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.

In this study, we developed an FSEA(Force-sensing Series Elastic Actuator) composed of a spring and an actuator has been developed to compensate for external disturbance forced. The FSEA has a simple structure in which the spring and the actuator are connected in series, and the external force can be easily measured through the displacement of the spring. And the characteristic of the spring absorbs the shock to the small disturbance and increases the sense of stability. It is designed and constructed to control the stiffness of such springs more flexibly according to the situation. The conventional FSEA uses a fixed stiffness spring and the actuator is not compensated properly when it receives large or small external force. Through this experiment, it is confirmed that FSEA compensates the external force through the proposed algorithm that the variable stiffness compensates well for large and small external forces.