이해찬1), 김진만2), 최철호3), 송상훈4)
Lee, Hae-Chan1) · Kim, Jin-Man2) · Choi, Cheol-Ho3) · Song, Sang-Hoon4) Received August 1, 2017; Received September 8, 2017 / Accepted September 13 , 2017
BIM 기반 견적 산출을 위한 공종별 BIM 데이터 구축 및 연계 방안
- 세종특별자치시 공동주택 경제성 평가 사례 연구 -
BIM-based cost estimation by integration with BIM mdel data and cost information
- Case Study on Economy Evaluation of Apartment in Sejong Special Self-Governing city -
ABSTRACT: BIM technology, which is widely used in the construction industry, has been introduced in various fields for the purpose of saving construction cost and reducing construction schedule. However, in the case of BIM-based cost estimate, there are various trials and errors in applying BIM technology which can be applied for calculating quantity and cost estimate. BIM-based cost estimate can improve the quantity accuracy and allow to easy modifications that were not expected in 2D-based construction process. However, for this purpose, it is necessary to take into consideration that interoperability between BIM data and cost information should be planed in advance. Besides, the definition of a BIM data specification is also required for the seamless data exchange and integrity in each phase of the construction process. Therefore, in this study, we propose a BIM - based cost estimation method and technology in each type of work applicable to the current domestic construction industry.
KEYWORDS: BIM, Quantity Take-Off, Housing 키 워 드: 빌딩모델정보, 물량산출, 공동주택
1)정회원, ㈜두올테크 주임 ([email protected]) (교신저자)
2)정회원, ㈜두올테크 상무 ([email protected])
3)정회원, ㈜두올테크 대표이사 ([email protected])
4)정회원, LH 토지주택연구원 수석연구원 ([email protected])
1. 서 론
1.1 연구의 배경 및 목적
계획, 설계, 시공, 유지관리 등 건설 산업 전반에 활용되는 BIM(Building Information Modeling) 기술은 오늘날 활발히 도입 되거나 수행되고 있는 추세이다. 골조와 건축 그리고 MEP에 대 한 기존 2D 설계 품질에 대한 검토를 목적으로 하는 3D 전환 설 계뿐만 아니라, 객체 기반의 BIM 정보를 활용한 정확한 비용 산 출과 일정 관리에 대한 필요성 또한 증가되고 있다. 이는 2D 설 계 도면 기반의 3차원 시각화 표현을 통한 도면의 오류 검토나
시뮬레이션 등이 주목적이었던 형상 기반의 BIM 데이터 구축과 는 달리, BIM 객체가 가지고 있는 형상 및 정보를 활용해 물량을 산출하거나 일정을 관리하기 위한 구체화된 BIM 데이터 구축 및 계획이 필요하다.
BIM 기반 견적 산출은 기존 2D 기반 건설 프로세스에서 기대 하기 힘들었던 경제성 평가를 위한 정확도 향상 및 신속한 수정 사항 반영 등의 목적을 가진다. 3D BIM 객체로부터 산출된 길이, 면적, 체적 등의 물량 정보를 내역 데이터와 연계해 BIM 기반 내 역 리스트를 출력하는 과정으로, 초기 BIM 모델 및 내역 데이터 의 구축 계획은 매우 중요한 부분 중 하나이다. BIM 모델 데이터 DOI: https://doi.org/10.13161/kibim.2017.011
와 내역 데이터의 연계는 직/간접적으로 이루어지며, 무형의 일 위대가 또는 사전에 약속된 BIM 모델 미구축 항목 등 연계될 수 없는 내역의 경우 기존 2D 기반의 통상적인 수량 산출 근거를 토 대로 산출 결과에 반영된다. 이 과정을 통해 산출된 BIM 기반 견 적 리스트는 일위대가 단위의 코드, 품명, 규격, 단위, 수량, 단가, 비용 등을 포함한다.
내역서를 통해 산출되는 총 공사비는 일위대가를 최소 단위로 하는 공종 또는 공사별 금액을 합산한 값으로, 경제성 평가를 위 한 기초 자료로 활용된다. 따라서 이와 같은 요구 조건을 충족시 켜야 하는 BIM 기반의 견적 산출 리스트 또한 일위대가를 최소 단위로 하는 BIM 데이터 구축이 선행되어야 한다.
만약 BIM 데이터의 구축 목적이 2D 실시 설계 도면의 3D 전 환 설계를 통한 시공성 검토에 맞추어져 있다면, 객체 모델링의 용이성 또는 신속성의 이유로 견적 자료로써 활용이 어려운 기본 BIM 모델 데이터 생성이 이루어졌을 가능성이 높다. 이와 같이 구축된 BIM 데이터를 통해 객체 기반의 견적을 산출하였을 경 우, 충분히 세분화되지 않거나 분류 체계에 어긋한 항목들로 공 사 금액이 산출될 수 있으므로 일반적인 형태의 경제성 평가 자 료로서 활용되기에는 어려움이 따른다. 형상적인 범주의 BIM 모 델 데이터로써는 유의미한 데이터일 수 있지만, 견적 산출을 위 한 BIM 모델 데이터로써는 활용되기 힘들다는 것이다. 따라서 목 적에 맞는 BIM 데이터 구축 계획과 관리 방법을 사전에 충분히 논의한 후 효율적인 모델링 방안을 고려할 필요가 있다.
하지만 충분한 사전 계획에도 불구하고, 국내 건설 환경에서 BIM 기반 견적 산출을 위한 BIM 데이터 구축 작업을 수행하기 위해서는 대체로 다음과 같은 어려움이 수반된다. 시공 주체마 다 다른 내역서 상 품목코드 체계가 다른 경우를 비롯해, BIM 도 구를 통해 데이터를 검토하거나 관리할 수 있는 전문 엔지니어 의 부재는 검토 의견이 온전히 다음 단계까지 반영되기 힘들다 는 것을 의미한다. 또한 건설 프로세스 적용에 있어 시행착오를 겪고 있는 국내 BIM 기술은 건설 단계별로 각기 다른 수준으로 차등 적용되거나 결과 산출을 위해 소극적으로 적용되는 경우가 있다. 이는 전문성이 배제된 채 단계별로 서로 다른 BIM 수행 주 체를 선정하거나, 일부 범위에만 BIM 기술을 적용하는 등 불완 전한 도입 결과로 이어지게 된다. 그리고 이와 같은 프로세스에 서 구축된 BIM 데이터는 각 단계 간, 작업자 간, 공종 간 데이터 의 연속성을 기대하기 어렵게 할 뿐만 아니라, 데이터의 활용성 이 낮아짐에 따른 이후 단계에 참여하는 BIM 수행주체의 BIM 데 이터 재구축작업 가능성을 가중시켜 결과적으로 BIM 도입에 대 한 비용증가의 원인을 초래한다.
국내의 경우, 오랜 기간 동안 정착된 2D 기반의 건설 프로세 스를 바탕으로 BIM 기술을 도입 및 수행하며 다양한 시행착오를 겪고 있다. 아직 과도기적 형태를 띠고 있어 기존 형식의 재표현
또는 도구의 전환으로 BIM 기술에 대한 인식이 국한되어 있는 실정이다. 주로 2D와 3D 간의 전환 설계를 통해 시각적인 검토 를 하거나 콘크리트 공사와 같이 명확한 근거를 갖는 부재에 한 하여 물량 산출을 하지만, 내역 및 비용의 연계가 필요한 BIM 기 반 견적의 경우 아직 타당성과 정확성을 입증 받고 있는 단계이 다. 3D BIM 객체 기반 산출 근거는 기존 2D 기반의 산출 근거와 유사한 항목을 일부 포함하지만, 그렇지 않은 경우가 대부분이 다. 객체(부재)의 길이, 면적, 체적 등은 BIM 도구의 연산을 통하 여 산출되며, 이 값은 별도로 증명되지 않는다. 그리고 이와 같은 산출 방식은 기존 산출 근거 방식에 익숙한 견적 전문가들에게 합리적인 이유가 될 수 없을 가능성이 있다. 그렇기 때문에 BIM 기반 견적 산출은 현재의 산출 방식을 그대로 구현하기도, 완전 히 새로운 산출 방식을 도입하기도 어려운 단계라고 할 수 있다.
기존 산출 방식에 대한 이질감을 최소화해야 하며, 견적 전문가 및 신규 엔지니어 모두가 최소한의 노력으로 습득할 수 있는 방 안을 고려하여 BIM 기술이 적용되어야 한다. 따라서 본 연구에서 는 현재의 국내 건설 환경에 적용될 수 있는 BIM 기반 견적 산출 방안을 공종별로 구분하여 제안하고자 한다.
1.2 선행 연구
국내의 BIM 기반 견적 산출 관련 연구 수행은 BIM 기술이 국 내에 도입된 이후로 꾸준히 진행되어 왔다. 최근 10년간 국내에 서 발행된 ‘BIM', ’적산’, '견적’ 등의 키워드를 공통으로 가지는 약 40여 편의 BIM 기반 견적 산출 연구 수행 결과를 시공 단계 및 공종별로 분석하였다.
Table 1. Case studies of BIM-based estimate research
Researcher Subject Publish
Yoon, M. C. A BIM-based architectural model takes advantage of the
estimate model process 2013
Choi, C. H. Recipe-based estimation system for 5d(3d + cost +
schedule) CAD system 2006
Song, S. H. Requirement of detailed design BIM model considering cost estimation for apartment construction in public sector 2016 Jun, Y. J. A study on estimating process of conceptual cost based on
BIM at the early stage of construction project 2010 Cho, Y. S. Development of BIM based estimation prototype system
using building elements combination database 2015 Kim, H. J. The development of data model for open BIM-based
schematic estimates 2013
Figure 1. Annual trends of BIM-based estimate studies(ea)
시공 단계별 BIM 기반 견적 산출 연구의 경우, 기본/계획 단계 에 해당하는 개산견적에 BIM 기술을 적용하는 비율이 가장 높았 다. 또한 공종별 BIM 기반 견적 산출 연구의 경우, 구조 부재 및 건축 마감에 대한 BIM 기술 적용 비율이 가장 높았다.
하지만 설계견적 이후 단계 혹은 설비 분야에 대한 BIM 기술 적용 연구는 비교적 적게 수행되었다. 이와 같은 연구 경향은 내 역 일체에 대해 개별적으로 적용될 수 있는 물량 산출 근거를 BIM 기술이 그대로 구현하거나 새로운 방식을 통해 제안하기에 는 현실적, 기술적인 한계가 있음을 의미한다.(윤명철, 2013)
1.3 연구의 범위 및 방법
공동주택 1개동의 지상층을 대상으로 본 연구를 수행하였다.
선정된 공동주택은 국내에서 시공되는 일반적인 형태의 주거 건 축물로, 공종별로 내역이 고르게 분포되어 있으며 대체로 일반적 인 자재를 선정하여 개산/설계 견적이 이루어짐에 따라 본 연구 목적에 적합한 대상이 될 수 있다고 판단하였다. 따라서 본 연구 는 관련된 후행 연구의 참고 또는 지표 자료로 활용될 수 있을 것이다.
연구 방법은 크게 세 가지로 구분된다. 공종별 BIM 모델 및 내 역 데이터 구축, 구축된 BIM 데이터 연계 그리고 BIM 기반 견적
산출 순으로 수행되며, 산출된 데이터를 바탕으로 BIM 모델 데이 터 구축 비율 및 비용 점유 비율을 분석한다.
BIM 모델 데이터는 공종별로 구조, 건축, MEP의 세 부분으로 구분하였으며 물리적으로 분리해 구축하였다. 하지만 내역 항목 대비 BIM 모델 데이터의 구축 비율 및 비용 점유 비율 분석을 위 한 데이터 분류의 경우, 구조와 건축부분을 통합하여 구조/건축 과 MEP 두 부분으로 구분해 산출하였다. 이는 품명, 규격, 단위, 수량, 단가(재료비, 노무비, 경비비) 등으로 구성된 국내에서 통 상적으로 사용하는 집계표와 내역서의 분류 방식을 따른 것으로, 기존 2D 기반 견적에서 사용되고 있는 내역 분류 기준에 활용될 수 있는 공종별 BIM 기술 적용 방안을 분석하기 위함이다.
2. 내역 기반 BIM 데이터 구축 및 연계
2.1 BIM 데이터 연계 프로세스
BIM 모델 데이터를 기반으로 하는 BIM 기반 견적 산출 과정 을 위해서는 BIM 모델 데이터와 BIM 내역 데이터로 구성된 기본 BIM 데이터의 구축이 선행되어야 한다.
BIM 모델 데이터는 각 공종별로 필수적으로 요구되는 주요 부 재를 포함하여 사전에 정의된 내역 단위의 레이어 및 객체 분류 체계에 따라 구축된다. 또한 BIM 내역 데이터는 제품의 코드, 품 명, 규격, 단위, 수량, 단가, 비용 등의 정보를 모두 포함하며, 이 중 품명 및 규격에 해당하는 값을 BIM 모델 객체에 입력해 BIM 모델과 BIM 내역 데이터 간 연계(공통정보 매칭)에 활용한다.
이후 비용 일정 통합 관리 소프트웨어를 통해 직접연계, 간접 연계 그리고 미연계로 구분되는 BIM 모델과 BIM 내역 데이터 간 연계 수준에 따라 기본 BIM 데이터를 연계해 BIM 기반 물량을 산출하게 된다.
Figure 2. BIM-based estimate study by construction stage(ea)
Figure 3. A study of BIM based estimate for each discipline in recent 10 years
Figure 4. BIM based quantity takeoff process
2.2 BIM 모델 데이터 구축 2.2.1 공종별 주요 부재 모델링
BIM 모델 데이터 구축은 형상을 고려한 시각화 및 물량 산출 을 고려한 부재 속성 정보 입력으로 구분된다. 형상 시각화 표현 의 경우 공종별 주요 부재 모델링 항목을 포함하여 내역을 최소 단위로 하여 구축하며, 부재 속성 정보 입력의 경우 BIM 모델 객 체 내에 IFC Description 입력 체계를 구성하여 품명, 규격에 해 당하는 정보를 입력한다. 또한 해당 객체가 지급자재에 해당할 경우, 지급자재 여부를 객체 내 별도 필드에 입력하여 결과 산출 시 총 비용에서 제외한다.
2.2.2 BIM 기반 내역 데이터 연계를 위한 환경 구성
BIM 모델 데이터는 공종별로 분리되어 구축되며, 통합 BIM 모 델 데이터에 즉시 반영된다. 이를 위해 BIM 모델 데이터의 레이 어 및 파일 관리 체계를 계획한다.
또한 공종별 BIM 모델 데이터의 물리적 분리 및 통합 BIM 모 델 데이터 구축과 더불어, 기준층 모듈화 작업을 수행하였다. 이 는 각 층별로 반복되는 기준층 내에 설치되는 부재의 추가 또는 변경 시, 일괄적인 업데이트를 통해 즉각적인 견적 산출 결과를 도출할 수 있도록 하기 위함이다.
BIM 모델 데이터를 구현하는 상세 수준(Level of Detail, 이하 LOD)의 경우, LOD 400을 기준으로 구축한다. 하지만, 통상적으 로 같은 수준의 BIM 객체가 가지는 2D 및 3D 표현 그리고 객체
Discipline Member Exception
Structure RC: column, beam, slab, stair,
wall(bearing wall) Rebar modeling
Architecture
Wall(non-bearing wall, partition, etc), opening, doors, windows,
curtain wall, finishing materials
Accessory hardware
MEP
Mechanical/plumbing: piping, duct, air conditioning and heating, standpipe electrical: electrical diagrams, lighting design, fire alarm layout
Less than 15 mm (Socket/
accessory) Table 2. Major members of BIM model data for each discipline
Index/Discipline Category Contents
A/Architecture
Ceiling
Wallpaper works Paint works Carpentry works
Interior works Curtain wall
Flooring works
Waterproof works Interior works Roofing works Tile works
Wall
Wallpaper works Paint works Carpentry works Plastering works Waterproof works
Interior works Art wall
Accessory
Metal works Interior works Miscellaneous works Windows and doors works
S/Structure
Beam Column
Slab Stair Wall
E/Electrical Inside APT
Light Heater Info-communications
M/기계
Inside APT
Water supply-house units Water supply-standpipe Hot water supply-house units
Hot water supply-standpipe Heating works-house units Heating works-standpipe Plumbing works-standard floor
Plumbing works-house units Plumbing works-standpipe
Sewage/drainage-dry AD Sewage/drainage-house units Sewage/drainage-Indoor ventilation
Sewage/drainage-refrigerant pipe Sewage/drainage-standpipe
Plumbing fixture-pottery Plumbing fixture-faucet Outside
APT
Sewage/drainage-house units Sewage/drainage-standpipe
Z/Template
Coordinate Dimension
Grid Hidden Hotlink Table 3. BIM model data layer
Figure 5. BIM model data structure
의 속성 정보량과 비교해 2D 표현 수준은 낮으며 3D 표현 수준 은 높다는 차이점을 가지고 있다. 또한 높은 3D 표현 수준은 일 위대가 단위의 객체 모델링 구축을 위한 물리적인 객체 수량의 증가를 의미한다.
2.3 BIM 모델과 내역 데이터 간 연계
BIM 모델 데이터와 BIM 내역 데이터간의 연계는 직접 연계, 간접 연계 그리고 미연계의 세 가지 수준으로 구분되어 구축되 며, 이를 바탕으로 일위대가 단위의 BIM 기반 견적 산출 결과를 구성한다.
직접 연계와 간접 연계는 BIM 모델 데이터 구축 시 객체 내에 입력된 품명, 규격 정보와 BIM 내역 데이터를 연계해 물량을 산 출한다. 다만, 전자의 경우 구축된 모델이 포함하는 길이, 면적, 체적 등의 물량 값을 내역 산출 결과에 그대로 반영하며, 후자 의 경우 직접적인 BIM 모델 구축을 하지 않거나 구축이 불필요 한 부재를 대상으로 기 구축된 모델이 포함하는 직접 산출 물량 값에 연계 알고리즘을 적용해 해당 내역의 산출 결과로 활용한 다는 차이점을 가지고 있다. 또한 제품의 설치, 운반 등 BIM 모델 데이터로 구현할 수 없거나 사전 정의된 형상 구현 수준에서 제 외된 일위대가 항목들은 미연계 항목으로 분류되어 BIM 내역 데 이터에 내역서 기반의 내역 항목을 직접 입력한다.
또한 간접 연계에 적용되는 산출 근거의 경우, 2D 도면상의 길이 또는 레이어를 기반으로 하는 기존 방식의 산출 근거를 BIM 모델 데이터에 동일하게 적용할 수 없으므로 견적 전문가의 자 문을 통해 타당성을 검토한 후 새롭게 산출 근거를 적용하였다.
2.4 BIM 모델-내역 데이터 연계 분석
BIM 모델 및 내역 데이터의 연계를 통해 산출된 일위대가 단 위 산출 결과는 내역 데이터의 분류 기준에 따라 공사별로 합산 되며, 다시 공종별로 취합되어 총 공사 금액이 산출된다.
위 BIM 기반 견적 산출 과정 중 도출된 BIM 모델 구축 비율 및 공사별/총 비용 데이터들은 본 연구 수행을 위한 분석 자료로써 활용될 수 있으며, 이 자료를 토대로 정의된 식은 다음과 같다.
BIM 데이터연계율(%)= Ld+Li
전체 내역 항목 수 X100
Ld=내역-BIM 데이터간 직접 연계 항목 수 Li=내역-BIM 데이터간 간접 연계 항목 수
BIM 데이터 연계율이란 BIM 내역 데이터에 포함된 전체 내역 항목 수 대비 BIM 모델 데이터로 구축된 정량적인 수치를 백분율 로 나타낸 값으로써, 앞서 언급한 직접 연계 및 간접 연계 수준 을 포함한다. 이 값은 BIM 기반 견적이 가지는 내역 항목의 BIM 모델 구축 정도를 나타내는 지표로 사용된다.
본 연구에서는 공종별 주요 부재를 포함한 BIM 모델 데이터 를 구축한 후, BIM 데이터 연계율을 산출한다. 그리고 공종 및 공 사별로 비교하여 BIM 기술 적용을 통해 산출 가능한 일위대가의 범위를 분석한다.
또한 이를 활용해 각 공종별 BIM 모델 데이터를 구축하기 위 한 투입량을 동일한 조건으로 통제해 공정별 BIM 데이터 연계 비율을 파악할 수 있다.
비용 점유율(%)= 해당 내역 비용
전체 내역 비용 X100
BIM 데이터 비용 점유율이란 BIM 내역 데이터에 포함된 전체 내역의 비용 대비 BIM 모델 데이터로 구축된 내역 항목의 비용을 백분율로 나타낸 값이다. BIM 데이터 연계율이 포함하는 대상과 마찬가지로, 직접 연계 및 간접 연계 수준의 범주에 해당하는 일 위대가 항목들로부터 산출된 비용의 총합을 비교 대상으로 본다.
견적 산출의 주 목적인 경제성 평가를 위한 주요 요소를 나타 내는 지표로써 BIM 기반 견적 산출시 필수적으로 고려되어야할 항목 중 하나이다.
본 연구에서는 본 개념을 도입하여 BIM 기반 견적 산출의 목 적을 달성하기 위해 공종별로 차이를 보이는 BIM 데이터 연계율 및 BIM 데이터 비용 점유율의 비교를 통해 공종별 BIM 기술 적 용 방안을 복합적으로 모색하고자 한다.
Figure 6. 3 Types of cost data related to BIM model
Type Direct linked BIM model
Indirect lnked BIM model
Unlinked BIM model
BIM modeling O O X
Apply algorithm X O X
Fill cost-code DB O O O
Link cost-code DB O O X
Example Wallpaper, molding, mail box, etc.
Door frame, lintel, shower curtain, etc.
Reinforced concrete placing, material transport cost, etc.
Table 4. BIM model-cost code related data
3. 공동주택 BIM 기반 내역 산출 및 결과 분석
3.1 공종별 BIM 모델 데이터 구축 3.1.1 구조 부분
구조 공사에 해당하는 철근 콘크리트 공사 중 기둥, 벽, 보, 슬 라브, 계단 등을 주요 부재로 포함하는 구조 부분 BIM 모델 데이 터를 구축하였다. 공동주택에 적용되는 철근 콘크리트의 경우, 정형적이며 연속적인 형태로 3D 형상 구축이 원활하였다. 또한 개별 부재 내 IFC Description 입력 체계를 구성하여 품명 및 규 격 정보를 입력하여 이후 BIM 내역 데이터와의 연계를 위한 매 칭 키 등록 작업을 수행하였다.
하지만 BIM 모델 구축 작업에 필요한 투입량을 공종별 동등한 수준으로 제한하였으므로 거푸집, 철근 등 투입 시간 대비 구축 효율성이 낮거나 형상 구현 수준이 높은 경우 BIM 모델 구축 항 목에서 제외하였다.
3.1.2 건축 부분
건축 공사에 해당하는 건식벽체, 벽지(바탕재, 마감재), 타일, 방수, 바닥, 걸레받이, 개구부, 문, 창 등을 주요 부재로 포함하는 건축 부분 BIM 모델 데이터를 구축하였다. 또한 경제성 평가를 위한 내역 항목 검토 시 명확한 위치 파악을 위해 건축 부재의 도면화 작업 및 3D 표면질을 적용하였다. 또한 IFC Description 입력 체계 내 품명 및 규격 정보를 입력하였다.
시각적 검토를 위해 구축되는 통상적인 BIM 모델 데이터의 경 우, BIM 도구에서 제공하는 복합 부재 모델링 기능을 사용해 모 델을 구축 하는 방식이 일반적이다. 가령 건식 벽체 모델 구축 시 벽체를 구성하고 있는 내력벽, 바탕재, 마감재 등을 일일이 모 델링하지 않고, 벽체의 구성 정보를 미리 등록하여 일괄적으로 모델링하는 방법이다. 하지만 본 연구의 경우, 데이터 연속성을 가지는 일위대가 단위의 견적 산출 결과를 위해 특정 BIM 도구 가 제공하는 위 기능의 사용을 가급적 배제 하였으며, 일위대가 단위 객체 모델링 작업을 수행하였다.
3.1.3 MEP 부분
설비 공사에 해당하는 기계, 소방 그리고 전기/통신 공사를 레 이어 단위로 구분하여 구축하였다. 기계 및 소방 공사의 경우 배 관, 계통에 따른 입상관, 덕트, 냉/난방 장비 등을 구축하였으며, 전기/통신 공사의 경우 배선 배관, 통신 장비, 조명기구 등을 구 축하였다. 그리고 구조 및 건축 부분과 같이 품명 및 규격 정보 를 입력 하였으며, 지급자재 여부를 입력 체계 내 별도 필드에 입력하여 견적 산출을 통한 경제성 평가 시 해당 일위대가 및 비 용을 가감하여 반영하였다.
또한 시각화 검토 및 경제성 평가 시 해당 부재의 직관적인 위 치 파악을 위한 각 공사별 3D 표면질을 적용하였다.
Integrated BIM Data BIM Module Data of Standard Floor Figure 7. Structure BIM model data
Integrated BIM Data BIM Module Data of Standard Floor Figure 9. MEP BIM model data
Integrated BIM Data BIM Module Data of Standard Floor
Figure 8. Architecture BIM model data Figure 10. MEP BIM model data by construction type
Hot water Supply Heating System
Fire Distinguish Sewage & Water Drainage
그러나 MEP 부분을 포함하는 계통도면 특성상, 2D 전환 설계 를 통한 BIM 데이터 구축에는 몇 가지 제약 사항이 발생한다. 분 배기 등 도면상에 모든 수량이 표기되지 않은 경우나 여장의 정 보가 포함되지 않은 경로 등이 그 예이다. 이와 같은 경우 LH 기 계설비공사 견적지침서 및 견적 전문가의 자문을 받아 BIM 모델 데이터 구축 범위에 적용 또는 제외하였다. 또한 해당 일위대가 의 비용이 크지 않거나 형상 구현 수준이 높은 경우 BIM 모델 구 축 항목에서 제외하였다.
3.2 공종별 BIM 모델 데이터 연계 수준 및 비율 분석 3.2.1 구조 및 건축 부분
일위대가 기반으로 구축된 구조 및 건축 부분의 BIM 모델 데 이터와 내역 데이터 간 연계 수준은 총 350개의 내역 중 160개 의 직접 연계, 55개의 간접 연계, 135개의 미연계 항목으로 구성 되었다. 전체 내역 중 62%의 항목이 BIM 모델 데이터와 연계되 었음을 알 수 있다.
구조 및 건축 부분의 공사별 BIM 모델 데이터 연계 비율은 목 공사, 창호공사, 철근 콘크리트공사, 미장공사 등의 순으로 가장 높았다. 목공사, 창호공사 그리고 철근 콘크리트공사의 경우 직 접 연계 비율이, 미장공사의 경우 간접 연계 비율이 나머지에 비 해 상대적으로 높았다.
3.2.2 MEP 부분
구조 및 건축 부분과 마찬가지로 일위대가 기반으로 구축된 MEP 부분의 BIM 모델 데이터와 내역 데이터 간 연계 수준은 총 963개의 내역 중 125개의 직접 연계, 545개의 간접 연계, 256 개의 미연계 항목으로 구성되었다. 전체 내역 중 72%의 항목이 BIM 모델 데이터와 연계되었음을 알 수 있다.
하지만 구조 및 건축 부분 대비 직접 연계와 간접 연계의 구성 비율을 살펴보면, 상대적으로 직접 연계 항목의 비율은 약 3.5배 감소했으며, 간접 연계 항목의 비율은 약 3.6배 증가했음을 알 수 있다. MEP 부분의 BIM 모델 데이터의 경우 앞서 언급한 구축 제약 사항이 구조 및 건축 부분에 비해 상대적으로 많고, 선정된 BIM 도구의 MEP 표현 수준이 MEP 전문 저작 도구에 비해 다소 낮았기 때문에 발생한 결과라고 할 수 있다.
MEP 부분의 공사별 BIM 모델 데이터 연계 비율은 소화공사, 전기공사, 급탕공사, 오배수공사 등의 순으로 높은 비율을 보였 다 입상관, 덕트 등 명확한 2D 도면을 참고 하는 전환 설계를 통 해 구축된 항목들의 경우 직접 연계가 많았으며, 계통도 및 기계 설비공사 견적지침서 등을 참고하여 구축된 항목의 경우 간접 연계 또는 미연계 항목의 비율이 상대적으로 높았다.
Sewage & water drainage Fire distinguish Figure 11. 2D based MEP diagram
Figure 12. Distribution of structure & architecture BIM model and cost data Figure 14.Distribution of MEP BIM model and cost data Figure 13. Structure & architecture BIM connectivity ratio by construction type
3.3 공종별 BIM 모델 데이터 비용 점유 비율 분석 3.3.1 구조 및 건축 부분
구조 및 건축 부분의 총 공사비 대비 BIM 모델 데이터가 연계 된 내역의 비용 점유율은 철근 콘크리트공사가 전체 비용 중 약 31%에 해당하며 타 공사에 비해 비교적 많은 비중을 차지함을 알 수 있다.
또한 공사별로 구축된 직접 연계 항목과 간접 연계 항목의 비 율을 합산한 BIM 데이터 구축 비율과 해당 공사의 비용 점유율 을 비교하였다. 그 결과, 초기 BIM 모델 데이터 구축 시 고려하였 던 부분 중 하나인 비용 점유율이 큰 내역에 대한 BIM 모델 데이 터 구축이 비교적 잘 수행됐음을 알 수 있다.
3.2.1 MEP 부분
MEP 부분의 총 공사비 대비 BIM 모델 데이터가 연계된 내역 의 비용 점유율은 전기공사가 전체 금액 중 약 20%로 타 공사에 비해 비교적 많은 비중을 차지하며, 다음으로 오배수공사, 난방 공사, 소화공사 순으로 높은 비용 점유 비율을 보였다.
특히 MEP 부분의 경우, 2D 도면에 기반하여 그대로 3D 표현 을 할 수 있는 부재의 비율이 낮았기 때문에 초기 BIM 모델 데 이터 구축 계획 시 내역을 구성하는 비용 점유 정도에 따라 구축 범위의 우선 순위를 고려하였다.
전기공사의 경우, 상당히 높은 비용 점유 비율을 보였으나 케 이블, 배선, 가요전선관 등 현장의 여건을 반영하지 못하거나 BIM 모델링 효율이 낮은 일위대가의 경우 직접 연계 BIM 모델을 구축하지 않았으며, 기존 2D 기반 산출 근거를 토대로 비용을 산 출하는 방법을 사용하였다. 이와 같은 이유로 MEP 부분의 경우 간접 연계 비율이 구조 및 건축 부분에 비해 비교적 높음을 알 수 있다.
하지만 오배수공사, 소화공사, 급수공사 등의 경우 15mm 이하 부속을 제외한 배관, 엘보, 덕트 등의 BIM 모델을 구축함에 따라 직접 연계 BIM 모델 구축 비율이 일부 증가했다.
Figure 15. MEP BIM connectivity ratio by construction type
Figure 16. Structure & architecture cost share ratio by construction type
Figure 18. MEP cost share ratio by construction type Figure 17. BIM connectivity & cost ratio by construction type
따라서 MEP 부분의 경우, 직접 연계에 해당하는 BIM 모델 데 이터 구축율은 상대적으로 낮은 수치를 보이지만, 이는 초기 BIM 모델 데이터 구축 시 계획한 큰 비용 점유 비율을 가지는 일위대 가에 해당하는 부재에 대한 모델링 비중을 높인 결과에 따른 것 으로, 두 비율의 추이도 유사한 것을 알 수 있다.
이와 같은 분석 결과는 구축된 BIM 모델 데이터가 견적 데이 터에 직/간접적인 영향을 주는 인자로써 구성되어 있으며, 경제 성 평가 목적에 부합한다고 볼 수 있다.
4. 결론
BIM 모델 데이터가 표현하는 상세 수준의 향상은 BIM 기반 견 적 데이터의 정확성 향상을 기대할 수 있다. 하지만 건설 프로세 스 각 단계가 유기적으로 운용되는 건설 환경 속에서 BIM 데이 터의 구축은 시간과 비용의 집약이 필수적으로 요구된다. 따라서 견적 리스트의 비용 점유율을 사전에 예측하고, 해당 기준에 맞 는 BIM 데이터를 구축해 효율적이며 효과적인 견적 산출 작업을 수행해야할 필요가 있다.
경제성 평가를 위한 견적은 일위대가 단위의 품목, 품명, 단위, 수량, 비용 등의 정보를 포함하여 산출된다. 따라서 BIM 기반 견 적 산출 또한 위 사항을 필수적으로 충족해야 하며, 국내 실정에 맞는 BIM 기술 적용 모델을 개발하여 구축해야 한다. 이와 같은 목적에 부합하여 본 연구를 수행하였으며, BIM 기반 견적 산출을 위한 공종별 적용 방안은 다음과 같다.
첫째, 건설 단계 및 공종별 BIM 모델 데이터 구축을 위한 철저 한 사전 계획이 필요하다. 견적 산출 목적과 활용성을 충분히 고 려하고 명확화 시켜야 한다. BIM 데이터의 연속성을 고려한 속성 정보 필드 사용 계획, 시각화 시뮬레이션을 위한 레이어 환경 구 성 등이 그 예라고 할 수 있다.
둘째, BIM 모델과 내역 데이터 간 연계 방식을 선행하여 정의 한다. 본 연구에서는 직접 연계, 간접 연계, 미연계의 세 가지 수 준을 정의하였으며, 경제성 평가 목적, 공종 그리고 설계 도면의
특성에 따라 BIM 모델 데이터를 구축 및 연계하였다.
경제성 평가를 위한 BIM 기반 견적 산출의 경우, 데이터의 연 속성이라는 측면에서 사전 구축 계획과 데이터 관리의 중요성 이 필수적으로 요구된다. 또한 기존의 2D 기반 건설 프로세스에 BIM 기술의 도입 및 적용이라는 과도기를 겪고 있는 현재의 실 정에서, 건설 프로세스 참여자와 BIM 기술자 간의 충분한 협의가 필요하며, 견적 전문가를 비롯한 건설 엔지니어들의 BIM에 대한 이해도를 향상시키는 과정 또한 필요하다. 그리고 이를 바탕으 로 현 상황에 적합한 BIM 기술의 적용과 목적에 부합하는 공종 별 BIM 기반 견적 산출 과정이 수행되어야 하며, 이에 대한 지속 적인 연구를 통한 준비가 필요하다.
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