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.

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.