BIM 기반 골조공사 관리시스템 ConiForm
"IT융합 건설 기술은 건설 선진국에서도 시작 단계에 있는 블루오션"
[연구진 인터뷰]
● ‘BIM 기반 골조공사 관리시스템 ConiForm’과 연구에 대해 소개한다면?
우리 건설산업은 국내외의 많은 프로젝트를 수주·시공하고 있지만, 여전히 기술집약적 고수익 설계와 엔지니어링 분야에서는 취약하다. 또한 건설산업의 IT융합기술이 급속히 도입되는 만큼 설계와 엔지니어링 분야의 시스템 정립은 필수이다. 이에 ‘BIM 기반 골조공사 관리시스템 ConiForm’ 연구는 건축물의 골조 설계 정보를 디지털화하고, 골조상세설계 및 골조공사관리 업무를 전산화하는 세계 최고 수준의 기술을 개발하여 국내 설계, 엔지니어링 기술 향상 및 국제 기술경쟁력 확보에 크게 기여하려 한다. 특히 이번 연구는 2차원 CAD부터 3D골조모델 생성, 철근배근시공도 및 가공도 작성, 골조물량산출, 3D BIM 골조모
델 자동생성 및 상용 BIM 도구와의 연동까지 가능한 세계 최초 기술이다.
● 현재 건물 설계·시공 과정의 골조공사 중에서도 철근공사는 가장 비합리적이고 비효율적인 부분이라고 들었다. 이 연구가 도입됨으로써 달라지게 되는 점은 무엇인가?
건설 현장 당 적게는 수 천에서 많게는 수 십만 가닥이 가공되고 조립되는 철근공사는 지금까지 건설현장 관리를 어렵게 만들고 어지럽히는 요인이 되어왔다. ‘BIM 기반 골조공사 관리시스템 ConiForm’이 도입되면 설계 및 철근공사 과정의 전산화를 통해 적시에 관련 자재를 반입하고 시공할 수 있는 환경을 구축함으로써 건설 현장도 일반 사무실처럼 깔끔한 환경으로 개선될 것이다. 또한 철근 및 콘크리트 생산, 시공, 그리고 폐기 과정에서 소요되는 에너지와 발생하는 오염물질 및 CO2를 최소화하여 지속가능한 건축 실현에 일조할 것으로 기대한다.
● 세계 최초의 기술이다. 더구나 현재 건설현장의 단점을 개선하는 연구이다. 앞으로 기대가 클 것 같다.
IT융합 건설기술은 향후 세계 시장에서 건설산업의 기술경쟁력을 좌우할 핵심요소기술이라 생각한다. 건설산업에서 IT 도입은 그럼에도 타 분야에 비하여 뒤쳐져 초기단계에 머물러 있는 상황이다. 따라서 세계 최초로 ‘BIM 기반 골조공사 관리시스템 ConiForm’을 연구하고 이를 통해 확보한 기술 및 연구개발력은 향후 IT융합 건설기술을 선도할 것으로 생각한다. 또한 세계일류 수준의 기술의 개발을 통해 우리나라 건설산업이 기술집약적 설계, 엔지니어링 중심의 고부가가치 산업이 되어 세계시장을 선도하며, 이를 기반으로 우리나라 건설산업이 세계일등의 기술력으로 나라를 먹여 살리는 재기에 성공할 수 있기를 바란다.
건축물은 골조, 마감, 설비라는 세 가지 요소로 이뤄진다. 그중 골조는 마감과 설비가 구현되는 기반이다. 따라서 합리적인 구조설계와 효율적인 골조공사는 건축물의 품질을 확보하는 동시에 건설비를 줄일 수 있는 핵심기술이다. 특히 마감과 설비는 재료비의 비중이 높아 품질을 유지하면서 원가를 절감하는 데 한계가 있지만, 골조공사는 합리적인 설계와 공사 관리를 통해 필요한 성능을 만족시키면서 원가를 절감할 가능성이 높다.
‘BIM 기반 골조공사 관리시스템 ConiForm'은 이처럼 중요한 골조공사를 관리할 수 있는 시스템 'ConiForm'을 개발하기 위한 연구 과제다. 앞으로 건축 분야에서 3차원 BIM(Building Information Model) 기술에 기반한 설계, 엔지니어링, 시공이 건설산업의 기술경쟁력을 좌우하는 핵심기술로 주목받고 있다. 골조 엔지니어링 분야에서도 3차원 BIM기반 엔지니어링 및 IT융합 건설기술을 개발하는 데 관심을 가져야 하는 이유다.
이런 맥락에서 건설현장에서 가장 비효율적인 부분 중 하나인 철근 및 골조 공사와 관련된 엔지니어링 업무를 전산화하면 생산성과 품질을 높이는 동시에 비용을 줄일 수 있다. 이번에 개발된 ConiForm을 활용하면 관련 업무의 생산성은 500% 이상 높이고, 정밀한 배근시공과 공사관리를 통해 골조물량을 5~10% 줄일 수 있을 전망이다.
이와 같은 IT융합 건설기술 개발은 지금까지 노동집약적 저수익 시공 산업 중심이었던 우리나라의 건설업계를 선진국형 고수익 기술집약적 설계 및 엔지니어링 분야로 진출하게 만들 핵심 기술이 될 것이다. 우리나라 건설산업의 경쟁력 향상과 세계 시장 진출을 위해 반드시 앞서 나가야 할 분야인 셈이다. 특히 ConiForm은 건축물의 안전성과 직결되는 골조 설계 정보를 디지털화하고, 골조상세설계 및 골조공사관리 업무를 전산화하는 세계 최고 수준의 성능와 완성도를 갖춘 기술이다. ConiForm은 2차원 CAD부터 3D 골조모델 생성, 3D모델로부터 철근의 이음, 정착, 길이 등을 반영한 철근배근시공도 및 가공도 작성, 골조물량산출, 3D BIM 도구와 연동까지 가능하다. ConiForm의 핵심기술을 요약하면 다음과 같다.
◎ 차원 BIM 모델로부터 KBC2009 기준에 의해 철근의 이음, 정착, 길이를 고려한 차원 철근샵을 자동생성하는 기술 세계 최초 개발
◎ 차원 골조설계정보로부터 철근 배근상세도면을 자동으로 작성하는 기술
◎ 차원 골조설계정보를 이용해 골조정밀물량 및 견적을 자동으로 산출하는 기술
◎ 2차원 구조도면으로부터 차원 골조모델을 최단시간에 전환, 생성하는 기술
◎ ArchiCAD 및 Revit Structure로 작성된 BIM 모델을 Midas, ETABS 및 창소프트와 공동으로 개발한 건축구조설계 통합시스템 SDP와 연계하는 기술
◎ 개방형 BIM 기반 설계정보 유통 포맷인 IFC포맷을 이용해 골조설계 정보를 통한 BIM 도구와 유통시킬 수 있는 기술 국내 최초 개발
이 연구 과제를 활용하면 설계 및 시공에 있어 다양한 이점이 생긴다. 현재는 구조설계, 철근배근시공도 및 가공도 작성, 골조물량 산출 등이 각각 독립적인 업무로 각 분야 전문가에 의해 이뤄지지만, ConiForm을 이용한 환경에서는 이와 같은 업무가 골조설계 정보 데이터베이스를 중심으로 통합되며, 각 업무 사이의 정보 흐름을 자동화함으로써 오류 가능성을 최소화시켜 정확성이 높아진다.
골조 시공 과정에서 여러 가지 이유로 설계가 바뀌는 경우에도 효율적으로 대응할 수 있다. 과거에는 철근배근시공도의 경우 이런 부분적인 변경 때문에 전체를 다시 작성하는 경우가 많아 업무량이 크게 늘어나고 공기에도 영향을 주곤 하였다. 하지만 ConiForm을 활용하면 설계 변경에 따른 배근시공도를 신속하게 작성할 수 있어 여러 가지 변경에도 실시간으로 대응할 수 있다. 철근손실율도 최소화할 수 있다. 일반적으로 다양한 원인으로 인해 철근 손실율이 8~9%에 달하지만, 이 기술을 이용할 경우 손실율을 1~2% 수준으로 낮출 수 있다. 철근배근시공도 작성과 골조물량산출 업무 시간도 줄어든다. 지금까지는 아파트 1개 단지 규모를 예로 생각할 때 각 업무 당 2개월 가량이 걸렸지만, ConiForm을 이용하면 1~2주일 이내에 3D 모델생성, 철근배근시공도 작성 및 골조물량산출이 가능해진다.
건설산업의 선진국형 분야인 설계 및 엔지니어링 분야에서 우리나라는 건설 선진국에 점령당한 상태다. 대형 건축물의 설계나 엔지니어링은 거의 대부분 해외 업체가 참여하며 용역비의 80% 이상을 가져간다. 우리나라 업체는 남은 용역비를 받으며 해외 업체보다 업무가 과중한 단순작업을 담당한다. 이에 따라 우리나라 건설산업도 설계와 엔지니어링 핵심기술을 확보하고 기술 신뢰도를 높여 수익을 높이고 세계시장으로 진출할 필요가 있다.
특히 IT융합 건설기술은 기술집약적 엔지니어링 중심의 건설산업에서 기술경쟁력을 확보하는 데 꼭 필요한 기술이다. 세계 건축계의 화두가 되고 있는 비정형, 비선형 건축물을 설계하고 시공하기 위해서는 IT융합기술이 필수적이다. 이 연구 과제를 시작으로 우리나라의 건설산업이 선진국화돼 경제적 효과는 물론 랜드마크 역할을 할 수 있는 개성 있는 건물로 국민의 문화적 자긍심을 크게 향상시킬 수 있기를 기대한다.
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