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생성 AI 도구 및 사용

BIM 국제표준 ISO 19650 소개 및 사용하기

이 글은 BIM 국제표준 ISO 19650 소개 및 사용법을 간략히 나눔한다.

ISO 19650 개념도 (Rabia Charef, 2022)

ISO 19650은 BIM, 디지털 자산, BIM 기반 프로젝트 협업, CDE 에 관한 국제표준이다. ISO 표준은 상세 구현 지침이 아닌 BIM 사용, 프로세스 설계, 자산 관리 개념 및 원칙을 규정하고 있다. 이런 원칙은 BS 1192:2007에서 처음 확립되었고, PAS 1192-2:2013에서 발전되었으며, ISO 19650에서 국제표준화되었다. 

BA 1192 데이터 사용 프로세스 및 단계 개념도

다음과 같은 ISO 19650 시리즈가 있다.

• ISO 19650-1: 개념 및 원칙. BIM 관리 프로세스 개념과 원칙에 대한 소개이다. 
• ISO 19650-2: 자산 인도. 디지털 자산 인도 단계에서 정보 관리 및 개발 프로세스를 설명한다.
• ISO 19650-3: 자산 운영. 디지털 자산 정보 운영 단계에서 정보 관리 및 개발을 위한 정보 관리 프로세스를 설정한다. 자산 소유자를 위한 추가 지침을 제공한다. 
• ISO 19650-4: 정보 교환. 자산 수명 주기 전반에 걸쳐 당사자 간의 정보 교환에 대한 개념 및 원칙을 제시한다. 
• ISO 19650-5: 보안을 고려한 정보 관리. 중요한 자산과 관련된 정보를 관리하기 위해, 조직이 보안을 염두에 둔 접근 방식을 채택하도록 지원하는 프레임워크를 제공한다. 
• ISO 19650-6: 보건 및 안전. 건설 환경 프로젝트에 대한 안전 정보의 개발 및 관리와 관련된 규칙을 제공한다.

프로젝트 정보 모델링 방법과 절차는 정보가 어떻게 전달될 것인지를 정의한다. 이런 요구사항은 초기에 발주자 요구사항과 프로젝트 모델링 도구, 솔루션에 따라 달라진다. ISO 19650은 제품 정보 모델링 방법 및 절차를 확인하도록 한다. 

ISO 19650-1에 정의된 산출물의 일정을 확인하고, 프로젝트 요구사항을 명시해야 한다. 요구사항은 인도해야 할 산출물이 무엇인지, 요구사항 부합 여부를 확인하는 방법 등을 포함한다. 요구사항 스펙 정의를 발주자와 검토하기 위해 BIM 구현계획(BIM IP)초안을 작성하도록 한다.

ISO 19650에서 산출물의 각 흐름인 작업 중(WIP), 공유된(SHARED), 게시된(PUBLISHED) 영역의 정보모델은 관련해 각각 S0, S1, Pnn, An, Cnn과 같은 상태코드를 산출물 파일명 및 항목에 명시하여, 참여자가 해당 정보모델의 수준, 목적 및 한계를 알 수 있도록 한다. 

ISO 19650은 각 정보 컨테이너에 형상관리가 지원되는 CDE에서 다음 메타데이터가 할당되도록 권장한다.

1. 상태 – 산출물 정보모델상태 4개 단계(WIP, 공유, 게시 및 보관)

2. 상태 코드(적합성) – 정보 컨테이너의 목적 또는 허용된 사용(예: PIM 목적)

3. 개정 – 합의된 표준에 따라 공유 및 게시된 정보의 버전을 추적한다.

4. 분류 – 합의된 분류 규칙에 따라 정보 콘텐츠를 분류한다.

각 기업, 기관에서 ISO 19650 표준을 사용하기 위해서는 별도 프로젝트 요구사항에 맞는 지침을 개발해야 한다. ISO 19650은 실무적인 작업 강제성은 없으며, 참고로 준용되는 표준이라 봐야 한다. 실제 해당 ISO 문서를 구입해 확인하면, 대부분 표준 용어 정의 및 설명이며, 간단한 프로세스맵과 각 단계별 설명 등이 포함되어 있어, 구체적인 작업 방법 및 메커니즘이 포함되어 있지 않는 것을 확인할 수 있다. 

ISO 19166 문서 일부

실제 BIM 프로젝트에서도 다음과 같이 이런 개념을 지원하는 솔류션을 구매, 구축해서 사용하고 있으며, 지침은 이런 솔류션 내에서 연계되어 실행되도록 되어 있다.  

실리콘밸리 프로젝트 BIM 사용 예시 (Handout, autodesk.com)

레퍼런스

• Rabia Charef, 2022, The use of Building Information Modelling in the circular economy context: Several models and a new dimension of BIM (8D)
• BCF viewer
• BIM Level 2 Dashboard - BIM Level 2 Guidance (scottishfuturestrust.org.uk)
• TIDP (bimuk.co.uk)
• Class_Handout_CES468335.pdf (autodesk.com)

공간정보 개념적 스미마 언어(CSL) 설명 및 개발 방법

이 글은 공간정보 개념적 스키마 언어(CSL. Conceptual Schema Language) 설명 및 개발 방법을 간략히 이야기한다(2019). 

소개

이 표준은 UML과 OCL(Object Constraint Language)를 사용한다. 이는 상호운용성 목표를 달성하기 위한 지침이다. 참고로, 개념적 스키마 언어라고 하니 매우 추상적인 느낌이 들지만, 사실 UML을 공간정보에 이용하기 위한 요구사항과 규칙을 정의한 것이다. 

UML 프로파일

이 표준은 지리정보에 대한 UML 프로파일을 포함한다. 

• 프로파일(profile): UML은 특정 도메인으로 표현하기 위해서는 너무 일반적이다. 그러므로, 특정 도메인으로 맵핑하기 위한 요구사항 및 규칙을 정하고 이를 기반으로 응용 스키마를 개발한다. 이를 프로파일이라 한다. 이 문서는 공간정보 도메인으로 UML 사용 방법을 기술하는 프로파일을 설명한 것이다.

이 표준은 문서 이해를 위해 UML User Guide, UML Distilled 레퍼런스를 추천하고 있다. 

다음은 이 표준의 요구사항이다. 원래 표준문서에는 각 요구사항마다 유일 번호가 매겨져 있다. 

• 분류자(classifiers): 스테레오타입은 다양한 클래스 유형의 분류를 정의하는 수단을 제공한다. 
• 열거유형(enumeration): 열거 유형은 enum {value1, value2, value3} 와 같이 정의될 수 있다.
• 코드목록(CodeList): 코드목록은 스테리오타입이 있는 클래스로 모델링된다.
• 관계: 모든 연관은 각 끝에 집합관계와 역할명를 정의해야 한다.
• 상속: 다중상속은 피한다.
• 실현(realizations): 실현은 모델 요소를 서로 다른 추상화 수준과 연결한다. 이는 추상에서 상세화로 전이할 때 관점을 설명하는 적절한 방법 중 하나이다. 다음 그림은 이를 보여준다.

Example of realization used between difference levels of abstraction

• 스테레오타입: 스테레오타입을 사용함으로써 UML을 확장하고 다음과 같이 의미를 부여할 수 있다.
• <<CodeList>>: 목록을 표현하는 열거형 리스트 정의
• <<dataType>>: 정보 공유를 목적으로 하는 데이터 유형
• <<interface>>: 추상 클래스
• <<enumberation>>: 명명된 문자열 목록
• 네이밍: 이름은 가는한 짧게 유지하며 의미없는 전치사와 동사는 생략함. 예) getValue() 대신 value()
• 연산: 연산은 [<visibility>]<name>'('[<parameter-list>]')'[':'[<return-type>]['{'<oper-property>]*'}']] 으로 표현한다. 참고로, 이 방식은 UML표준과 동일한 방식이다.

핵심 데이터 유형

데이터 유형은 다음 6가지로 구분된다.

• Primitive type: CharacterString(문자열), Integer(정수), Real(실수), Date(날짜) 등
• Collections
• Enumerated types
• Name type (이름 구조 표현 유형)
• Any type (임의 유형)
• Record types

Date and Time types

Number and subtypes

마무리

이 글은 19103 표준을 요약하였다. 공간정보표준은 UML을 기반으로 한다. 이를 이용해 프로파일 하는 방법을 상세히 설명하고 있다. 이 표준은 이미 소프트웨어 공학에서는 잘 알려져 있는 UML 레퍼런스를 참고해 개발되었다. 그러므로, 이 표준을 이해하기위해서는 관련 레퍼런스를 먼저 확인해 볼 필요가 있다. 공간정보 국제 표준은 철저히 이 레퍼런스를 기반으로 개발되었다.

레퍼런스

1. UML Distilled

2. Design Pattern

 

GFM (General Feature Model) 개념, 개발 및 사용 방법

이 글은 GFM (General Feature Model) 개념 및 구조를 간략히 설명한 글이다. 대부분 공간정보 표준은 GFM을 기반으로 하고 있다. 참고로, GML은 민간표준인 OGC의 CityGML 기반이다.  

이 글은 ISO 19109 표준 문서를 읽을 때 이해해야할 포인트를 요약해서 설명한다. 이 글을 통해 GFM 를 이용한 응용 스키마 개발, 사용방법 뿐 아니라 국제 표준의 요건이 무엇인지를 이해할 수 있다.

참고로, 다음같은 ISO 표준 문서 목차의 의미를 알고 있으면 이해하기 좋다.

• Normative: 규정
• Informative: 참고
• Conformance: 표준 문서 정의에 사용된 기준. 적합성이라 함
• Term: 표준화를 위해 사용하는 용어 개념 정의
• Abbreviations: 표준문서에 표현된 모든 약어 설명

개요

GFM은 ISO 19109로 알려져 있다. 다음은 19109의 특징이다. 

• 이 표준은 지형 지물을 정의하는 규칙을 정의한다. 
• 다양한 지형지물은 응용에 따라 그 구조와 내용이 달라진다. 그러므로, 이를 일반화한 형상(General Feature)를 정의하고, 이를 개념적 스키마 언어(CSL. Conceptual Schema Language)로 한다. 응용은 이 CSL을 기반으로 정의하면 된다는 식이다. 
• 개념 스키마를 기반으로 응용 스키마를 개발하기 때문에 이를 전이(transition)이라 부른다. 

19109는 개념적 스키마이기 때문에 다음 내용은 범위에 포함하지 않는다. 

• 특정 응용 스키마 정의
• 메타 데이터 표현
• 응용 스키마 간 맵핑 규칙
• 컴퓨터 환경에서 응용 스키마 구현 방법
• 컴퓨터 환경에서 응용 소프트웨어 설계 방법
• 프로그래밍

용어와 약어 정의

다음 용어와 약어는 표준 문서에서 사용하는 단어의 의미를 좀 더 명확히 하여, 혼란을 방지하기 위해 정의한 것이다. 

용어

• complex feature: 다수 지형지물로 구성된 객체
• conceptual model: 개념 규정 모델
• conceptual schema: 개념적 스키마 
• coverage: 공간, 시간, 시공간 도메인 내 특정 위치에 대한 값을 규정하는 객체
• dataset: 데이터 식별 가능한 모음(collection)
• domain: 정의 집합
• feature: 실세계 지형지물 형상
• feature association: 지형지물 인스턴스 간의 연관관계
• feature attribute: 지형지물의 속성
• feature operation: 지형지물 인스턴스에 대한 실행 가능 연산
• metadata: 데이터의 의미, 형식 정의
• model: 현실의 한 부문을 추상화한 객체
• property: 객체의 속성

약어

• CSL: Conceptual Schema Language
• GFM: General Feature Model
• OWL: Web Ontology Language
• UML: Unified Modeling Language

배경

이 장에서는 표준의 배경을 설명하고 있다. 배경은 용어, 약어들이 사용된 맥락을 이해할 수 있도록 설명한다. 

• 응용 스키마: 하나 이상 응용에 요구된 데이터의 개념적 스키마. 응용 스키마는 데이터 내용, 구조, 연산, 무결성 제약조건을 가지고 있어야 함. 응용 스키마는 machine-readable 해야 하며, 자동화 메커니즘을 포함해야 함
• 응용 스키마 규칙: 이 표준은 어떤 응용 스키마도 표준화하지 않음. 다만, 사용자, 시스템, 위치간 지리 정보 교환 및 처리를 위한 응용 스키마 작성을 지원하는 일관된 규칙만 정의함. 이 표준 규칙은 다음 목적에 사용 가능함
• 데이터 교환 위한 전송 응용 스키마 개발
• 전송된 데이터세트의 의미 해석
• 두 이기종 데이터세트 간 변환

데이터 교환

데이터 교환은 전송과 트랜잭션으로 이뤄진다.

• 맵핑: 두 스키마가 서로 상이한 경우, 상호 맵핑은 어렵거나 불가능할 수 있음. 만약, 응용 스키마 간 데이터 교환 요구사항을 고려해 개발했다면 이런 맵핑은 일부 가능함. 다만, 맵핑규칙은 이 표준 범위에 속하지 않음
• 데이터 교환: 미리 정의된 의미를 가진 데이터세트 교환과 통신 기반 서비스 호출을 통한 데이터 교환이 있음

다음 그림은 데이터 교환 방법을 보여준다.

Data interchange by transfer (ISO 19109)

Data interchange by transaction

 

지형지물 정의 원칙

독립적으로 응용 스키마를 정형화하기 위한 일반 규칙을 정의한다. 

 

지형지물

지리 정보 기초단위는 지형지물(feature)이다. ISO 19110은 지형지물 분류를 위한 프레임웍을 제공한다. 지형지물은 다양한 상황에서 4-layer architecture에 따라 정의된다. 

다음 그림은 런던 브리지와 같이 실세계 현상이 어떻게 지형지물 객체로 분류되는지를 보여준다. 

The process from universe of discourse to data(ISO 19109)

다음 그림은 실세계 현상을 지형지물 카탈로그로 정의해, 응용 스키마를 개발하고, 데이터 구조를 정의하는 흐름을 보여준다. 

From reality to geographic data(ISO 19109)

 

GFM은 실세계 현상에 대한 관점을 분류하는 데 도움을 준다. GFM은 ISO 19103에 부합한 개념 스키마 언어인 UML로 표현된다. 참고로, 19103은 공간정보 모델링 시 사용하는 UML 용어, 개념 및 구조를 정의한 표준이다. 

우리가 분류하고 싶은 지형지물은 속성, 관계, 연산 등을 갖는다. 이 모든 개념은 GFM의 메타클래스로 표현된다. GFM은 지형지물 타입(type. 유형)의 메타모델인 것이다.

GFM은 지형지물 분류를 위한 구조를 정의한다. 하지만, GFM에서 UML로 맵핑은 일반향 맵핑이며, 반대 방향 맵핑은 불가능하다. 

응용 스키마를 개발하기 위해서는 CSL을 사용해야 한다. CSL은 UML을 사용하며, UML을 사용하면 스키마 간 통합이 쉬워진다. 

 

지형지물 주요구조

지형지물은 속성, 유형, 관계 및 행위로 정의될 수 있다. 다음 그림은 GFM 전체를 나타낸다. 그림은 UML로 구성되어 있고, 각 클래스는 <<metaclass>> 스테레오타입으로 약속되어 있다. 

구조는 단순한데, 지형지물 유형(FeatureType)은 속성 유형(PropertyType)을 관리하고 있고, n:n 집합 관계이다. 지형지물 유형은 여러 파생관계(InheritanceRelation)를 가질 수 있다. 속성 유형은 특성(AttributeType), 연산(Operation), 지형지물 연관 역할(FeatureAssociationRole)로 파생된다.

The General Feature Model(ISO 19109)

 

UML다이어그램에서 특이한 점은 isAbstract: Boolean 같이 비객체지향적인 정의들이 있다는 것이다. 데이터 정규화 관점에서 문제가 있어 보이는 부분들도 보인다(예. constrainedBy[0..*] ...). FeatureType은 superType, subType관계가 있는 데, 이는 디자인 패턴 중 컴포지트 패턴 등을 고려한 것 같다. 

Operation 클래스는 기능적 함수를 정의하기 위해 CharacterString 타입으로 signature 문자열을 정의하고 있다. 

IdentiiedType은 GFM 클래스 간 식별을 위한 메타클래스이다. 

참고로, 이 GFM UML 다이어그램의 첫번째 버전은 각 클래스에 GF_ 태그를 붙였었다. 

 

응용 스키마 모델링 과정

응용 스키마는 특정 응용 분야의 데이터 구조에 대한 정확한 이해를 표현하며, 데이터 처리를 자동화하여 컴퓨터가 읽을 수 있는 스키마를 제공할 수 있어야 한다. 

GFM은 지형지물 정의를 위한 메타모델이다. 이는 실세계 관점을 분류하는 데 필요한 개념 모델을 제공한다. 다만, 응용 스키마를 모델링하기 위해서는 CSL을 이용해 다음과 같이 프로파일해야 한다. 

• 텍스트, 이름, 숫자, 날짜, 측정을 다루는 기본 유형(primitive types), 공통 구현 유형(common implementation types), 파생 유형(derived types)는 ISO 19103:2015를 준용한다.
• UML 연관은 관계 수 조건 표시, 연관 끝에 역할 표시, 역할 이름 정의가 필요하다.
• 역할 이름은 패키지 내에서 유일해야 한다.
• 스테레오타입은 19103 표준 정의를 사용한다. 예를 들어 패키지는 ApplicationSchema, 클래스는 CodeList, 열거형은 enumeration, 클래스는 FeatureType를 사용한다.

다음 그림은 표준 및 응용 스키마간 사용 의존성 관계 다이어그램이다. 

Example of application schema integration

다음은 응용 패키지를 GFM을 이용해 개발한 사례이다. 이 사례는 실세계 현상 중 교량과 도로를 설명한다. 

Example of an application schema based on other application schemas

클래스 구조 모델링은 다음과 같이 어떤 지형지물(AnyFeature)이든 GFM 메타클래스인 FeatureType를 참조해 모델링한다. 이를 메타클래스를 인스턴스화한다고 한다. 

The AnyFeature feature type

FeatureType의 인스턴스는 CLASS로 구현해야 한다. 

다음 보기는 Building이란 Feature를 응용 스키마로 정의한 것이다. 

Example of UML implementation of feature types

 

만약, 자기 참조가 되어야 한다면, 다음과 같이 컴포지트 패턴을 사용할 수도 있다.

Example of feature succession at the generic feature level

공간 속성 유형은 ISO 19107과 부합해야 한다. 이 표준은 기하(geometry) 및 위상기하의 차원, 위치, 크기, 모양 및 방향을 수학 함수를 사용해 정량적으로 표현하는 방법을 제공한다. 다음은 이를 정의한 클래스이다. (참고로 19107:2003은 각 클래스앞에 GM_를 붙였다. FDIS 2019버전은 GM_이 없다).

List of valid spatial objects for spatial attributes in an application schema

다음은 ISO 19107:2003 을 사용한 예를 나타낸다. 

Example of geometric composites defined in application schema

철도 응용 스키마를 GFM과 19107으로 모델링해보자. 

지형지물은 건물, 기차역이 있으며, 이는 도시지역에 1:n 관계로 구성된다. 공간표현은 복합형상(GM_Complex)로 표현되며, 기본형상(GM_Primitive)를 1:n 관계로 정의한다. 철도역은 Node로, 연결성은 Edge로 표현한다. 철도 시스템은 복합위상(TP_Complex)으로 구성된다.

다음 그림은 이를 보여준다.

Example of independent spatial complexes in an application schema

 

마무리

지금까지 전체 19109 GFM 표준 문서에서 핵심적인 내용을 살펴보고, 의미를 설명해 보았다. 국제표준은 파급효과가 있는 산업 기준이 되므로, 명확하고 정형적이며 일관성있는 방법으로 표준 문서를 디자인하고 있다. 국내에는 관련 정보가 매우 부족하고, 단순 ISO 해외 문서 번역으로만 그치고 있는 경우가 많다. 

앞에서 내용을 보았다시피 정보 데이터와 관련된 표준 작업은 전문적인 소프트웨어 공학, 도메인 지식과 경험이 필수적이다. 이를 바탕으로 개발되는 표준이 의미가 있다고 생각한다.

 

레퍼런스

1. ISO 19109. Geographic information — Rules for application schema
2. ISO 10103, Geographic information — Conceptual schema language
3. ISO 19107, Geographic information — Spatial schema
4. NSDI portal

 

2019년 BIM 시장 규모 및 솔류션 동향

이 글에서는 2019년 BIM 시장 및 솔류션 동향을 조사하고, 시사점을 생각해 보겠습니다. 조사 자료에 대한 상세한 내용은 레퍼런스를 참고하시길 바랍니다. 

시장 규모

MRPL (Market Research Future) 분석 보고서에 따르면 2018년부터 2023년까지 BIM시장은 연평균 14.9 %의 성장률을 보일 것으로 예상된다. 시장은 2017 년 $3065.5 million에서 2023 년까지 $8123.5 million이상 성장을 예상하고 있다. ZMR(Zion Market Research) 시장 조사 기관에 따르면 2022년 $10.36 billion 까지 성장할 것이라고 조사되었다.

BIM 시장 조사(Zion Market Research, 2018) 

시장의 성장은 BIM 채택하고 있는 각국 정부가 늘고 있고, 건설사에서 관련 기술 도입이 활성화되고 있는 것과 관련되어 있다. BIM 플랫폼을 구현하면 운영 효율성이 높아질 수 있고, 간접비를 줄일 수 있다. 이는 BIM 확산을 더욱 촉진 할 것으로 기대되고 있다.

특히, 첨단 3D 레이저 스캐닝과 같은 시장의 기술 발전은 향후 2년 동안 성장의 새로운 기회를 열어 줄 것으로 기대된다. 클라우드 기술의 채택은 BIM시장에 혁명을 가져 왔고, 당분간 이 추세는 계속 될 것이다(REUTERS, 2019)

확산되고 있는 스캔, BIM, FM 기술(Doxel) 

아울러, BIM과 연계된 산업의 확산이 눈에 띈다. 특히, FM(Facility Management), 안전 관리 분야에서 BIM의 활용이 주목받고 있다. 이로 인해 BIM 관련 시장까지 합하면 더욱 큰 시장을 형성할 것이다.

 

기술 동향

로보틱스와 BIM

BIM기술이 로보틱스 기술과 융합되고 있다. 호주회사인 Fastbrick Robotics의 로봇 Hadrian X는 3 일만에 180미터제곱, 3 베드룸 주택의 벽돌을 건축할 수 있었으며, 지역 건축 법규에 부합함을 증명했다. 미국 펜실베이니아 Advanced Construction Robotics는 철근 타이핑 로봇인 TyBot을 발표했다. TyBot은 약 6~8 명의 현장 작업자 속도를 감독하는 한 명의 작업자만 필요할 뿐이다(Stephen Coursines, 2019).

작년에 Sarcos가 출시한 Guardian XO Max는 착용자가 무게 90kg 자재를 오랫동안 들어 올릴 수 있게 해주는 전신 외골격 로봇을 발표했다. 

외골격 로봇 Eksovest(Stephen Coursines, 2019)

이런 로보틱스 기술은 건설 환경을 인지하고, 필요한 자료의 지원을 받기 위해 BIM 데이터를 필요로 한다. 

이미 드론과 같은 기술은 건설분야에서 새롭지 않다. 컴퓨터 비전 기술은 측량, 시설물 관리에 도입되고 있으며, 인공지능 기술이 접목되어 스마트한 건설 현장 관리를 가능하게 한다. 

 

디지털 트윈

디지털 트윈은 내장된 사물인터넷(IoT) 센서 실시간 데이터와 연결된 BIM을 통해 빠른 의사결정과 문제 분석을 가능하게 한다.

싱가포르 도시 및 영국 크로스레일(Crossrail) 같은 곳에서는 건설 자산의 실시간 성능 측정과 서비스 테스트를 오피스에서 수행할 할 수 있다.

영국 정부가 후원하고 있는 디지털 프레임워크 태스크 그룹(Digital Framework Task Group)은 데이터 공유로 연결된 디지털 트윈 생태계를 만드는 계획을 발표했다. 이에 따라 관련 기술에 대한 관심이 2018년 급상승했다(Stephen Cousins, 2019).

디지털 트윈 플랫폼(Stephen Coursines, 2019. CDBB)

디지털 트윈 기술을 발표한 소프트웨어 회사 벤틀리 시스템즈(Bentley Systems)는 스톡홀름에 본사를 둔 Agency9를 인수해, 도시 디지털 트윈 클라우드 서비스를 제공했다. 한편 지멘스(Siemens)는 Bentley와 2 년간 파트너십을 확장했다. 이를 통해, 전사적 협업 플랫폼 Teamcenter에서 건물 및 엔지니어링 프로젝트를 위한 디지털 트윈 기술을 완성하기 위해 노력하고 있다.

 

스캔-to-BIM 

스캐너를 사용하여 BIM 설계와의 편차를 자동 체크하기 위해 현장에서 스캔-to-BIM 기술이 사용되고 있다. 올해는 로보틱스, 컴퓨터 비전 및 기계 학습을 사용해 이 프로세스는 자동화 될 가능성이 있다.

Kier는 자동 로봇을 이용해 매일 밤 건설 현장에서 3D 스캔 데이터를 수집한다. 이는 공정관리 및 시설물 관리를 자동화할 수 있는 데이터를 공급한다. 이 데이터는 컴퓨터 비전 기술을 사용하여이 스캔 정보를 원본 BIM과 비교해, 비정상 또는 누락 요소를 자동으로 인식해, 결과를 일일 보고서에 출력한다.

Mace, Canary Wharf Contractors 는 360도 카메라 이미지를 이용해 공사 진행 상황을 파악하고 일주일에 한 번씩 변경사항을 추적한다. 이를 통해, 예외를 확인하고 진행 상황을 측정한다.

 

모듈러와 프리페브릭케이션

건설 부재를 맞춤 제작하는 온사이트(onsite) 건설이 가능해지고 있다. 덴마크 회사인 Odico는 거푸집 공사, 단열재, 타일 제품을 맞춤 제작하고, 온사이트 조립이 가능하도록 해, 공사 지연을 방지한다.

네덜란드 로봇 용접 로봇 제작사 Valk Welding의 Panasonic TS-950 로봇 두 대를 결합해 3D 프린팅 금속 부재를 손쉽게 제작한다. 이런 방식으로 네덜란드 건설사 Dura Vermeer는 건물 철골 구조에 커튼월 고정 장치 커넥터를 개발하였다.

모듈러 기술은 공사가 시작되기 전에 건물 부재가 미리 준비되고 온사이트에서 조립되므로 비용을 줄이고 공사 프로세스를 가속화하는 데 도움이 된다.

조립식 콘크리트 벽과 미리 제작된 MEP(전기 기계 설비)부재는 설계에서 사전제작 및 설치에 이르는 보다 효율적인 워크플로우를 제공할 수 있다. MEP엔지니어는 BIM 모델에서 사용할 수 있는 정보를 바탕으로 샵드로잉 도면을 생성할 수 있다.

 

사물인터넷과 BIM

사물인터넷(IoT. Internet of Things)은 모델러의 역할을 변화시키고 있다. 

IoT를 사용하면 시공사, 공급 업체 또는 모델러가 BIM 데이터를 활용한 시설물 관리, 안전 관리, 시공 관리, 공사 현장 기계 관리를 실시간으로 수행할 수 있다. 또한, IoT의 실시간 데이터를 사용해 건축 현장과 부합하는 주문형 제품을 직접 설계 및 제작한 후, 부재가 적절히 기능을 수행하고 있는 지 실시간으로 피드백 받을 수 있다.

 

가상 증강현실과 BIM

가상 및 증강현실은 건설에서 변화를 가져오고 있다. 이 기술은 건설될 3D모델을 고객에 프리젠테이션하는 데 매우 적합하다. 증강현실은 온사이트에서 부재 시공 시 충돌테스트를 수행하는 교육 도구가 될 수 있다(Shimonti Paul, 2018). 

이 기술은 원격 시공에 활요될 수 있고, 거대한 건설 프로젝트에 대한 효과적인 대안을 공사해보기 전에 판단할 수 있는 의사결정을 지원할 수 있다. 

증강현실 이용한 공사현장 관리(GenieBelt, 2018) 

현재 이 기술은 게임엔진에 많이 의존되어 있는 경향이 있고, 오래전 경관 시뮬레이션과 비슷하다는 비판을 받고 있다. 현장 데이터가 불충분하고 연계되지 않은 가상 증강현실은 영상이나 게임과 다를바 없다는 사람들의 비판을 받겠지만, 요구사항을 완벽히 반영해 모델링된 BIM 데이터가 있다면, 이 기술은 분명 가치가 있을 것이다. 

 

GeoBIM

GIS와 BIM이 연결되어 동작되기 시작했다. 건설 및 인프라 프로젝트는 전체 지구 및 도시에 대한 전망을 보다 전체론적 디자인관점에서 끌어 올릴 수 있다.

BIM에 지형 공간을 추가하면 지형, 수자원, 해안, 대기 품질, 항공기 소음, 태양 에너지 및 기타 다른 유틸리티 환경에 대한 넓은 맥락을 고려해, 건물을 디자인하고 관리할 수 있다. 이러한 개선은 의사 결정 시간을 획기적으로 단축할 수 있다.

전세계 BIM의 강자 오토데스크와 GIS Esri 간의 최근 파트너십은 두 시스템 간 상호운용성을 획기적으로 개선시킬 것이다. 예를 들어, 오토데스크는 BIM플랫폼 InfraWorks에서 ArcGIS 파일을 임포트해 도로, 파이프 라인에 대한 데이터를 가져올 수 있다. ArcGIS는 Revit 파일을 읽을 수 있다.

 

클라우드 컴퓨팅

클라우드 컴퓨팅은 BIM 레벨 3의 핵심 기반이다. 이는 브라우저 기반 BIM 환경에서 실시간 다자간 액세스 협업을 가능하게한다.

프로젝트 팀은 스마트 폰, 태블릿 또는 기타 모바일 장치를 사용해 어디서나 모든 이해 관계자가 액세스 할 수 있는 클라우드 기반 환경으로 이동한다. 모든 사용자가 연결된다는 사실은 계획 업데이트, RFI 및 기타 주요 문서가 실시간으로 자동 동기화된다는 것을 의미한다.

 

BIM 솔류션

이제 FinancesOnline(financesonline.com)에서 2019년 가장 인기있을 소프트웨어에 선정된 주요 BIM 도구를 확인해 보겠다. 

20 Best BIM 소프트웨어(FinancesOnline, 2019)

 

오토데스크 BIM 360

오토데스크 BIM 360은 프로젝트, 설계 및 건설팀 프로세스 통합을 지원하는 프로젝트 인도 및 시공관리 솔루션이다. BIM 360은 의사결정을 개선하고, 지연을 피하기 위해 데이터에 대한 팀 액세스를 제공하는 클라우드 기반 웹 서비스이다.

이 도구를 사용하면 프로젝트의 전체 라이프사이클을 관리 할 수 있다. 오토데스크 BIM 360의 주요 기능 중 일부는 작업 공유, 설계 검토, 조정, BIM, 시각화 변경, 품질 및 문제 관리, 안전 프로그램 체크리스트 및 RFI 및 제출을 포함한다.

오토데스크 BIM 360(Autodesk)

테클라 BIMsight

Tekla BIMsight는 사용하기 쉬운 건설 협업 소프트웨어이다. 모델 결합, 충돌 확인, 식별하는 방법을 신속하게 처리하고 전달한다. 이 솔루션은 BIM 및 구조 엔지니어링용으로 개발되었다. 워크플로를 간소화함으로써 설계 단계에서 문제를 쉽게 식별하고 해결하여, 시공전에 해결할 수 있다.

Tekla BIMsight 는 3D 네비게이션, 자동 충돌 감지, 마크업, IFC 지원, 다중 모델보기, 오브젝트 또는 모델 색상 및 투명도 변경 등을 지원한다. 

테클라 BIMsight

아키캐드(ARCHICAD)

Graphisoft가 개발한 제품인 ARCHICAD는 설계 및 모델링을 위한 BIM 도구이다. Mac 및 Windows와 호환되는 이 제품은 도시 설계자, 건축가 및 설계자가 설계 워크플로 프로세스를 개선시키는 데 사용된다. 

최초 BIM 구현 중 하나인 ARCHICAD는 2D 및 3D 형상을 생성할 수 있는 CAD 선구자이다. 건축 회사 대부분의 요구 사항을 지원하기 위해, 다양한 건물 정보 모델링 및 시각화 기능을 갖추고 있다.

 

래빗(Revit)

Revit BIM Software는 구조, MEP 엔지니어링, 건설 및 건축 설계를 위한 건물 정보 모델링 도구이다. 오토데스크가 개발 한 가장 인기있는 소프트웨어 패키지 중 하나다. MEP 엔지니어, 건축가, 설계자, 계약자 및 조경가 등을 위해 설계된 강력한 플랫폼은 인프라 및 건물 계획, 설계 및 시공을 위한 파라메트릭 모델기반 접근 방식을 제공한다.

디자인 조정은 재작업 및 충돌을 피하기 위해 여러 프로젝트 참여자 기능을 통해 이루어질 수 있다. Revit을 사용하면 시스템 및 구조에 대한 설계를 시뮬레이션하고 반복할 수 있다. 이 4D BIM은 개념화에서 유지 보수, 철거까지 건축물 전체 수명주기를 추적할 수 있다.

 

BIMobject

BIMobject는 무료로 제공되는 BIM 콘텐츠 플랫폼이다. 이 솔루션은 건축가, 엔지니어, 생성자 및 디자이너가 제조업체별 BIM객체에 액세스하는 데 사용하는 클라우드 솔루션이다. 

사용자는 제한없이 건축, 건축 자재 수천 개의 BIM 개체를 검색 및 사용할 수 있다. 다양한 브랜드, 유형, 파일 유형을 지원한다. 적절한 일치 항목을 찾기 위해, 고급 필터링을 사용하여 선택 항목 범위를 좁힐 수 있다.

 

Trimble Connect

Trimble Connect는 적시에 사람들에게 올바른 데이터 연결을 지원하는 클라우드 기반 플랫폼 이다. 이 솔루션은 건축가, 엔지니어, 일반 계약자, 하청 업체 및 소유자 운영자를 위해 개발되었다. 

Trimble Connect

이 도구는 워크플로의 다양한 단계에서 사용된다. 예를 들어, 설계 조정, 라이프 사이클 프로젝트 관리, 온오프사이트 커뮤니케이션을 위한 협업 기능을 지원한다 Trimble이 앞서 언급한 BIM 툴인 Tekla를 인수한 이래로 이 제품은 Tekla 솔루션과 연동성이 좋아졌다. 50개 이상 도구와 통합되어 건설 프로젝트 워크플로우를 간소화한다.

앞에서 언급하는 솔류션은 대부분 비싼 비용을 주고 서비스를 구입해야 한다. 아래 솔류션들 중 몇몇 기능은 무료이면서 생산성에 큰 도움을 줄 수 있다(Courtney Moran, 2018). 

1. BIMobject

2. Tekla BIMsight

3. SketchUp

4. Trimble Connect

5. Edificius

6. Autodesk BIM 360

7. Revit LT

8. Vectorworks Architect

9. TurboFloorPlan

10. DataCAD

마무리

앞서 조사된 BIM 시장, 동향 및 솔류션을 확인해 보면 다음을 알 수 있다.

1. BIM 관련 시장이 급속히 증가하고 있음

2. 선진국 BIM 솔류션 사의 시장 독점 가속화

3. 건설 분야 디지털 트랜스포메이션 가속화

4. 클라우드 플랫폼은 기본이 되었음

5. 로보틱스, 인공지능, 사물인터넷은 새로운 시장을 만들고 있음

6. 인공지능 기술은 건설 기술 전반에 큰 영향을 주고 있음 

7. 타 분야(시설물 관리, 도시 및 인프라 관리, 스마트 시티 등)와 융합이 가속되고 있음

8. 타 분야 기술업체가 진입하면서 새로운 솔루션이 증가하고 있음

9. 가상현실, 드론, 사물인터넷은 주요 벤더의 기술개발이 완료되었고 이미 활용단계임

이와 관련해 정부의 지속적 합리적인 제도 개선과 함께 국내 엔지니어링 기술 개발을 위한 노력이 필요해 보인다.

레퍼런스

1. REUTERS, 2019, Building Information Modelling (BIM) Market 2019-2023: Global Trends, Sales Revenue, Grow Pricing, Regional Study and Industry Growth

2. BIMIRELAND, 2018.12, BIM and FM in existing buildings

3. Stephen Coursines, 2019, The five big tech trends for 2019

4. Shimonti Paul, 2018, 10 upcoming trends in BIM – What more to expect in 2018, Geospatial World

5. GenieBelt, 2018, Top 10 construction technology trends for 2019, GenieBelt, Constructionexec.com

6. FinancesOnline, Best 20 Building Information Modeling (BIM) Software in 2019, financesonline.com

7. Courtney Moran, 2018, 11 FREE BIM SOFTWARE TOOLS TO CONSIDER, G2CROWD

8. GIM, 2017.11, Autodesk and Esri Partner up to Bridge the BIM-GIS Gap, GIM international