3rd Lecture : September 2011 Sung, Lee Yong Reference 1 BIM 핸드북 : 건축주, 건축가, 엔지니어 그 리고 건설인을 위한 BIM 가이드 (양장) Chuck Eastman 등저/이강 등역 시공문 화사(spacetime) 2009년 04월 1
Reference 2 43가지 질문으로 읽는 BIM : BIM 히치 하이커를 위한 안내서 이강 저 픽셀하우스(pixelhouse) 2011년 07월 BIM과 Loft BIM - 정형과 비정형 - 정형 : [명사] 일정한 형식아나 틀 : a set pattern, type, standard : 定 型 - 비정형 : [명사] 일정한 형태나 형식이 정하여지지 아니한 것. : atypical, irregular : 非 定 型 2
BIM과 Loft BIM - 기하학적 이성주의 : 정형 모더니즘 계보 - 유기체적 자연주의 : 비정형 포스트모더니즘 계보 - 상상적인 맥락주의 : 중립적이나 비정형 현상학적 감각주의 : 중립적이나 정형 BIM과 Loft BIM - 비정형 건축물의 가장 큰 특징은 기존의 2차원적인 다면투상도에는 완벽한 정보를 담을 수 없다는 것이다. 설 령 3차원적인 모델링(BIM)으로 건축물의 정보를 담아 낼 수 있다고 하더라도 이를 모니터 밖으로 꺼낼 수 있는 3 차원적인 가공방법(CNC,RP)에 한계가 있는한 2차원적인 플로터 용지에 제약될 수 밖에 없다. - 최근 국내에서도 '동대문디자인플라자'(옛 동대문운동장) 건설등으로 비정형 건축물과 이를 가능케하는 3차원 설계에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히, BIM을 활용한 새로운 3차원 설계 및 시공방법에 관심이 집중되고 있는 데, 이 일반 BIM에 사용되는 Revit이나 ArchiCAD 등은 건축 설계분야가 3차원 디자인으로 변해가는 과도기적인 툴이라 하겠다. 3
BIM과 Loft BIM - 99%에 해당되는 거의 모든 건축물은 비교적 정형화 되어있다. 이를 3차원적으로 해결하는 방안으로써 BIM은 최고의 선택이라 하겠다. 그러나, 1%에 해당하는 '동대문디자인플라자'와 같은 비정형 건축물은 Revit등과 같은 정형화된 툴로써는 해결할 수 없다. 프랭크 게리가 Revit으로 설계한다는 얘기는 들어 본적이 없을 것이다. - 비정형 건축물을 해결하기 위해 프랭크 게리나 자하하디드는 자동차나 항공기,선박 등의 제조에 사용되는 Rhino, CATIA, Pro-e등과 같이 전혀 다른 툴을 사용하여 3차원 설계를 진행하고 시공에 필요한 현치도 데이터를 산출한다. BIM과 Loft BIM '종표꼭지점' 현상 - 네모난 건물에서는 발견되지 않으나, 비정형 건축물에서 발견되는 꼭지점의 복잡한 현상이 있다. '종표꼭지점'이란 다른형태의 4개 이상의 면이 한 꼭지점에서 만날때 벽체두께가 주어지면 내부에는 2개이상 의 꼭지점으로 늘어나는 현상을 말한다. - 이러한 '종표꼭지점' 문제로 인해 '다니엘 리베스킨트'는 덴버미술관 설계시에 모든 면들을 경사지게 만들었지만 꼭지점은 4개 이상의 면들이 만나지 않도록 디자인 되었다. 4
BIM과 Loft BIM 고도의 공간지각력 필요 - 비정형 건축물은 복잡한 형태로 인해 프로젝트에 참여하는 모두 이들에게 뛰어난 공간지각력을 요구한다. 더욱 이 '종표꼭지점'등의 문제는 뛰어남을 넘어 고도의 공간지각력을 필요로 한다. - 비정형 건축물은 단순한 프로그램의 기능으로는 해결할 수 없는 직관적인 판단이 추가로 요구한다. 이는 프로그 램 사용능력과는 별도로 뛰어난 공간지각력과 경험이 없이는 해결할 수 없는 상황이 발생한다는 것을 의미한다. - 공간지각력은 IQ적인 문제로 이는 많은 시간과 노력을 투자하여야만 갖출 수 있는 능력이다. 이런한 이유로 대 부분의 건축참여자가 비정형 건축물의 3D 모델링을 두고도 해석하지 못하는 상황이 발생한다. BIM과 Loft BIM 무의미한 다면투상도 - 정형화된 네모난 건물은 다면투상도 만으로도 제작에 필요한 도면으로 충분히 활용가능하다. 그러나 비정형의 건축물은 다면투상도 만으로는 건축물의 크기정도나 알아 볼 수 있을뿐 제작도면으로써 의미는 갖지 못한다. 이 러한 비정형의 건축물은 3차원 모델링데이터만이 제작도면으로써 의미를 가질수 있으며, 이를 활용한 2차원 현 치도 출력이 감안되지 않은 모델링 데이터는 제작도면으로써 의미가 없다. 5
BIM과 Loft BIM 정형화 BIM VS 비정형화 Loft BIM - 정형화된 네모난 건물은 다면투상도 만으로도 제작에 필요한 도면으로 충분히 활용가능하다. 그러나 비정형의 건축물은 다면투상도 만으로는 건축물의 크기정도나 알아 볼 수 있을뿐 제작도면으로써 의미는 갖지 못한다. 이 러한 비정형의 건축물은 3차원 모델링데이터만이 제작도면으로써 의미를 가질수 있으며, 이를 활용한 2차원 현 치도 출력이 감안되지 않은 모델링 데이터는 제작도면으로써 의미가 없다. 초기 3차원 건물 모델링 3차원 솔리드 모델리에 기반을 둔 건물모델은 1970년대 후반과 1980년 초반에 처음으로 개발되었다. 객체 중심 파라메트릭 모델링 파라메트릭 설계에서는 설계자가 벽, 문과 같은 각각의 건물요소를 설계하는 대신, 파라미터들을 조절할 수 있는 관계와 규칙들의 집합으로 되어 있는 모델군 또는 건물요소객체로 정의한다. 파라메트릭 모델 만들기 건물은 BIM 시스템 안에서 정의된 하나의 조합체이다. 건물모델은 사용자가 그리드, 층 레벨, 그리고 기 타 전역 참조평면 등을 사용하여 치수조절이 가능한 파라메트릭한 구조체로 정의한다. 사용자 정의 파라메트릭 객체 한계점 BIM구입시 시스템에 미리 포함되어 있는 파라메트릭 객체들의 한계점 2가지 1 미리 정의된 객체군에 포함된 객체들의 행동 방식은 표적적인 것에 한한다. 따라서 실제 세계에서 발 생되는 특별한 경우를 호함할 수 없다. 2 시스템에서 제공하는 기본 객체군은 매우 일반적인 경우를 위한 것이다. 따라서 건설, 건축에 필요한 많은 특별한 객체를 포함하고 있지 않다. 6
BIM 사용을 고려하는 회사는 반드시 자신들 고유의 파라메트릭 객체군을 정의할 필요가 있고, 모든 BIM 모델 생성 도구들도 사용자 정의 객체를 지원한다. 시공을 위한 설계 제조단계를 위한 BIM 소프트웨어(주로 철골제조분야): SDS/2, Tekla, X-Steel, StruCAD(발전 단계: 초기 접 합부와 코프(cope)를 위해 만들어짐-> 하중, 접합부, 부재조건에 따라 자동으로 설계 -> CNC 절단기계 또는 드릴링 기계와 연동. 최근 현장타설 콘크리트, 프리캐스트 콘크리트 분야에서 많은 발전이 이루어짐.(부재배치는 단면크기, 기둥과 보의 배치에 따라서 자동으로 조절 또한 접합부, 부정형 단면, 철근 자동 배치, 부재의 절단 및 추가 기능포함) 객체기반 캐드 시스템 현재 사용되고 있는 캐드시스템(CADPipe, CADDUCT, 그리고 ADT)은 일반적 용도의 파라메트릭 BIM 소 프트웨어라기보다는, CSG 기반의 생성 트리와 자체적인 객체군을 가지고 있는 전통적인 B-Ref 기반의 모 델러임 BIM 소프트웨어와 전통적인 3차원 CAD 시스템의 차이점: BIM 소프트웨어가 프로그래밍 없이 3차원 CAD 시스템에서 할수 있는 것보다 더 복잡한 구조의 객체군을 정의할 수 있음.(프로그래밍 없이 사용자 정의에 의해 파라메트릭 모델링이 가능) 파라메트릭 모델링 도구들의 각기 다른 능력들 물리적 간섭확인 위상적(topological) 구조 수학에서 기하학과 구별하여 위상학이라고 부르는 이러한 연결 관계는 건축을 표현하는데 핵심 적이며, 파라메트릭 모델링에 있어서도 근본적인 요소 중의 하나임. 연결관계는 다음의 3가지 종류의 정보를 담고 있음 1 무엇이 연결될 수 있고, 2 연결부위가 무엇으로 이루어져 있으며, 3 연결부위가 다양한 맥락에 맞추어 어떻게 구성되어 있느냐 7
특성과 속성 다루기 1 속성에 포함하고 있는 것들 : - 제조에 필요한 재료 특성(철 또는 콘크리트 강도, 볼트와 용접상세) - 성능과 연계된 재료 속성(음향, 빛 반사, 열 유동성)- - 조립물 속성(벽, 바닥, 천장 시스템, 무게와 구조적 특성을 바탕으로 한 철과 프리캐스트 콘크리트 조립 체) - 공간적 속성(점유, 행위, 에너지 분석) 2 속성을 관리하는 방법 3가지 (최소한의 속성들의 기본 값 견적을 위한 유니포맷) - 객체 라이브러리에 속성을 미리 정의하여 객체 인스턴스가 생성되었을때 객체와 함께 시스템 속성이 추가 되도록 하는 방법(불필요한 속성은 시스템의 성능을 저하시키고, 객체의 크기를 커질 수 있음). - 사용자가 필요할 때 마다 저장된 라이브러리나 속성 집합의 형태로 시스템에 추가하는 방법(사용자가 다른 프로그램에 필요한 객체와 속성을 골라 내보낼 수 있으나 시간이 많이 소비됨). - 속성이 분석이나 시뮬레이션 프로그램으로 보내질 때, 그 속성들이 자동으로 프로그램에 할당되게 하는 방법(설계 프로그램을 가볍게 유지할 수 있으나 프로그램의 내보내기 기능이 필요한 속성을 각각의 객체 와 연결시켜 줄 수 있도록 해주기 위해서는 광범위한 재료 인식표의 개발이 필요함). 도면 생성 건물개체들을 배열한 모델로부터 도면, 보고서, 그리고 기타 필요한 데이터를 자동으로 추출할 수있음 (많은 오류 가능성을 줄여주고, 도면의 일관성을 가질 수 있도록 해줌). 일반적인 2차원 도면 작업에 있어서, 변경이나 편집 작업시 설계자가 연관된 다른 도면을 수작업으로 변 경해야하고 이 과정에서 모든 관련 도면이 갱신되지 못하는 실수를 유발하기 쉽다(프리캐스트 콘크리트 산업의 경우, 2차원 도면을 바탕으로 한 실무는 약 1%정도의 건설비용 손실을 가져오고 있음). 기술적으로 지원되는 도면의 품질 1 가장 낮은 수준의 도면생성 방법: 3차원 모델을 직각으로 투영하여 단면을 만들고, 사용자가 수작업으 로 선의 형식을 결정하고 치수, 디테일, 주석을 다는 것임. 2 1번 방법을 개선하여 투사방법에 따라 객체별로 도면 템플릿을 정의하고 사용할 수 있음. 3 가장 최고수준의 도면 생성방법: 모델과 도면에서 양방향 수정이 가능하도록 하는 것임. 8
프로젝트 모델이 너무 커서 많은 메모리를 사용하여 실제 사용하기가 어려운 경우 발생함. 데이터 관리 시스템 분류 정의 및 특징 해당 프로그램 메모리 기반 시스템 (memory based) -갱신된 모든 객체 정보를 동시에 메모리 에서 처리함 Revit, ArchiCAD 파일 기반 시스템 (file-based) -하나의 작업이 일어나는 동안 여러 개의 파일을 열고, 갱신하고, 닫는 기능을 수행. -소형 프로젝트에서는 느리지만, 프로젝트 가 커짐에 따라 그 속도의 감소율이 적어짐 Bentley, Digital Project, Tekla Structures 파라메트릭 모델링 도구들의 각기 다른 능력들 위상적(topological) 구조 수학에서 기하학과 구별하여 위상학이라고 부르는 이러한 연결 관계는 건축을 표현하는데 핵심 적이며, 파라메트릭 모델링에 있어서도 근본적인 요소 중의 하나임. 연결관계는 다음의 3가지 종류의 정보를 담고 있음 1 무엇이 연결될 수 있고, 2 연결부위가 무엇으로 이루어져 있으며, 3 연결부위가 다양한 맥락에 맞추어 어떻게 구성되어 있느냐 9
주요 BIM모델 생성 시스템 개요 특화된 성능 건축 설계를 위한 BIM 도구 BIM 도구들 BIM 도구 소개 및 특징 장점 단점 Revit - Revit Architecture, Revit Structure, Revit MEP를 통합하는 프로그램 군의 명칭 - 건축 설계 BIM 도구 시장을 주도하고 있음. - 2002년도 Autodesk사가 Revit을 인수하면서 널리 알려짐 - AutoCAD와 전적으로 다른 환경(다른 코드와 다른 파일 구 조)으로 만들어진 프로그램임 - Revit Architecture, Revit Structure, Revit MEP를 통합하는 프로그램 군 - 에너지 시뮬레이션과 하중분석을 위한 gbxml 인터페이스, 구조해석 프로그램인 ROBOT와 RISA에 직접 연결되는 인터페 이스, SketchUp과 DXF파일을 지원하는 프로그램으로부터 모 델 입력이 가능 - 호환파일은 DGN, DWG, DWF, DXF, IFC, SAT, SKP, AVI, ODBC, gbxml, BMP, JPG, TGA, TIF - 복잡한 단면을 표현하는 방법으로 2차원 단면을 이용하고 있음 -사용자가 배우기 쉽고 각각 의 기능들이 사용자가 쉽게 이해할 수 있도록 잘 설계되 고 배치되어 있음. - 제 3의 개발사에서 개발된 다양한 객체 라이브러리를 가 지고 있음. - 다른 프로그램과 직접 호환 되는 방식을 선화하고 있음 - 도면과 모델사이에 양방향 업데이트가 가능하여 도면과 모델에서 모두 수정과 갱신이 가능함 - 한 프로젝트에서 여러 사람 이 동시 작업이 가능 - 다양한 사용자 환경을 지원 하기 위한 다양한 객체 라이 브러리를 가지고 있음 - 프로젝트 크기가 220MB를 넘게 되 면 성능이 현저히 저하되는 메모리 기반 시스템임. - 각도와 관련된 파라메트릭 규칙에 한계가 있음. - 복잡한 곡면을 지원하지 않아서 이런 곡면을 가진 건물을 설계하는데 한계가 있음 10
건축 설계를 위한 BIM 도구 BIM 도구들 BIM 도구 소개 및 특징 장점 단점 Bentley 시스템 - 건축, 엔지니어링, 시공까지 다양한 분야를 포괄하는 시스템 - 2004년도에 출시된 Bentley Architecture는 트라이 포마 (triforma)를 개선한 후속 제품임 - Bentley Architecture와 통합되어 있는 제품은 Bentley Structure, Bentley Building, Bentley Mechanical Systems, Bentley Building Electronic Systems, Bentley Facilities, Bentley PowerCivil(배치계획용) 그리고 Bentley Generative Components가 있음 - 파일기반시스템으로 모델정보를 파일에 저장하여 적은 메모 리 부하를 갖음 - 호환되는 프로그램으로는 Primavera, 스케줄링 프로그램, STAAD, RAM - 호환파일은 DGN, DWG, DXF, PDF, STEP, IGES, STL, IFC - 여러 프로젝트와 여러 사용자를 관리할수 있는 Bentley ProjectWise라는 모델 저장시스템을 지원함 - 건축, 건설분야의 모든 분야 를 포괄하는 다양한 종류의 건축모델링 도구를 가지고 있 음 - 복잡한 곡면, 예를 들어 Bezier나 NURBS 모델링 기능 을 지원함 - Parametric Cell Studio, Generative Components 같 은 다양한 단계에서 사용자 정의 객체를 만들 수 있는 방 법을 제공한다. - 복잡한 파라메트릭 형상 조 합체를 생성할 수 있도록 해 줌 - 많은 객체를 가진 큰 규모의 프로젝트에 적용 가능하도록 설계됨 - 시스템 종류가 많고, 잘 통합되지 않은 사용자 메뉴 때문에 시스템을 배우고 다루기가 어렵다. - 비슷한 다른 프 로그램보다 조금 덜한 객체 확장능 력을 가지고 있다. - 다양한 프로그램 에 대한 부족한 통 합성 때문에 시스 템의 가치가 저하 되고, 개별 시스템 이 제공하는 기능 의 활용성을 떨어 뜨린다. 건축 설계를 위한 BIM 도구 BIM 도구들 BIM 도구 소개 및 특징 장점 단점 ArchiCAD - 가장 오래전부터 만들어 판매되고 있는 BIM 건축설계프로 그램 - Graphisoft는 ArchiCAD를 80년대 초기에 출시함 - 애플 매켄토시에서 구동되는 유일한 객체지향 건축캐드시스 템임 - Nemetschek(유럽에서 강력한 토목공학소프트웨어를 만드 는 독일계 캐드회사, 본사는 부다페스트) 에 최근 매각 - 원도우와 최근에 Mac OS X(UNIX)용 버전도 출시 - 많은 프로그램과 직접 데이터 호환이 가능함(Maxon, ArchiFM, SketchUP, gbxml, Ecotect, Energy+, ARCHiPHISIK, RIUSKA) - 사용자 정의 파라메트릭 모델은 GDL(파라메트릭 모델구조 를 CSG형식으로 만드는 Basic 언어와 비슷한 스크립팅 언어) 를 이용해서 정의할 수 있음 - 확장 가능한 객체 라이브러리를 가지고 있으며 ODBC와 연 결될 수도 있음 - 상대적으로 배우기 쉬운 인 터페이스를 가짐 - 많은 객체 라이브러리를 가 지고 있고 시공, 시설관리 분 야를 지원하는 많은 프로그램 을 포함함 - 현재 Mac에서 사용가능한 유일한 BIM 도구 - 객체 상호간의 관계를 규칙으로 지정할 수 없고, 객 체간의 자동 불리 언 연산을 지원하 지않는등파라메 트릭 모델링 기능 에 있어서 몇가지 제약이 있다. - 메모리기반 시스 템이어서 큰 규모 의 프로젝트를 다 루는데 문제가 발 생될수 있는 환경 이지만, 작은 단위 로 프로젝트를 분 리하여 관리하는 기능이 있어서 대 규모의 프로젝트를 잘다룰수있다. 11
건축 설계를 위한 BIM 도구 BIM 도구들 BIM 도구 소개 및 특징 장점 단점 - 현재 항공, 자동차산업에서 가장 광범위하게 쓰이고 있는 파 라메트릭 모델링 도구인 Dassault사의 CATIA를 건축과 시공 에 맞도록 개발한 프로그램 - 강력한 워크스테이션 환경에서 잘 작동되고, 대규모 프로젝 트도잘다룰 - 초기에 배우는데 투자가 많이 필요 하고, 복잡한 인터 페이스를 가지고 있음 DP (Digital Project) 수있음 - 모든 종류의 곡면과 복잡한 구조의 사용자 정의 객체를 만 들수있음 - 호환되는 프로그램으로는 에너지해석을 위한 Ecotect - VBA 스크립팅을 지원하고 프로그램에 기능 추가를 위한 강 력한 API를 가짐 - 건설비용 산출내역과 잘 통합할 수 있도록 Uniformat 이나 Masterformat 의한 객체분류체계가 내장되어 있음 - 호환파일은 CIS/2, SDNF, STEP, AP203, AP214, DWG, DXF, VRML, S시, HOOPS, SAT, 3DCML, IGES, HCG, IFC -매우 강력한 파라메트릭 모 델링 능력을 가지고 있음 - 곡면과 조합체 모두를 조절 할 수 있는 복잡한 조합체를 모델링할 수 있음 - 대부분의 3차원 디테일 모 델을 생성할 수 있음 - DP에 정의된 건 축 객체는 여전히 너무 제한적이고 제3의 개발회사에 서 만든 라이브러 리를 또한 제약이 있다. - 모델로부터 도면 을 생산하는 기능 은아직잘개발되 지않아도면편집 프로그램을 따로 이용해야 함 건축 설계를 위한 BIM 도구 BIM 도구들 BIM 도구 소개 및 특징 장점 단점 AutoCAD 기반 프로그램 (ADT) - AutoCAD를 기반으로 한 Autodesk사의 건축 프로그램은 Architectural Desktop(ADT)임 - ADT는 Revit을 사들이기 전에 Autodesk사에서 만든 고유의 3차원 건축모델링 도구임 - AutoCAD의 솔리드와 면기능을 확장하여 만든 프로그램 - 2차원 도면 작성 프로그램에서 BIM으로 가는 과도기적 프로 그램 - 미리 정의된 건축객체를 가지고 있고 변화에 적절히 행동할 수 있는 맞춤형 객체를 모델링하는 기능 같은 파라메트릭 모 델링 도구에서 제공하는 많은 기능을 제공하고 있음 - 외부 참조파일(XREF)은 큰 프로젝트 파일을 관리하기에 유 용함(도면과 3D모델을 따로 관리) - 시스템이 일부 도면과 3D 모델의 버전관리를 해주나 사용자 가 주로 관리해야 함 - 호환가능한 파일은 DNG, DWG, DWF, DXF, IFC -프로그램개발환경으로는AutoLISP, Visual Basic, VB Script, ARC(C++) -AutoCAD 프로그램 사용자 들에게 2차원 AutoCAD의 도 면 생성 인터페이스를 기반으 로 개발이 되므로 쉽게 적응 할수있음 - 파라메트릭 모델 링 프로그램이 아 니어서 프로그래밍 에대한지식없이 는 파라메트릭한 모델을 파라메트릭 규칙이나 제한 조 건으로 정의할 수 없음 - 다른 프로그램과 제한된 호환성을 가지고 있고, 근본 적인 데이터 통합 에 제한이 있는 XREF를 이용해 프 로젝트를 관리해야 함 - XREF에 의존하지 않으면 안되는 메 모리 기반 프로그 램이고, 모델 변경 시 관련된 도면을 수작업으로 변경해 야함 12
건축 설계를 위한 BIM 도구 BIM 도구들 BIM 도구 소개 및 특징 장점 단점 Tekla Structures - 1966년에 설립된 핀란드회사인 Tekla에 의해 개발됨 - 건물과 시공, 기반시설, 에너지에 걸친 다양한 분야를 지원 함 - 유럽과 미국의 프리캐스트 콘크리트 생산자들의 요구에 따 라 프리캐스트 콘크리트 구조부재와 외장부재의 제조 수준 디 테일까지 생성할 수 있는 기능이 추가됨 - 유한 요소 해석프로그램인 STAAD-Pro 와 ETABS를 통한 구 조해석 지원이 가능 - 2004년 XSteel은 철골, 프리캐스트 콘크리트, 목재, 철근콘크 리트, 구조엔지니어링으로 확장된 기능을 반영하기 위해 Tekla Structures 라는 이름으로 변경 - IFC, DWG, CIS/2, DTSV, SDNF, DGN, DXF 파일 포맷을 지원 - Fabtrol(철골)이나 Eiiplan(프리캐스트 콘크리트) 같은 CNC 장비와 공장 자동화 소프트웨어에 데이터를 내보낼수 있는 기 능도 있음 -모든 종류의 구조 재료와 디 테일을 포함하는 구조모델을 생성하는 다양성 - 큰 규모의 도델 생성이 가능 하고 여러 작업자가 동시작업 이 가능하며 전혀 안 하거나 적은 프로그래밍만을 통해서 복잡한 사용자 정의 파라메트 릭 라이브러리 생성이 가능 - 강력한 기능에도 불구하고 다양한 기능들을 배우기 어렵고 사용하기 복잡함 - 파라메트릭 모델 링 기능은 강력한 기능임에도 불구하 고 잘 사용하기 위 해서는 고도의 숙 련도와 기술을 요 함 - 복잡한 곡면의 형상을 직접 입력 받을 수 없어서 때 로는 추가적인 시 간과 노력이 드는 우회적인 방법을 통해서 입력해야 함 건축 설계를 위한 BIM 도구 BIM 도구들 BIM 도구 소개 및 특징 장점 단점 - 텍사스 댈러스에 위치한 Beck Technology사의 제품 DProfiler - 1990년대 중반, 건축, 건설시장을 포기한 PTC로부터 사들인 파라메트릭 모델링 플랫폼을 기반으로 만들어진 DESTINI에 기반을 두어 만들어졌음 - 특정한 유형을 건물에 있어서 개념 모델을 빠른 속도로 만 들 수 있으며, 건설비용과 공기를 검토하는 기능을 제공함 - 호텔, 아파트, 사무실 건물같은 수익창출형 시설물의 경우 전체적인 경제적 현금흐름 견적을 제공함 - 건물의 계획을 지원함 - 재정과 공기에 관한 보고서와 함께 개념 도면을 얻을수 있 음 - 사용자 고우의 비용 데이터를 입력할 수 있고 RSMeans에 있는 데이터를 활용할 수 있음 - Sketchup과 DWG로의 파일 내보내기를 지원함 - Excel과 DWG와도 연동됨 - DESTINI 플랫폼 기반에서 개발된 다른 프로그램으로 에너지 해석 프로그램도 있음 -실제 설계자가 시행되기 전 에 타당성조사를 위한 시장을 목표로 개발된 프로그램 - 빠른 경제성 평가기능은 이 프로그램만의 고유한 기능 - 범용 BIM 도구가 아님 - 현재의 목표는 건설 프로젝트의 경제적 타당성평가 에있음 - 모델이 완성된 후다른BIM 소프 트웨어를 통해 모 델을 발전시키기 위한 데이터 교환 포맷은 2차원 DWG파일로 제한 13
건축 설계를 위한 BIM 도구 BIM 아닌 도구들 Sketchup, Rhino, 3D Max Viz, Form Z 등은 BIM 소프트 웨어가 아님 상호운용성 IFC란 무엇인가? IFC란? IFC(Industry Foundation Classes)는 hwp(아래아한글 포맷), dwg(오토캐드 포맷) 같은 데이터 포맷이다. 두 포맷이 특정 제품의 정보교환 포맷인데 반해 IFC는 국제 표준 포맷이다. 제품과 관계없이 IFC 형식으로 저장된 파일은 어느제 품이나 읽고 실행할 수 있다는 얘기다. IFC는 왜 필요한가? IFC는 특정 회사의 지적재산이 아니기 때문에 중립 파일 포맷(Neutral Fild Format)'이라고 부 른다. IFC는 각 소프트웨어 개발사의 특정 파일 포맷을 쓰지 않고도 여러 시스템이 시설물 정보를 교환할 수 있도록 해준다. 왜 IFC로는 정보교환이 매끄럽게 되지 않나? 매끄럽지 않은 정보교환은 IFC만의 문제가 아니라 일반적인 문제이다. 원인은 다음과 같다. 첫째, 소프트웨어마다 고유 가능이 있기 때문이다. 한글 파일을 변환해 MS워드에서 읽으면 표 등이 깨지는 현 상을 많이 경험했을 것이다. 두 시스템의 표를 표현하는 방법이나 표 관련 지원 가능이 다르기 때문이다. 이러한 현상은 3차원 CAD 시스템에서 더 복잡해지고, 더 많은 자동화 기능과 속성정보를 가진 BIM 소프트웨어에서는 더 문제가 된다. 둘째, 단순하 게는 특정 데이터 포맷이 해당 데이터를 지원하지 않을 수도 있다. 셋째, IFC 번역기 자체의 오류가 원인일 수 있다. IFC로 모든 데이터 호환 문제를 해결할 수 없다고 실망할 필요는 없다. 이 문제는 IFC로 시스템 간 데이터 호환을 지원하 는 시스템이 늘고 품질도 향상되면서 해마다 좋아지고 있다. 그렇다고 모든 데이터 호환 문제가 해결될 때까지 기다릴 수 없으 므로 데이터 호환은 현재 가능한 방법을 찾아서 해결하는 게 가장 좋다. IFC에는 어떤 내용이 정의되어 있나? 다음은 현재 사용되고 있는 IFC 2 x 3 버전에 포함된 정보들이다. - 형상정보(shape representation)-어떻게 생겼는가 정의한다. - 건물요소(building elements)-벽, 기둥, 보와같은건물구성요소 - 구조요소(structural elements)-구조 해석을 위해 시설물을 절점과 선으로 표시한 구조해석용 요소 - 설비요소(tacility elements)-공기조화시설, 배수관, 소방설비, 전기 등 - 건설관리(consruction management)-건설장비, 자재, 작업자, 협력업체 정보 등 건설관리 대상이 되는 건설 자원 정보 - 유지관리(facility management)-장비, 장비, 허가, 요청 등 유지관리 관련 정보 - 공정(process)-공정, 절차, 단위작업 등 - 견적(cost)-비용 관련 정보 - 자재속성(material property)-건설 자재의 속성값과 관련된 정보 - 행위자(actor)-작업자와 관계된 정보 - 기타 시간, 제약조건 등 14
건축주와 시설관리자 BIM 기술 도입은 양질의 고성능 건축물의 시공을 할 수 있으며 업무상 발생하는 오류와 수정작업을 최소화하여 프로젝트 수행 기간을 단축하고 비용을 절감할 수 있도록 해주며 더욱 효율적이고 신뢰할 수 있는 작업수행과정을 가능하게 함으로써 프로젝 트 참가자들간의 협업을 촉진시키는 역할을 한다. BIM 활용 분야 건물의 성능향상을 위한 BIM 기반 에너지 설계와 분석을 통하여 건물의 가치를 상승시킨다. 선 제작으로 현장노동시간을 절감시키고 설계를 조율하기 위해 건축모델을 사용하여 승인부터 준공까지 소요되는 프로젝트 일 정을 단축한다. 의사결정에 따른 파급효과가 가장 큰 프로젝트 초기단계에서 건축모델로부터 자동으로 수량을 산출하여 피드백을 제공함으로써 신 뢰할만하고 정확한 비용견적을 획득한다. 건축주와 지역법규의 요구조건에 대해 건축모델의 지속적인 분석을 통해 프로그램과의 적합성을 보증한다. 입찰결정과 실제시공까지의 시간절감을 통해 최신 기술 및 유행에 맞는 마감 채택을 가능케 해줌으로써 시장의 요구에 걸맞은 시설 물을 생산한다. 준공모델을 방, 공간 및 장비시설의 데이터베이스로 사용함으로써 시설유지 및 관리를 최적화한다. 건축주들이 BIM에 관심을 가져야 하는 이유 건축/엔지니어링/건설 산업에서도 공정 및 패러다임의 변화가 요구되고 있는데 2차원 기반의 서류작업 및 단계별 발주공정에서 디지 털 표준과 협업적 작업방식으로의 변화가 그것이다. BIM 소프트웨어는 설계정보, 견적, 판매예측과 같은 기능을 제공하여 오늘날 캐드의 능력을 광범위하게 향상시켜 주었다. 중복되기 쉽 고, 지루하며 쉽게 실수를 유발시킬 수 있는 2차원 도면기반의 작업방식 하에서는 건물 설계정보가 독립적으로 분석되어야만 하고, 이 런 도면기반 공정에서는 여러 단계를 거치면서 정보자산의 가치가 손실되고 그림에서 보이는 것과 같이 프로젝트 정보를 산출하기 위한 추가적인 노력이 필요하다. 건축주는 건물생애주기 각 단계에서 프로젝트 정보의 가치를 향상시키고 그 정보를 산출하기 위해 요구되는 노력을 절 감시켜주는 BIM 기반의 공정을 통해 더 많은 잠재적 수익을 거둘 수 있게 됨과 동시에 프로젝트의 품질, 비용 그리고 개선된 건물로부 터 발생하는 이윤 또한 얻을 수 있게 된다. 15
건축주들을 위한 BIM의 적용분야 건축주들의 유형 : 원인, 주기 및 시공장소 분 류 내 용 BIM 적용분야 운용 건축주 개발 건축주 시설물을 건설하고 운용하는데 드는 비용을 장기적인 측면에 서 고려해야 함 판매를 목적으로 시공을 수행하고 토지와 시설물에서 투자수 익비율을 극대화하는데 관심을 가짐 선제작 및 4차원 물량기반 개산견적 운용시뮬레이션 자산관리 분석 에너지 분석 및 성능관찰 개산견적등을 통한 견적의 신뢰성 향상 지역사회와 더 나은 의사소통 시장출시를 앞당김 숨겨진 비용을 피할수 있음 투자수익률 증대 16
건축주를 위한 BIM 도구 지침 건축주와 FM관리자의 건축 모델 목 적 모델정보유형 -FM과 건축프로그램 만족 여부 지원, 일반적인 설계절차에서 공간정보는 건축프로그램 을 만족하고 법규 검토분석을 지원하도록 정의된다. 이 기능들은 건축프로그램 만족여 부 확인과 BIM을 FM에 사용하는데 필수적이다. 공간과 기능 -성능내역서와 같은 커미셔닝의 지원 냉난방, 환기 및 다른 시설들의 성능내역서 -시공후 분석, 확인 및 미래예측을 위한 데이터 확보 준공일정과 비용정보 -예산할당 및 유지보수 일정수립 제품정보 -대체비용, 기간 및 평가정보 확보 재무자산관리 데이터 -긴급사태에 대한 대피계획 수립 긴급사태정보 -설계, 시공, 유지보수 활동의 진척사항 관찰 및 기록 활동상태 17
건축가와 엔지니어를 위한 BIM BIM 활용 분야 개념설계는 일반적으로 부지분석, 건물의 향과 매스, 건축프로그램의 만족, 지속 가능성과 에너지 문제, 시공과 운영비용, 혁신적인 설계와 관련한 이슈들을 포함한다. BIM은 잠재적으로 초기단계의 설계 의사결정을 위한 통합과 피드백을 지원한다. 엔지니어링 서비스의 통합 : BIM은 새로운 정보 흐름을 지원하고 이들을 컨설던트가 사용하고 있는 기존의 시뮬레이션 분 석도구를 더욱 밀접하게 통합한다. 시공 단계의 모델링에서는 디테일, 시방, 견적을 포함한다. 이것은 BIM의 기초적인 강점이다. 혁신의 범위를 다루는 설계- 시공의 통합은 디자인-빌드 조달 모델과 같이 설계-시공단계의 협업을 통하여 잠재적으로 달성 될수 있다. 18
전통적인 건축서비스의 개요 전통적인 건축서비스의 개요 타당성검토 기획설계 (CD) 계획설계 (SD) 기본설계 (DD) 실시설계 (CD-Construction Detailing) 감리 설계의 기술 설계에서 사용되는 기술 업무의 범위 경제성과 현금흐름 분석 병원, 휴양건물, 공항, 식당, 주차장, 복합극장 등에서의 서비스를 포함한 주요기능 분석 주차, 배수, 도로를 포함한 부지계획 모든 건물 시스템의 설계와 분석/시뮬레이션 -구조 - 설비와 공기조화 시스템 - 응급경보/제어시스템 -조명 -음향 - 커튼월시스템 - 에너지절감 및 공기질 -방재 -수직동선 결국 설계자와 엔지니어(시공자) 협업의 중요성 견적 접근성 분석 조경, 식재와 분수 건물외관 청소와 유지관리 외부조명과 안내판 19
설계단계에서의 BIM사용 설계에서 사용되는 기술 업무의 범위 일반적으로 이해되는 개념설계에 대한 것 이다.(설계기술의 초기결정 도움) 건축설계와 건물 시스템의 분석을 위한 BIM을 다룬다.(초기설계단계에서 구조, 환경제어, 시공방식, 신소재 또는 새로운 시스템 적용) 시공단계의 정보를 개발하는데 이용한다.(표준화, 시공 모델링 등) 설계와 시공의 통합(디자인-빌드) 개념설계와 초기분석 디지털화 된 건축설계 3D 스케치도구 (Form Z, Rhono ) 공간계획 (Sketch up, Facility Composer) 환경분석 (Ecotect) 부지분석 (Google Earth) 견적 (Dprofiter) 20
개념설계의 요약 현재까지 개념 설계의 모든 범위를 지원하는 도구는 없다. 디지털화 된 건축설계 통합의 방법 1) 모든 기능을 포함하는 프로그램은 현재 개발되지 않았다. 2) 직접적인 번역기나 플러그인 세트를 사용하여 통합 프로그램 개발 3) Ecotect의 경우 IFC와 같은 중립적인 공공 표준 호환 인터페이스를 지원하고 이것에 기초하여 통합지원한다. 4) Revit, ArchCAD와 같이 보다 사용이 쉽도록 BIM 저작도구를 확장한다. 분석/시뮬레이션 소프트웨어 기본설계의 단계에서는 시방서와 같은 상세한 정보 필요 기본설계에서 필요한 요소 모든 건물 분석 소프트웨어들은 모델 형상 재료 물성치 정의 부하적용 -> 구조 시스템(Revit Structure, Bentley Structure), 에너지 분석, 조명시뮬레이션, 음향분석 21
계획설계시 고려 사항 시설물내 조직성능개선 (조직의 프로세스, 인간의 형태) 비용견적 (필요한 제품과 단위재료들의 통합) 협업 (전통적 협업 : 도면, 팩스, 전화, 대면회의 -> 이메일교신, 온라인모델, 도면검토를 이용한 웹회의) -> 데이터 호환구조 필요 - > 설계프로그램이 분석도구의 흐름을 지원하고 결과를 수용하는 양방향 흐름 외피시스템 개발 Al Hamra Firdous Tower Kuwait City(SOM) 건물 요소 모델과 라이브러리 건물요소모델 (북아메리카 10,00개 이상의 건축 제품 제작업체가 있음->공간형태의 변수모델개발) 객체 라이브러리 (객체들은 제품 상호간의 해석을 위해 규격화된 용어 체계를 사용하여 프로젝트 로 통합되고 접근 되어야함) 포탈 (공공 포탈은 컨텐츠를 제공하고 포럼과 자원 및 블로그 등과의 연결을 통하여 커뮤니티를 활성화 한다.) 22
설계회사의 BIM 서비스 최종설계 또는 릴리즈 별로 예상 시설 운영비(에너지)산출 BIM 기반 법규 검토를 제공하여 인증을 받을 수 있는 모델을 준비 시공사에 모델관리 서비스를 제공하여 모델을 조달, 일정 등 시공사가 원하는 다른 서비스들에 사용 공간적 배치를 위한 제작수준의 시스템 조율 특정한 하부시스템의 제작을 위한 상세한 형태 정보 제공 시설관리와 운영을 위한 상세한 준공정보 모델 제공 건설산업을 위한 BIM 건축물 세부 정보 가설공사 구성요소 각각의 건축물 구성요소와 관련된 명세서 정보 건축물 성능수준과 프로젝트 요구사항에 대한 분석데이터 설계 및 시공상태 정보 23
건설업체에 있어 BIM BIM 활용 분야 간섭확인을 이용한 설계 오류 감소 물량산출과 견적 시공 분석과 계획 4D모델 비용 및 공정관리 4D 모델 4D 4D(4차원) 시뮬레이션(four-dimension computer simulation)은 시설물이 지어지는 모습을 공사기간별로 시각적으로 보여주는 기술이 다. 4D 시뮬레이션을 만드는 방법 1. BIM 모델을 만든다. 2. MS 프로젝트(MS Project), 프리마베라(Primavera) 같은 공정관리 소프트웨어나 4D 시뮬레이션 전문 소프트웨어로 공정 계획을 세운 다. 3. 4D 시뮬레이션 소프트웨어에서 BIM 모델의 객체(벽, 기둥, 바닥, 보 등)와 공정 내 단위작업(task)을 연결해 각 객체의 공사가 언제부 터 언제까지 진행될지 정의한다. 4. 이제 준비가 끝났다. 시뮬레이션 버튼을 누르면 각 객체의 공사가 정해진 공사 시작 날짜에 나타나고 완료 날짜에 완료를 나타내는 색으로 바뀐다. BIM 모델과 공정의 상세 정도(level of detail)는 얼마나 4D 시뮬레이션을 정교하게 할지에 따라 판단해야 한다. 4D 시뮬레이션 기술을 현장에서 실제 적용하기 위해서는 해결해야 할 여러 가지 기술적 과제가 있다. 가장 큰 문제는 4D 시뮬레이션을 위한 모델링에 걸리는 시간이다. 따라서 현재 4D 시뮬레이션 연구는 4D 모델의 자동 생성 및 단순화에 초점이 맞춰져 있다. 이 밖에 4D 시뮬레이션의 사실적 표현, 가설공사와 장비 시뮬레이션 연구개발도 지속적으로 진행되고 있다. 24
5D, 6D, 7D와 nd 5D, 6D, 7D와 nd 5D는 무엇인가? 5D는 5D BIM의 약어이다. 4차원 BIM까지는 사회에 일반적으로 통용되는 정의가 있는 반면, 5차원부터는 사회 전반에 걸쳐 동의된 정의가 없다. 분야마다 5차원의 개념이 다를 수 있으나, BIM에서는 일반적으로 5차원을 견적 으로 본 다. 일반적으로 BIM 견적 절차는 3차원 BIM 모델에서 물량을 추출해 견적 소프트웨어에 넘긴 후, 견적 관련 정보(자재단가, 인건비, 공 기 등)를 추가해 공사비를 산출한다. 설계 초기 상세 정보가 부족한 상황에서 BIM을 적용하는 기술을 매크로(Macro) BIM 기술 이라고 한다. 설계 초기 단계에 BIM을 도입하기 위해서는 앞으로 이러한 매크로 BIM 기술에 대한 연구개발이 많이 필요하다. 6D, 7D는 무엇인가? 제이콥스(Jacobs), 보비스 랜드 리스(Bovis Lend Lease), 콘지글리 건설(Consigli Construction) 같은 미국의 대형 건설사들은 6D, 7D BIM 서비스를 제공한다. 그러나 6D, 7D BIM 서비스가 어떤 것인지 통용되는 정의는 없다. 제이코스는 6D를 유지 관리로 본다. 보비스 랜드 리스는 6D를 지속가능성 최적화(Facility Management Applications Integraion)으로 정의한다. 콘지글 리 건설은 6D는 BIM에 기반한 조달(Procurement)"로, 7D는 준공 BIM 모델을 활용한 유지관리(Facility Management)"로 정의한다. nd란 무엇인가? 사실 5D, 6D, 7D를 정의하기 전에 nd가 먼저 거론되었다. BIM이라는 용어가 정착되기 전인 2000년대 초 영국 샐포 드대학교(Salford University) 피터 바렛(Peter Barret) 교수는 한 학회에서 이제 3차원 CAD 시스템에 시간뿐 아니라 다양한 속성값을 정 의해 다양한 분석이 가능해졌다 면서, 이러한 시스템을 3차원 CAD 시스템과는 다른 nd CAD'라고 명명하였다. http://www.youtube.com/watch?v=tzb0avfqme8&feature=player_embedded 25
BIM과 고급인력 BIM은 회사에서 필요로 하는 인력의 변화를 가져오고 있다. BIM은 CAD가 아니다. 물론 디지털 도구를 사용한다는 것에서는 같으나 이를 사 용하는 사용자의 능력에는 많은 변화를 가져오고 있다. CAD는 한 마디로 제도이다. 그러하기 때문에 많은 건축가들이 제도사의 함정에 빠지지 않으려 기피하여 왔다. 즉, CAD는 종이와 연필로 그 리던 작업도구의 변화이다. 그러나 BIM은 초기 디자인으로부터 시공, 시설관리에 이르기까지 업무 진행 도구이다. 즉 작업 과정 자체이다. BIM을 사용하는 인력은 건축에 대한 종합적 지식을 요구한다. BIM 환경에 단순한 제도사는 쓸모가 없다. 단순히 프로그램을 잘 사용하는 사람은 필요 없다. 중요한 것은 프로그램의 사용 뿐만 아니라, 건물을 어떻게 지을 수 있는가에 대한 실제적 지식을 필요로 한다. 디자인 프로세스에 관한 과정적 이해와 함께 건물이 실제 어떻게 지어지 는가에 대한 전통적 건축 공간에 대한 개념과 함께 구조, 마감, 재료 등의 지식을 필요로 한다. 즉, 도구를 사용하는 능력과 함께 건축가의 핵 심 능력인 설계 능력과 또한 시공에 관한 지식 모두를 필요로 한다는 것이다. 이 모든 능력을 갖춘 인력은 흔하지 않다. 그러하기 때문에 커뮤니케이션 능력이 중요시 여겨지고 있다. 컨설턴트와의 협업 뿐만 아니라 내 부적 커뮤니케이션 능력이 중요시 여겨지고 있다. 차세대 프로젝트 관리를 할 수 있는 건축가는 BIM을 도구로 사용할 수 있으며, 디테일과 건축 법규를 확실히 알며, 시공적 지식과 커뮤니케이션 능력이 뛰어난 사람을 요구하고 있다. BIM은 실제 건물에 대한 지식을 풍부히 갖춘 고급 건축 전문가로써 성장할 수 있는 기회를 제공한다. 미래의 CAD 환경과 변화 미래 CAD 환경은 어떻게 변화할 것인가? 비록 아직 진척이 다른 분야에 비하여 더딘 것이 사실이나 3D 디자인, 보다 구체적으로 BIM 환경 의 정착은 불가피할 것이다. 현재 2D 표현방식은 전문가만이 이해할 수 있는 방식이며, 또한 다음 단계에서의 활용이 제한되어 있다. 이에 따라 활용 가능성이 많은 3D로의 변환은 수요자의 요구이다. 즉, 3D로 납품이 자연스러운 요구가 될 것이다. 3D 모델로의 작성은 애니메이션 등의 과정의 효율화를 가져올 것이다. 특히 가상 현실과의 결합은 설계환경의 변화를 가져올 가능성이 충분히 있다. 예를 들어 'CAVE' 시스템은 3 x 3m 크기의 방으로 사용자는 특수 안경을 쓰고 가상현실을 경험하게 된다. 바닥을 포함하여 설 계된 벽체의 이미지를 볼 수 있다. 이 시스템을 이용할 경우 설계에 대한 피드백을 즉시적으로 할 수 있을 것이다. 다른 가능성은 래피드 프로토타이핑 즉 3D 프린터와의 결합이다. 이제 설계된 부품들을 자동화된 3D 프린터로 직접 제작할 수 있는 시대 가 도래하고 있다. 이제 기계를 사용하여 매우 저렴한 비용으로 건축물의 장식이 가능한 시대로 접어들고 있다. 26