건축 기술정보Ⅱ 2 건축공사현장의 BIM 활용성분석 글김현중 \ 건축기술팀대리 \ 전화 02-3433-7723 \ E-mail hjkim2157@ssyenc.com 1. 머리말최근건설프로젝트가대형화, 복잡화됨에따라참여주체가다양해지고방대한양의정보들이발생하고있다. 건설프로젝트를효율적으로관리하기위해프로젝트참여자간의협업이중요하며, 프로젝트수행중작성되는정보의수집및공유, 관리가성공적인프로젝트수행을위한중요한요소이다. 이러한맥락에서정보의효율적인관리및참여자간의정보를공유하는방식으로 BIM(Building Information Modeling) 이적극적으로도입되고있다. 우리나라는 2012년부터조달청에서발주하는 500억원이상공공공사에 BIM의적용을의무화하였고, 2016년부터맞춤형서비스로집행되는모든공사에 건설정보모델링 (BIM) 을의무화하였다. 이와같이 BIM 도입확대에따라 BIM 적용방식및활용방안에대해검토하거나실제 BIM을도입하는프로젝트가증가하고있다. 본고에서는건축공사사례를중심으로시공단계에서현장의요구사항에맞춰가장쉽고빠르게 BIM을적용하고활용한사례를살펴보고, 시공단계 BIM 활용수준을소개하고자한다. 2. 국내 BIM 현황 2-1. BIM 정의 BIM이란 3D 모델을기반으로건설프로젝트의기획, 설계, 시공, 유지관리단계에이르는생애주기동안에발생되는정보를통합관리하는기술및프로세스를말한다. 국토교통부건축분야 BIM 적용가이드에따르면, BIM이란건축, 토 목, 플랜트를포함한건설전분야에서시설물객체의물리적혹은 기능적특성에의하여시설물수명주기동안의사결정을하는데신 뢰할수있는근거를제공하는디지털모델과그의작성을위한업 무절차를말한다. 2-2. BIM 발주현황 국내는프로젝트의효율적인정보관리와의사소통을위해 2009 년 부터 BIM 이본격적으로적용되었고, 조달청은 2009 년부터 2015 년 9 월까지 21 건, 총 4 조 354 억원규모의맞춤형서비스사업에 BIM 을 적용하여발주하였으며대표적인프로젝트는 < 표 1> 과같다. 표 1 BIM 적용발주현황 연도 2009 2010 2011 2012 2013 프로젝트 용인시민체육공원조성사업 서울대학교병원지하복합진료공간사업 행복청복합커뮤니티센터 LH 공사양주회천지구 A-1BL LH 공사파주 운정 3 지구 A4 BL 전략거래소본사사옥지방이전사업 강릉아트센터 디지털방송콘텐츠지원센터 전략거래소본사사옥지방이전사업 성남시의료원 LH 공사본사신사옥건설공사 한국전파진흥원신축사업 건강보험심사평가원신사옥건립 세종시임차청사건립사업 2014 EBS 디지털통합사옥 68 건설기술 / 쌍용
2-3. BIM 가이드라인국토교통부 건축분야 BIM 적용가이드, 조달청 시설사업 BIM 적용기본지침서 가기본적인 BIM 가이드라인으로제시되고있으며, 가이드라인구성및내용은 < 표 2> 와같다. 표 2 BIM 가이드라인구성 구분주요구성및내용 표 3 기본범위 활용목표 BIM 업무환경구축지원 시공 BIM 데이터작성 시공도 / 제작도작성 대상 BIM 데이터를활용할수있는시스템환경및교육프로그램등의업무환경구축지원 실시설계 BIM 데이터를수정및보완하여작성 BIM 데이터추출도면을기반으로시공도면및부재제작도작성 국토교통부건축분야 BIM 적용가이드 BIM 업무가이드, 기술가이드, 관리가이드 BIM 적용가이드및가이드활용 BIM 데이터작성기준, 품질기준 간섭확인및시공성검토 대안검토및설계변경지원 공종간물리적충돌간섭요인사전제거 시공에문제또는어려움이있는경우의문제해결 설계변경요인분석및대안검토 시공성능향상을위한대안검토 조달청시설사업 BIM 적용기본지침서 조달청 BIM 관리지침 계획 / 중간 / 실시설계 BIM 적용지침 시공단계 BIM 적용지침 BIM 속성입력기준, 결과보고서, 표준템플릿 표 4 확장범위 활용목표 대상 국토교통부가이드는개방형 BIM 도입을위한국내및국제 BIM 표준의일관성확보를위한공통적요건을제공할목적으로작성되었다. 이가이드는공공또는민간기관이고유의목적과환경여건에따라 BIM 실무기준을제작할수있도록 BIM 업무가이드, BIM 기술가이드, BIM 관리가이드를제공한다. 조달청의지침서는시설사업의공모및설계단계에 BIM을적용하고, BIM 모델을시공및유지관리단계에서도활용하기위한업무기준을제공할목적으로작성되었다. 이지침서는조달청 BIM 관리자의 BIM 발주사업관리에필요한사항을기술하고, BIM 발주사업의응모자, 입찰자, 당선자, 계약자의 BIM 모델개발및운용에필요한데이터작성기준, 산출물제출기준, 평가기준을정의하고있다. 국토교통부가이드와조달청지침은 BIM 데이터작성방법과제출물위주의내용으로작성되어있지만, 국토교통부가이드는건축분야에서 BIM을활용하기위한업무지침서작성에필요한사항을정의하고있는반면조달청지침서는건축프로세스에 BIM을적용하려는성격이강하다. 공정시뮬레이션 수량데이터산출 As-Built 모델작성 시각화자료제작 시공현장의공정관리에 BIM 요소연계 시공업무에필요한정확한자재수량산출및확인 준공이후의유지관리목적으로, 유지관리에필요한완료모델제작및관련정보입력 품질관리, 안전관리, 현장교육등시공관리에 BIM 정보활용 조달청지침서는 BIM 의적용범위와방법을구체적으로제시하지 못하고기본범위에해당하는항목은설계지원의업무에치중되어 있다. 실제현장에서자주활용되는업무들은확장범위에포함되어 있으며, 구체적인적용범위및수준은시공자제안사항으로정하고 있다. 하지만, 시공자기술제안으로 BIM 적용범위와활용방안을결 정하기는힘든실정이다. 3. BIM 활용성분석 2-4. 시공단계 BIM 적용지침조달청지침서는프로젝트진행단계별 BIM 적용지침에서 BIM 적용범위, 활용목표및대상을제시하고있다. 시공단계 BIM 적용지침은시공단계 BIM 적용시기본적으로활용할수있는기본범위와사업의특성에따라발주자의요구또는시공자가제안하는시공 BIM 업무수행계획서에따라선택적으로활용할수있는확장범위를제시하고있으며, 세부항목은 < 표 3>, < 표 4> 와같다. 당사는발주처요구사항에대응하여시공단계에 BIM을적용하거나, BIM 기술제안으로 BIM 적용및활용범위를설정하고수행하였다. 설계적정성검토 (2D와 3D), 각공종간간섭체크, 사전시공계획및시공성검토, 단순공정순서관리에서벗어나공정과비용연계한공정시뮬레이션 (4D), 간단한수량및물량산출부터완벽하진않지만공사비산출 (5D), 설계도면및 Shop도면추출등다양한부분에서활용하였다. 2017 69
BIM 은간단한프로세스가아니며 3D 모델구축, 간섭검토와같이 단순한몇가지기능을활용하는것으로완성되는사항이아니지 만, 발주처및현장의요구사항에맞춰빠르고효율적으로 BIM 을 적용하고활용하는사례및방법 7 가지를소개하겠다. 7 가지활용 사례는 < 표 5> 와같다. 표 5 BIM 활용사례및효과 활용사례 BIM 모델작성 설계오류및간섭검토 물량산출 도면작성 시각화자료 공정시뮬레이션 클라우드서비스활용 효과 객체정보기반 3D 모델링, 시각화 모델과도면의일관성향상 설계변경및시공오류최소화 참여자간의사소통증진 부위별, 공종별, 단계별물량산출및견적정보추출 모델과도면의연계 모델에서설계, 시공, 샵드로잉추출 객체내포함되어있는건물정보추출및문서화 이미지컷및동영상작성을통한신속한의사결정지원 공정간간섭및공사일정오류검토 일정계획및자원투입계획조정 클라우드서비스를통한사무실과현장의 BIM 데이터의활용및협업 하드웨어및소프트웨어의제약이없음 < 표 6> 과같이입찰단계 BIM 모델은시공시퀀스이미지작성에활용하기위해모든객체를상세하게작성하지않고, 골조와간략한건축마감, 외피마감을중심으로작성후활용할수있다. 초기현장지원및기술지원단계 BIM 모델은골조전체와기본적인건축마감작성후검토가필요한일정부분만추가적으로상세하게작성한다. 시공단계 BIM 모델은모든골조와건축마감작성후전체또는부분적인설비, 전기분야까지작성한다. 단순히 BIM 모델작성에서끝나는것이아니라현장의공종, 레벨, 공구, 계획공정등향후활용하게될운영정보까지입력한다. 3-2. 설계오류및간섭검토 BIM 모델을가장많이활용하는사례가설계오류및간섭검토이며, BIM 모델의정확성을높이기위해설계기준반영여부를확인하고, 객체중복작성여부검토및공종간간섭검토를진행한다. 3-1. BIM 모델작성 BIM 모델은 3D 기반의속성정보를갖고있는객체즉바닥, 벽, 기둥, 천장, 문, 창등패밀리의조합으로작성되며, 프로젝트단계별 BIM 활용목적에따라작성범위및 LOD(Level of Detail) 수준을다르게설정한다. 표 6 단계별 BIM 모델작성수준 [ 그림 1] BIM 소프트웨어를사용한간섭검토 입찰단계 [ 그림 1] 과같이 BIM 소프트웨어기능을사용하여쉽게간섭검토를진행할수있다. 간단한조건설정부터세부적인조건설정이가능하고, 중복이나간섭이발생하는부위에대한정보와이미지까지첨부된결과보고서를얻을수있다. 초기현장지원및기술지원 시공단계 설계오류검토 간섭보고서 [ 그림 2] 기계실설계오류검토 70 건설기술 / 쌍용
MEP Coordination [ 그림 4] 콘크리트물량산출 변경전 변경후 [ 그림 4] 와같이 BIM의물량산출은산출하고자하는대상의모든객체에대한정보를일람표로산출후필요한정보나형식으로 sorting하는과정을진행한다. 이런방법으로부재별, 공구별, 공종별, 공정별물량등다양한데이터를산출할수있다. 하지만 BIM 모델에서산출된물량은정미량이기때문에견적이나공무에서말하는할증량이반영된물량과는차이가있으며, BIM 모델작업자의모델링수준및모델의디테일수준에따라결과가다를수있다. 설계대안제시 [ 그림 3] MEP Coordination [ 그림 2] 와같이단순한간섭검토기능을사용하여발견할수없는기초부분, 기계실, 전기실레벨계획검토, 경사로계획검토, MEP 작업공간및천장내부공간계획검토, 슬리브위치검토등과같은설계오류부분검토에 BIM 모델을활용한다. [ 그림 3] 과같이공사초기 MEP Coordination을통해최적의설계안도출후 Shop drawing 을진행하여, 의사결정시간및 Shop drawing 작성기간을단축한다. 3-4. 도면작성 BIM 모델에서평면도, 입면도, 단면도등 2D 도면을작성또는조감도, 투시도등이미지를활용한 3D 도면을작성하는사례이다. BIM 모델이작성되면쉽게도면작성이가능하지만, 클릭한번에자동으로 2D, 3D 도면이작성되는것은아니다. BIM 모델뷰추출 3-3. 물량산출 BIM 모델에작성된모든부재에대한물량이산출가능하고, 견적을위한부재, 공종, 공구등으로영역별면적, 수량, 볼륨등을산출한다. BIM 모델작성과정에서입력한공종, 공구, 레벨, 공정정보등의현장정보를활용하여물량산출을진행하며, CAD를통한물량산출시누락될수있는사각부분의물량까지산출이가능하다. 하지만모든요소가 3D로작성되지않기때문에일부항목은 BIM 에서산출한면적이나물량에계산식을대입하여산출한다. 예를들어방수는모델에작성되지않지만, 벽이나바닥의면적을산출한후계산식을대입하여산출한다. 2D 주석요소작성 Sheet 구성 [ 그림 5] BIM 모델에서도면작성 [ 그림 6] 이미지를활용한 3D 도면 2017 71
[ 그림 5] 와같이먼저 BIM 모델에서도면을작성할뷰를추출하고, 새로운 Sheet 작성후추출한뷰를 Sheet에배치한다. 뷰를배치한후스케일을조절하고가시성설정을통해 Sheet를구성한다. 마지막으로도면에추가적인정보표현을위한 2D 주석요소 ( 키맵, 실명, 치수, 재료명, 범례, 상세선등 ) 를작성한다. BIM 모델을활용한도면작성의가장큰장점은설계변경및도면수정시간의단축이다. BIM 모델에서변경되는사항은해당객체가포함되어있는모든도면에적용되기때문에, 모든도면을찾아서수정하더라도 CAD 기반의도면보다수정시간이단축된다. 또한 [ 그림 6] 과같이조감도및투시도를첨부하여도면을작성하기때문에, 도면에대한이해도가향상되며정확한의사전달이가능하다. 3-5. 시각화자료작성 BIM 모델에서이미지, 동영상, 뷰어파일등다양한포맷의자료를작성하여신속한의사결정을지원하는활용사례이다. Digital Mock-up을통한시공계획및대안검토, 랜더링을통한마감재검토, 영상물제작, 주변지형및현황을반영한사전검토가 BIM 모델을활용해시각화자료를작성하는대표적인사례이다. ❶ 지형데이터구축 DEM 데이터를활용한 3D 지표연생성 국제지리정보부와미국항공우주국주관 ❷ 이미지드레이핑 구글어스에서위성사진작성후불러오기 작성된지형데이터에맞게배치 ❸ 시설물모형구축 사업대상지대지경계및건축물, 가설장비작성 지형, 도로, 하천, 교량, 주변건물등구축 [ 그림 8] 지형및주변현황작성과정 [ 그림 8] 과같이무료로공개되는지형정보및지역의다양한정보 ( 건물, 도로, 다리, 철도등 ) 를활용하여현장의지형및도로, 주변현황을 3D 모 델로빠르게구축하고현장의가시설설치검토를진행할수있다. 지형구축및분석설계협업 dwg, shp 를활용한지형구축 Model Builder 를활용한전세계지역의지형구축 높이, 경사, 경사방향분석 도로및교차로설계 교량설계 배수시설설계 설계비교안작성 ❹ 시각화자료작성 애니메이션 ( 자동차동선 ) 이미지컷 날짜, 시간, 바람의방향, 구름등조정가능 설계보고워크플로우 그룹설정을통한협업 공청회및주민설명회활용 랜더작업으로실제재질감을반영하여마감검토 3D PDF 를활용한시각화자료작성 [ 그림 9] 클라우드기반설계검토 홍보영상제작 현장가시설설치검토 [ 그림 9] 와같이클라우드기반의서비스를활용하여 Web, Mobile, Tablet PC에서협업을진행하고, 개념설계 / 경관도로 / 도시계획검토등개념 / 기본설계시신속한대안검토와간단한작업만으로시각화자료작성이가능하다. [ 그림 7] 시각화자료작성 [ 그림 7] 과같이랜더링을통한마감재검토의경우 CG처럼고퀄리티이미지작성을위해서는전문적인랜더링설정및랜더링시간이필요하다. 하지만, BIM 소프트웨어를활용한공간의분위기나마감재검토를위한랜더링은짧은시간에작성이가능하다. 3D PDF를활용하면현장의하드웨어, BIM 소프트웨어및 BIM 운영가능인원등다양한제약에서벗어나 PC 및모바일기기를활용하여 BIM 모델을활용한협업을진행할수있다. 또한전문적인랜더링및영상제작프로그램을활용한홍보영상제작을진행하고, 발주처나감리대상의공정회의, 주민설명회의자료로사용하는경우도있다. 3-6. 공정시뮬레이션계획대비실적비교또는대안비교시뮬레이션을통해합리적으로공정계획을수립할수있도록지원하는기능으로공정표상에서공정간간섭및공사일정의오류를확인하는활용사례이다. 현장공구계획공정표작성공정시뮬레이션 (Naviswork manage) [ 그림 10] 공정시뮬레이션 72 건설기술 / 쌍용
[ 그림 10] 과같이 BIM 모델을활용하여공정시뮬레이션을진행하기위해서는 BIM 모델작성시공정정보의입력이필수조건이다. 공정표에작성된 Task 이름과 BIM 모델의공정정보이름이동일하게작성되어야하며, BIM 모델과공정표를연결하여공정시뮬레이션을진행한다. 지금까지시공단계에서의가장쉽고빠르게 BIM을적용하고활용하는사례 7가지를살펴보았다. 위사례들은 BIM에서말하는프로젝트전체를운영하는개념보다부분적으로 BIM을활용한사례지만, 현장의요구사항과업무생산성향상을위해빠르게 BIM을적용하고활용할수있는사례이다. 3-7. 클라우드서비스활용 클라우드서비스를통해 BIM 모델을활용하고협업을진행하는사 례이며, 하드웨어및소프트웨어의제약에서벗어나 BIM 모델을누 구나쉽고빠르게활용할수있다. 클라우드기반 파일공유 Web 2D, 3D 파일보기 실시간검토 속성정보검토 버전관리 Tablet PC [ 그림 11] 클라우드서비스를통한 BIM 모델활용 모바일기기활용 4. 맺음말많은건설현장에서설계와시공정보를통합한 BIM 모델작성후엔지니어링정보를상호교류하여공종간협업및조율을진행하고있지만, 현장의 BIM 활용사례는 BIM 기능의극히일부분에머물고있다. 아직까지 BIM을통한비용관리, 일정관리, 시설물유지관리 (FM), 자산관리 (AM) 등확장적인 BIM 활용은미미한실정이다. 원인으로는 BIM 적용으로인해투자비는증가, 전문적인 BIM 운영자부족, 업무프로세스정립부족, 매뉴얼부재, 참여자들의인식변화부족등을뽑을수있다. 단순히 BIM 소프트웨어의기능을활용하는수준에서벗어나 BIM을적용하여사업기간전체를효과적으로관리하고비용절감을통한생산성향상을달성하기위해서는 BIM 전략수립, BIM 조직구성및역량강화, BIM 운영매뉴얼, BIM 기술력확보등이필요하다. 최근많이사용되고있는클라우드기반의서비스는 Web, Mobile, Tablet PC등컴퓨터및다양한스마트기기에서사용가능하다. 또한모든정보를한곳에보관, 관리, 운영이가능하기때문에단일화된작업공간을통한협업을진행할수있으며, BIM 모델, CAD, DXF, PDF, PPT, WORD, JPG 등다양한파일포맷을지원한다. 참고문헌 ❶ 유용신, 정지성, 정인수, 윤호빈, 이찬식 (2013), 시공단계의 BIM기반건설사업관리업무절차모델개발, 한국건설관리학회논문집, Vol.14 No.1 ❷ 박규현, 진상윤 (2015), 공공공사 BIM 발주지침문제점분석을통한입찰안내서개선방안도출, 대한건축학회논문집, Vol.31 No.3 ❸ 조용현, 이주성, 함남혁, 김재준 (2016), 국내건설회사 BIM 프로젝트의사례분석을통한 BIM전략수립방안 2009년부터 2015년까지프로젝트의 BIM Use를중심으로, 한국BIM 학회논문집, Vol.6 No.2 ❹ 김태현, 이찬식 (2014), 공공발주공사 BIM 활용실태조사, 한국건설관리학회, 전국대학생학술발표대회논문집 ❺ 최재현, 류한국 (2015), 건축공사현장의공사관리를위한 BIM(Building Information Modeling) 적용과효과분석, 한국건축시공학회논문집, Vol.15 No.1 ❻ 조달청 (2015), 시설사업 BIM적용기본지침서 v1.3 [ 그림 12] 주석을활용한검토내용작성 프로젝트참여자들은업로드된다양한포맷의파일검토가가능하고, 검토시발견되는부분은주석을통하여의견및검토사항을기재할수있다. 이때작성된검토내용은다른프로젝트참여자도실시간으로확인할수있으며, 이메일을통하여내용이전달된다. 2017 73