R&D연구결과보고서

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골조 및 외피 최적화 설계 및

시공기술 혁신을 위한 ICT 융합기술개발

(최종보고서) 2016.04.14

주관기관 (주)마이다스아이티

참여기관 (주)유누스

전자부품연구원 (주)포스코건설

미래창조과학부장관 귀하

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제 출 문

본 보고서를 “골조 및 외피 최적화 설계 및 시공기술 혁신을 위한 ICT 융합기술 개발”(개발기간：2014. 04. 01. ~ 2016. 02. 29.)과제의 최종보고서 15부를 제출합 니다.

2016. 04. 14.

주관기관명 ː ㈜ 마이다스아이티 (대표자) 이 형 우 (인) 참여기관명 ː 전자부품연구원 (대표자) 박 청 원 (인) 참여기관명 ː ㈜ 유누스 (대표자) 황 성 욱 (인) 참여기관명 ː ㈜ 포스코건설 (대표자) 한 찬 건 (인)

총괄책임자 : 신 대 석 참여기관책임자 : 송 병 훈 참여기관책임자 : 정 현 석 참여기관책임자 : 박 종 진

정보통신·방송연구개발 관리규정 제36조에 따라 보고서 열람에 동의합니다.

※ (인)은 1장에 찍는 것이 원칙이나, 불가피한 경우 개별적으로 가능

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기술개발사업 최종보고서 초록

1. 일반 현황

사업명 SW컴퓨팅산업원천기술개발사업 기술분류 융합SW/응용고도화SW 과제명(과제번호) 골조 및 외피 최적화 설계 및 시공기술 혁신을 위한 ICT 융합기술개발

(B0101-15-0544)

주관기관

기관

(기업)명 ㈜마이다스아이티 설립일 2000년 9월 1일 주소 (463-400) 경기도 성남시 분당구 판교로 228번길 17, B동 마이다스아이티

대표자

(기관장) 이 형 우 연락처

홈페이지 http://www.midasit.com/ Fax 031-789-2001

기술 개발 현황

총괄책임자 신 대 석 연락처

실무담당자 이 진 우 연락처

(e-mail) ([email protected]) 참여기관

(책임자)

전자부품연구원(송병훈)

㈜유누스(정현석)

㈜포스코건설(박종진) 총사업비

(천원)

정부출연금 민간부담금

현금 현물 합계

3,100,000 93,500 996,500 4,190,000 총수행

기간 2014. 04. 01. ~ 2016. 02. 29. (23개월)

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2. 기술개발 개요

o 골조/외피 최적화 설계 및 시공기술 혁신을 위해 실무 프로세스의 생산성과 효율성을 극대화 시킨 통합 솔루션을 개발, 상용화함.

- 모델링 엔진 : 3D 골조/외피 모델링, 2D 도면 기반의 3D 모델링 - 최적설계 엔진 : 중력 및 내진해석 수행, 최적화 설계

- 설계도서 엔진 : 도면, 보고서, 계산서 출력

- 시공관리 엔진 : 물량산출, 시공 공정관리, 시공 최적분석

- 클라우드협업 엔진: 시공 센서, 모델설계, 시공관리 클라우드 협업

<그림 1> 5개 핵심엔진 구성

o 5개 핵심엔진(모델링, 최적설계, 설계도서, 시공관리, 클라우드 협업)을 구축하여 2D도면으로 부터 건물정보 및 기하정보를 이용하여 3D모델링을 자동생성한 후, 해석 및 설계기준 알고 리즘 수행을 통해 경제성과 시공성을 확보한 결과를 제공하고, 최종 설계도서와 시공에 필요 한 물량산출 및 시공관리까지 제공하는 솔루션을 개발함.

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3. 개발결과 요약

키워드 건축정보모델링, IFC, 최적설계, 정보통합, 설계도서, 시공관리, 클라우드 협업 핵심기술 대규모 건축물의 골조/외피 최적설계 기술 개발과 시공을 위한 상세설계,

물량산출, 도면작성, 시공관리 등 건설 프로세스 효율화 혁신기술 개발

최종목표

o ICT 융합기술을 통한 기술 및 생산성 혁신 가능성이 높고 건설 공 사비의 40% 비중을 차지하는 골조와 외피를 대상으로, 최적설계 전산기술 개발 및 상세설계, 물량산출, 도면작성, 시공관리 등 관련 분야/기술에 대한 생산성 혁신기술 개발

개발내용 및 결과

o 골조/외피 설계의 구조 안전성, 시공 용이성, 물량 최소화를 고려 하여 건설비용을 예측/판단할 수 있는 최적설계 전산기술 개발

o 골조/외피 설계부터 시공까지 제반 정보를 통합/연계해서 효율적으 로 공사를 관리할 수 있는 통합 플랫폼 구축

o 시공 공정관리(생산·배송·설치)와 실시간 센서 분석(변형·파손·

온도) 기술을 탑재한 3D 모델기반의 시공관리 전산기술 개발

기술개발 배경

o 건축물 또는 비정형 종합운동장 및 공항 등의 대규모 시설물에서 골조와 외피는 전체공사비의 40%를 차지하는 시장 비중이 큰 영역 이지만, 기술집약적 설계/엔지니어링은 기술선진국에, 노동집약적 상세설계 및 시공업무는 중국 및 동남아의 낮은 인건비에 밀려 글로벌 경쟁력을 상실함.

o 골조/외피의 최적설계, 실시설계, 상세설계, 도면 작성, 물량산출 및 관리, 공사 관리 등에 특화되어 관련 업무를 통합 지원할 수 있는 ICT 융합기술은 전산화 효과가 큰 반면 세계적으로 초기 단계 기술로서 기술 선점 효과가 큰 것으로 판단됨

o 첨단 ICT를 융합한 최적설계, 상세설계 및 시공을 지원하는 ICT융합 기술 개발로, 공사비 절감 실현과 골조/외피 품질 및 업무 생산성의 혁신적인 향상을 통하여 고부가가치 세계선도기술로서 관련 기술 수입 대체 및 대규모 시장 창출 가능함

핵심개발 기술의 의의

o 초고층건물, 대공간건물, 비정형 종합운동장 및 공항 등의 골조 및 외피 성능과 건설비용을 최적화할 수 있는 대규모 시설물 최적설계 전산기술 개발 (첨단 ICT 기술을 융합하여 골조와 외피의 성능과 경제성을 최적 화할 수 있는 전산설계 기술 개발하여 글로벌 경쟁력을 갖는 차별화된 설계 기술 개발)

o 골조/외피의 상세설계, 물량산출, 도면 작성, 제장정보 생성, 시공관리 등 업무를 3D 구조 BIM 환경에서 통합 수행할 수 있는 플랫폼 구축 (기

본적인 3D 모델링, 실시설계 배근상세 및 시공상세설계, 도면 작성, 제작 정보 생성/유통, 물량산출 및 관리, 시공 관리 등 현업 통합 지원)

o 2D CAD 도면을 기반으로 한 3D 모델 전환기술

적용 분야

o 건축 구조물의 안전성 및 성능 해석/평가 o 건축 구조물의 해석/설계

o 건축 구조물의 헬스 모니터링 o 건축 구조물의 시공관리용 계측

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4. 기술 및 경제적 성과

기술적 성과

o 정량적 목표 대비 초과 달성 (특허 7건/ 프로그램 등록 4건/ 논문 6건) o SW 제품의 품질향상을 위한 GS 인증을 통해 소프트웨어의 최종 품질 확보 o 빌딩스마트협회 IFC 인증을 통해 건설 BIM 관련 공신력 확보

경제적 성과 o 2016년 사업화 착수 예정 (3장 3절 사업화 계획 참조)

5. 파급 효과 및 기대 효과

파급 효과

[기술적 측면]

o 건축 구조물 설계에서 요구되는 다양한 설계기술을 확보하여 도면/

해석/설계 통합 패키지 S/W로 개발함으로써 관련 설계기술을 국내 설계업체에 보급, 확산시켜 기술경쟁력을 향상시킴.

o 초기 설계단계 뿐만 아니라 시공 공정관리와 공사용 물량 산출 정보를 제공하여 시공단계에서 효율적이고 신뢰성 있는 데이터로 공사를 제어 할 수 있는 기술을 제공하여 설계와 관련 기술과 업무의 신뢰성을 높일 수 있음.

[경제적․산업적 측면]

o 국산 솔루션을 보급하여 고가의 외산 솔루션을 대체함으로써 연간 1,000억원 규모의 관련 S/W 시장에 수입대체 효과가 기대되고, 이를 통한 외화절감 뿐만 아니라 합리적인 가격으로 국내 건설설계 산업 분야의 보급/확산에 기여할 수 있음.

o 건설 정보화(건설융합 ICT) 부분 통합 패키지 제품을 활용하여 건축 구조물에 대한 골조/외피 최적화 설계 및 시공계획의 최적안을 제공 하는 설계 또는 시공 컨설팅 서비스의 전문화된 새로운 비즈니스 모델 의 창출 효과가 발생함.

[사회적 측면]

o 골조/외피 최적화 설계 통합 패키지 S/W는 관련 업계뿐 아니라, 교육 기관 및 학계에 보급하여 표준화되고 전문화된 능력을 갖춘 건설 및 설계 인력을 육성할 수 있음.

o 건설 정보화(건설융합 ICT) 부분 통합 패키지 S/W 개발은 세계적인 IT 분야 강국으로서 풍부한 우수 IT 전문가를 건설 및 설계 산업 분야에 활용할 수 있으며, 또한 우수한 인력들의 건설 및 설계 산업 분야로의 진출을 유도하는 긍정적인 측면을 기대할 수 있음.

기대 효과

o 설계에 최적설계 전산기술을 적용하고, 시공관리에 정보 통합 플랫폼을 활용할 경우, 골조/외피 설계 일정 30~40% 단축 효과

※ 시간단축: 개념설계(190→90), 상세설계(436→220), 실시설계(1023→815), 검토/협업(175→16) o 골조/외피 설계부터 시공까지 정보를 통합/연계한 플랫폼을 활용한 경우,

공사비용 20~30% 절감 효과

※ 미공군 CASE 연구자료와 아키버스사 발표자료: m²당 4,591$에서 3,426$로 절감

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6. 해당 기술, 제품의 시장 현황

국내 시장

o 국내의 건설기술력은 조사대상 21개 국가 중 7위를 기록함. 그러나 1위 를 차지한 미국 및 유럽 건설 선진국에 비해서 경쟁력의 핵심인 엔지니 어링 능력이 특히 취약한 편임. 특히, 세부지표인 설계경쟁력은 19위를 기록해, 건설 기술 선진국에 비해서 많이 취약한 것으로 나타남.

※ 2014년 국토교통부 발표 보도 자료 中

해외 시장

o 미국, 유럽 등 건설 기술 선진국들은 제조업 수준의 3차원 기반 건물 정보환경을 구축하여 건설 생산성을 극대화하려는 노력을 지속하고 있으 며, 최근 3D BIM기술 기반의 경쟁력을 앞세워 중동 등의 국제 설계시장 을 독점하고 있음.

7. 제품 사진 o 모델링 엔진

o 최적설계 엔진 o 시공관리 엔진

o 설계도서 엔진 o 클라우드협업 엔진

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기술개발사업 주요 연구성과

>

사업명 SW컴퓨팅산업원천기술개발사업

과제명(과제번호) 골조 및 외피 최적화 설계 및 시공기술 혁신을 위한 ICT 융합기술개발 (B0101-15-0544)

주관기관명 ㈜마이다스아이티 설립일 2000년 9월 1일

주소 (463-400) 경기도 성남시 분당구 판교로 228번길 17, B동 마이다스아이티

대표자(기관장) 이 형 우 연락처

총괄책임자 신 대 석 FAX 031-789-2027

총수행기간 2014. 04. 01. ~ 2016. 02. 29.

총사업비(백만원) 4,190 정부출연금 3,100 민간부담금 1,090 참여기관(책임자) 전자부품연구원(송병훈), ㈜유누스(정현석), ㈜포스코건설(박종진)

성과지표 세부지표 성 과 비 고

사업화 성과

매출액

개발제품 개발후 현재까지 0 억원

향후 3년간 매출 520 억원

관련제품 개발후 현재까지 0 억원

향후 3년간 매출 0 억원

시장 점유율

개발제품

개발후 현재까지 국내 : 0 % 국외 : 0 % 향후 3년간 매출 국내 : 40 %

국외 : 30 %

1

장 서론

제

1

절 과제의 개요

1.1.1 개발 대상 기술․제품의 개요 1) 개발 대상 제품 개요

o 골조/외피 최적화 설계 및 시공기술 혁신을 위해 실무 프로세스의 생산성 과 효율성을 극대화 시킨 통합 솔루션을 개발, 상용화함.

- 모델링 엔진 : 3D 골조/외피 모델링, 2D 도면 기반의 3D 모델링 - 최적설계 엔진 : 중력 및 내진 해석 수행, 최적화 설계

- 설계도서 엔진 : 도면, 보고서, 계산서 출력

- 시공관리 엔진 : 물량산출, 시공 공정관리, 시공 최적분석

- 클라우드협업 엔진: 시공 센서, 모델설계, 시공관리 클라우드 협업

<그림 1-1> 5개 핵심엔진 구성

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o 5개 핵심엔진(모델링, 최적설계, 설계도서, 시공관리, 클라우드 협업)을 구축 하여 2D도면으로부터 건물정보 및 기하정보를 이용하여 3D모델링을 자동 생성한 후, 해석 및 설계기준 알고리즘 수행을 통해 경제성과 시공성을 확 보한 결과를 제공하고, 최종 설계도서와 시공에 필요한 물량산출 및 시공 관리까지 제공하는 솔루션을 개발함.

2) 개발 대상 제품 구성

o 골조/외피의 설계/구조/시공분야 관련 업무를 통합 지원할 수 있는 3D 구 조 BIM 기반의 통합 솔루션으로써 설계업무와 시공관리업무의 생산성을 혁신할 수 있는 플랫폼을 구축함.

[모델링엔진]

o 정보 CAD기반으로 3D 객체를 모델링하는 엔진 - 3D 기하 모델러 (골조/외피, 정형/비정형) - 2D 도면 기반의 3D 자동/반자동 모델러 - 2D 도면의 3D 모델 변환기

- 구조부재 자동 모델링 - 구조해석 모델 변환기

[최적설계엔진]

o 일반 및 시공단계별 해석과 부재의 최적설계를 수행하는 엔진 - 강성/강도/내진해석

- 시공단계 해석

- 강도검증 및 자동설계 기능 - 최적설계 기능

[설계도서엔진]

o 설계도서 작성지침과 사용자 스타일로 설계도서를 생성하는 엔진 - 설계도서 사용자 스타일 설정기능

- 설계도면 자동 생성 - 인허가 서류 자동 생성 - 구조계산서 자동 생성 - 3D PDF 보고서 생성

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<그림 1-2> 기능구성 및 결과물

[시공관리엔진]

o 시공에 필요한 물량산출과 시공 공정관리를 수행하는 엔진 - 물량산출 기능

- 시공 공정관리 모듈

[클라우드협업 엔진]

o 시공 계측정보와 모델을 클라우드 기반으로 수집/관리/협업 지원하는 엔진 - 시공 센서 클라우드 협업

- 모델설계 클라우드 협업 - 시공관리 클라우드 협업

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1.1.2 개발 대상 기술․제품의 필요성과 파급효과 1) 개발 대상 기술․제품의 필요성

개발대상 기술 및 현상 기술/제품의 필요성

건축물의 골조/외피 부분 공사비의 40% 수준

설계 및 공정관리 부분 LCC 발생비율 1% 수준

건축 설계분야 영세성 ➡ ^{낮은 기술경쟁력}

엔지니어링 능력 취약 낮은 노동생산성

도면 해석 설계 통합 S/W 기술력확보, 자동화, 정보화

설계분야 더딘 발전 변화 산업차원의 개선 조기착수

ICT융합기술 통합 패키지 생산성 획기적 개선

<표 1-1> 개발 대상 기술·제품의 필요성

o 건축물의 골조/외피는 전체 공사비의 40%의 비중을 차지하고, 설계와 공정 관리는 라이프사이클(설계-시공-유지관리) 발생비용의 1% 정도의 비중을 차 지하나 나머지 99%인 시공, 유지관리 전체비용에 큰 영향을 줌.

o 건축설계분야는 주로 민간부문에 해당하고 절대다수가 중소규모의 영세업 종으로 그동안 국가차원의 근본적인 기술개발에서 상대적으로 소외되어 온 분야임. 최근 건설경기의 어려움과 치열한 국제시장의 현황을 감안할 때, 이제 설계분야는 국가산업차원에서의 관심과 기술투자가 절실함.

o 국내의 건설 기술력은 선진국의 67%에 불과하고, 특히 설계경쟁력은 19위 로 경쟁력의 핵심인 엔지니어링 능력이 취약하여, 기술경쟁력 약화로 인한 한국의 건설노동생산성은 주요 선진국에 비해 낮은 노동생산성(일본의 약 50%)을 보이고 있는 상황임.

o 상기한 어려움의 극복 및 기술력 향상을 위해서는 전문 인력의 양성과 함 께 건설 정보화(건설융합 ICT) 부분의 도면 해석 설계 통합 패키지 S/W를 개발 보급하여, 관련 기술과 프로세스 자동화 및 정보화가 대단히 중요함.

o 이에 ICT융합기술의 도면 해석 설계 통합 패키지 S/W로 개발하여 우리 설계 및 시공관리 분야의 생산성을 근본적이고 획기적으로 개선하고자 함.

(19)

<그림 1-3> ㈜마이다스아이티 S/W제품을 사용한 초고층, 스타디움, 공항 건물 사례

2) 개발 대상 기술․제품의 파급효과 [기술적 측면]

o 건축 구조물 설계에서 요구되는 다양한 설계기술을 확보하여, 도면 해석 설 계 통합 패키지 S/W로 개발함으로서 관련 설계기술을 국내 설계 기업체에 보급, 확산시킴으로써 기술경쟁력을 향상시킴.

o 초기 설계단계 뿐만 아니라 시공 공정관리와 공사용 물량 산출 정보를 제 공하여 시공단계에서 효율적이고 신뢰성 있는 데이터로 공사를 제어할 수 있는 기술을 제공하여 설계와 관련 기술과 업무의 신뢰성을 높일 수 있음.

o 미국, 유럽, 일본 등 주요 선진국에 비해 상대적으로 낮은 노동생산성을 보 이고 있는 국내의 건설 분야가 국내 실정에 맞는 건설융합 ICT분야의 혁신 기술 확보로 고부가가치 산업으로 전환할 수 있는 계기를 마련할 수 있음.

o 체계적 설계 자료정보를 공동으로 활용하여 신속 정확한 최적설계 구현 및 설계도서의 표준화 및 간소화로 시간 비용 관리자원의 오류감소, 설계-시공 단계 및 분야별 정보 재활용으로 재작업 방지, 설계품질 검증으로 설계오 류 사전 원천제거로 설계변경 방지, 설계시공 협업으로 설계단계부터 시공 비용 최소화 등 설계 시공공정의 생산성 향상 기대.

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[경제적․산업적 측면]

o 세계적으로 초기 기술 단계에 있는 건설 관련 업무를 통합 지원할 수 있는 ICT융합기술 개발로 관련 시장을 선점하여 국가 경쟁력을 높일 수 있는 기 회이며, 선진국의 의존도를 줄여서 기술자립화를 이룰 수 있음.

o 국산 솔루션을 보급하여 고가의 외산 솔루션을 대체함으로써 연간 1,000억 원 규모의 관련 S/W 시장에 수입대체 효과가 기대되고, 이를 통한 외화절 감 뿐만 아니라 합리적인 가격으로 국내 건설 설계 산업분야의 보급/확산 에 기여할 수 있음.

o 세계적으로 엔지니어링 패키지 S/W의 시장규모를 살펴보면 중국은 한국의 10배, 일본은 한국의 3~4배 수준으로 큰 시장임. 주요 해외 타겟시장에 대해 시장성숙도, 경쟁수준, 기술수준 등을 분석해서, 마케팅 포지셔닝을 결정, 세부전략을 수립하여 해외시장으로 진출해서 연간 100억 이상의 수출을 기대할 수 있음.

o 건설 정보화(건설융합 ICT) 부분 통합 패키지 제품을 활용하여 건축구조물 에 대한 골조/외피 최적화 설계 및 시공계획의 최적안을 제공하는 설계 또 는 시공 컨설팅 서비스의 전문화 된 새로운 비즈니스 모델의 창출 효과가 발생함.

[사회적 측면]

o 정확한 구조물 3D 모델에서 시공관리 정보를 추출하여 작성된 공정관리를 사용하여 프로젝트 관리자는 공정현황을 실시간으로 확인/조치함으로 인해 현장에서 발생할 수 있는 공사지연 등에 대한 합리적인 판단이 가능하기 때문에 관련 사고의 예방이 가능함.

o 골조/외피 최적화 설계 통합 패키지 S/W는 관련 업계뿐 아니라, 교육기관 및 학계에 보급하여 표준화되고 전문화된 능력을 갖춘 건설 및 설계 인력 을 육성할 수 있음.

o 건설 정보화(건설융합 ICT) 부분 통합 패키지 S/W 개발은 세계적인 IT 분 야 강국으로서 풍부한 우수 IT 전문가를 건설 및 설계 산업 분야에 활용할 수 있으며, 또한 우수한 인력들의 건설 및 설계 산업 분야로의 진출을 유 도하는 긍정적인 측면을 기대할 수 있음.

o 현재 국내에는 건축 도면 및 각종 자료의 관행적 표현과다 및 기준이 난립 하고, 각종 정보분류체계 등 기술정보 표준기반이 취약하여, 기술자료, 정 보, 지식 등을 정보화하여 공유기반이 구축됨.

(21)

구분 내용

최종목표

o ICT 융합기술을 통한 기술 및 생산성 혁신 가능성이 높고, 건설공사비의 40% 비중을 차지하는 골조와 외피를 대상으로

최적설계 전산기술, 생산성 혁신기술, 2D CAD 도면 자동 생성기술 개발 - 골조/외피 성능과 건설비용 최적화를 위한 최적설계 전산기술 개발 - 골조/외피 상세설계, 물량산출, 도면작성, 시공관리 등 보편적 기술에 대한 생산성 혁신기술 개발

- 2D CAD 도면 생성기술 기반으로 설계도서 자동 생성기술 개발

세부목표

[주요 기능]

o 통합 플랫폼 구축

- 기본 플랫폼 구축 : 모델링 엔진 + 최적설계 엔진 + 설계도서 엔진 - 시공관리 엔진과 연동파일 호환방식 구축

- 클라우드협업 엔진에 각 엔진별 입력/결과 데이터 관리체계 구축 o 모델링 엔진

- 2D, 3D 기하 모델링 : 실시간 부재결합 및 정보처리 100%

- 2D 도면기반의 3D 모델 전환 : 수직/수평부재 100% 전환 - 구조부재의 최적배치 : 직교 수평부재 100% 자동생성 - 외피 모델링 : 모델링된 외피 최적설계에 100% 고려

o 최적설계 엔진

- 해석성능 : 국내 점유율 1위 제품의 수행속도 이상 - 시공단계해석 : 단계별 해석결과 제공, 하중조합에 반영 - 강도검증 및 자동설계 : 중국/일본/국내 설계기준 100% 반영 - 최적설계 : 안전성/사용성/경제성/시공성 고려한 알고리즘 탑재

o 설계도서 엔진

- 사용자 스타일 설정 : 템플릿기반 구조도면/배근일람표 스타일 설정 - 설계도면 자동생성 : 개요/평면도/단면도/배근일람표 자동생성 100%

- 인허가 서류 자동생성 : 계획서/계산서/내진안전확인서 자동생성 - 3D PDF기반 보고서 : 3D모델 확인/조작기능 탑재

o 시공관리 엔진

- 물량산출 : 철골/철근콘크리트 소요 물량 자동 산출

- 시공 공정관리 : 3D 모델기반 자재 생산/배송/설치 현황관리 - 시공 최적분석 : 시공 에너지효율성/구조건전성 분석, 피드백

제

2

장 과제 수행의 내용 및 결과

(

기술개발 내용 및 방법

)

제

1

절 최종 목표 및 평가 방법

2.1.1 최종 목표

(22)

성능 지표 정의

- 상용 2D CAD로 작성된 도면을 3D 모델로 전환하기 위해서는 부재자동인식 알고리즘과 3차원 형상을 만들어 내기 위한 추가적인 정보가 필요함. 2D 객체별 레이어 및 색상정보를 기준으로 형상인식 알고리즘을 적용한 자동인식 및 지정을 통해 자동인식률을 높임.

또한 건물의 층별 높이정보 및 객체의 레벨 정보를 이용하여 필요한 3차원 정보 를 획득함. 이 기술로 2D CAD객체에서 3D모델로 자동 전환되는 비율을 의미함.

성능 목표치

근거

- 대부분의 건축물은 X,Y 평면상에 수직한 부재에 대해서는 정보화 단계를 거쳐 3D 전환율을 95% 이상 확보하고, 경사진 부재에 대해서는 Room 프로파일 정의 또는 연결되는 상하부재와의 관계를 파악하여 70% 이상의 3D 전환율을 확보함.

구분 내용

o 클라우드협업 엔진

- 시공 센서 클라우드 협업 : 클라우드기반 시공 센서 정보 수집관리 - 모델설계 클라우드 협업 : 클라우드기반 모델설계 정보 연동관리 - 시공관리 클라우드 협업 : 클라우드기반 시공관리 정보 연동관리

[주요 성능치]

o 모델링 엔진

- 2D 객체의 3D 모델 전환 성공률 : 90% 이상 - 3D 기하모델의 해석모델 전환 성공률 : 90% 이상

o 최적설계 엔진

- 성능 : 30만 절점 모델 기준으로 5분 이내 해석 - 최적설계 : 최대 경제성 대비 90% 이상

o 설계도서 엔진

- 실시도면 대비 도면생성률 : 80% 이상 - 사용자 스타일 적용률 : 99% 이상

o 시공관리 엔진

- 물량산출 성능 : 3D 모델기반 자동 물량 산출율 80% 이상

- 시공관리 성능 : 설치자재 시공현황관리 대상 중 80%이상 추적 관리 - 시공 최적분석 : 에너지 효율성 및 구조안전성 분석 수요기관 평가 만족

o 클라우드협업 엔진

- 클라우드 플랫폼 데이터 안정화 95% 이상

※ 주요 성능 지표 정의 및 목표치 근거

o 모델링 엔진

① 2D 객체의 3D모델 전환 성공률: 90% 이상

(23)

- Geometry 기반의 3D 기하모델을 유한요소법이 적용되는 해석모델(절점-요소모델) 로 자동 전환하는 기능을 의미함.

성능 목표치

근거

- 부재타입, 연관부재타입, 상하좌우 연결조건, 평면상의 위치, 소속층 및 레벨정보 를 인식하여 기둥, 보 등 선형부재인 경우 95%이상, 오프닝을 포함하는 슬래브, 벽 등 면형부재인 경우는 80% 이상의 전환율을 확보하고, 특히 수평부재의 자동 생성 기능을 제공하여 전환율을 더욱 높일 수 있도록 함.

- 최적설계는 정의된 부재의 안전성을 확보하면서 가장 적은 물량을 투입하여 경제성이 높은 설계를 완성하는 것을 의미함. 최적화 설계의 변수는 부재 단면의 크기에 의한 콘크리트의 물량과 배근된 철근의 물량을 합한 공사비임.

성능 목표치

근거

- 단면이 가지는 최대 저항 성능은 안전율(Factor of Safety)을 90% 이상 만족 시키는 최적 설계를 수행하여 안전성과 경제성을 확보함. FOS는 70%~100%

범위에 분포시킴.

- 시공을 위해 실시설계에 필요한 도면 요구량을 100으로 보았을 때 모델의 기하 정보와 해석 및 설계정보, 재료정보 등을 활용하여 자동생성이 가능한 도면의 요구수준 충족도를 판단하는 것임.

성능 목표치

근거

- 3D 모델로부터 건물의 형상 정보를 그려내고, 통합 DB로부터 해당도면에 필요한 정보를 부가하여 부재형상, 부재치수, 그룹이름정보, 단면표현정보를 정확히 표현 하며, 임의 레벨의 평면도 및 단면도를 포함하여 부재일람표를 자동 생성함.

- 상세도는 단위부재설계 기능과 프로그램에서 제공하는 라이브러리를 활용하여 정형 구조물에 대하여 50% 이상의 상세도면을 자동 생성함.

- 수치해석법인 유한요소법의 총 연산시간을 의미하며, 행렬 구성과 풀이, 행렬 연산 결과로부터 설계용 각종 결과를 계산하는 시간을 모두 포함함.

성능 목표치

근거

- 수치해석 연산의 미지수는 유한요소모델 절점이 갖는 변위(Displacement)이며, 절점당 최대 6개의 자유도(병진/회전변위)를 가지므로 모델(요소)의 종류에 무관 하게 최대 120 만개의 미지수(120만X120만의 행렬)를 30분 이내에 해석할 수 있으면 일반적인 상용해석 S/W와 비교하여 최고 레벨급의 성능임.

② 3D 기하모델의 해석모델 전환 성공률: 90% 이상

o 최적설계 엔진

① 최적설계 엔진 성능(속도): 30만 절점 모델에 대해 5분 이내 해석

② 최적설계: 최대 경제성 대비 90% 이상

o 설계도서 엔진

① 실시설계도면 대비 도면 생성률 : 80% 이상

(24)

- 동일한 구조물이라도 작성자에 따라 표현 방법이 상이함. 각 사무소별로 사용하고 있는 도서작성 스타일이나 발주처가 요구하는 도서작성지침을 수용해야 하므로 정해진 스타일에 대한 도면 설정 가능여부는 품질을 판단하는 중요한 척도가 됨.

성능 목표치

근거

- 기존의 프로그램에서 사용하던 대화상자를 활용하여 표현 스타일을 선택하는 방식 이 아닌 사용자가 그린 도면으로부터 생성하고자 하는 스타일을 선택하는 옵션 템플릿 기능을 활용하여 원하는 스타일과 일치하는 도면, 계산서 결과물을 제공 할 수 있도록 함.

- 구조물 3D 모델을 통하여 철골/철근/콘크리트 등의 자재요소를 추출하여 소요 시공물량을 자동 산출하며, 본 물량산출을 통하여 실제 소요되는 자재물량 대비 관리 가능한 자재비율을 의미함.

성능 목표치

근거

- 모델링엔진을 통하여 실 구조물을 모델링한 후, 생성된 3D 모델의 자재요소에 대한 재질/단면/종류 등의 정보를 분석 추출하여, 실구조물 대비 80%이상 소요 자재 물량을 자동 산출할 수 있는 기능을 제공함.

- 3D 모델로부터 추출한 자재요소(철골/철근/콘크리트)의 생산/배송/설치 공정에 대한 실시간 현황 관리의 정확성을 의미함.

성능 목표치

근거

- 정확한 구조물 3D 모델 정보를 통하여 소요 자재 요소에 대한 생산제작,

배송수급, 현장설치 등의 공정관리를 Barcode, RFID 기반의 현장정보 획득기술로 80%이상의 정확도로 시공관리의 효율적 성능을 제공함.

- 시공 에너지 효율성 및 구조안전성 분석 피드백 서비스 및 정보 제공에 대한 수요기업의 만족 정도를 의미함.

성능 목표치

근거

- 설계에서 시공단계까지 다양한 센서 및 3D 구조 모델을 통하여 추출한 데이터를 활용하여 시공 시 예상되는 에너지 효율 및 구조안전성을 분석하고, 과거 기준 지 표와 비교하여 피드백 해주는 서비스를 제공하며, 이에 대한 수요기업 만족도

(기능성, 신뢰성, 유지보수성 등)을 평가함.

② 사용자 스타일 적용율 : 99% 이상

o 시공관리 엔진

① 물량산출 성능 : 3D 모델기반 자동 물량 산출율 80%이상

② 시공관리 성능 : 설치자재 시공현황관리 대상 중 80% 이상 추적 관리

③ 시공 최적분석 : 에너지 효율성 및 구조안전성 분석 수요기관 평가 만족

(25)

- 클라우드 플랫폼 데이터 안정화는 데이터 전송 부하 발생 시, 클라우드 플랫폼이 얼만큼 안정적으로 데이터를 송수신 할 수 있는지를 의미함.

성능 목표치

근거

- 설계에서부터 시공 단계까지 대용량의 센서정보 및 중간 산출 데이터 (모델링, 도면, 물량 정보 등)가 클라우드 플랫폼에 전송될 경우, 95%이상 안정적으로 송수신 할 수 있도록 효율적인 데이터 수집/관리 성능을 제공함.

o 클라우드협업 엔진

① 클라우드 플랫폼 데이터 안정화 95% 이상

2.1.2 개발기술의 평가 방법 및 평가 항목

<정량적 목표 항목>

평가 항목

(주요성능 Spec) 단위

전체 항목 에서 차지하는

비중

세계최고 수준 (보유국/

보유기업)

연구개발 전 국내수준

개발 목표치

평가 방법 성능수준 성능수준

1차 년도 (2014년)

2차 년도 (2015년) 1. 골조/외피 최적설계모듈 % 15 _{(영국/Arup)}⁸⁰ 30 - 90

구조설계 전문기업

평가 2. 골조/외피상세 모델링 % 25 ⁵⁰

(미국/Autodesk) - 70 80 수요기업 평가

3. 상세설계업무 자동화 % 10 - - 40 80 수요기업

평가 4. 상세설계도서 품질 % 10 ⁵⁰

(핀란드/Tekla) - 70 80

건축설계 전문기업

평가

5. 2D도면 3D 전환 % 15 ^- - 70 90

구조설계 전문기업

평가 6. 3D 모델링 IFC 포맷

전환 % 15 - - - 90

IFC 표준포맷

인증 7. 고성능 수치연산

(해석속도) % 10 ⁸⁰

(미국/MSC) 70 - 90

자체평가 (표준 벤치 마크 사용)

8. 품질인증 건 1 - - 1 GS 인증

9. 사업화 (골조/외피

최적화 설계 패키지 SW) 건 1 - - 1

자체평가 (사업화

여부)

10. 특허 건 6 - - 3 3

11. 논문 건 4 - - 2 2

(26)

평가 항목 평가 방법

1. 2D 객체의 3D 모델 전환 성공률

- 소프트웨어 시뮬레이션 (실무모델 30개)을 통해 2D 객체를 3D 모델로 전환 수행으로 평가

- 타겟 2D 객체의 3D 모델 전환 성공률로 평가

2. 3D 모델링 IFC 포맷 전환 - 빌딩스마트협회 IFC인증

- 자동화 내보내기 모델작성 지침 준수로 평가

3. 상세설계 도면 생성 성공률

- 소프트웨어 시뮬레이션 (실무모델 30개)을 통해 각 모 델의 평면도/단면도/배근리스트 생성으로 평가 - 상세설계 도면 생성 수행 및 성공률

4. 부재 설계 최적화

- 소프트웨어 시뮬레이션 (실무모델 30개)을 통해 시공성 (철근연속 정착, 그룹핑)을 고려한 물량/단가 비용의 경제성 기준으로 평가

- 부재 설계 최적화 수행 및 최적화 비율

5. 3D 모델의 해석모델 전환 성공률

- 소프트웨어 시뮬레이션 (실무모델 45개)을 통해 해석 모델 전환 및 해석 수행 성공 여부로 평가

- 해석모델 전환 성공률 및 해석수행 성공률

6. 고성능 수치연산 (해석속도)

- 소프트웨어 시뮬레이션 (실무모델 30개)을 통해 국내 최대 사용제품의 해석시간과 비교를 통해 평가 - 해석종류별 모델에 대한 해석시간 측정

7. 서류 보고서 도서 생성 완성률

- 소프트웨어 시뮬레이션 (실무모델 30개)을 통해 사용자 지정한 형식 반영여부와 납품에 필요한 조항 출력 여부 로 평가

- 도서 생성 성공률 2.1.3 정량적 목표 항목의 평가방법 및 평가환경

1) 정량적 목표 항목의 평가방법

(27)

구분

특허 논문 표준화

기술 이전

상용 화 (백 만원

)

기술료 (백만

원) 성 과 홍 보

시 제 품

S/W 등 록

기술 문서

국제 국내

SCI (E)

비SCI 국제 국내

출원 등록 출원 등록 국

제 국 내

기고 서제 출

기고서 채택

표준안 채택

기고서 제출

기고 서채 택

표준 안채 택 1차년도

(2014년) / / 3/3 / / / 2/3 / / / / / / / / / / 1/6 1/3 5/25

2차년도

(2015년) / / 3/4 / 0/2 / 2/1 / / / / / / / / / / 1/2 1/3 5/27

합계 / / 6/7 / 0/2 / 4/4 / / / / / / / / / / 2/8 2/6 10/52

평가 항목 평가 환경

1. 2D객체의 3D 모델 전환 성공률

o 구조(보/기둥/벽/슬라브/기초) 및 비구조(외피) 객체 모두 포함한 RC/철골 소/중/대규모 모델 이용 (500/2000/10000 객체 각각 10개 실무모델)

2. 3D 모델링 IFC 포맷 전환

o 빌딩스마트협회의 절차 및 환경 온라인 데이터베이스, 테스트센터,

GTDS(General Testing and Documentation Server)

3. 상세설계 도면 생성 성공률

4. 부재 설계 최적화

5. 3D 모델의 해석모델 전환 성공률

6. 고성능 수치연산 (해석속도)

7. 서류 보고서 도서 생성 완성률

o 구조(보/기둥/벽/슬라브/기초) 및 비구조(외피) 객체 모두 포함한 RC/철골 소/중/대규모 모델 이용 (500/2000/10000 객체 각각 10개 실무모델) 2) 정량적 목표 항목의 평가환경

2.1.4 정량적 성과 목표 (목표치/달성치)

2.1.5 핵심 키워드(5개 이상)

한글 건축정보모델링, IFC, 최적설계, 정보통합, 설계도서, 시공관리, 클라우드 협업 영문 BIM, IFC, Design optimization, Integrating information, Design documents,

Construction management, Cooperation by Cloud

(28)

과제 세부목표 및 결과물 골조/외피 최적설계 해석 및 강도검증 최적설계 기반 기능 구축 골조/외피 상세 모델링 정보기반 엔진 및 CAD와 CAE 통합 플랫폼 구축

상세설계업무 자동화 시공관리 엔진 기반 구축 및 시공 센서 클라우드협업 엔진 개발 상세설계도서 품질 도면작성 환경 구축 및 평면도/단면도/부재일람표 생성

2D도면 3D 전환 2D 정보CAD와 3D 기하모델 엔진 구축

평가 항목 (주요성능 Spec)

1차년도 개발 목표치

세부 개발내용

세부개발 내용 목표치

1. 골조/외피 최적설계모듈 -

o 모델링 엔진 개발

- 구조해석 모델 자동생성 기반완성

o 최적설계 엔진 개발

- 강성/강도/내진해석 기능 개발 - 강도검증 및 자동설계 기능 개발

기반완성

2. 골조/외피상세 모델링 70

o 모델링 엔진 개발 - 2D 정보CAD 엔진 개발

상용 CAD에 준하는 그리기/편집기능 - 프로젝트 단위 건축/구조통합 DB 개발

70

3. 상세설계업무 자동화 40

o 시공관리 엔진 개발 - 자재 물량산출 기능 개발

- 철골자재 시공현황관리 기능 개발 - 시공 에너지 최적 분석 기능 개발

40

o 클라우드협업 엔진 개발 (시공 센서) - 데어터 형식 설계

- 데이터 등록 및 전송 기능 개발 - 협업을 위한 클라우드 플랫폼 개발

40

4. 상세설계도서 품질 70

o 설계도서 엔진 개발

- 3D 정보모델로부터 도면/서류 자동생성 기능 - 평면도 및 단면도 생성 엔진 개발

- 부재 일람표 생성 기능 개발 - 사용자 스타일 지원 기능 개발 - 자동축척 기능 개발

- 도면요소 배치 최적화

70

5. 2D도면 3D 전환 70

- 3D 기하/외피 모델 엔진 개발 2D 도면을 3D 모델로 자동 전환

70 6.3D 모델링 IFC 포맷 전환 - 2차년도(2015년) 추진과제 - 7. 고성능 수치연산 (해석속도) - 2차년도(2015년) 추진과제 -

제

2

절 단계 목표 및 평가 방법 해당사항 없음

제

3

절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 2.3.1 1차년도(2014년 4월 ~ 2015년 2월)

1) 개발 목표

2) 개발 내용 및 범위

<세부 개발내용 및 목표치>

(29)

과제 세부목표 및 결과물 골조/외피 최적설계 시공단계별 해석, 최적화/상세설계 기능 완성 골조/외피 상세 모델링 2차 부재 모델링, 통합 DB 구축 및 연동 기능 완성 상세설계업무 자동화 시공관리 및 시공 구조안전성 최적 분석 기술 개발 상세설계도서 품질 상세도/구조계산서 및 인허가 서류 출력기능 완성 2D도면 3D 전환 2D 도면 3D 전환 성능 고도화

2.3.2 2차년도(2015년 3월 ~ 2016년 2월) 1) 개발 목표

2) 개발 내용 및 범위

<세부 개발내용 및 목표치>

평가 항목 (주요성능 Spec)

2차년도 개발 목표치

세부 개발내용

세부개발 내용 목표치

1. 골조/외피 최적설계모듈 90

o 최적설계 엔진 개발

- 시공단계별 해석 엔진 개발 - 최적화 설계 엔진 개발 - 상세설계 엔진 개발

90

2. 골조/외피상세 모델링 80

o 모델링 엔진 개발 - 외피 모델링 기능 개발

- 건물/대지정보 통합 DB 구축 및 연동기능 개발 - 공간/마감정보 통합 DB 구축 및 연동기능 개발

80

3. 상세설계업무 자동화 80

o 시공관리 엔진 개발

- 철근 자재 시공현황관리 엔진 - 레미콘 시공관리 엔진

- 시공 구조안전성 최적 분석 기능

80

o 클라우드협업 엔진 개발 (설계, 시공관리) - 데이터 상태 분석 기능 개발

- 클라우드협업 엔진 개발

(인증/권한 부여 및 데이터 보안 기능 포함) - 통합 클라우드 협업 서비스 어플리케이션 개발

80

4. 상세설계도서 품질 80

o 설계도서 엔진 개발 - 상세도 작성 기능 - 구조계산서 생성 기능 - 인허가 서류 생성 기능 - 3D PDF 보고서 작성 기능

80

5. 2D도면 3D 전환 90

- 3D 기하/외피 모델 엔진 개발 2D 도면을 3D 모델로 자동 전환

90

6. 3D 모델링 IFC 포맷

전환 90

- 파일 호환 및 클라우드 기반 협업기능 개발 (상용 CAD 및 BIM 제품과 다이렉트 인터페이스)

90 7. 고성능 수치연산

(해석속도) 90 o 최적설계 엔진 개발

- 64bit 기반 고성능 수치연산 엔진 개발 90