본 연구에서는 건물 실내 공간 정보 획득을 위해 Microsoft사의 Kinect® v2를 활용한 point cloud 기법을 도입하였다. 카메라로 취득한 2차원의 투영 공간 이미지 픽셀 좌표를 각 카메라의 보정을 거쳐 3차원 이미지 변환하며 이를 토대로 공간 정보를 구현하였다. 기준점을 중심으로 360° 회전하여 취득한 3차원 이미지를 통해 거리 측정이 불가한 기존의 2차원 이미지의 한계를 개선하였으며, 이 과정을 통해 얻은 point cloud를 통해 3차원 map을 형성하였다. 형성된 3차원 map은 기존의 공간정보 융·복합을 위한 센서와 비슷한 수준의 측정 효율을 가지면서 동시에 렌즈 왜곡 현상에 대한 후처리 과정을 통해 공간 정보를 정확하게 측정할 수 있도록 하였다. 측정한 결과를 2D 도면과 실제 공간 및 구조부재의 길이 및 위치 등과 비교하여 검증하였다.

Recently, maintenance science has been promoted and many advanced equipments have been developed such as GPR surveying, automatic gauging robot, bridge deck inspection robot. And the government - led policy on the fourth industrial revolution affects the R & D field of science and technology, and science for all fields remains a challenge. However, the equipment that has been developed so far is applied separately to each field, so that it is not possible to grasp the state of the entire structure. Therefore, in this study, the applicability of BIM and image information mapping technology in expressway maintenance was analyzed. To accomplish this, a basic analysis was conducted to identify the characteristics of the equipment developed for the current structure inspection and to build a platform to manage the collected data collectively.

본 연구는 BIM 도입 효과를 극대화할 수 있는 현장 적용성 확보에 중점을 둔 철근콘크리트 골조공사의 BIM 견적모델 작성과 BIM기반 견적 업무 프로세스를 표준화한 가이드라인을 제시하는 것을 목적으로 한다. 이를 위하여 기존 지침 및 가이드라인의 BIM 견적모델 작성 범위 및 방식을 고찰하고, 철근콘크리트공사 수량산출·견적 지침 및 기준을 분석하며, 기존 견 적 방식과 BIM기반 견적 방식에 대해 비교분석한다. 이를 통하여 BIM기반 견적 업무의 표준 프로세스를 수립하고, 콘크리 트/거푸집/철근 견적모델의 작성 및 수량산출 기준을 도출하며, 철근콘크리트공사 BIM기반 수량산출 및 견적 업무의 성과 물 목록 및 양식을 제시한다. 본 연구를 통해 작성된 BIM 견적 가이드라인은 BIM기반의 새로운 기술환경에 대한 진입장벽 을 낮추고, 견적의 정확성 극대화를 통한 원가절감을 실현하며, BIM 업무와 건설산업의 생산성과 부가가치를 증대시켜, 궁 극적으로 건설사업 전 생애주기에서 생산되는 정보를 통합 관리할 수 있는 기반을 구축하고 BIM 생태계를 조성하는데 기여 할 것으로 기대한다.

BIM 설계에서 라이브러리의 구축 및 활용은 매우 중요하다. 기존 컨텐츠의 재활용이 가능하므로, 설계를 보다 효과적이 고 효율적으로 진행할 수 있다. 건축분야와 달리 토목분야, 특히 철도시설분야에서는 라이브러리의 구축 및 표준화가 미진하 다. 따라서 본 연구에서는 철도시설분야에 3차원 객체 라이브러리를 구축하고 표준화하고자 한다. 철도시설물 분류체계 및 관련도면을 수집 및 분석한다. 분석된 표준도면의 항목과 분류체계 항목을 매칭하였다. 각 항목별로 라이브러리가 필요한지 여부와 그럴 경우 어떤 소프트웨어가 적절한지를 검토하였다. 사용가능한 소프트웨어는 주로 Civil 3D와 Revit 등으로 나타 났다. 향후 이를 바탕으로 철도인프라 3차원 라이브러리의 속성 항목 및 명세서를 설계하고 라이브러리를 구축할 예정이다.

한국도로공사는 ‘고차원 설계환경 기반의 차세대 고속도로 설계 및 관리역량 강화’, BIM 기반의 건설·운영 프로세스를 정립하기 위하여 EX-BIM 로드맵을 수립하였다(2016. 5). 현재 초기 도입단계로써,「EX-BIM 시공단계 표준모델 구축 연구」(한국도로공사, 건설처, 2017)를 수행하고 있다. 연구의 일환으로 시공단계 BIM 적용방안 마련을 위하여 ‘성남-구리간 고속도로 건설공사’를 대상으로 설계단계 BIM 성과품에 대한 검토 및 효과분석을 시행하고 있다. 성남-구리 노선 5개공구는 모두 설계-시공 일괄입찰방식으로 추진중이며, 수도권 주요 도심지를 우회하고 한강을 횡단하는 노선으로, 대부분 교량과 터널 등 구조물 위주로 설계되어 있다. 설계단계 BIM 성과품은 작성완료단계에 있으며, 이어 시공단계 BIM을 수행할 예정이다. BIM 적용 목표로 공기의 적정성, 수량의 적정성, 주요 시설물에 대한 간섭검토 등을 요구하였다. 그래서, 각 공구별 수행사는 BIM 실행계획서(BEP, BIM Execution Plan)를 작성하여 BIM 활용방안을 제시하고 설계단계 BIM을 수행하였으며, 이를 반영하여 최종 BIM 성과품을 작성하는 절차로 진행하였다 설계단계에서는 공기와 수량의 적정성 검토, 주요 시설물에 대한 간섭검토 위주로 BIM을 적용하였다. 공구별 3D/4D 모델을 작성하여, 일련의 과정과 결과를 BIM 결과보고서에 포함하여 성과품으로 작성하였으며, 이를 근거로, 설계 성과품 품질 향상과 시공단계 BIM 활용을 위하여 설계BIM 성과품을 검토하고 효과분석을 수행하였다. 성과품 검토 결과, 노선 특성에 따라 교량 및 터널 등 구조물 위주로 BIM을 적용하였으며, 도공 자체 WBS 모델 분류 체계에 따라 일부 모델을 구성하였으나, 공종별 주요 수량검토를 수행하기에는 공구 및 대상별 LOD가 다소 상이하고 미흡한 수준이었다. 설계단계 효과분석은 도면오류, 간섭검토, 주요 수량검토 등 설계시 대표업무에 대한 결과를 분석하였으며, 발주처나 시공사 입장에서 가시적 효과는 간섭검토, 도면오류검토 순으로 예상되었다. 추가로, 건설참여자를 대상으로 설계단계 BIM 모델을 시연하고 시공단계 활용성에 대하여 인터뷰를 실시하였는데, 가상현장과 사전시공 등 사업관리 측면에 대해 관심을 보였다. 본 연구는 성남-구리간 건설공사를 대상으로 설계단계 BIM 성과품을 검토하고 효과분석을 시행하여 고속도로 건설공사시 BIM 도입에 대한 타당성을 제시하고자 한다. 이와 함께, 설계단계 ROI 결과를 토대로 시공단계까지 확대 적용할수 있도록 지속적인 BIM 데이터 관리와 BIM 활용 효과에 대한 모니터링이 필요할 것이다.

SOC 분야에서도 설계·시공·유지관리단계에 이르는 3D 기반의 BIM 프로세스를 적용하기 위하여, 한국도로공사에서는 EX-BIM 로드맵을 수립하고 관련 시범사업과 연구를 진행 중에 있다. 「EX-BIM 가이드라인」을 작성하여 BIM 적용방안을 제시하였으며, 시공단계BIM과의 효과적인 연계를 위하여 설계성과품 작성단계에서부터「EX-BIM 시공단계 표준모델 구축 연구」(한국도로공사, 건설처, 2017)를 수행하고 있다. 해당 연구는 성남-구리간 고속도로 건설공사의 설계단계 BIM 수행결과를 근거로 BIM 적용 및 시공단계 BIM 적용 효과를 제시함으로 향후, 한국도로공사에서 수행하는 사업에 대한 BIM 도입에 대한 기틀을 마련하고자 한다. 국토부에서는 국도75호선 설악-청평간 도로건설공사(2016년)에 시공BIM을 적용한 사례가 있으나, 발주청 및 시공사의 요구에 따라 설계변경 지원, 시공상세 및 수량 검토 등 크게 3가지로 구분하여 적용하였다. 따라서, 본 연구는 성남-구리간 건설공사 10∼14공구를 대상으로, 설계단계 BIM 성과품을 검토하고, 설계BIM 수행자와 시공사 현장 담당자를 대상으로 의견조회를 실시하여 효과를 산정함으로써, 성남-구리간 건설공사의 시공단계 BIM 활용방안을 제시하고자 한다. 기존 고속도로 업무중 BIM 적용이 가능한 부분을 찾고, 실제 건설참여자를 대상으로 설계단계 BIM 성과품을 시연하고 시공단계 적용시 기대효과에 대한 인터뷰도 진행하였다. 검토결과, 설계단계에서 발주처와 시공사에게 가시적인 결과는 도면검토, 간섭검토 위주로 도출되었으며, 시공단계에서는 BIM의 시각적 특성을 활용한 사업관리와 안전관리 측면에서 가장 활용도가 높을 것으로 조사되었다. 또한, 시공상세도 작성시 비용절감과 좌표검토 및 시공검측을 위한 추가적인 측량 작업도 대체할 수 있을 것으로 제시되었으며, AR(Augmented Reality) / AMG(Automated Machine Guidance)기술과 BIM을 연계함으로써 현장관리에도 효율적으로 활용할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 그러나, 현장의 지속적인 설계변경과 모델 검토, BIM 기술지원에 대응하기 위해서 전담직원 배치 등 추가적인 지원사항이 수반되어야 하며, 유지관리단계 활용을 위해서라도 BIM 운영과 지속적인 데이터 관리를 수행해야 할 것이다. 따라서, 지속적으로 시공단계 BIM 활용방안을 찾는 동시에 모니터링을 통하여 EX-BIM 기반의 도로건설 프로세스를 정립해야 할 것이다.

Using 3D based BIM(Building Information Modeling) enables a variety of construction simulations. The is no case to simulate BIM demonstration experiment on deeply immersed virtual reality environment in korea. This paper develops a multi screen based simulation system to enable 3D based immersed environment to diverse decision making and virtual construction simulation. In a developed simulation laboratory, we can carry out BIM drawing review, disaster evacuation simulation, constructability review on wild land and design urban planning using haptic device on 3-side space with 4K resolution . Also, It can review large amount of drawings without data conversion because of compatibility with BIM software.

BIM(building information modeling) has been actively applied to construction industries and to maximize its application through the life cycle of structure, various relevant technologies have been proposed. In particular, 4D sequencing management and 5D cost-related management were introduced as an improved version of the design review and interface control by 3D information design. On the other hand, the virtual construction using virtual construction equipment can sophisticatedly handle capacity, dynamic movement, collision boundaries of actual construction machines but it still stays at a low level in a technical sense. In this study, simulation systems based on BIM involving virtual construction equipment have been developed; then it is applied to the actual construction project to evaluate the safety and efficiency of construction equipments. It was confirmed that the simulation systems can be utilized to construct virtual construction site by using an effective 3D library of construction equipment and can plays a key role to secure construction safety and economic feasibility. Specifically, the simulation system are very useful for decision making by construction managers to select the optimum equipment and construction method with a better understanding for safety and cost-saving.

For the purpose of economic growth in the nineteenth century, social infrastructures have been rapidly aging since the 21st century, Currently, many of the existing infrastructure has been aged, and many national costs have been spent on safety Inspection and maintenance. It is expected that more maintenance will be costly in the future, and maintenance cost can be expected to be reduced due to safety inspection and repair and reinforcement measures in a timely manner. The measures provided in the national and international safety inspection and maintenance manual reduce the efficiency of the work by repeating document work. In addition, due to lack of information sharing among practitioners performing inspection and maintenance, it is considered that incomplete work or incurring additional costs will lead to a large national loss. Building Information Modeling (BIM) can manage all the information generated during the whole life cycle of social infrastructures. Domestic institutions are increasing the use of BIM, and the Public Procurement Service is obliged to design BIM. We expect to increase the work efficiency of practitioners by reducing repetitive document work using BIM, It will make the integrated management information enable bi-directional communication among practitioners. First of all, building a library of social infrastructures and standardizing the information classification system and procedures for BIM application should be essential. As a result, standardization studies on standard information classification system and procedures based on representative bridges among social infrastructures were conducted.

Industry Foundation Classes(IFC)는 Building Information Modeling(BIM)을 위한 표준 데이터 스키마로 정보의 상호운 용성 확보를 위한 핵심이지만, 건물만을 대상으로 하고 있어 토목 시설물에 적용하기에는 한계가 있다. 이에 따라 기존 IFC 에 토목 시설물을 위한 새로운 요소를 추가하는 연구가 진행되었지만, 상용 소프트웨어가 해당 기능을 추가하기 전에는 새 로운 스키마를 활용할 수 없다. 본 연구에서는 토목 시설물에 적용하기 위한 IFC 데이터 스키마 활용 방안을 제시하고, 토목 시설물을 위한 확장 요소와 기존 IFC 요소와의 정보 매핑을 통한 확장 IFC기반의 토목 시설물 정보모델링 방법을 제시하였 다. 그리고 철도의 궤도 및 침목에 대한 IFC 확장 스키마를 제시하고 제시한 방법을 적용하여 그 활용성을 검증하였다.

최근에 각광받고 있는 3D BIM기반 철근 물량 산출 현황을 살펴보면 상용 BIM 도구들이 철근 모델링 기능을 제공하지만 그 기능을 이용해서 철근을 모델링하려고 하면 방대한 양의 모델링 시간이 소요가 되어 현재 실용적으로 사용할 수 있는 BIM 소프트웨어는 없다. 본 연구에서는 BIM 기반 설계 현업에서 실용적인 철근 물량 산출 프로세스를 정리 및 제시하고, 초기설계단계의 단면 정보가 없는 상태에서 기존의 2D방식에 비하여 보다 정확하게 기동, 보, 슬래브, 벽체의 철근 단면 정 보를 자동으로 배근해주는 프로그램인 Rebar Automatic Arrangement Program(이하 RAAP)을 개발하였다. 본 연구 결과는 건설프로젝트의 초기 설계단계에서 설계 진행상 구조 부재 단면 설계가 완료되지 않은 상태의 골조 물량 산출 시 적은 노력 으로 기존의 2D기반 방식보다 신뢰성을 향상시킨 물량을 산출할 수 있는 기술로 발전시키는데 의미가 있으며, 합리적인 초 기 설계단계의 물량 산출 프로그램을 구축할 수 있는 기초 연구로서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

3D-based BIM(Building Information Modeling) technologies can be utilized effectively as a means of systematic management of facility information for safety assurance and effective maintenance of waterworks facilities. In this study, BIM models of water treatment facilities that can be used as basic data for BIM-based maintenance of waterworks facilities were developed. Information exchange and generality of the developed BIM models were evaluated by conducting interoperability analysis of IFC(Industry Foundation Classes) conversion models. In addition, the application of COBie(Construction Operations Building information exchange) was recommended as an effective countermeasure to deal with technical limitation regarding exchange and utilization of facilities-related information through current IFC models. The results of this study can contribute to the development of BIM-based maintenance system for waterworks facilities.

도로 분야의 유지관리 측면에서 LCC(Life Cycle Cost)에 대한 중요성이 증가하고 있으며, 도로 설계 및 시공 자료의 관리와 유지관리 단계에서 재활용에 관련된 관심이 증가하고 있다. 따라서 국내외에서 IT 기술 발전에 따라 3차원 설계 기술을 토목분야에 적용하기 위한 노력이 발주처와 관련 기관에서 이루 어지고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 2주의 BIM(Building Information Modeling) 기본 소프트웨어 교 육과 2달간의 BIM 소프트웨어 사용 후 38명의 차장 이하 엔지니어에게 토목 설계 분야별 BIM 적용 가능 성에 관련된 설문을 수행하였으며 수행 결과는 그림 1 및 그림 2와 같다. 본 논문 작성을 위해 설문에 응 한 엔지니어는 설문 대상 38명 중 35명다. 설문 조사 결과 토목 분야에서 현재 BIM 도입 및 적용의 경우 그림 1과 같이 시각화에 대한 적용 효과가 가장 높은 것으로 나타났으며, 구조물 설계와 관련된 BIM 적용 효과가 다음으로 높을 것으로 예측되었다. 그러나 아직 지표면 및 횡단작성과 관련하여 BIM 기술을 적용 하는 것은 부정적인 것으로 나타났다. 토목 엔지니어링 분야의 BIM 도입을 위해 필요한 준비사항에 대한 설문 결과 그림 2를 살펴보면 엔지 니어에 대한 BIM 소프트웨어 교육이 가장 급선무 인 것으로 나타났으며, 설계 프로세스 정립과 관련한 의견도 높게 나타났다. 그리고 아직은 BIM 도입 초기인 것을 감안하여 BIM 소프트웨어 구입과 BIM 소프 트웨어를 원활하게 작동하고 일정 수준 이상의 시각화 결과물 도출을 위한 컴퓨터 업그레이드 준비도 필 요한 것으로 나타났다. 본 설문 조사는 당사의 설계 엔지니어에 대한 교육 및 설문 조사를 바탕으로 수행 되어 전체 토목 엔지니어사에 대한 BIM 활용 자료로는 부족하지만 향후 본 설문 조사를 바탕으로 추가 설문을 수행한다면 토목 엔지니어링 분야의 BIM 도입에 활용도가 높을 것으로 사료된다.

현재 건설 산업의 프로세스는 2D기반으로 설계, 시공, 유지관리 등 시설물의 총 생애주기 동안 관리 및 시행 주체가 상이하다. 또한 건설 산업 참여주체들은 전문성에 따른 독립된 작업으로 인해 총 생애주기 동 안 건설정보의 전달방법의 통일성이 부족한 상황이다. 이러한 정보단절로 인해 건설 산업의 생산성은 타 산 업과 비교해 낙후되어 있는 실정이다. 이러한 문제점을 극복하기 위해서는 건설 공종정보의 DB화 및 이를 활용하여 4D, 5D, nD-BIM 구현이 가능하도록 표준화된 BIM기반의 건설정보 분류체계가 필요하다. 이를 위해 국내·외 건설산업에서는 BIM기반의 설계/시공/유지관리의 건설 전 생애주기 단계에서 보다 효율적인 업무수행과 성공적인 프로젝트 성과를 위해 다양한 연구개발 및 정책도입이 진행되고 있다. 본 연구에서는 고속도로공사의 시범설계로 각 공종별 BIM설계를 수행 하고, 기존의 2D설계와 BIM설계의 물량차이를 비교 하고, 향후 토목BIM의 발전을 위해 BIM설계의 신뢰성을 분석하였다. 설계단계-BIM(Building Information Modeling)의 근간이 되는 물량산출의 접근성에 있어서 BIM에 대한 국내외 건설 산업의 신뢰도가 만족할 만한 수준은 아니다. 토목분야보다 10년가량 먼저 BIM 도입이 추진된 건축분야에서도 물량산출의 접근성 측면에 있어서는 비정형 구조물에 대한 시각화 정도에 머무르는 수준이 다. 국내 건축분야에서는 이미 단계적으로 BIM 납품의무화가 추진되고 있는 반면 토목분야는 BIM 도입의 초기단계임에도 불구하고 향후 3~4년 내 BIM 납품의무화를 위해 여러 공공기관에서 BIM 납품의무화 도입 을 준비 중에 있으며, BIM 납품의무화 시행을 위한 사전준비로서 부분적인 BIM설계 도입을 진행 중에 있다. 이에 본 연구에서는 BIM 도로설계를 시행하기에 앞서 기존의 2D기반 물량산출 결과와 BIM기반 물량산 출결과의 오차를 비교·분석하여 그 신뢰성을 분석하고, 향후 시행될 BIM설계의 확대 적용을 위한 기초자 료로 제공하고자 한다. 이를 위해 도로공사에 필요한 공사 중 구조물공인 교량공, 터널공, 옹벽공, 배수공, 부대공과 비구조물공인 토공, 포장공 등을 대상으로 신뢰성 분석결과를 제시 한다. BIM설계와 2D설계간의 물량 비교를 위해, 도로구간 중 이설도로, 부채도로, 확장부 등 기존도로는 제외 하고 본선 및 램프구간 토공 BIM 모델링을 수행하였으며, 교량은 확장교량의 기존교량은 형상만을 구현하 였으며 그 외의 모든 교량은 BIM으로 모델링하여 물량을 산출하였다. 터널은 모든 터널을 대상으로 BIM 모 델링을 수행하여 물량을 산출하였다. 배수공은 측구, 배수구조물, 암거 등 모든 배수공을 대상으로 BIM 모 델링을 수행하는 동시에 한국도로공사 배수공 표준도 적용하여 물량을 산출하는 방식으로 진행하였다. 옹벽 은 L형옹벽, RC옹벽, 프리케스트옹벽 등을 BIM 모델링을 통하여 물량을 산출하였으나 보강토 옹벽은 BIM 모델링을 통한 물량산출이 곤란하여 형상만을 구현하고 물량산출은 기존의 2D방식으로 진행하였다. 포장공 은 도로 토공구간과 연계된 사항으로 도로구간 중 이설도로, 부채도로, 확장부 등 기존도로는 제외하고 본 선 및 분기점, 터널 등을 대상으로 BIM 모델링을 수행하였다. 부대공은 표지판 등 부대 시설물에 라이브러 리를 구축하였으며, 이를 통합 모델링에 구현하여 부대시설 계획도에 반영함에 있어 향후 자동화 프로그램 개발 이후에 적용하는 것으로 업무를 합리화하였다. 모델링을 통한 BIM 물량과 기존 2D기반의 물량과의 오 차를 비교·분석함으로써 BIM 설계의 신뢰성과 우수성을 검증하였다. BIM기반의 물량산출 방식은 다양하 지만 본 과업에서는 여러 가지 BIM Tool 중에서 터널, 교량 등 구조물공은 Autodesk사의 Revit을 토공과 같이 지형 및 선형에 영향을 받는 비구조물공은 Autodesk사의 Civil3D를 적용하여 BIM 모델링 및 물량산 출을 진행하였다.

건설 산업의 전반적인 생산성 향상을 위하여 시설물의 전 생애주기에 걸쳐 정보의 시스템화가 요구되고 있다. 정보를 시스템화하는 방법의 하나로 3차원 정보모델을 기반으로 정보 관리하는 기술인 BIM(Building Information Modeling)이 활발하게 연구되고 있다. 하지만 BIM 연구의 초점은 대형 사업장에 맞추어져 있으며 중소규모 사업장을 위한 BIM 연구는 미비한 실정이다. 중소규모 사업장의 경우 대형 사업장보다 정보 손실이 더욱 심각하지만, 투자 자원의 부족으로 인해 BIM을 도입하기에는 힘든 실정이다. 따라서 이 논문에는 과도한 투자 없이 BIM의 효과를 얻을 수 있는 중소규모 사업장 대상 맞춤형 BIM 시스템 개발을 위한 연구를 수행하였다. 이를 Pseudo BIM(이하, 의사BIM)이라 정의하였다. 그리고 의사 BIM의 개념과 구축방법에 따라 PLIB Part 42, 건설정보분류체계 등을 활용하여 의사 BIM의 엔진 구조를 담당하는 데이터 사전 구축 방법을 제시하고 Pilot test를 실시하여 의사 BIM의 유효성을 검증하였다.