1. 서론 (p. 2)

·리스본 공과대학에서 수행중인 본 연구의 주 목적은 건설 유지관리 및 운영계획상의 의사결정을 지원하는 가상현실 모델을 개발하는 것임

·시설물의 조명시스템에 적용하는 최초(First)의 모델원형(prototype)이 이미 개발되었음

·내벽 및 외벽 모두에 대한 마감재 및 벽면형상의 유지관리들 담당하는 두 번째 모델원형도 이미 개발됨

·또 다른 모델 원형은 가상현실 기법을 이용하여 개발되었으며, 건축물의 건설 및 연관공정들이 반영됨

·유지관리 모델은 구조물의 3차원(3D)기하모델과의 상호연계를 가능하게 하여 각 건설공정의 시각화를 가능하게 함

·이 해당모델은 내부 마감재 및 외부마감에 사용될 자재의 유지관리에 관련된 기술적 정보를 관장하는 데이터 베이스에 연결됨

·쌍방향 가상현실 원형의 가장 주된 목적은 유지관리 측면에서의 의사결정을 지원하는 것임

·제시된 사업은 재료의 거동, 특성 및 각각의 보수 및 손상상태와 연관될 수 있는 가상모델을 적용하여 유지관리 측면에 중대한 기여를 가능하도록 함

·일반적으로 설계도면은 공식적인 해결방안을 제시하며, 이에 포함된 불일치사항은 종종 사전에 현장의 별도시설(Stadium)에서의 추가비용이 소요되는 작업을 통해서 발견됨

·이러한 상황에서 기존의 3D 모델에 시간요소를 포함시킨 4D 모델은 시설물의 기하적 모델과 건설공정 계획 간의 상호 연계성을 촉진하여 작업진전 상황의 즉각적인 반영 개념이 가능하도록 함

·이 시스템의 원형은 콘크리트 시설사업에 시험적으로 적용됨

·건물의 벽체는 지속적으로 기능을 유지해야 하므로 보호적 유지관리에 대한 연구 및 보수공정 해석을 포함한 보정(Corrective)유지관리 개념의 검토가 필요함

·벽체모델은 조사보고서의 개념정의를 지원함으로서 사업결과물에 대한 상호 연계성을 촉진하는 역할을 수행함

·건설모델에서 사용된 건설계획은 실제와 동일하며, 설계 및 문서화된 성과품, 수량 및 설계기준/시방서들도 사업과 관련이 있는 것으로 간주함

 

2. 상호작용 및 협력 모델 (p. 2)

·가상현실 기술은 건설 초기에 해당시설물의 생애주기 동안 일반적으로 생성되거나 손상 및 대체되는 정보관리를 지원함

·현재 시설물 계획의 운영은 3D 형태로 표현이 가능하며 다양한 자재들을 설비 및 비품과 연계시켜 사용자가 가상의 시설물의 내부에 위치하여 시설물의 외부조망은 물론 내부에서도 조망이 가능하도록 하고 있음

·본 연구에서는 시각화 개념에 4번째 차원인 시간의 개념을 도입하는 방안에 대해 심도 있게 검토함

·본 과업의 중점은 시간이동(Traveling through time) 즉, 완제품 및 부품들의 각 생애주기 동안의 일정시점에서의 시각화가 가능하다는 기능에 두고 있음

·이러한 3차원 시각화에 시간개념을 융합하는 방안의 실현은 사용자/설계자로 하여금 시설물에 대한 구성 부품들의 선택을 보다 객관적으로 할 수 있도록 함

·유지관리 측면에서의 시간적 변수는 시설물의 생애주기 및 건설계획 전반에 걸쳐서 재료들의 노후화 진행과 연관되어 있음

·건설사업에 있어서, 개념설정에서 실제 시공시까지, 사업설계 성과는 비록, 2차원적으로 다소 표현이 부족한 상황에서도 대부분이 문서형태로 제출됨

·3D 모델은 모든 정보들이 필요한 상세사항과 함께 포함되기 때문에 부정확성을 회피할 수 있는 대안이 될 수 있음

·건설사업에서 사용되는 컴퓨터 기술은 엄청난 진화를 이루었으며, 3D 모델의 진보형태로 명명되고 있는 4D 모델은 사업의 전 생애동안 보다 정확한 이해 및 공종 간 연계상황에 대해 누락되는 정보를 최소화 하도록 함

·더욱이, VR기술은 보다 복잡한 시설물의 건설을 상호작용 방식으로 단계별로 적용이 가능하도록 함

 

3. 시설물 내벽에 대한 가상현실(VR)모델 (p. 3)

·벽체 유지관리 시스템의 모델원형(Prototype)은 상호작용 기능 및 입력장치를 시각적 탐색기능에 적용함

·해당시스템을 지원하기 위한 목적으로 시설물의 외벽에 사용되는 마감재, 여러가지 종류의 도포(Covering)재료를 포함하는 손상조사 및 보수공사와 관련된 다양한 자료의 수집연구 지원을 포함하는 데이터 베이스를 생성함

·본 사업과 관련된 프로그램 기술을 강화하여 상호소통 모델의 생성에 필요한 다양한 데이터 베이스의 통합구현이 필요함

·유지관리와 연관된 데이터 베이스와 연계되는 3D 모델은 상호협력적 가상환경을 생성함으로서 사업에 대한 의사결정과 사업성과를 얻기 위해 데이터를 생성, 변형, 분석에 관심을 갖는 협력업체들의 사용을 가능하게 함

 

 

< 그림 1. 주택의 3D 모델 ; 외벽 및 내벽의 마감재 >

 

·벽면보호재는 자연현상으로 인한 물리적, 화학적, 생물학적 열화에 대해 보호기능을 수행하는 표층으로의 역할을 수행하기 때문에 시설물의 내구성에 대단히 중요한 기능을 수행함

 

1) 벽면에 사용되는 재료의 특징

·벽면에 적용되는 외벽보호재료의 보다 완전한 이해를 위해 재료에 대해 문헌조사연구를 수행하여 이들의 특징을 수록함 (그림 2)

·시설물 유지관리 데이터의 시각화 및 이러한 외벽 마감재료 성능의 시간적 영향들이 이들에 대한 특징을 이해하는데 필요함

< 그림 2. 손상상태에 대한 벽면마감재의 다양한 종류 >

 

2) 데이터 베이스

·표면에 보호층이 설치된 벽체에 가장 많이 발생하는 손상을 조사하여 가상모델에 연결되는 데이터 베이스를 생성함으로서 시설물의 유지보수 전력과 점검계획을 지원할 수 있도록 함

 

3) 인터페이스

·이러한 시각 보조도구를 설계할 때, 인간의 인지 및 경험적 능력을 고려하여 해당모델 사용시 사용자에게 과다한 컴퓨터 지식을 요구하지 않도록 함

·해당 시스템은 상호 소통기능이 있는 3D 시각시스템을 구현하여 가상 3D 공간에서 직접적으로 부재선택이 가능하도록 구현

·사용자는 드롭다운 메뉴를 사용하여 조사대상의 손상내용을 외벽부재, 손상형태, 시방규정, 상세 및 해당 손상에 의한 문제점들과 적절한 보수방법과 더불어 건물에 대한 해당사진 등을 연계시킬 수 있음

< 그림 3. 쌍방향 의사소통 기능의 주 적용화면 >

 

·이러한 손상과 관련된 작업이 종료되면 사용자는 pdf 형식의 보고서를 작성할 수 있음

< 그림 6. 벽면부재의 선정 >

 

< 그림 7. 조사 보고서 >

 

4. 내벽 유지관리 가상현실 모델 (p. 7)

·내벽 마감재료에 대한 특성, 손상 및 보수공법 등 동일한 해석을 수행함

·이러한 정보를 바탕으로 데이터 베이스를 생성하였음

·내벽 벽체 표면의 도색된 표면에 대한 조사 인터페이스를 규정하고 보수공법 및 보강공법 등과 연계함

·또한 해당 모델은 새로운 도색제의 도포와 그 다음에 도색이 필요한 예정 시점간의 기간을 도출함

·도색이 필요한 부분(붉은색)과 새로 도색된 부분(흰색)으로 색이 구분됨

< 그림 8. 시설물 내벽의 도색 보호막 및 조사 인터페이스 >

< 그림 9. 도색된 내벽의 유지관리와 연고나된 색체의 변화 >

 

·예방유지관리를 포함한 주기적인 현장조사 데이터를 각각의 모니터링 대상 내벽 부재에 고려함 < 그림 10 >

·이러한 모델원형 시스템의 상호작용 데이터를 신규 도색예정 시기와 비교하여 재도장 실시시기에 해당하는 RGB 색상을 계산함

·이러한 가상현실의 시각적 정보를 이용하여 내벽의 재도장 실시 필요여부를 즉시 파악할 수 있음

< 그림 10. 쌍방향 데이터 손상 및 해당 색상 수치 >

 

5. 건설 가상현실 모델 (p. 8)

·사업계획 담당자는 건설계획의 다양한 단계를 올바로 규정하기 위한 제반정보를 수집하고 사업관련 자재 및 운송에 대해 검토하는 것이 대단히 중요함

·건설관리 및 계획은 그 목적에 따라 변하는데 건설현장에 거주하는 사람들은 보다 자세한 사업설명을 듣는 것이 필요한 반면 발주자는 보다 일반적이고 광범위한 정보를 필요로 함

·Hadju(1997)는 “Network Schedulling for Construction Project Management"라는 저서에서 계획의 단계를 다음과 같이 규정함

- 과업정의 및 설명

- 과업 상호 연계성 정의 및 선후공정에 대한 목록을 생성

- 네트웍 설계, 과업독립성 검토

- 자원 및 공기예측

- 총 사업기간을 포함한 기본사항 산정

- 보다 효율적 사업진행을 위한 비용, 자원 및 과업기간 등을 고려한 상세분석

- 사업의 통제(Control)

- 사업의 재조정(Revision)

< 그림 11. 프로그램 인터페이스 >

 

·첫 번째 부터 5 번째까지의 단계는 초기단계, 6번째에서 7 번째까지의 항목은 계획단계, 마지막은 사업단계로 볼 수 있음

·본 과업에 대해 모델원형 시스템은 가상현실기법의 지원을 받아 개발되었으며, 여기서 시설물의 건설 및 연관공정이 적용되었음

·건설공정의 운영과 관련된 모델원형시스템은 3D 모델과 해당되는 건설계획 스케줄과 융합시키는 것을 나타낼 목적으로 작성됨

·이 시스템은 “계획단계”, “모델링 단계”, 및 “두 단계의 통합과정” 등 3단계로 구성됨

·개발된 프로그램은 전술한 모든 요소를 통합하고 있으며 <그림 11> 에 나타냄

·프로그램은 ① 가상모델, ② 건설현장 사진, ③ 계획공정 목록, ④ 간트차트 등으로 구성됨

 

6. 결론 (p. 12)

·가상현실 기술과 이 기술의 소통, 요소간 연결능력을 모델원형시스템에 구현하여 유지관리 분야에서 의사결정을 보조하고 사업설명과 사업개발에 유용한 편익을 제공하도록 함

·벽체 유지관리를 지원하는 VR 모델은 부재의 물리적 거동과 관련된 정보의 쌍방향 전달 및 시각화를 가능하도록 함

·개발 모델은 시설물의 각 부재특성을 보여주고, 조사, 손상 및 보수공사와 관련된 정보를 제공함

·쌍방향 의사소통이 가능한 환경에서 3D 모델이 데이터 베이스와 연결되고, 관련정보를 손쉽게 이용할 수 있게 함으로서 상호협력 작업이 가능하도록 함

·기술적 도면들 및 보고서와 같은 문서들은 상세설명이 부족하여 대상을 완전히 이해하는 데에는 부족한 면이 많음

·공사 시작 전에 수월하게 오류를 발견할 수 있도록 하여 시간과 비용을 절약하게 함

·건설계획 모델은 모든 건설 사업에 적용이 가능하며, 적용 융통성으로 인해 새로운 형태의 데이터도 필요시 수용이 가능하고, 계획된 사업과 완료된 사업의 비교도 가능하도록 함

·원형모델 시스템은 자원관리 또는 현장에 카메라의 추가설치 등이 필요하긴 하지만 실시간 현장 통제 등과 같은 분야로 확장이 가능함

·최근의 이동통신기술을 접목하면 시스템을 현장에 이동 적용이 가능하며 각 공