데이터제어를위한 Vworl-dController 클래스로구성되어있다. Fig. 9. Mashup result between building specification information with BIM/GIS platform Fig. 9의건축물대장기본조회기능은공공데이터포탈에서제공되는 Open API를이용하여샘플대지에등록된건축물대장정보를연계한사례이다. 건축물대장보를연계하여건축물의기본정보 ( 건물명, 대지위치, 지번, 도로명주소, 면적등 ), 건축물현황정보, 건축정보, 주차장, 승강기, 오수정화시설등의정보를무상으로활용할수있다. Fig. 10은앞서언급된다양한외부데이터제공서비스와 BIM/GIS 플랫폼연계를위한주요기능클래스다이어그램을나태내고있다. Open API 목록제어를위한 OpenAPIListController과공공데이터포탈데이터제어를위한 PublicDataPortalController, 서울열린데이터제어 Fig. 10. Diagram for class controller to connect with BIM/GIS platform and V-world external data 3.4 공공데이터연계를통한플랫폼확장이와같이 BIM/GIS 상호운용플랫폼과외부데이터연계를통해다양한서비스를제공할수있게되었다. U-서비스표준안 (11대영역 /228개구현단위서비스 ) 중일부와외부데이터의연계로인해서비스영역이확장된 BIM/GIS 플랫폼의활용가능여부를 Table 2과같이정리하였다 [12]. 서비스플랫폼으로써의활용가능여부는 가능, 부분적용가능, 불가능 으로나누어정리하였다. 기본적으로위치기반실내 / 외공간정보서비스, Table 2. Kinds of SMART City and Adaption Item Contents Adaption Civil Complaint Administrative Remote Tax Notice/Payment Unavailable Citizen Reporting Realtime Transportation Control Transportation Highway Transportation Flow Control Wide Area Transportation Flow Control Outbreak Situation Sensing Environmental Water Resource Pollution Management Air Pollution Management Emergency Alarm Safety Emergency Rescue Public Transportation Relieved Information Transportation FM Facility Management Streetlight FM Bridge Safe Management U-Stable, U-Farm Procurement Procurement Warehouse Stored/Released Management Knowledge-based Inventory Management Home Automation Etc. Elevator Call Parking lot Sync. Music Fountain 83
한국산학기술학회논문지제 18 권제 3 호, 2017 BIM을활용한시설물관리서비스및대민서비스등이가능할것으로판단되었으며, 그외의서비스들은사물인터넷을이용하여수집된다양한정보들과연계하여서비스가가능할것으로판단되었다. 다만, 원격세금고지 / 납부서비스와같이건물의정보나, 위치정보를요하지않는서비스를위해서는추가서비스모듈이개발될필요가있다. 4. 결론지금까지스마트시티플랫폼의정의및국내외사례는물론, BIM과 GIS간의상호운용성을보장할수있는통합플랫폼의필요성에대해알아보았다. 더나아가현재개발진행중인 BIM/GIS 상호운용플랫폼과유사플랫폼과의비교, BIM/GIS 상호운용플랫폼과외부데이터를연계하여활용가능한스마트시티의서비스에대해알아보았다. 기존스마트시티플랫폼은주로 2차원지도기반으로 CCTV정보, ITS 교통카메라정보등을이용하여서비스를제공하고있다. 여기에추가하여 3차원지도정보, 건물과시설물단위정보, 대민서비스를위한공공데이터포탈과의연계등은더욱확장되고고도화된신개념스마트시티서비스제공을가능하게할것이다. 따라서 BIM/GIS 플랫폼이향후소방 / 방재, 에너지관리, 시설물유지관리및대국민을위한가로수관리서비스, 야간조명관리서비스, 실시간교통제어서비스, 사회약자안전생활모니터링서비스등전천후스마트시티플랫폼으로활용될수있을것으로기대된다. [5] S. H. Lee, A Case Study on Foreign Smart City, Journal of Digital Convergence, Vol. 12, No. 4, pp. 305-310, 2014. DOI: https://doi.org/10.14400/jdc.2014.12.5.305 [6] D. Davis, National BIM Standard: BIM GIS Integration, AEC Infosystems Presentation, 2007. [7] All4Land, Development of Smart 3D Construction- Spatial Information (BIM/GIS) Platform and Solution Proposal Presentation, 2016. [8] S. H. Park, openbim-based Operation and Management of Architectural Design Information according to LOI (Level Of Information) for Integrated Design Process. Ph. D. diss., Kyung Hee University, 2015. [9] V-World Open API Homepage, From: http://dev.vworld.kr/dev/api.do. (accessed Nov. 23, 2016) [10] Seoul Open Data Plaza Homepage, From: http://data.seoul.go.kr/openinf/submain.jsp. (accessed Nov. 23, 2016) [11] Architectural Information Open Homepage, From: http://open.eais.go.kr/. (accessed Nov. 23, 2016) [12] U-Eco City Consortium, Standard Proposal of U- (11 Domains, 228 s), Korea Institute of Construction Engineering and Management, Smart City Seminar, 2016. 박승화 (Seung-Hwa Park) [ 종신회원 ] 2015 년 2 월 : 경희대학교일반대학원건축공학과 ( 공학박사 ) 2013 년 12 월 ~ 2016 년 2 월 : ( 사 ) 빌딩스마트협회선임연구원 2015 년 6 월 ~ 2016 년 2 월 : 경희대학교건축학과연구교수 2016 년 3 월 ~ 현재 : 한국건설기술연구원박사후연구원 < 관심분야 > 건설정보기술, BIM/GIS 상호운용성, 스마트시티플랫폼 References [1] B. M. Choi, A Study on Setting up the Concept of Smart City through Analysis on the Term 'Smart', Journal of the Korea Contents Association, Vol. 11, No. 12, pp. 943-949, Nov. 2011. DOI: https://doi.org/10.5392/jkca.2011.11.12.943 [2] Korea Ubiquitous City Association, Introduction for U-Eco City Integrated Platform, From: http://www.ucta.or.kr/. (accessed Nov., 23, 2016) [3] C. H. Hong, S. H. Park, Foundational Technology for a Smart City, A Platform for Interoperability between BIM and GIS, KICT Press, pp. 188-189, 2016. [4] H. J. Kim, Digital Platform Implementation for Smart City/Future City, Korea Institute of Construction Engineering and Management, Smart City Seminar, 2016. 홍창희 (Chang-Hee Hong) [ 정회원 ] 1999 년 8 월 : 인하대학교일반대학원지리정보공학과 ( 공학석사 ) 2006 년 8 월 : 서울대학교환경대학원환경조경학과 ( 박사수료 ) 1999 년 10 월 ~ 현재 : 한국건설기술연구원수석연구원 2015 년 12 월 ~ 현재 : 해양 극지기초원천기술개발사업추진위원 < 관심분야 > BIM/GIS 데이터통합, 도로표지정보시스템, 건설 ICT 융합 84