BIM, 설계 능력제고 등 건설사업 효율성 극대화"

김 인 한 경희대학교 토목건축대학 교수

건설 프로젝트의 첨단화, 초고층화, 복합화 가속화는 더 많은 정보 제공과 사업비 및 사업기간의 절감을 위한 노력이 강조되고 있는 가운데 BIM(Building Information Modeling)이 해결방안으로 제시되고 있어 관심을 모으고 있다.
BIM은 3D 디지털 관리를 통해 설계부터 시공, 유지 관리, 폐기에 이르는 건물 전체 라이프사이클 동안 효율적인 정보관리는 물론 비용과 에너지를 최소화하는 친환경적인 건물을 효율적으로 구현해 줄 수 있는 도구로 인식되고 있다.
이에 본보가 공동주관으로 오는 25일 서울 논현동 소재 건설회관에서 개최하는 ‘buildingSmart Forum 2008’ 에 앞서 BIM의 이해를 제고하기 위해 김인한 경희대학교 토목건축대학 교수의 ‘국내외 적용사례를 통한 BIM의 이해 및 국내 적용 방향’을 주제로 한 특별기고를 게재한다. <편집자 註>


□국내외 적용사례 통한 BIM 이해 및 국내 적용 방향

3D 통한 설계부터 시공 등 LCC 효율적 정보관리 특징
국내 buildingSMART Korea 중심 적용 확산 앞장


■BIM 이란
기존 건축분야에서의 정보는 기호적 언어와 2차원 기반의 도면 정보체계를 통해 표현됐지만, BIM 기술을 통해 건물의 실제 형상과 정보를 가지는 3차원 기반의 정보체계로의 변화와 함께 컴퓨터 데이터베이스 내에서 ‘그림 1’과 같이 프로젝트에 포함된 모든 정보를 저장하고, 다양한 형태로 필요에 따라 정보를 표현할 수 있게 변화하고 있다.

BIM(Building Information Modeling)은 초기 개념설계에서 유지관리 단계까지 건물(프로젝트)의 전 수명주기 동안 다양한 분야에서 적용되는 모든 정보를 생산하고 관리하는 기술이다. 따라서 BIM 기술을 적용할 경우 건축분야에서 생산되는 다양한 정보들을 좀 더 효율적으로 활용할 수 있으며, 다양한 장점들이 구체화되고 있는바 국제적 뿐만 아니라 국내에서도 다양한 접근을 통해 BIM 적용에 힘쓰고 있는 실정이다.

BIM은 지능적인 빌딩 객체들(벽, 슬래브, 창, 문, 지붕, 계단 등)이 각각의 속성(기능, 구조, 용도)을 표현하며, 서로의 관계를 인지해 건물의 변경 요소들을 즉시 반영한다.

따라서 BIM은 모든 빌딩 객체들 내에 특성, 관계, 정보가 모델 데이터를 이용한 시뮬레이션 또는 계산에 의해 얻을 수 있기 때문에 풍부한 모델로 간주된다. BIM에서 모든 객체들은 자체 속성들에 의해 식별 및 표현되며 이러한 속성들은 객체들을 정의하는 기본적인 특성이다.

속성들의 주요한 특징들은 △기하(객체들은 측정 가능한 기하 정보로 표현된다) △확장 가능한 객체 속성(모델에서 객체들은 기 정의된 속성들을 포함하고 있으며, 많은 관련 속성들의 확장을 허용한다.

또한, 이러한 속성들을 포함하는 모델은 분석 및 시뮬레이션을 위해 접근할 수 있는 많은 관계 타입들을 제공한다.)△속성 통합(BIM은 속성들을 포함하는 모든 정보의 지속성, 정확성, 접근성을 보증하기 위해 통합되며 건물의 생애주기 동안 이용되는 모든 정보를 지원한다.) 등으로 요약할 수 있다.

◇BIM의 특장점
BIM의 주요 이점은 그래픽 요소와 데이터 관리 환경을 지원하는데 있다. BIM은 신속한 의사결정을 돕기 위해 물량, 비용, 일정 및 자재 목록에 관한 정보를 제공할 뿐만 아니라, 구조 및 환경을 고려한 데이터 분석을 가능하게 한다.

BIM의 주요 이점은 현재의 설계 방법을 향상한다. 즉 BIM은 도면 생산, 시방서와 도면간의 연결, 그리고 성능 분석을 자동화함으로써 작업 효율성을 향상시킨다.

또 생애주기 비용을 컨트롤하는데 BIM은 비용 데이터를 자동적으로 생성할 수 있으며, 생애주기 비용 산출에 있어 이해를 증진시킨다.

BIM의 또다른 주요 이점은 프로세스의 향상이다. BIM에서 정보는 좀 더 쉽게 공유되고 부가가치와 재이용을 제공하기 때문에 좀 더 신속하고 효율적인 프로세스를 지원한다. 따라서 프로젝트에서 생성된 요구사항, 설계, 시공 및 운용 정보는 건물의 관리측면에서 효율적으로 이용될 수 있다.

◇BIM 적용 기술

파라메트릭 기술은 BIM을 적용하기 위한 핵심 기술이다. 이 기술은 기하 요소를 정의 및 조정할 수 있으며 다양한 파라메터들을 이용한 건물 요소들의 상호 관계를 컨트롤할 수 있다. BIM은 파라메트릭 기술을 이용하여 건물 모델 내에 문자, 숫자, 기하 요소를 통합할 수 있다.

이러한 파라메트릭 기술은 파라메트릭 컴포넌트, 어셈블리, 컨트롤로 구성된다.

파라메트릭 컴포넌트 기술은 건물 객체의 속성, 제약 그리고 관계를 표현하기 위해 이용되며 크기, 무게, 가격, 색깔, 재질 등과 같은 여러 파라메터들을 포함한다.

파라메트릭 어셈블리 기술은 파라메트릭 컴포넌트의 관계를 정의하고, 컴포넌트들을 조합하기 위해 이용된다.
파라메트릭 컨트롤 기술은 설계 규칙과 상호관계 공식을 기반으로 하며, 조합된 파라메트릭 컴포넌트를 처리하기 위해 이용된다.


■IFC기반 BIM 데이터 호환

◇IFC와 BIM
건설 산업에서 이용되는 응용도구들 간의 정보의 공유 및 교환에 관한 이상(ideal)은 관련 연구자들의 오랜 목표가 돼왔다. 이러한 이상의 실현은 하드웨어 및 소프트웨어 응용도구에 종속되지 않고 정보의 공유 및 교환이 가능한 형식이다. 즉, 이것은 응용도구들 간의 입출력 프로세스에서 동일한 해석에 의한 데이터의 접근성을 의미한다.

국제적인 연구와 개발 노력은 국제산업표준연맹(International Alliance for Interoperability/이하 IAI) 조직에서 찾을 수 있다. IAI는 건설 산업에서 이용되는 응용도구들 간의 데이터 호환성을 촉진시키기 위해 설립된 국제조직이다.

특히 IAI에 의해 개발되는 표준정보모델(Industry Foundation Classes, 이하 IFC)은 응용도구들 간의 데이터 호환을 위해 건물의 생애주기를 다루는 표준 데이터 셋(standardized data sets)으로 개발되고 있으며, 실무적으로 적용되고 있다.

반면 상용 CAD 시스템 측면에서, BIM 기술은 지속적으로 진일보되고 있다. 그러나 BIM 적용에 있어 가장 큰 제약은 데이터 호환성이다. BIM 플랫폼들은 각각의 BIM 데이터 포맷에서 건물의 생애주기에 관한 모든 정보를 공유할 수 있다. 이것은 CAD 시스템들 간에 BIM 데이터를 교환하는데 있어 문제를 야기시킨다.


즉, BIM 플랫폼들의 표준 포맷과 데이터 접근 방법의 부재는 BIM에 의한 작업 방식으로의 변화를 어렵게 하는 원인중의 하나가 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 IFC는 BIM 데이터를 교환 및 공유하는데 있어 표준 데이터 포맷으로 적용되고 있다.

◇ IFC와 BIM의 활용
현재, IFC는 정보모델의 지속적인 개발뿐만 아니라, 실무적인 관점에서 적용이 이루어지고 있다. 예를 들면, 미국의 조달청(General Services Administration, GSA), 항공우주국(National Aeronautics and Space Administration), 국방부(Department of Defense), 국가해안경비대(National Coast Guard) 등 정부 산하기관에서도 IFC기반BIM 모델을 이미 납품표준으로 채택하였거나 계획을 가지고 있으며, IAI International 산하의 미국 학계(스탠포드 대학, 버클리 대학, 조지아텍 대학 등) 및 대표적 건설 분야의 CAD 업체들(Autodesk, Graphisoft, Bentley Systems)이 GSA와 공동 연구를 하여 IFC기반 BIM을 적용하고 있다.

이외에도 핀란드, 노르웨이, 싱가포르, 독일 등도 2차원 도면대신 IFC기반 BIM 모델을 건설 분야의 국가표준으로 지정하여 관련 연구들을 진행하고 있거나, 이를 납품 받고 있는 상황이다.

◇IFC와 BIM의 관계
IFC와 BIM의 연구 개발과 실무적인 적용은 현재 건설 산업에서 실무자들이 요구하는 것이 무엇이며, 건설 프로젝트를 수행하면서 직면하는 문제가 무엇인지를 시사하고 있다. 즉 IFC와 BIM은 응용도구들 간의 정보의 공유 및 교환을 증진시키는 것 이외에도, 협업 업무에 따른 프로젝트의 지속적이고 명확한 정의 및 활동 프로세스 구축을 요구한다.

이러한 관점에서 IFC와 BIM의 상호 관계는 업무 프로세스와 데이터 접근 방법의 표준화를 향상시키는데 중요하게 인식되고 있으며, 이러한 이점들은 건설 산업의 비효율적이고 낭비적인 요소들을 제거하는 측면에서 오랫동안 방법적인 대안으로 이용될 것이다.

■국내외 BIM 현황

미국GSA(General Service Administration: 미국 조달청)는 2003년에 PBS(Public Building Service: 공공시설국)의 OCA(Office of Chief Architecture: 건축부)가 제정한 국가 3D-4D-BIM 프로그램을 운영하고 있다.

독일의 경우 독일 IAI(buildingSMART)가 건물 정보를 건축설계단계에서 생성해 시공단계를 거쳐 CAFM에 전달하는 전과정에서 통합관리하며, IFC를 사용하여 분야간 데이터 호환성 확보하고 있다. 또한, BIM 프로그램과 IFC 중립포맷을 사용하여 설계 전 과정에서 BIM 데이터를 교환하는 방법을 제공한다.

싱가포르는 CORENET 시스템을 활동하고 있다. CORENET(COnstruction and Real Estate NETwork) 시스템은 싱가포르 건설청의 주관으로 건축과 IT분야를 연계하기 위해 13개 정부 기관이 연계된 웹 기반의 건설 행정처리 시스템으로, 상용 CAD 시스템에서 작성된 모델을 IFC 파일로 저장한 후에 e-Plan Check System의 FORNAX를 통해 자동 법규체크가 되고, 결과가 웹을 통해 제공되고 있다.

국내현황에 따르면 buildingSMART(IAI) Korea가 한국 고유의 건설모델과 프로세스를 IFC에 반영해 국내 건설산업 경쟁력 제고를 위해 산업계와 학계를 중심으로 지난 1998년 4월부터 IAI Korea Chapter를 결성해 활동하고 있다.

buildingSMART BIM 설계분과 및 Pool은 BIM 모델에서 실시 설계 도면이 나오게 하는 소프트웨어에 관한 작업을 진행중이며, 주요 설계사와 AutoCAD과 ArchiCAD 벤더사들이 모여 연구를 진행하고 있다. 또한 BIM 라이브러리 웹사이트 런칭도 계획하고 있다.

건설사에서의 BIM 도구 활용은 현재 초기 설계 단계에서부터 적용되지는 못하고, 2차원 설계 이후의 설계 및 시공성 검토에 주로 BIM 기술이 활용되고 있다.

행정복합도시건설청에서 행복도시의 U-City 구현, 행복도시 건축물 3차원 정보도입을 위한 한국형 3D CAD 지침 제작 및 시범 적용에 대해 연구하고 있다.

호남고속철도 3D 지침은 철도시설물 설계 및 유지관리의 첨단 정보를 위해 3D 작성 지침 등을 개발할 예정이다.

국내건설사의 경우 ArchiCAD와 Revit을 적용, 건설현장에서 건축물 건립에 활용하고 있다. D건설은 시공 오류 체크로 공기를 단축하며 건축수주에 활용해 큰 효과를 창출했고, D중공업은 시공방법 및 도면 수정작업을 동시 진행해 공사 진행에 진척을 보였으며 P산업도 시공오류 체크에 활용하며 효과를 창출했다.

특히 H개발은 Revit을 적용, 자동 추출 물량·면적비교 등 단위세대 개발에 활용해 효과를 유도한 것 등 건설사들의 지속적인 관심이 증폭되고 있다.


출처 : 국토일보(www.cdaily.kr)  2008.4.17