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SMK 기본정보

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기술명 철도 인프라 BIM 생산성 향상을 위한 라이브러리 기술 개발
개발 배경 및 필요성 ？ 최근 건설 프로젝트들을 수행함에 있어서 BIM의 필요성은 높아지고 있으나, 2차원 기반의 작업환경에서 3차원 기반의 작업환경으로 전환되면서 생기는 3차원 모델 생성이라는 사용자의 업무 부담을 줄이고, BIM의 활용을 통하여 생산성 향상을 도모하고, 이에 따른 시간과 비용 절감 효과를 극대화시키기 위해서는 가장 많은 시간을 소요시키는 모델링 작업을 사용자의 용도에 맞도록 정확하고 효율적으로 작성할 수 있는 방안이 필요함.

？ 이를 위해서 본 연구개발에서는 BIM을 구성하는 여러 기술 중에서도 라이브러리(Library) 모델링과 파라메트릭(Parametric) 모델링, 비쥬얼 프로그램을 활용한 Add-On 제작 등을 통해 사용자가 쉽고 편하게 3차원 모델링을 구현할 수 있도록 지원하는 것이 목적임.

？ 철도 인프라에 특화된 BIM 라이브러리를 구성함으로써 효율적인 3차원 설계 지원이 목적임.

？ 파라메트릭 모델을 생성함으로써 사전에 정의된 변수의 간단한 수정만으로 사용자가 원하는 형상으로 모델을 변경하여 모델링 작업에 소요되는 시간의 획기적인 감소가 목적임.

？ 또 한, 비쥬얼 프로그램을 활용하여 BIM 라이브러리와 파라메트릭 모델을 철도라는 선형 구조물에 적용할 수 있는 통합 디지털모델 생성 Add-On 개발을 목적으로 함.
기술 개요 ○ 1차년도
- 기존 연구성과물인 1단계 개발 라이브러리 활용 및 개선방안 검토
- 파라메트릭 모델링 기술 적용 가능 구조물 분석 및 설계

○ 2차년도
- 파라메트릭 디지털모델 개발
- 선형 기반의 철도 디지털 모델 구축 기술 개발
- BIM 디지털 모델 현장 적용방안 연구

○ 3차년도
- 라이브러리 및 파라메트릭 모델을 활용한 디지털 모델 생성

○ 4차년도
- 테스트베드 실증을 통한 문제점 개선 및 기술 고도화

○ 5차년도
- BIM 디지털 모델 정보 연동 실증 및 보완

기술의 특장점

기술의 특장점
기존 기술 대비 차별성 - 최근 건설 프로젝트에서 2차원에서 3차원 기반으로 작업환경이 변화함에 따라 3차원 모델 생성에 대한 사용자의 업무 부담으로 인한 시간과 비용을 줄이기 위한 노력이 필요
- BIM을 구성하는 라이브러리(Library) 모델링과 파라메트릭(Parametric) 모델링, 비쥬얼 프로그램을 활용한 Add-On 등을 개발하여 사용자가 쉽고 편리하게 3차원 모델링과 설계가 가능하도록 지원
- 파라메트릭 모델링은 사전에 정의된 변수의 간단한 수정만으로 사용자가 원하는 형상으로 모델변경이 가능하도록 함으로써 모델링 작업에 소요되는 시간을 획기적으로 감소시킬 수 있음
- 비쥬얼 프로그램을 활용하여 BIM 라이브러리와 파라메트릭 모델을 철도라는 선형 구조물에 적용할 수 있는 통합 디지털모델 생성을 위한 Add-On 개발
기술 경쟁력 1) 실무자 중심의 인프라BIM 모델링 기술 개발
- 기존 국·내외 파라메트릭 모델링 기술 연구에 대한 상세 분석
- 파라메트릭 모델링 기술이 접목 가능한 요소들의 분류
- 라이브러리를 활용하여 디지털모델 생성 기술 확보를 위한 분석 및 개발
- 라이브러리와 파라메트릭 모델링 기술을 활용한 통합 디지털 모델 생성
- 통합 BIM 모델과 설계정보관리시스템 정보연동 테스트 및 검증

2) 타 세부와의 협력
- 밀접한 관계를 가지고 있는 타 세부의 라이브러리와 품질관리, 전자납품체계, 설계정보관리 시스템 연구와의 유기적인 협력으로 라이브러리와 파라메트릭 기술의 연계와 통합 시스템 연동성 극대화

3) 설계간소화를 위한 테스트베드
- 향후 실무에서 활용할 수 있도록 중·소규모 현장을 대상으로 테스트베드를 실행하여 실무적용에 있어 문제점 개선 및 기술 고도화 진행
경제적 효과 ㅇ 철도인프라의 설계, 시공, 준공 등 프로세스간 정보공유와 재활용성의 획득으로 년간 3,000억원 이상의 예산절감 효과가 기대됨

- 한국철도시설공단 년간 예산 6조원 × 5% = 3,000억원/년
※ 한국철도시설공단 경영공시 재무현황 2012년 투자 집행내역과 미국 오웬스브라더스 콘크리트 패널 경사 디자인 BIM 도입사례 기준

- 2000년도 1억 달러 규모의 공사에서 설계비 요율 7∼8%인 설계단계에서 40%, 시공단계에서 15%, 총 16.8%의 원가절감 효과가 발생한 것으로 보고(미국)

ㅇ BIM기반 철도인프라의 운영체계 구축은 향후 3천조원으로 예상되는 해외철도(고속철도, 도시철도) 시장에서 선도적 수주경쟁력 확보에 크게 기여할 것으로 기대됨

- 기존의 고속철도 차량분야의 기술력과 첨단 철도인프라 운영체계를 결합하여 해외 철도시장에서 차별화된 수주경쟁력을 갖출 필요가 있음
※ 영국 런던올림픽(‘12) East London Line, 인도 Lucknow Metro Alignment, 카타르(Qatar) Rail 프로젝트 등에서 BIM 실행계획 요구

- 브라질, 미국, 인도 등의 고속철도 신규 인프라 수요가 급증하고 있으며, 영국, 독일, 일본, 중국 등은 철도인프라의 BIM 정착을 위해 시범사업 및 관련 기술을 개발 중

ㅇ 최근 국내 및 세계의 철도운영사는 운영/유지보수 비용절감을 통해 정부 지원예산의 절감을 도모하고 있음

- 우리나라는 운영비용 절감으로 가격 경쟁력을 확보하기 위해 유지보수 자동화/선진화, 환경비용 저감, 철도 에너지 소비 및 관리체계 효율화 등을 추진 중임

- 그러나 국내 철도운영사의 국제 경쟁력을 1인당 매출액을 기준으로 살펴보면 철도 선진국인 일본의 4.76% ~ 27.86%에 불과함

ㅇ 철도 확충을 통한 친환경 교통체계를 구현하기 위한 정부 정책의 성공적 추진을 위해서는 인프라 비용을 저감하기 위한 새로운 공법과 사업관리 기법의 도입이 필요

- 철도인프라 건설비용은 년간 4조원 수준으로, 친환경 교통체계을 구현하고자 하는 정부정책에 따라 향후 점진적 증가가 예상되고 있음 (해외 고속철도 등 포함 3,000조원 예상)

시장성

시장성
시장규모 및 성장성 ㅇ 2017년 국토교통부는 교통인프라 공사 중 500억 이상의 도로공사에 한해 2020년부터 BIM을 의무 도입하기로 결정

ㅇ 국토교통부는 2018년 10월 BIM을 기반으로 하는「스마트 건설 기술 로드맵」을 발표하였으며, 주요 내용은 2030년까지 BIM 라이브러리 기반의 설계자동화 및 최적화, 가상시공을 위한 리스크 분석 및 공사관리 효율화, 빅데이터 및 인공지능 기반의 공사관리 최적화 등의 기술을 개발, 도입하는 것임

ㅇ 국내에서는 주로 R&D를 통해 도로, 철도, 교량 등의 인프라 IFC 개발을 추진하여 왔으나, 단순히 연구차원에서 머물러 있고 실제 납품성과품 포맷으로 채택되지는 않음

- 한국건설기술연구원에서 도로분야의 IFC 개발을 통해 현재 국제 표준화를 추진하고 있으며, 2019년 완성 예정임

- 현재 R&D를 통해 하천분야의 IFC 표준을 개발 중이며, 도로분야 BIM 표준과 통합 예정

- 또한 도로, 하천분야의 BIM객체 관리에 대응하기 위해 표준 객체 분류체계를 개발 중
응용분야(수요처) - 한국도로공사는 도로 발주에 있어서 BIM을 선도적으로 도입하고 있음

- 2014년 BIM 마스터 플랜을 수립하고 이후 부산외곽, 대구순환, 함양울산 고속도로 공사에 BIM 시범설계를 추진하여 BIM 도입의 타당성을 검토함

- 2015년 BIM 가이드라인 1.0을 발간하고 이를 기반으로 성남-구리, 양평-이천, 새만금-전주 및 포천-세종 등의 신규 고속도로 사업에 BIM 발주를 하였으며, 현재 일부 설계사가 선정되어 BIM 설계를 진행 중이고, 이후 결과물의 시공단계 활용을 위한 방안도 수립 중임.

- BIM 로드맵을 통해‘17년까지는 도입단계, ’18~‘19년은 확장단계로서 시공 BIM, 유지이력관리 및 EX-BIM 관리자 육성 및 전담부서 구축, ’20년 이후부터는 정착단계로서 신규 사업에 BIM 전면 도입을 목표로 하고 있음

- 국내는 철도사업에 BIM 적용이 의무화되지 않았으나, 주로 시공사를 중심으로 필요에 따라 부분적으로 도입 및 활용되었으며, 주로 설계품질 및 시공방안 검토로 활용함 (호남고속철도, 수도권 고속철도, 진접선 복선전철 등)

- GS건설에서는 오송 철도시험선을 대상으로 4D 공정검토 및 장비투입에 따른 시공성 검토를 위하여 BIM을 도입하여 활용함

- 2020년 착공하여 2024년 완공 예정인 신안산선 프로젝트는 실시설계 기간에 BIM을 도입하였으며, 시공 BIM 적용 여부를 검토 중임

연구성과 정보

* 지재권현황
순번 발명의 명칭 출원번호 관리현황

시공실적 및 시제품 현황
시공실적 및 시제품 현황 해당 없음
기술준비도(TRL) 기술개념확립  연구실환경검증  시제품제작  실제환경검증  신뢰성평가  상용품제작
R&D 수행이력 사업명 철도인프라 생애주기 관리를 위한 BIM기반 통합플랫폼 개발
과제명 철도인프라 BIM 디지털모델 설계 생산성 향상을 위한 라이브러리 활용 기술개발
총연구기간 2022-01-01 ~ 2022-12-31
총연구비 553,500,000원

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