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기술이 미래다 - ④가상 건설시스템 개발
편집국 | 승인 2012.09.26 10:28

가상건설시스템 연구단, 정부 지원받아 핵심 기술 개발 상용화 나서
사업비 절감·품질 향상·공기 단축 기대…건설산업 경쟁력 강화 기여

 

   
건설 환경이 최첨단 IT 기술과 접목되면서 빠르게 변화하고 있다. 최근에는 국내 연구진에 의해 직접 현장에 적용하기 전에 컴퓨터상에서 실제로 구현해 볼 수 있는 가상건설시스템이 개발돼 업계에 주목을 받고 있다.

국토해양부와 한국건설교통기술평가원의 지원을 받아 지난 2006년 12월 출범한 가상건설시스템 개발 연구단(단장; 최철호 두올테크 대표이사)은 5년간의 연구 끝에 최근 3차원 가상건설시스템(BIM; Building Information Modeling) 기술을 개발했다. 

상용화되면 건설 사업비 절감은 물론 품질 향상과 공기 단축의 효과가 기대된다. 특히 공사 과정중의 중복 작업과 불필요한 설계 변경을 최소화해 업무 효율을 극대화할 수 있을 전망이다. 

현재 건설산업에서 시도되고 있는 3D CAD 등의 시스템 및 업무 프로세스는 기획에서 설계, 구조, 견적, 시공 등 각 업무 영역별 자동화에 초점이 맞춰져 있다. 이로 인해 관련 분야와의 협업 및 정보 공유가 부족해 건설 프로젝트 생애주기 관점에서 시너지 효과를 내지 못했다. 또 이를 효율적으로 관리할 수 있는 체계 및 시스템도 전무한 상태였다.

이번에 연구단에 의해 개발된 기술의 핵심은 건설 프로젝트 생애주기 단계별 효율적인 업무 인터페이스를 가능하도록 한 것이다.

연구는 5차년도에 걸쳐 진행됐으며, 이 기간중 190여억원이 연구비가 투입됐다. 연구단에는 두올테크를 비롯해 국내 전문 IT회사와 대학, 엔지니어링사 등 30여개 기관이 참여했다.

연구단 총괄은 최철호 두올테크 대표이사가 맡아 진행했다. 연구단의 최종 목적은 3차원 공간 및 설계 정보를 기반으로 건설 프로젝트의 생애주기에 걸쳐 참여주체들이 효과적으로 정보를 공유하고 관리할 수 있도록 가상건설시스템을 구축하는 것. 이를 통해 건설프로젝트 전체 사업비 3% 절감, 전체 사업공기 5% 단축, 엔지니어링 프로세스 전체 비용의 10% 절감을 목표로 했다.

   
연구는 가상건설 기법을 활용한 구조설계·설비 및 견적자동화 시스템 개발, 가상현실 기법을 활용한 건설기술 및 프로세스 시뮬레이션 시스템 개발, 각 시스템 모듈간 표준화 및 3D 설계 가이드라인 구축 등 3개의 세부과제로 나눠 수행했다. 연구 수행은 1차년도 체계 개발, 2차년도 프로토타입(Prototype) 시스템 개발, 3차년도 파일럿 테스트, 4차년도 시스템 고도화, 5차년도 테스트 베드 수행 및 상용화 추진 등으로 진행했다. 현재는 5차년도로 건축분야와 토목분야에 대한 테스트 베드를 수행하고 있다.

건축 분야는 건설 프로젝트으 생애주기를 대상으로 설계, 기획, 구조, 견적, 설비, 시공  및 BIM 기반 협업을 위한 시스템과 체계 개발을 주요 내용으로 연구를 진행했다. 연구를 통해 총 9개의 시스템, 2개의 라이브러리 체계 및 1개의 가이드라인을 개발했다.

3차년도에 수행된 파일럿 테스트를 기준으로 BIM 기반 프로세스 및 개발된 시스템과 체계를 적용한 결과, 기존 대비 약 16%의 생산성 향상을 가져오는 것으로 나타났다.

교량을 대상으로 진행된 토목 분야 연구는 설계, 기획, 구조, 견적, 시공 및 BIM 기반 협업을 위한 시스템과 체계 개발에 초점이 맞춰졌다. 연구를 통해 6개의 시스템, 1개의 관리체계 및 1개의 가이드라인을 개발했다.

이 분야 역시 3차년도에 수행된 파일럿 테스트 결과 기존 대비 약 31.5%의 시간 단축 효과가 있는 것으로 나타났다.

국내에서 BIM이란 용어가 사용되기 전인 2006년에 출범한 연구단은 프로젝트 수행기간중 선진 BIM기술 소개는 물론 BIM관련 교육 프로그램 운영을 통한 인재 양성, 관련 시스템 개발 등을 통해 국내 건설산업에 BIM기술이 도입되는 데 일조를 했다. 특히 국내 최초의 BIM 기반 공공 프로젝트인 ‘용인시민체육공원’외 다수의 프로젝트에서 BIM 기반 발주 및 프로젝트가 수행되도록 기술 지원한 바 있다 또 토목 분야에서도 4대강 사업 등에 3차원 설계 및 시뮬레이션이 도입되는 계기를 마련했다.

BIM 기술은 고품질, 저비용의 프로젝트 수행을 위해 이미 전 세계 건설산업에 확산되고 있다. 국내 건설 산업 또한 공공공사 턴키 프로젝트에서 BIM 발주 등으로 인해 BIM기술에 대한 관심과 수요가 증대되고 있다. 특히 조달청이 내년부터 발주되는 500억 이상의 모든 턴키 및 설계 공모에 BIM 적용을 의무화 하면서 BIM 시장은 지속적으로 확대될 것으로 전망된다.

이에 따라 이번 연구단의 기술은 국내 BIM 기술의 저변 확대는 물론 국내 건설산업의 경쟁력 강화에도 크게 기여할 것으로 보인다. 


인터뷰-최철호 가상건설시스템 개발 연구단장(두올테크 대표이사)
 “BIM, 건설분야 혁신 가져올 것”
 
BIM 핵심 기술 개발…국내 건설 산업 한 단계 성장 계기

 

 

   
최철호 연구단장(두올테크 대표이사)
“가상건설(BIM) 기술은 생산성과 품질을 높이고, 공기단축 및 공사비 절감을 가져올 수 있는 건설 혁명이다”

최철호 가상건설시스템 개발 연구단장(두올테크 대표이사)는 이번에 개발된 기술에 대한 상당한 자신감을 보였다.

BIM 기술은 현재 전 세계적으로 건설산업의 패러다임을 바꾸고 있을 정도로 큰 영향을 끼치고 있다.

최 단장은 “IT기술은 세계적으로도 우리나라가 선도하고 있고 이런 첨단 IT기술이 건설산업과 융합된 것이 바로 BIM 기술”이라고 잘라 말했다. 이어 그는 “이번 연구단에서의 국가 R&D 연구과제를 통해 이러한 BIM의 핵심기술을 개발하게 됐다”고 설명했다.

특히 이번 연구를 통해 BIM 솔루션 기반 가이드라인 등 일부 기술은 이미 실용화돼 사용되고 있다. 토목분야 BIM 가이드라인은 e-Book으로 출시를 앞두고 있다. 제품의 상용화는 완성도에 따라 앞으로 6개월~1년 이내에 가능할 것으로 예상된다.

기존에는 설계할 때 2D 작업을 마친 후 3D 모델링 작업을 거쳤다. 그러나 이번 기술개발로 2D 작업 없이 곧바로 3D 모델링이 가능하게 돼 시간과 비용을 크게 줄일 수 있다. 이로 인해 앞으로의 작업환경이 크게 바뀌게 될 전망이다.

그는 “BIM은 건물을 지을 때 2D상 도면으로 수작업했던 것을 컴퓨터상으로 바탕으로 실제 지어보는 것으로, 이를 통해 품질은 높이고, 비용은 줄일 수 있다”고 말했다.

이번 연구과제의 핵심기술은 BIM기반 구조해석 솔루션, 기획·시공 등 시뮬레이션 시스템, 솔루션 기반 가이드라인 개발 등 크게 3가지다. 연구단은 이번 프로젝트를 통해 이들 핵심기술의 개발을 완료한 것이다.
사실 이번 연구는 자동차나 조선 등의 분야에서는 프로젝트 생애주기 관리(PLM; Project Lifecyle Management) 관련 성과가 많이 나오는 데 건설부문에서도 이를 도입해 가상건설 시스템을 만들어보자는 데서 출발했다.

연구단은 제조업에서 적용하는 PLM을 벤치마킹해 건설 프로젝트 생애주기 관리 시스템(CPLM;Construction Project Lifecyle Management)라는 용어를 새롭게 만들고, 이를 위한 엔지개발에 초점을 맞췄다. 이렇게 해서 건설산업의 기획부터 유지 관리까지 통합, 원가절감은 물론 공기단축, 생산성 향상, 품질향상까지 가져 올 수 있는 가상건설시스템이 만들어졌다.

최 단장은 “지금까지 건설에서는 설계, 구조, 견적, 시공 등 모든 단계가 따로 돼 있어 단계마다 정보 호환이 안되는 등 문제점이 있었다”며 “가상건설 시스템은 기획단계에서 시공단계까지 모든 데이터를 통합해 생산성을 높이는 것”이라고 강조했다.

그는 “BIM 기술 개발의 가장 큰 고민은 이 분야 후발주자인 우리나라가 선진외국과 어떻게 하면 차별화하면서 경쟁력을 갖출 수 있느냐 하는 점이었다”며 “이에 따라 세계적으로도 아직 개발되지 않는 시스템을 만들고, 국제적으로도 경쟁력을 갖추면서 틈새시장도 노리자는 데 프로젝트 초점이 맞춰 졌다“고 설명했다.

최근 중동 발주 프로젝트의 상당수가 BIM 기술을 적용하는 등 향후 BIM 기반 엔지니어링의 시장 수요가 적게는 수천억원에서 많게는 수조원에 이르는 등 빠른 성장세가 예상되고 있다. 따라서 이번 BIM 기반의 가상건설기술이 이 분야 산업을 주도할 핵심기술로 활용될 수 있을 것으로 예상된다.

최 단장은 “BIM 기반의 가상건설시스템은 단순히 시스템 도입에 그치지 말고 이를 활용할 수 있는 전문가 양성이 무엇보다 중요하다”며 이를 위한 정부의 적극적인 지원이 필요하다고 조언했다.

그는 또 “이번 프로젝트를 계기로 자사(두올테크)의 기술을 업그레이드하는 계기가 됐다”며 “향후 단순 수주를 지양하고 BIM 기반 공정관리, 설계 등 엔지니어링 서비스에 주력할 방침”이라고 밝혔다. 

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