A Study of the Establishment of Small and Medium Sized Architectural Design Firm BIM Environment based on Virtual Desktop Infrastructure

1. 서론

1.1 연구의 배경 및 목적

건설 산업의 생산성을 높이기 위해 2D에서 3D로 전환되었 고, 기술 및 통신 기술 등을 효과적으로 활용하여 경제적 이 윤을 극대화하려는 시스템적 접근에서 시작한 BIM (Building Information Modeling, 이하 BIM)이 건설 프로젝트 설계·

시공 관리 Life-cycle 전반에 도입되어 설계 프로세스 환경의 변화는 점차 가속화 되어 가고 있으며(Lee 2010), 건설 프로 젝트의 복합화 및 첨단화로 인해 BIM 적용 확대를 모색하고 있다.

최근 조달청은 2012년도부터 500억 원 이상의 신축 공공 건물 입찰에 BIM설계 의무화를 시작으로 2016년 전면 시행 에 들어감을 발표했다. 또한‘BIM 발주지침’의 발표를 통해 설 계와 턴키공사에 BIM을 적용하여 건물에너지 효율검토 및 에너지 시뮬레이션, 기초수량 Data의 작성 등을 명확히 요 구함으로써 공공부문의 BIM확대와 예산절감을 유도(Kim et al., 2012)하고 있으며, 건축분야 BIM 적용가이드, 국방부 BIM 로드맵 구축 등 BIM 적용 활성화를 위한 정부주도의 노 력이 활발히 이루어지고 있다.

가상 데스크톱 인프라(VDI) 기술을 활용한 중소규모 설계사의 BIM 사용자 별 데스크탑 자원 할당 전략에 관한 연구

이규협¹·신중환¹·권순욱²·박재우^*

1성균관대학교 미래도시융합공학과·²성균관대학교 건설환경공학부·^*한국건설기술연구원 건설관리 건설시스템연구센터

A Study of the Establishment of Small and Medium Sized Architectural Design Firm BIM Environment based on Virtual Desktop Infrastructure

Lee, Kyuhyup

, Shin, Joonghwan

, Kwon, Soonwook

, Park, Jaewoo

1Department of Convergence Engineering for Future City, Sungkyunkwan University

2School of Civil, Architectural Engineering and Landscape Architecture, Sungkyunkwan University

*Korea Institute of Civil Engineering & Building Technology Construction Policy & Construction System Research Center

Abstract :

Recently BIM technology has been expanded for using in construction project. However its spread has been delayed than the initial expectations, due to the high-cost of BIM infrastructure development, the lack of regulations, the lack of process and so forth. In design phase, especially, collaboration based on BIM system has being a key factor for successful next generation building project. Through the analysis of current research trend about IT technologies, virtualization and BIM service, data exchange such as drawing, 3D model, object data, properties using cloud computing and virtual server system is defined as a most successful solution. In various industrial fields, cloud computing technology is utilized as a promising solution which can reduce time and cost of hardware infrastructure. Among the cloud computing technology, VDI is receiving a great deal of attention from it market as an essential part cloud computing. VDI enables to host multiple individual virtual machines by using hypervisor. It has an advantage to easy main device management. Therefore, this study implements a step-by-step user’s DaaS by analyzing the desktop resource data of the workers from Pre-design phase to Schematic design, Design develop and Construction design phase. It also develops BIM environment based on test of BIM modeler and designers in architectural design firm. The goal of the study is to enable the cloud computing BIM server. It provides cost saving, high-performance quality of working environment and cooperation’s convenience and high security when doing BIM work in small and medium sized architectural design firm.

Keywords :

BIM(Building Information Modeling), VDI(Virtual Desktop Infrastructure), Cloud Computing, Design Organization

* Corresponding author: Park, Jaewoo, Senior Researcher Korea Institute of Civil Engineering & Building Technology Construction Policy & Innovation Research Department

E-mail: [email protected] Received July 3, 2016: revised - accepted August 3, 2016

그러나 Kim (2010)에 의하면, 상대적인 관점에서 인류의 과학기술 중 발전이 느린 것 중의 하나가 건축 기술이다. 3차 원 객체 정보를 생성하고 교환 및 활용하기 위한 BIM 제작 플랫폼에 대한 수요가 존재하고 있지만, 국내 설계환경에서 구축에 관한 기술적인 연구는 부족한 실정이다. 그리고 국내 BIM의 확산은 도입 초기의 높은 기대치와 달리 BIM을 실제 실무에 적용하기 위한 다양한 시도가 이루어지면서 기대치 가 많이 저하되고 확산이 미비한 상태에 머물고 있다(Kim et al., 2012).

BIM 기반 설계 환경 구축을 위해 기본적으로 갖추어야 할 사항인 BIM 관련 소프트웨어, 고사양의 워크스테이션, 스토 리지 서버 등과 같은 고비용 인프라의 구축은 BIM 확산의 저 해요인으로 작용한다. 이것은 BIM 환경이 기존의 건설관리 기법들과 상이하게 급속히 발달하고 있는 소프트웨어 및 하 드웨어 기술, Data 관리기법과 연관성이 깊다는 것을 의미한 다. 이와 비슷한 관점으로 타 산업에서는 서비스 제공자는 가 상화된 IT 자원을 서비스로 제공하고, 사용자는 소프트웨어, 스토리지, 서버, 네트워크 등을 사용하는 클라우드 컴퓨팅 기 반의 테크놀로지 솔루션이 활성화 되고 있다(Shin, 2015).

최근의 IT 수준은 사용자가 보유한 컴퓨터 등의 기기 내 에서 소프트웨어를 구동하고 Data를 저장하는 환경에서 벗 어나 인터넷상의 서버를 통하여 Data 저장, 네트워크 콘텐 츠 사용 등의 IT 관련 서비스를 활용할 수 있는 클라우드 컴 퓨팅 기술이 등장하여 활용되고 있으며, 그 중 VDI (Virtual Desktop Infrastructure, 이하 VDI)기술은 클라우드 컴퓨팅 가상화의 핵심기술로 주목 받고 있다. VDI 기술의 요점은 물 리적인 Hardware Infra에서 가상 소프트웨어 시스템을 구축 하고 다수의 VM (Virtual Machine, 이하 VM)을 관리하는 시 스템으로써, Hypervisor¹⁾ 를 통해 CPU와 Memory 등을 포함 한 서버 자원을 할당하고 가상 Desktop 환경을 제공하는 것 이다.

건설 산업에서도 클라우드 컴퓨팅 가상화 기술을 활용하기 위해 Yoon (2013)은 BIM 서버 기반 뷰어 개발에 관한 연구에 서 기업의 대규모 IT 분야 비용 투자 부담 저감, IT 인프라의 활용률 저조 문제의 대안으로 VDI기술을 제시하고 있으며, Ahn (2013) 역시 향후 빠르게 변화하는 BIM기반 건설 비즈 니스 환경에 대응하기 위한 방안으로써 가상화 네트워크 중 심의 모델링을 주장하고 있다.

한편, Kwon (2012)의 중소규모 설계사무소 BIM 활성화 방안에 관한 연구에 따르면 국내 건축 설계에서 98% 이상이 중소기업 건축사 사무소로 구성되어 있음에도 불구하고 상

위 3%인 100인 이상의 건축사 사무소의 매출이 전체 매출의 40%를 차지할 정도로 기술 및 매출 격차를 보이고 있다. 따 라서 현행 중소규모 설계사무소 설계 환경 및 설계 조직 체계 의 특성을 규명하고 Desktop Resource, Server, Storage, 운 영관리, 보안 등을 고려한 VDI 기반의 BIM 환경 파악 및 설 정 방안에 대해 모색함으로써, 가상화 컴퓨팅 적용을 통해 중 소규모 설계사무소에서 BIM 확산에 장애요인이 되고 있는 소프트웨어, 하드웨어 등의 비용부담 절감과 BIM 협업 환경 을 개선하는 것이 필요하다.

본 연구는 한정된 Desktop Resource로 고사양의 BIM Tool을 사용하는 업무 환경에서 급속하게 발달하고 있는 소 프트웨어 및 하드웨어 기술, 다자간 상이한 소프트웨어의 호 환성 등을 대응하기 어려운 국내 중소규모 설계사무소를 대 상으로, 클라우드 협업 시스템 기반 BIM 설계 수행체계 및 가상화 컴퓨팅 인프라의 효율적인 자원 관리를 통하여 BIM 컴퓨팅 시스템 구축비용 감소와 안정적인 운영관리 및 적용 에 초점을 맞추고 있다.

1.2 연구의 범위 및 방법

본 연구는 BIM 기반 설계업무를 진행하고 있는 국내의 중 소규모설계사무소²⁾에서 BIM 실무자를 대상으로 하였다. 가 상화 기반 클라우드 컴퓨팅 인프라를 BIM 환경에 적용하기 위해 현업 중소규모 BIM 실무자의 Desktop Resource를 측정 하였고, 이를 통해 BIM 업무 환경에서 한정된 VDI Resource 의 유연한 할당 방안에 대한 연구를 진행하였다.

본 연구의 수행 절차는 Fig. 1과 같다.

첫째, BIM 기반 설계환경 및 가상화 클라우드 컴퓨팅에 대 한 이론 및 고찰을 실시하고, 상용되고 있는 클라우드 컴퓨팅 서비스와 BIM Tool의 파생된 서비스를 분류하였다. 그리고 타 산업에서 선 적용된 VDI 시스템 환경 분석을 통하여 검증 된 항목을 분석하였다.

둘째, 타 산업에서 적용된 VDI 시스템을 BIM 환경에 도입 하기에 앞서, 클라우드 기반 BIM 업무의 작업 형태와 Data 생성되는 과정을 파악하고 다자간 협업을 통한 Data 공유 및 클라우드 스토리지에 저장되는 정보교환 프로세스를 분석하 였다. 그리고 현 중소설계사무소의 클라우드 기반 BIM 수행 지침에 관한 기존 연구와 정보교환 프로세스를 통해 고려사 항 및 문제점을 재분류 하였다.

셋째, 현재 중소설계사무소에서 클라우드 기반 BIM 업 무 환경의 문제점을 보완하고 BIM 환경에 적합한 VDI 시스 템을 적용하기 위해, 앞서 분석된 고려사항을 바탕으로 VDI

1) 다수의 OS를 하나의 컴퓨터 시스템에서 가동할 수 있게 하는 소프트 웨어로 중앙 처리 장치(CPU)와 OS 사이에 일종의 중간웨어로 사용 되며, 하나의 컴퓨터에서 서로 다른 OS를 사용하는 가상 컴퓨터를 만들 수 있는 가상화 엔진이다.

2) ‘2014년 전문 과학기술 서비스업 조사보고서’를 살펴보면 종사자 규 모에 따라 건축설계 산업에서 총 근로자 수가 50인 미만 설계사무소 는 98.6%의 비율을 차지하고 있으며, 본 연구에서는 이를 중소규모 설계사무소로 한다.

Server 규모산정방식 중에 참조법을 통해 결과 값을 도출한 다. 참조법 바탕의 규모산정방식 단계로는 기초자료 조사 단 계, BIM 프로젝트 분류 단계, 가중치 항목 도출 등으로 3단계 를 통해 진행된다. 기초자료 조사 단계에서는 BIM 프로젝트 규모와 업무, 소프트웨어를 조사한다. BIM 프로젝트 분류 단 계에서는 BIM 프로젝트의 규모 및 업무 별 행위를 분류한다.

마지막으로 Desktop Resource의 상대적 가중치를 산정한다.

결과 값이 실무자의 기존 성능 치 보다 적은 경우 보정계수를 가산하여 최적 결과 값을 도출하여, VDI 기반의 최적 BIM 할 당 자원을 제시하였다.

Fig. 1. Diagram of research methodology

2. 이론적 고찰

2.1 클라우드 컴퓨팅 서비스의 분류

클라우드 컴퓨팅은 이름에서 나타난 바와 같이 구름이라는 형태로 보이는 것 같지만 그 형태는 알 수 없다는 뜻을 내포 한다. 즉 인터넷상에서 서버가 운영되고 소프트웨어가 동작

하며 파일의 작성과 저장이 되지만, 사용자가 그 실상을 알지 못하며, 웹 기반 소프트웨어를 Device에 제공받아 사용할 수 있는 서비스이다.

Ahn (2010)에 의하면 클라우드 컴퓨팅 서비스는 제공하 는 컴퓨팅 자원의 종류에 따라 SaaS, PaaS, IaaS로 구분 된 다. SaaS (Software as a Service, 이하 SaaS)는 소프트웨어 를 로컬 컴퓨터에 설치해서 사용하던 종래의 방식과 달리 클 라우드 컴퓨팅 서버에 설치해 놓은 소프트웨어를 네트워크를 통해 원격접속해서 사용하는 서비스를 말한다.

Fig. 2. Service solution of cloud

PaaS (Platform as a Service, 이하 PaaS)는 클라우드 기 반 운영체제, 웹 기반 프로그래밍 및 Data베이스 등의 소프 트웨어 개발이 가능한 시스템 환경을 제공하는 서비스를 칭 한다. PaaS가 서비스의 개발을 돕는 플랫폼 서비스라면 IaaS 는 단순한 서버를 온라인상으로 제공하여 Data 저장 및 처 리 지원을 위한 스토리지와 서버를 제공하는 서비스로 HaaS (Hardware as a Service, 이하 HaaS)라고도 불린다. 비슷한 형태로는 기존 PC환경과 동일한 형태로 다양한 응용 프로그 램과 서비스를 사용자에게 제공해주는 DaaS (Desktop as a service, 이하 DaaS)가 있으며, 이때 사용하는 가상화 기술 이 VDI로써 중앙 집중 통합관리적인 시스템으로 Data의 보 안성 향상과 작업 환경 Mobile화, 협업기간 별 동일한 OS 및 Software 버전을 제공한다.

Fig. 3. VDI-Based integrated management systems

2.2 BIM 클라우드 서비스의 확산

BIM 환경에서 클라우드 컴퓨팅을 적용하는 방안이 타당한 지에 대해, Yoon (2013)이 BIM 클라우드 기술의 확산과 도입 을 위해 국내의 건설 산업분야 실무자 총 32명(시공사 10명, 설계사 및 엔지니어링 20명, 전문건설업체 및 기타 2명)을 대 상으로 BIM 클라우드 서비스의 대한 설문조사를 실시한 결 과 선호도는 5점 척도에서 평균 3.56점(약 71.2%)으로 나타 났으며, 특히 클라우드 서비스를 사용한 경험이 있는 사용자 (11명)의 선호도(3.86)가 미경험자(21명)의 선호도(3.4)보다 높게 나타나 BIM 클라우드 서비스가 일반화 될수록 사용이 확대될 수 있는 것으로 조사되었다.

현재 클라우드 컴퓨팅 기술은 Google Apps (Google Docs, Gmail 등)와 같은 Application을 제공하는 서비스형 소프트 웨어(SaaS), 가상 시스템을 사용 용량에 따라 확장 또는 축 소할 수 있는 PaaS 개념의 서비스인 Amazon EC2 (Elastic Compute Cloud), iCloud(애플) 및 G드라이브(Google)와 같 은 인프라 서비스(IaaS) 등으로 구글, 마이크로소프트, 애플, 오라클 등과 같은 IT 기업을 중심으로 개발되어 여러 산업에 확산되어 왔다.

Table 1. Former researches about BIM cloud

Author Contents of Research

Lee (2011) ■Applying the Cloud Computing Technology for Mobile BIM based Project Management Information System

Jeong et al. (2012)

■A Study on the Development of the Safety Management System on Construction Sites in the Cloud Computing Environments

Yoon et al. (2013) ■A Prototype BIM Server based viewer for Cloud Computing BIM Services

Kim et al. (2014) ■Removal method of Burden elements from Construction using Cloud services

최근 건설 산업 또한 클라우드 서버를 통하여 건설현장 안 전관리 시스템(Jeong et al., 2012) 및 SaaS를 통한 건설용 소 프트웨어 의 제공(Song et al., 2011), 클라우드 서비스를 이 용한 건설현장의 부담요소 제거 방안(Kim et al., 2014) 등을 위해 클라우드 컴퓨팅 기술의 접목을 시도하고 있으며, 클라 우드 컴퓨팅 기반 BIM 서비스를 위한 BIM 서버 기반의 뷰어 개발(Yoon, 2013) 및 SaaS를 통한 건설용 모바일 기술의 활 성화(Lee, 2011) 등과 같이 BIM 클라우드 서비스에 관한 연구 들이 시작되고 있다.

BIM 기반 클라우드 시스템에 대한 연구를 살펴보면 대부 분의 연구가 단편적인 모바일 App 및 컴퓨팅 시스템 개발에 대해 집중되어 있으며, 전체적인 인프라 및 플랫폼에 대해 다 룬 연구는 부족한 실정이다. 그리고 BIM 클라우드 서버에 대 해 다룬 연구는 국부적인 파트에서만 연구범위를 다루고 있 어서 새로운 건설프로젝트에서 응용이 어렵다. 국내 중소규

모설계사무소의 BIM 설계 환경 활성화 및 정착을 위해서는 저비용 고효율의 BIM 인프라 시스템 환경과 통합적인 시스 템 관리가 중요하다.

따라서 본 연구에서는 BIM 환경에서 클라우드 컴퓨팅 기 반 시스템 개발 및 소프트웨어를 제공하는 형태가 아닌, 기 존형태에서 플랫폼의 효율성을 향상시키는 개념으로 Virtual Desktop Resource 관리를 통하여 BIM 클라우드 시스템의 구축비용 절감 및 유지관리에 중점을 둔 점에서 그 차별성이 있다.

2.3 타 산업에서의 VDI 활용 현황 분석

건설 산업에서 VDI를 적용하기에 앞서, 가상화 기술을 선 적용하여 활용하고 있는 타 산업에서 주요특징 및 형태를 분 석하였다. 분석대상으로는 병원, 연구소, 교육기관, 공공기관 등으로 BIM 협업 시스템과 유사성을 띄고 있는 즉, 협업을 바탕으로 업무상에서 Data 교환이 활발하게 이루어지는 기 업을 선정하였다.

Table 2. Utilization of VDI in other industries

Company Characteristic

The Catholic University of Korea, Yeouido ST. Mary’s Hospital

Building a cloud computing system at existing environment

Improved care spaces

Hospital

Minimized power consumption in the 24-hour hospital

Use of health information systems while moving

Hospital

Allowed full PC availability, regardless of the device type

Delivery of health information on real-time

Improved stability of the desktop in the data

Reduction of costs through using a thin PC

System of Managed virtual desktops, more than 4000 VM

Included PC of built-in disaster recovery solution

Management Corporation)

To save of time and operate hardware Time-saving in additional new PC

Institute of Technology

Prevented leakage of important data (CAD design drawings, etc.)

Supported tablet devices, such as mobile work

Faster speed of mobile and desktop (text, Internet, etc.)

Offer of comfortable office space

Security of high-level anytime, anywhere

Supply of Storage with integrated service

Provision of environment with suitable resource management

Comfortable space with thin PC

Compensation & Welfare Service

Improved speed and usability

Prevents information leaks and protects against cyber terrorism

Court of Korea

Offer of smart work by VDI

Supply of Same environment of working at all

locations

Woong-Jin

To improve work environment

(dust, heat, reduced occurrence of noise) To Enhance corporate image by eco-friendly

To change the old PC into the VDI Increased convenience system by IT management staff

MPC Marketing Technology & Services

Support of mobile environments Support of WAN and LAN environment for outsourcing services

University of Incheon

Provision of smart classrooms through VDI

National Health Insurance Service

Implementation of environment based on green IT

Cost reduction by 83% through zero client installations

Korea Institute for Curriculum and Evaluation

The reduction of operating costs by test environment

Reflection of VDI environment in the national 2012 proficiency english test

Korean Intellectual Property Office

Secure data of unpublished patent information Stabilized system of examiner's PC

Multifunctional Administrative City Construction Agency

Allowed of data sharing and interactive communication between teachers and students Effective utilization without regard to device

MIRAE Asset

Application of virtualized resources in differential user's tasks and acts

Preventive management center in preparation for leakage of information

Fig. 4. Chart of usability analysis of VDI in other industries

Table 2는 총 21개의 기업을 대상으로 각 분야마다 VDI 시 스템을 도입 후에 발생하는 주요특징 및 변화된 환경을 42개 의 항목으로 분석하였고, 항목들을 활용 용도에 따라 공통된 기준으로 나누어서 10개의 그룹으로 분류하였다. 그 결과 클 라우드 기반 협업 환경에서 VDI 시스템을 도입한 경우, Life Cycle Cost에서 크게 작용하는 유지관리성이 가장 높은 활용 도를 보였고, 건설 프로젝트마다 가변적인 컴퓨팅 환경의 요 구를 충족시키는 확장성이 다음으로, 컴퓨팅의 모바일화 및 중앙관리를 통한 보안성의 활용도가 뒤를 이었다. 이는 건설 산업에서도 VDI 시스템을 도입한다면, BIM 설계 환경 지원 의 저해요소인 컴퓨팅 서버환경 구축 및 운영관리비용에 대 한 부담을 경감할 수 있고, 설계문서 등의 주요 Data에 대해 보안성을 확보할 수 있다는 것을 의미한다.

3. BIM 기반 중소규모 설계사무소의 환경 및 문제현황

3.1 BIM 기반 설계 프로세스 분석

BIM 기반 프로세스는 단순한 2D에서 3D 모델로 구현하 는 것이 아닌 통합 프로젝트 발주 형식의 IPD (Integrated Project Delivery)의 형태로 최소 비용, 최소 시간 및 최소 작 업으로써 최대의 효과를 달성하기 위한 다자간 업무 수행 환 경의 조성과 DB 제공하는 것이다. 다자간 설계 정보교환 과 정에서 주요 Data 형태는 IFC 파일 포맷형태를 표준으로 삼 고 있다. 다자간 협업의 편리성을 위해서는 IFC 파일 포맷의 호환성 향상, 표준화된 소프트웨어 환경체제 및 관리기준과 클라우드 서버 환경이 필수적이다.

BIM 프로세스 과정에서 설계사무소가 일반적으로 수행 하는 작업형태는 발주자의 요구사항 검토 및 대지현황조사, Mass Study 및 법규검토, 단계 별 도면 산출 작업 등이 있다.

다른 협업기관(구조, 설비, 기계 등)들은 각 파트 별 BIM 설 계를 진행하고 BIM Data를 공유하여 모델링 및 기타 업무를 개인 PC 저장소 또는 외장하드에 저장한다.

VDI 클라우드 서버환경의 경우, BIM 프로젝트 진행 중에 1 차적으로 컨셉 모델 및 기타 서류 정보를 생성하여 개인 클라 우드 스토리지로 저장되고, 2차적으로 다자간 BIM 협업 모델 생성 및 공유되어 스토리지로 저장된다. VDI 크라우드 서버 스토리지는 수많은 BIM 모델 및 기타 협업 정보에 대한 최종 종착지이며, 공유 수단으로써 활용된다. 이런 기능의 원활한 순환을 위해서는 사용자 별 스토리지 저장 공간의 적절한 분 배 및 협업 기간 별 요구하는 VDI 서버 퍼포먼스의 충족이 필 요하다.

Fig. 5. Components of the process models of BIM-based design

phases

3.2 중소 규모 BIM 설계 환경의 문제점

BIM 시대 이전 CAD 시대부터 설계환경의 문제점은 발생 하였다. CAD 시대의 설계환경은 드로잉 작업환경에서 설계 저작 Tool의 도입으로 사용에 관한 미숙이나 설계자들 간의 정보전달 지연 및 일관성 결여 등이 문제로 발생하였다. 이 후, BIM 환경에서는 협업 시스템이 도입되면서 인프라 시스 템에 관한 새로운 문제점이 발생하고 있다.

Walia (2006)는 설계의 오류를 사용자, 소프트웨어, 시스 템으로 정의하고 있으며, Her (2012)는 Table 3과 같이 3가지 인자를 8가지 요인으로 구분하였고, BIM을 도입하여 프로젝 트를 수행하고 있는 4개 설계사무소의 담당자 총 38명을 대 상으로 설계환경의 문제점에 대한 설문조사를 실시하였다.

그 결과 3가지 인자 중에 소프트웨어와 시스템에 속하여 있 는 BIM 인프라(네트워크, 하드웨어 등) 성능의 한계와 BIM 소프트웨어의 호환성 등 2가지 요인이 가장 영향력 있는 BIM 설계오류 유형으로 도출되었다. 설계자에 의한 오류가 주를 이루던 CAD 시대와는 달리, BIM시대에는 소프트웨어 기능 문제 및 인프라 시스템 환경으로 인하여 설계오류가 발생할 가능성이 높음을 알 수 있으며, 이는 우선적으로 해결되어야 설계오류의 원인으로 파악 되었다.

Table 3. Design error factor of BIM process

Design Error Factor Elements Classification

■Collaboration Environment

Software

■Limitation of Software Feature

■Problem of Software Compatibility

■Software Defect in Complex Model

System

■Inadequate System of Design Organization

■Lack of Standardized Information and Classification System

■Hardware Performance Limits in BIM Environment

대형 설계사무소의 경우, 축적된 자본을 바탕으로 급속하 게 발전하는 BIM 설계환경의 대응하여 기본적으로 갖추어야 할 BIM 소프트웨어와 이를 뒷받침할 고사양의 컴퓨터 및 서 버 인프라, 보안 시스템 운영능력 등을 적용하였다.

이에 반해, 중소규모 설계사무소에서는 대규모 설계사무소 에 비하여 열악한 환경으로, 기존 2D 설계환경에서 BIM 기 반 업무환경으로 상황 변화에 대하여 신속한 대처가 이루어 지지 않고 있어 BIM 기반 설계환경 도입의 어려움을 겪고 있 다. 특히 국내의 경우, 대규모 설계사무소와 중소 규모 설계 사무소와의 BIM 도입여부와 유지관리환경의 격차는 점차 증 가하고 있다(Kwon, 2012).

Fig. 6. Information flow process of the design phase in BIM-Based project

Table 4. Hindrance elements of BIM processv

Classification Characteristic

Hardware Problems

■Performance Degradation of BIM-based

■Desktop Environment

■Increases of Initial Investment (Diverted from 2D to BIM)

■Escalating Costs of Maintenance and Update

Software Problems

■Lack of Interoperability between Data Information of Different Organizations

■Security of Important Information in BIM Data

중소규모 설계사무소의 BIM 도입에 있어서 조직구성원 컴 퓨팅 환경과 BIM Data Information 저작 및 교환 수단은 BIM 프로세스의 원활한 운영요소와 초기투자비용에 직결된다. 이 는 다시 BIM 설계환경에서 실무자 지원적 관점으로 하드웨어 와 소프트웨어적인 문제, 크게 두 가지로 나타낼 수 있다.

첫째, 하드웨어적인 문제는 2D에서 BIM 프로젝트로 넘어 가는 중소설계사무소의 투입비용 중에서 물리적인 컴퓨팅 시 스템의 초기투자비용과 유지관리 및 업데이트 비용에 대한 운영비용으로 상당 부분을 차지하고, 물리적인 인프라의 지 원이 미약한 경우, BIM 프로세스 컴퓨팅 환경의 퍼포먼스 저 하를 유발할 수 있다.

둘째, 소프트웨어적인 문제는 BIM 업무 특성상 서로 다른 조직 간의 협업 과정에서 발생 가능한 Data Information의 호환성과 보안성의 저해요인이 있으며, 실무자의 직무성과 및 결과물의 완성도와 직결된다.

중앙 집중화가 가능한 가상 서버방식을 통하여 BIM 시스 템 구축 비용감소와 안정적인 운영관리가 가능해진다면 중소 설계 사무소의 BIM 프로젝트 운영 및 적용에 부담감을 줄일 수 있다.

3.3 BIM 기반 VDI 환경 구축 시 고려사항 BIM기반의 설계 프로젝트는 일반적인 업무환경과는 다르 게 다양한 각 분야의 참여자가 협력적 목표 체계를 구축한다.

각 기관들은 정보모델 및 기술 정보에 대한 지속적 공유를 수 행하여 목표 성능을 도출하는 일회성 사업의 성격으로 연합 과 해체를 반복한다는 점과, 기관 별 사용자 마다 사용하는 소프트웨어와 컴퓨팅 요구 성능치가 상아하다는 측면에서, 타 산업에서의 VDI 시스템 서비스 구축방식과는 또 다른 접 근 방안이 고려되어야 한다.

Fig. 7. Considerations(1): BIM-Based collaboration project

가상 데스크탑 인프라에서 BIM 업무 환경의 고려사항으 로, 각 기관의 이질적인 업무 환경을 통합적인 관리 시스템 으로 일관성을 확보하는 것과, 현장과 본사가 구분되는 유 동적인 업무환경에서 Mobile Device 및 데스크탑 가상화 등 의 다양한 접근 방식의 작업환경을 지원하고, BIM Tool 사용 자의 이질적인 시스템 요구 성능 치에 따른 등급 별 Desktop Resource 분배를 통하여 자원 효율화 증대 방안이 모색 되어 야 한다.

Fig. 8. Considerations(2): Different BIM software

4. BIM 설계 조직 환경에서 가상 컴퓨팅 적용 방안

4.1 BIM 환경에서 VDI 적용 방안

중소규모 BIM 설계환경에서 실무자의 업무 Performance 와 직결되는 사항으로 하드웨어적 문제와 소프트웨어적 문 제가 도출 되었으며, 이를 해결하기 위한 방안으로 VDI 적용 에 대한 고려사항은 크게 BIM 특성상 조직의 결성과 해체의 반복과 사용자 별 Desktop Resource의 상이한 요구 성능 치 등 두 가지가 있었다. 앞서 도출된 두 가지 사항을 고려하여 BIM 환경에서 VDI 적용 방안을 모색하였다.

BIM 프로젝트 특성상 다자간 협업 및 일회성 협업시스템 으로 인하여 고정적인 Desktop Resource 보다는 유동적인 Desktop Resource가 필요하다. 일반적인 VDI 시스템을 BIM 환경에 적용한다면, Desktop 요구 성능치의 스펙트럼이 넓은 BIM 저작 소프트웨어 지원에 있어서 문제가 발생할 수 있다.

이러한 요인으로 VDI Server 규모 산정 시 BIM 환경만의 적 합한 절차가 필요하다.

Table 5. Server sizing method

Division Characteristic Advantage

Referencing Method

See similar scale by comparing rough system scale based on basic data depending on business volume (number of users, DB size)

Relatively safe scale could be estimated as comparison with existing established system is enabled.

Calculating Method

A method of calculating numerical scale and applying correction value based on elements for calculating scale including number of users

Ground of scale estimation could be clearly presented and it could be estimated more simply compared with other method.

Simulation technique

Scale is estimated by modeling work load for target business and simulating it.

Relatively accurate value could be obtained.

가상 Server 규모산정방식에는 참조법과 수식계산법, 시뮬 레이션법이 존재한다. 수식계산법은 사용자 수와 환경 등 규 모산정을 위한 요소를 토대로 규모수치를 계산하고, 보정치 를 적용하는 방법이다. 참조법은 업무량과 같은 기본 Data를 바탕으로 대략적으로 비슷한 규모를 참조하여 시스템 규모를 비교하는 방식이다. 시뮬레이션법은 대상 업무에 대한 작업 부하를 직접 모델링하고 측정하여 규모를 산정한다. 시뮬레 이션법의 경우는 Server 규모산정 시 비교적 많은 시간과 비 용이 소모되고 업무마다 작업부하의 값이 상이한 BIM 환경 에서 부적합하여, 참조법을 바탕으로 BIM 기반 VDI Server 규모 산정을 진행하였다.

참조법을 적용한 BIM Desktop Resource 할당방안은 기초 자료 조사, BIM 실무자의 Resource 분석 및 가중치 적용을 위한 항목 도출 등 3단계 절차로 진행된다.

Fig. 9. Referencing method - 1. Research of basic data

첫째, 참조법 바탕의 BIM 실무자 Desktop Resource 할당 방안의 기초자료로 중소설계사무소의 BIM 프로젝트 규모와 설계 단계, BIM 실무자의 주요 업무 및 사용하는 소프트웨어 를 조사한다.

Fig. 10. Referencing method - 2. Analysis of basic data and work

둘째, 앞서 조사된 기초자료를 바탕으로 중소규모 설계 사무소의 BIM 프로젝트를 규모 별로 분류하고, 실무자의 Desktop Resource 측정을 통해 해당 프로젝트에서 BIM 실 무자 업무 행위 별 Desktop Resource의 요구 치를 구분한다.

그리고 BIM Tool 및 사용하는 소프트웨어의 가중치를 분석 한다.

Fig. 11. Referencing method - 3. Classification of system size

셋째, 분석된 자료를 바탕으로 BIM 실무자 별로 상이한 Desktop Resource에 대하여, 할증률 적용항목 및 상대적인 가중치를 도출한다.

Fig. 12. Data processor of Input-Output control system

BIM 기반 VDI Server 산정을 위한 선행 작업으로는 중소 설계사무소 실무자의 PC에서 BIM 업무에 대해 Resource가 Fig 9. 와 같이 Input과 Output 요청이 발생할 때, 하드웨어 중에 주 구성요소인 CPU, Memory, Disk의 Resource Data 값의 수치를 측정한다. 그리고 참조법을 통해 도출된 상대적 인 가중치를 바탕으로 BIM 실무자의 VDI 서버 자원 분석 값 이 실무자가 기존에 사용하던 Desktop의 성능 치 보다 적은 경우, 보정계수³⁾를 적용하고 가산하여 최종 결과 값을 적용 하였다.

4.2 BIM 실무자 Desktop 환경에서 VDI 퍼포먼스 분석

참조법을 적용한 VDI 규모산정에서 도출된 BIM 기반 최적 VDI Resource 값을 국내에서 BIM 프로젝트 업무를 진행하 고 있는 중소설계사무소의 Desktop Resource와 대조하였다.

3) “나종회 (2010), ‘Web/WAS Server의 적정 규모산정에 관한 연구’, 국제 e-비즈니스학회”에서는 Cloud Web Server 규모산정 절자 과 정에서 시스템의 규모산정 시, 여유율을 20~30%로 정하고 있으며, 본 연구에서는 보정계수를 20%로 산정하여 연구를 진행하였다.

국내 중소설계사무소에서 BIM 설계팀 3명의 실무자 PC를 비교 분석하였고, 총 4개의 프로젝트를 진행 중이며 3주 단 위로 3개월간 Resource 값을 적용하였다.

하드웨어 중에서 주요 요소인 CPU를 기준으로 BIM User-1은 VDI 적용 시, 기존 대비 32%의 Resource를 절감 할 수 있으며, User-2은 29%, User-3은 24%로 평균 28%

절감효과를 보였다. 종합적으로 2015년 12월 첫째 주에 비교 적 간단한(Desktop의 Resource 점유율이 낮은) BIM 업무의 경우 가장 많은 35%의 절감을 할 수 있었다. 이는 BIM 환경 에 최적화된 VDI Resource 관리 시스템을 도입한다면, Light User의 낭비되는 자원을 Heavy User에게 제공함으로써, 안 정적인 자원 관리 및 절감이 가능한 것을 나타낸다.

Table 6. Server sizing method

Construction Project Plottage Building Area Total Floor Area

Center and Sinyangji Electric Power Corporation

(Project - 1)

26,299.6m² 12,327.86m² 78,381.97m²

Building an Extension Hanmi Pharm Global Plant

(Project - 2)

50,529.2m² 21,554.25m² 77,026.61m² Incheon Free Economic Zone

(Project - 3) 102,166.20m² 26,621.23m² 119,314.37m² Yangcheon-gu Gealth

Center (Project - 4)

713.1m² 338.16m² 1,663.44m²

Table 7. Server sizing method

User Project Software Main Work

Architect (PC - 1)

■Building Electricity Culture Center

■Yangcheon-gu Gealth Center

■Incheon Free Economic Zone

Archicad, Revit, Bluebeam, PowerPoint, HanS/W, Excel,

PDF

Revit Modeling, CAD Drawing, Document Work

Manager

(PC - 2)■Incheon Free Economic Zone

Archicad, Revit, PowerPoint, HanS/W, PDF

Revit Modeling, Excel

Assistant (PC - 3)

■Building Electricity Culture Center

■Building an Extension Hanmi Pharm Global Plant

Archicad, Revit, Bluebeam, NavisWorks, PowerPoint, HanS/W, PDF

Interface Cross- Check (Navisworks), CAD Drawing

5. 향후 연구 진행 방향 및 결론

최근 국내에서는 BIM 적용을 의무화하는 프로젝트의 증가 로 인하여 BIM 기술의 도입이 확대되고 있지만, 중소설계사무 소에서는 관련 제도 미비, 인프라 구축비용, 상이한 프로세스 등과 같은 다양한 문제로 인해 BIM 확산이 저조한 실정이다.

본 연구에서는 이러한 문제 중에서 BIM 운영관리를 위해 필요한 인프라 구축 및 유지비용 절감 방안으로 최근 타 산업 에서 적용되고 있는 클라우드 컴퓨팅 기술 중 하나인 VDI 시 스템을 BIM 분야에 적용하기 위한 연구를 수행하였다. 연구 수행절차로는 중소설계사무소의 BIM 기반 환경에서 문제점 을 분석하고 타 산업에서 VDI의 활용 요소가 BIM 환경의 저 해요인을 해소 할 수 있는지 분석한 후, 건설 산업에 적합한

Fig. 13. Resource data in the BIM environment

VDI 시스템 적용 방안을 모색하여 Server 규모산정 프로세 스를 구축하였다. 이를 바탕으로 BIM 인프라 환경에 BIM 기 반 VDI 자원 할당 프로세스를 적용하여 자원관리의 효율성을 분석하였다.

BIM 기반 중소설계사무소 건축 환경에서 VDI 적용 시, Desktop의 안정적인 자원관리와 효율적인 Resource 활용이 가 능한 것을 검증하였다. 기대효과는 추가적인 BIM Server 확장 및 변동적인 BIM 환경 대응 시 비용절감으로 이어질 수 있다.

향후 연구과제는 가상화 컴퓨팅 시스템 개발을 통한 실무 자 검증과, VDI Server와 BIM Viewer의 연동에 관한 연구를 통해 활용성 검증을 실시할 것이다.

감사의 글

본 연구는 국토교통부 도시건축 연구개발사업의 연구비지 원(13AUDP-C067809-01)에 의해 수행되었습니다.

이 논문은 국토교통부의 U-City 석·박사과정 지원사업으 로 지원되었습니다.

References

Ahn, C. S., Lee, M. K., Ryu, Y. J., Kim, S. A., and Chin, S. Y. (2010). “An Analysis on the Cloud Computing Through the Utilization of U-Service in U-City : Regarding with SaaS.” Korea Institute Of Communication Sciences, pp. 863-864.

Hong, S. W., and Jung, Y. S. (2015). “Classifications and property definitions of BIM software in construction industry.” ARCHITECTURAL INSTITUTE OF KOREA, 35(1), pp. 479-480.

Her, B. R. M., Shim, J. H., Kim, H. S., and Kim, D. H.

(2012). “Design Error Classification and Causation in BIM Design.” ARCHITECTURAL INSTITUTE OF KOREA, 28(10), pp. 21-29.

Jeong, Y. H., Lee, J. S., Ham, N. H., Kim, J. H., and Kim, J. J. (2014). “A Study on Improvement Plan of BIM-based Design Process using DSM - Focus on the Criteria Design Phase -” Society Of Cadcam Engineers, 19(4), pp. 368-389.

Jeong, S. Y., Kim, B. K., Choi, W. S., and Na, H. S.

(2012). “A Study on the Development of the Safety Management System on Construction Sites in the Cloud Computing Environments.” The Korea Contents Society, pp. 417-418.

Kim, S. S., Park, J. L., Kim, J. H., and Kim, J. J.

(2011). “A study on improvement process of progress phase in the architectural design competition.”

ARCHITECTURAL INSTITUTE OF KOREA, 10, pp.

221-222.

Kim, K. S., Hyun, C. T., Hong, T. H., Jo, S. M., and Mun, H. S. (2010). “Development of an Unit Cost Modification Model for Proper Actual Cost Data in Small Building Construction Projects.” The Korea Institute of Building Construction, 2, pp. 81-89.

Kwon, S. H., Lee, W. J., Jo C. W., and Ock, J. H.

(2012). “A Study on the Revitalization for BIM in the small Medium Sized Architectural Design Company:

KBIMS Libarary(82)” pp. 387-389.

Kim, T. H., Kim, H. I., and No, J. C. (2015). “VDI Real- Time Monitoring System for KVM-Based Virtual Machine Resource Usage Analysis.” Journal of The Institute of Electronics and Information Engineers, 52(1), pp. 69-78.

Kim, I. H., and Choi, J. S. (2010). “IFC Standard Interoperability for Quality Assurance Based on the Open BIM Environment.” Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea, 16(2), pp. 92-103.

Ku, J. H., and Huh, E. N. (2015). “A Proposal of VDI Protocol Stucture based Web for Performance Improvement.” Korea Institute Of Communication Sciences, pp. 820-821.

Kim, S. Y., Kim S. H., and Oh, S. G. (2012). “A Study on Librarians’ Perspectives of Cloud Computing Service.” Korean Library And Information Science Society, 43(1), pp. 241-259.

Kim, J. Y., Yoon, M. S., Pa가, K. R., and Kim, J. M.

(2014). “Removal method of Burden elements from Construction using Cloud services.” The Korean Society Of Computer And Information, 22(2), pp.

123-125.

Kim, E. G., Aum, P. H., and Kim, I. H. (2014). “A Study on Building the Work Environment to Utilize BIM for Domestic Architectural Firms.” ARCHITECTURAL INSTITUTE OF KOREA, 30(3), pp. 121-128.

Lee, J. Y., Seo, M. R., and Son, B. S. (2009). “A Study on the Exchange Method of Building Information Model between BIM Solutions using IFC File Format.” ARCHITECTURAL INSTITUTE OF KOREA, 3, pp. 29-38.

Min, Y. G., and Lee, J. K. (2011). “A Study on the BIM Application in Architecture Design Phase : Focus on BIM(Building Information Modeling) Process for Schematic Design.” Korea Digital Architecture And Interior, 11(4), pp. 29-38.

Malak, Al. Hattab., and Farook, Hamzeh. (2013).

“Information Flow Comparison Between Traditional and Bim-Based Projects in the Design Phase.”

Proceedings for the 21st Annual Conference of the International Group for Lean Construction, 21, pp.

761-770.

Oh, H. O., Kim, J. H., Kim, M. S., Lee, J. H., and Jung, J. H. (2011). “The Study on the Structure Design Process and Modeling Guidelines Based on BIM.” ARCHITECTURAL INSTITUTE OF KOREA, 27(12), pp. 107-114.

Prasad Calyam, Rohit Patali, Alex Berryman, Albert M and Rajiv Ramnath (2011). “Utility-directed resource allocation in virtual desktop clouds.” Computer Networks, 55(18), pp. 4112-4130.

Ra, J. H., and Choi, K. D. (2010). “A Study on Proper Sizing Model for Web/WAS Server.” Global E-Business Association, 11(1), pp. 309-324.

Shin, J. H., Choi, J. S., and Kim, I. H. (2016).

“Development of IT BSC-based Assessment System to Measure BIM Performance for Architectural Design Firms.” ARCHITECTURAL INSTITUTE OF KOREA, 1, pp. 3-12.

Shin, J. H., Lee, K. H., Kwon, S. W., Choi, G. S., and Ko, H. L. (2015). “A Study of the Establishment of BIM Design Environment based on Virtual Desktop Infrastructure(VDI) of Cloud Computing Technology.”

Korean Journal of Construction Engineering and Management, KICEM, 16(4), pp. 118-128.

Stuart, Porter., Terence, Tan. b., Tele, Tanc., and Geoff, West.d. (2014). “Breaking into BIM:

Performing static and dynamic security analysis withthe aid of BIM.” Automation in Construction, 40, pp. 84-95.

Sim, G. S., Kim, S. M., and Ahn, J. H. (2013). “A Study on the Current Status and Improvement of BIM in the Government Owner Perspective - Focus on the KEPCO Na-Ju Head Office Project.” Journal 22 of KIBIM, 3(2), pp. 19-27.

Shin, J. H., Kwon, S.W., Lee, K.H., Choi, S.D. and Kim, J.M., (2015). “A Study of the Establishment of Framework for Information Exchange based on IFC Model in Domestic Collaborative Design Environment.”

Korean Journal of Construction Engineering and Management, KICEM, 16(1), pp. 24-34.

Walia, G. S., Carver, J., and Philip, T., (2006).

"Requirement error abstraction and classification:

an empirical study.” International Symposium on Empirical Software Engineering and Measurement, pp. 158-167.

Yoo, S. Y., Kim, S. O., Kim, T. K., Baek, R. M., Suh, C.

S., Chung, C. Y., and Hwang, H. (2012). “Economic analysis of cloud-based desktop virtualization implementation at a hospital.” Yoo et al. BMC Medical Informatics and Decision Making, 12(119).

Yang, E. J., Choi, H. S., Han, S. Y., and Park, S. Y.

(2010). “A Priority Allocation Scheme Considering Virtual Machine Scheduling Delays in Xen Environments.” KOREA INFORMATION SCIENCE SOCIETY, 37(4), pp. 346-255.

Yoon, S. W., Kim, B. K., Choi, J. M., and Kwon S. W.

(2013). “A Prototype BIM Server based viewer for Cloud Computing BIM Services.” KOREAN SOCIETY OF CIVIL ENGINEERS, 33(4), pp. 1719-1730.

Yoon, Y.J. (2008). “A Study on the Organizational Change in Architectural Design Firmby Introducing BIM.” Masters Thesis, Sejong University.

요약 :

최근 국내에서는 BIM 적용을 의무화하는 프로젝트의 증가로 인하여 BIM 기술의 도입이 확대되고 있지만, 중소설계사무소에 서는 관련 제도 미비, 인프라 구축비용, 상이한 프로세스 등과 같은 다양한 문제로 인해 BIM 확산이 저조한 실정이다. 본 연구에 서는 이러한 문제 중에서 BIM 운영관리를 위해 필요한 인프라 구축 및 유지비용 절감 방안으로 타 산업에서 최근 적용이 모색되고 있는 클라우드 컴퓨팅 기술 중 하나인 VDI 시스템을 BIM 분야에 적용하기 위한 연구를 수행하였다. 연구 수행절차로는 중소설계 사무소의 BIM 기반 환경에서 문제점을 분석하고 타 산업에서 VDI의 활용 요소가 BIM 환경의 저해요인을 해소 할 수 있는지 분석 한 후, 건설 산업에 적합한 VDI 시스템 적용 방안을 모색하여 Server 규모산정 프로세스를 구축하였다. 이를 바탕으로 BIM 인프 라 환경에 적용하여 자원관리의 효율성을 분석하여 BIM 환경에서 성공적인 VDI 도입에 일조 하고자 한다.

키워드 :

BIM, 데스크탑 가상화 인프라, 클라우드 컴퓨팅, 설계 조직