Development of Check-list for BIM Based Architectural Design Quality Check

DOI http://dx.doi.org/10.7315/CADCAM.2013.177

<응용논문> ISSN 1226-0606

BIM 기반 건축설계 품질검토를 위한 체크리스트 개발 연구

최중식¹·김인한^2†

1빌딩스마트협회 기술연구소, ²경희대학교 건축학과

Development of Check-list for BIM Based Architectural Design Quality Check

Jungsik Choi¹ and Inhan Kim^2†

1buildingSMART Korea

2Department of Architecture, Kyung Hee University

Received 14 February 2013; received in revised form 9 April 2013; accepted 16 April 2013

ABSTRACT

The construction industry consists of various and massive architectural information as an archi- tectural process includes a variety of design stages with cooperation of many disciplines. Partic- ularly, architectural information is generated and managed through the life cycle of a building, from conceptual design stage to the construction and maintenance. A Building Information Model (BIM) serves as a shared knowledge resource for information about a facility forming a reliable basis for decisions during its life-cycle from inception onward. BIM technology accom- plished quantitative development being utilized in various disciplines. However, it is necessary to develop environment and requirement for qualitative improvement of BIM based project. Par- ticularly, requirement is very important for architectural design evaluations. The purpose of this study is to develop and apply of quality control check-list for improving the quality of architec- tural design in BIM environments. To achieve this purpose, the authors have investigated case study for open BIM data quality control (software, guideline and application case) and classi- fied quality control targets according to physical/logical quality control and data quality. In addi- tion, the authors have defined open BIM based quality control process and developed quality control check-list. Finally, the authors have developed automatic quality check system using requirements for efficient quality control based on open BIM.

Key Words: Building Information Modeling (BIM), Check-list, Code Information Check, Industry Foundation Classes (IFC), Open BIM, Quality Control, Quality of Architectural Design

1. 서 론

건축은 정보의 통합적 집합체라 할 수 있다. 건

설산업은 다양한 분야에 속한 업무 주체간의 협 업작업이 이루어지므로, 분야별·단계별 협업작 업에는 수많은 참여자들 간의 의사소통이 필요 하게 된다. 따라서, 이러한 의사소통에 사용되는 복잡하고 다양한 업무프로세스에서 발생되는 정 보들의 관리 및 활용은 매우 중요하다. 특히, 건

†Corresponding Author, [email protected]

©2013 Society of CAD/CAM Engineers

설산업 초기 단계에서 생성되는 설계정보는 이 후 단계에서 지속적으로 추가 생성되고 활용되 므로, 건설산업 전 단계에서의 체계적인 관리가 필요하다.

건설산업 전반에서 발생되는 다양한 정보의 효 율적 활용을 위해 현재 국내외적으로 매우 활발하 게 적용되고 있는 것은 BIM(Building Information Modeling) 기술이라 할 수 있다. 국내의 경우 공공 발주 측면에서의 다양한 실무 프로젝트가 적용되 거나 계획 중에 있다. 그러나, BIM기반의 설계와 건설 프로젝트의 양적 증가와 함께 동반되어야 하 는 것이 질적 향상이다. 이를 위해 BIM기반의 설 계정보 품질향상을 위한 설계평가 및 검토를 통한 효과적인 품질관리 방안이 모색되어야 한다.

이와 같이 설계정보의 활용 및 평가의 중요성 인식과 효과적인 활용을 위한 BIM의 활성화가 진 행되고 있으나, 다음과 같은 문제점을 여전히 가 지고 있다.

첫째, 설계정보 품질평가 기준의 부족 및 지원 시스템 등의 부재로 잦은 설계변경에 대한 즉각적 인 반영이 미비하여 후속 단계에 문제를 초래할 수 있게 된다^[1,2]. 둘째, 부분적으로 컴퓨터를 이용 한 자동적인 분석 및 평가가 시도되고 있으나, 여 전히 수작업에 의한 분석이 대부분을 이루고 있어 이로 인한 오류 발생 및 업무의 효율을 감소시키

고 있다^[3,4]. 셋째, BIM을 적용할 수 있는 표준적

인 지침 및 가이드의 부족으로 인해 BIM기반의 설계 품질의 저해를 초래하고 있다. 또한, 상위 개 념의 일반 지침 위주의 개발로 세부 분야의 적용 및 활용에 어려움이 있다^[5,6].

이에 따라, 본 연구는 개방형 BIM환경에서의 건 축설계 품질향상을 위한 체계적인 품질관리를 위 해 품질관리 기준 및 체크리스트를 개발하고 이의 적용을 위해 요구되는 요소 기술들의 개발 및 적 용 방안을 제시하는 것을 목적으로 진행되었다. 이 를 위해, 본 논문에서는 관련 현황 및 연구 분석 (BIM기반 건축설계 프로세스 분석, 개방형 BIM 기반 품질관리 분석) 부분과 품질관리 기준 및 체 크리스트 개발, 품질관리 적용 방안(시스템 포함) 을 진행하였다.

2. BIM기반 건축설계 프로세스

본 연구에서는 기존의 국내외 지침 및 가이드에

서 정의되어 있는 BIM기반 건축설계 프로세스를 분석하여 단계별 업무 정의와 산출되는 정보를 파 악하고자 한다. 이를 통해 추후 건축설계 프로세 스 상에서의 품질관리 대상 파악을 위한 기본 정 보를 파악할 수 있게 되며, 이후 건축설계 품질관 리 기준 개발을 위한 세부 대상 파악에 토대가 될 수 있다.

2.1 전통적인 설계 프로세스

건설산업에서의 건축설계 프로세스는 이상의 Fig. 1과 같다. 그 중 설계단계 프로세스는 크게 Feasibility Study, Programming, Conceptual Design, Design Development, Construction Documents 등 으로 분류될 수 있다^[7].

Fig. 2는 AIA에서 제시하는 설계단계별 업무량 변화를 설명하고 있다. 전통적인 설계 프로세스 (③ 곡선)의 경우 후속단계인 실시설계단계로 상 당 부분의 업무가 집중되고 있는 것을 확인할 수 있으며, 이로 인해 디자인 변경에 따른 비용이 상 승되는 문제가 발생되고 있다.

2.2 BIM기반 설계 프로세스

건설산업의 복잡화, 다양화 등으로 인해 업무의 변화가 발생하게 되며, BIM이 적용되면서 전통적 인 설계프로세스의 변화가 발생하게 된다. 특히, Fig. 1 Building design process in the construction

industry^[7]

Fig. 2 Change of business environments^[8]

미국의 AIA에서는 건설산업 생산성 향상을 위한 대안으로 IPD(Integrated Project Delivery)를 제안 하고 있다. IPD는 기획, 설계, 시공, 유지관리 등 단계별로 서로 다른 계약자가 업무를 수행하던 방 식에서 탈피해 프로젝트 수행 단계와 참여자 구 성, 프로젝트 운영방식을 총체적으로 통합, 운영 하는 방식을 의미한다. 따라서, 전통적인 설계프 로세스에서는 결정해야 할 내용의 상당 부분이 실 시 설계 단계로 넘어가는 데 비해 IPD 프로세스에 서는 초기 단계부터 발주자, 설계자, 시공자 모두 참여하여 협업이 진행된다(Fig. 2 ④ 곡선)^[9]. 설계 단계에 참여한 주 시공자나 전문건설업체 등이 시 공 노하우를 이미 반영하면 시공 중에 문제가 되 는 설계상의 불확실성이나 설계변경 등에 대한 우 려를 줄일 수 있고, 공사품질 향상 및 공기 단축도 기대할 수 있다^[10].

2.3 BIM기반 건축설계 프로세스에서의 단계별 정보 분석

건축설계 품질향상을 위한 품질관리 기준을 개 발하기 위해서는 품질관리 대상 도출이 우선되어 야 한다. 이를 위해 업무 프로세스 단계별 BIM의 적용을 위한 내용을 포함하고 있는 지침 및 가이 드를 대상으로 설계 요구사항들을 살펴보았다. 지 침 및 가이드 별로 프로세스 단계를 규정하는 용 어는 상이하였으나, 기본적인 개념은 대부분 동일 하였다. 따라서, 본 연구에서는 건축설계 프로세 스를 BIM기반의 건설 생산성 향상의 방안으로 초 기 개념 설계 단계의 중요성을 부각시키고 있는 IPD의 프로세스 구분으로 재정리한 후 각각의 지 침 및 가이드에서 다루고 있는 설계 요구사항 중 공통적이고, 품질관리를 위해 다룰 수 있는 항목 을 도출하여 Table 1의 품질관리 대상 도출 부분

Table 1 Quality control targets by stage through analysis of architectural design process 사례 구분

IPD 단계 구분

국내 KIA (건축설계 업무절차서)^[11]

미국 AIA (IPD)^[8]

핀란드 Senate Properties

(BIM Requirements)^[12]

미국 CIC (BIM Project

Execution Planning Guide)^[13]

품질관리 대상 도출

Conceptuali zation (Expanded Programming)

·사전조사

·법규, 용도 및 규모 검토

·목표 설정

·비용

· BIM 환경 조성

·예산

·공간 프로그램

·법규 정보

·프로그래밍

·대지 분석 ·사전 법규 검토

Criteria Design (Expanded Schematic Design)

·기능 분석(Space Programming)

·심의 및 인허가

·공간 관계성

·주요 건물 시스템 초기 디자인

·법규(화재, 안전 계 획 등)

·공간 모델(Spatial BIM) 생성

·건물 모델 및 분 야별 모델(공간 기반) 초안 생성

·모델 충돌 검토

·비용 산정

·에너지 시뮬레이션·건축, 구조, MEP, 추가 분야 모델 생성

·에너지 분석

·구조 분석

·조명 분석

·기계 분석

·법규 검증

·공간 모델 검토(Spatial BIM)

·분야별 모델 검토

·분야별 모델 간 충돌 검토

·에너지 분석

·법규 검토(심의 및 인 허가 관련)

Detailed Design (Expanded

Design Development)

·기본 설계 사전 검토

·법규 검토

·분야별 기본설 계도서 작성

·건물 구성요소 완 성(건물 시스템 포 함)

·시공 스케줄

·법규 분석

·건물 모델 (Building Element BIM) 생성

·분야별 모델 생성

·모델 충돌 검토

·최종 에너지 시뮬 레이션

·분야별 최종 모델 검토

·분야별 모델 간 충돌 검토

·에너지 분석

·법규 검토(심의 및 인 허가 관련)

Implementation Documents (Construction

Documents)

·기본 설계도서 재검토

·분야별 실시 설 계도서 작성

·심의 및 인허가

·시공관련 문서 작성

· Shop drawing (법규 문서 포함)

·법규 검토(심의 및 인 허가 관련)

에 정리하였다. 이중 법규검토의 경우는 국내에서 중점적으로 다루어지는 심의 및 인허가 관련 법규 검토를 위한 항목으로 설정하였다.

본 연구는 건축설계 측면에서의 정보를 고려하 였으므로, 시공 단계에 관련된 일부 부분은 대상 에서 제외되었다.

3. 개방형 BIM기반 품질관리 선진사례 조사 및 분석

이번 장에서는 개방형 BIM기반 품질관리 현황 분석을 위해 품질관리 소프트웨어, 품질관리 지침 및 가이드, 품질관리 적용 사례로 구분하여 세부 내용을 살펴보고, 현 적용에 있어서의 한계점과 추 가적으로 요구되는 사항들을 정리하였다.

3.1 개방형 BIM기반 품질관리 개요

한국공업규격 KS A 3001에 의하면 “수요자의 요구에 맞는 품질의 제품을 경제적으로 만들어 내 기 위한 모든 수단의 체계이다”라고 품질관리를 정의하고 있다^[14]. BIM 측면에서의 품질관리는 BIM 데이터를 올바르게 활용할 수 있도록 유도하 고, 생산성의 증대를 위한 주요 과정에 물리적, 논 리적 정보의 유효성을 검토하는 일련의 행위를 품 질검토라 하며, BIM기반 품질검토 적용 기준은 품 질검토 업무의 목표 및 대상에 따라 Table 2와 같 이 구분할 수 있다^[15].

3.2 국내외 품질관리 적용 사례

본 연구에서는 개방형 BIM기반의 품질관리를 위한 기준 개발 시 세부 대상 적용 범위에 반영하 기 위한 국내외 적용 사례를 살펴보았다. 적용 사 례는 다음과 같이 품질관리 소프트웨어, 품질관리 지침 및 가이드를 반영한 적용 사례로 구분하여 살펴보았다.

3.2.1 품질관리 소프트웨어

품질관리 소프트웨어는 룰(Rule) 기반 및 유효 성 검토 소프트웨어로 BIM 모델의 상세하고 정확 한 검토 단계, BIM 모델의 물리적인 간섭체크가 가능하다. 룰 기반의 품질검토가 가능하며 건설산 업에서 많이 사용되는 소프트웨어 중 대표적인 것 은 Navisworks^[17]와 SMC(Solibri Model Checker)^[18]

가 있다. Navisworks는 4D에 강점이 있는 소프트

웨어로 품질검토는 간섭체크와 같은 물리적인 검 토만 가능하다. SMC는 미국의 GSA, 핀란드의 Senate Properties, 덴마크의 BIPS 등에서 널리 쓰 이고 있는 BIM 품질관리를 위한 가장 대표적인 도구이다. 또한 국내에서는 한국전력거래소의 본 사이전사옥 설계에 품질검토 도구로 사용되었다.

SMC의 대표적 기능으로 물리적, 논리적 검토가 가능하며 공간검토, 접근성 검토, 구조검토, 시공 성검토, 법규검토 등 사용자가 룰셋(ruleset)을 정 의함에 따라 다양한 검토가 가능하고, 사용자가 필 요한 정보만을 추출할 수 있다^[19].

3.2.2 품질관리 적용 사례

품질관리에 대한 내용을 포함하는 지침 및 가이 드 중 일부는 해당 지침 및 가이드의 내용을 반영 한 실제 품질관리 적용 사례를 도출해 내고 있다.

품질관리 적용 사례별 품질관리 대상은 다음의 Table 3과 같다.

3.3 소결

현재는 품질관리에 대한 중요성의 인식을 통해 지속적으로 개발 및 적용 방안들을 도출해내는 과 도기적인 과정으로 전체적인 현황 부분에서 한계 점과 추가 요구사항들이 발생하고 있다.

품질관리를 위해 국내외적으로 상용화된 룰기 반소프트웨어인 SMC가 많이 활용되고 있다. 룰 기반 품질검토 소프트웨어는 품질검토가 가능한 룰을 내장하고 있어 필요 시 해당 룰을 쉽게 적용 할 수 있으며, 추가적인 설계 요구사항을 반영한 Table 2 Classification of quality control based on BIM^[16]

구분 설명

물리 정보 품질

모델의 형상요건 충족성

·부재별 형상 표현을 위한 최소요건 충족여부

·분야별 대상 모델의 위치 적합 여부

·분야별 대상 모델의 공간 충돌 여부 등 논리

정보 품질

모델의 논리요건 충족성

·부재별 최소/최대 요구 정보 부합 여부(관련 법/규정근거)

·피난 및 방화 등을 위한 부재/공간의 경로 분 석 등

데이터 품질

모델의 데이터요건 충족성

·부재별 표현 방법 적합성 여부

·부재별 데이터 요구 속성 입력 여부

·공간계획 내용 포함 여부 등

룰을 생성할 수 있어 확장이 가능하다. 특히, SMC 는 API 개발환경을 통하여 추가적인 룰셋의 개발 이 가능하므로 초기 적용을 위한 시범 시스템 개 발에 용이하다. 하지만 장기적으로 국내적용을 위 해서는 지원 API 모듈의 한계와 SMC 프로그램의 종속성에 따라 국내 실정에 맞는 시스템 개발환경 을 통한 품질검토 소프트웨어의 개발이 필요하다.

본 연구에서는 초기 시범적용을 위해 SMC기반의 품질검토 적용방안을 제시하였다.

분석된 품질관리 적용 사례는 아직까지는 물리 적 검토(간섭체크 등)를 주요 대상으로 진행하는 경우가 다수였으나, 보다 효과적인 품질관리를 위 해서 룰 기반의 품질관리가 가능하도록 관련 시스 템 개발을 포함한 논리적 측면의 품질검토도 일부 계획되거나 진행되고 있었다. 현재는 품질관리 적 용대상이 일부에 국한되고 있지만, 적용 목적에 따 라 지속적인 확장이 요구되며, 국내 실무환경과 설 계정보 평가 및 검토에 적합한 품질관리를 적용하 기 위해서는 품질관리 기준을 검증할 수 있는 다 양한 사례를 지속적으로 진행해야 할 것이다.

4. 개방형 BIM기반 건축설계 품질 관리 기준 개발

설계평가와 품질검토 결과의 신뢰성을 높이고

효율적인 수행을 위해서는 설계단계별 업무 정의 및 요구정보를 반영한 품질관리 기준을 먼저 정의 한 후 이를 시스템적으로 적용할 수 있는 환경을 구축해야 한다. 따라서, 이번 장에서는 품질관리 대상을 검토하여 개방형 BIM기반 품질관리 기준 과 세부 항목별 검토가 가능하도록 체크리스트를 개발하였다.

4.1 개방형 BIM기반 품질관리 대상 검토 본 연구에서는 BIM기반 건축설계 프로세스에 서의 단계별 정보 분석을 통해 도출된 건축설계 단계에서 요구되는 품질관리 대상을 기준으로 지 침 및 가이드와 품질관리를 위해 적용되는 룰 기 반 소프트웨어에서 다루어지는 세부 품질관리 대 상을 검토하였으며, 국내 실정을 반영하기 위해 국 내 법규정보를 반영한 품질관리 대상도 추가로 도 출하였다. 다음으로 도출된 대상을 BIM기반 품질 관리의 구분인 물리정보 품질, 논리정보 품질, 데 이터 품질로 구분하였다.

(1) 국내외 지침 및 가이드 대상

개방형 BIM의 적용을 위해 국내외에서 개발된 지침들 중에서 비교적 품질관리 대상을 구체적으 로 다루고 있는 지침들을 대상으로 세부적인 대상 범위를 분류하였다.

Table 3 Case status of quality control 프로젝트

/사례

미국 GSA BIM Enabled Design

Guide Automation^[20]

핀란드 MUSIC CONCERT

PROJECT^[21]

덴마크 Rambøll Headquarters^[22]

노르웨이 국립 박물관 설계 경기^[23]

한국전력거래소 본사 사옥신축 설계

경기^[24]

개요 /목적

·법원 건물의 설계 가 이드라인에서 명시하 는 사항들을 BIM 기 술을 접목하여 자동화

·디자인단계에서 계 획 검토 가능성 증진

·현장 에러 감소를 위해 BIM 사용

·본사 프로젝트 에서 BIM 기술 을 접목한 사례

·심사 1단계의 BIM 모 델에 대하여 자동 모 델 검증 및 품질관리 실행

· BIM 설계 품질평가 (기능적 품질, 에너지 효율 등)를 진행

진행/

개발주체

GSA, Georgia Tech Design Computing

Lab

Senate Properties Rambøll Statsbygg, Jotne

EPM Technology 한국전력거래소

품질관리 적용기준

U.S. Courts Design Guide

3D CAD Manual 2006

Digital Construction

Statsbygg General Guidelines for Building Information

Modeling v1.1

한국전력거래소 본사 사옥신축 설계

경기 지침서

품질관리 대상

·공간 프로그래밍 검 토(공간 설계에 따 른 보안 수준)

·공간 가시화

·비용 산정

·에너지 분석 및 시뮬레이션

·분야별 모델 간 충동 검토 (간섭체크)

·공간 검토(공간배치 및 기능 검토)

·에너지 분석(열손실)

·시각적 검토

·기능적 품질검토

·에너지 분석(열손실)

(2) 룰 기반 소프트웨어 대상

품질관리를 위한 소프트웨어 사례 중 품질관리 대상에 대해 세부 확인이 가능하고, 일부 항목의 경우 수정 등이 가능한 소프트웨어인 SMC를 대 상으로 일반검토 및 건축 관련 룰셋 11SET(257항 목), MEP 관련 룰셋 1SET(10항목), 구조 관련 룰 셋 3SET(41항목)을 대상으로 품질관리 적용 대상 을 살펴보았다.

(3) 국내 법규검토 대상

국내의 다양한 법령들 중에서 인허가를 위한 기 본정보를 포함하고 있는 사전결정 및 건축허가를 위한 법규에 근거한 품질관리 대상을 파악하고자 하며, 세부 분야의 대상은 품질관리를 적용하기 위 한 목적 및 프로젝트의 성격에 따라 지속적으로 추가 및 수정이 가능하다. 본 연구에서는 건축설 계 프로세스 진행단계에서 도출되는 결과물인 설 계도서와 관련된 검토를 진행하는 건축법 시행령 별지 23호 서식인 “건축허가조사 및 검사조서” 중 설계도서 검토 항목에 대해 살펴보았다.

본 연구에서는 이상에서 언급된 국내외 지침 및 가이드, 룰 기반 소프트웨어, 국내 법규검토를 대 상으로 공통으로 적용이 가능한 일반적인 품질관 리 대상범위를 우선적으로 선별하였다. 선별된 항 목들은 Table 4와 같이 국토해양부 건축분야 BIM 적용가이드에서 제시한 품질관리 적용 구분(물리 정보 품질, 논리정보 품질, 데이터 품질)에 따라

추가적으로 구분하였다. 현재 도출된 품질관리 적 용 대상은 아직까지는 기초적이고 일반화된 단계 이므로, 향후 지속적으로 추가적인 검토 대상 항 목의 파악을 통해 업무에 공통적으로 적용할 수 있는 품질관리 대상을 검토해야 하며, 특정 프로 젝트의 적용 목표에 따른 품질관리 대상 부분도 감안해야 한다. 특히, 법규검토 기반의 논리정보 Fig. 3 Scope and procedure of quality control target

Table 4 Quality check targets arrangement by classification

분류 대상

물리 정보 품질

창과 문이 개구부에 고정되어 있는지 검토 객체들 사이의 요구되는 간격 검토 객체 사이의 충돌, 구조, MEP 요소 동일 요소들 간의 교차 검토(건축/건축, 구조 /구조, 서비스/서비스)

다른 요소들 간의 교차 검토(건축/구조, 건축 /서비스, 구조/서비스)

구성요소와 공간의 연결 검토 구성요소의 위치 검토

논리 정보 품질

피난 시설 검토 건폐율, 용적률 검토 높이 제한 검토 승강기 설치 검토 열손실 방지 검토 공간 면적 법규 검토

데이터 품질

모든 객체들이 분야모델의 정보 수준에 따라 요구되는 속성을 가지고 있는지 검토 공간이름, 공간그룹 이름 검토 공간 유형, 각 개체 유형

외피 속성 검토(벽, 슬래브, 문, 창문) 공간 높이 검토

공간 면적이 공간 프로그램과 일치하는지 검 토

공간이 각각의 층에서의 총면적과 일치하는 지 검토

공간들이 각각의 층에 개별적으로 정의되어 있는지 검토

모든 공간 그룹(spatial groups)이 유형(type) 을 포함하는지 검토

공간 번호 검토

외벽으로 이루어진 공간의 폐쇄성 검토 문, 창문, 슬래브 면적 산정

건물의 각 층에서의 총 공간 면적 검토

품질의 경우는 적용 범위에 따라 추가적으로 확 장 및 보완이 가능하며, 품질관리 대상 검토 작업 을 지속적으로 진행해야 할 것이다. 본 연구에서 는 열손실방지 기준에 대하여 세부적인 내용을 검 토하였다.

4.2 개방형 BIM기반 품질관리 기준 개발 이번 절에서는 도출된 품질관리 대상을 업무 요 구 항목별로 재구성하여 표준적으로 품질관리가 이루어질 수 있도록 개방형 BIM기반 품질관리 기 준과 그에 따른 체크리스트를 개발하였다.

4.2.1 품질관리 목표 및 기준 정의

개방형 BIM기반 품질관리 대상은 이상에서 살 펴본 바와 같이 품질관리 업무의 목표 및 대상에 따라 물리정보 품질, 논리정보 품질, 데이터 품질 로 구분이 가능하다. 이를 실제 업무에 적용할 경 우 적용 목표 및 방법에 따라 공간검토 기준, 설계 검토 기준, 시공검토 기준으로 구분하여 적용할 수 있다. 기 도출된 품질관리 대상과 본 연구에서 개 발한 품질관리 기준과의 연관성은 다음의 Fig. 4 와 같다.

본 연구에서는 초기 계획설계 단계에서 활용 가 능한 품질관리 기준을 제시하는 것을 목표로 하 며, 적용 대상은 공간 검토와 설계품질 향상을 위 한 다양한 설계 검토 및 시공 검토를 위한 업무 기 준을 공간기준, 설계기준, 시공기준으로 구분하여 제시하고자 한다. 또한, 설계기준 중 세부 BIM 사 용 목적으로 법규정보를 검토하기 위한 기준으로 피난계단 설치 기준과 열손실 방지 기준을 대상으 로 제시하고자 한다.

(1) 공간검토 기준

건축주나 발주처가 요구하는 공간계획(Space Program)에 따른 BIM 모델에서의 공간객체에 대 한 검토를 의미하며, 공간객체의 이름이나 면적, 공간객체 간의 간섭 등이 이에 해당된다. BIM 모 델의 단계 중 공간정보를 포함하고 있는 모델을 Spatial BIM이라고 명칭^[12]하며, 공간 계획이 Spatial BIM에 제대로 반영되었는지를 검토하는 내용이다.

(2) 설계검토 기준

건축설계 프로세스가 진행되면서 단계별 생성 되는 BIM 모델의 품질에 대한 검토를 의미하며, 설계 기본 품질과 함께 BIM을 적용한 설계경기 (예: 한국전력거래소 본사사옥신축 설계경기)에서 제시되는 설계지침서 등의 내용을 추가적으로 반 영한다. 또한, 일부 인허가 등 설계와 직접적으로 연관된 법규적인 내용도 이에 포함된다. 본 연구 에서는 법규정보 검토 대상 중에서 피난계단 설치 기준과 열손실 방지 기준을 세부적으로 다루고자 한다. 법규 정보 부분은 BIM의 사용 목적에 따라 추가적인 수정 및 보완이 가능하다.

(3) 시공검토 기준

BIM 모델의 물리적인 품질에 대한 검토를 의미 하며, 일반적으로 BIM 적용 가능성 중 동일 종류 의 건물부재 객체 및 다른 종류의 객체 간 중첩이 나 간섭 체크가 해당된다.

다음의 Table 5는 본 연구에서 제시한 품질관리 기준에 대해 주요한 대상 및 사례의 일부를 발췌 하여 설명하고 있다.

4.2.2 품질관리 체크리스트 개발

이상에서 구분된 품질관리 기준에 따라 품질관 리 대상 검토 부분에서 도출된 대상을 품질관리를 위해 고려해야 할 항목이나 절차 등을 정리해서 세부적인 체크리스트를 개발하였다. 이러한 체크 리스트는 기준별 품질관리를 위해 요구되는 대상 및 내용에 대해 체계적인 정리와 검토 시 누락 방 지 및 정확성을 높여줄 수 있게 된다. 이러한 세부 항목별 내용을 기준으로 건축가/디자이너가 설계 업무 진행 단계에서 지속적으로 자가 진단을 통해 설계변경 내용을 반영할 수 있게 되며, 이는 품질 향상의 결과를 도출하기 위해 매우 중요하다.

Fig. 4 Relevance of quality control targets and standard

Table 5 The quality control target and cases

구분 검토 대상 설명 검토 사례

공간 검토 기준

공간 객체의 면적 및 수 량 검토

·공간객체의 면적이 계획면적의 오차범위 내에서 만 족하는지 검토 (오차범위는 프로젝트 기준에 따라 변경 가능)

·층별 공간 객체 면적/수량 검토

·개별 공간 객체 면적/수량 검토

설계 검토 기준

BIM 모델에 포함된 건 축물 부재들의 유형이 설정되어 있는 지 검토

· BIM 모델을 구성하는 객체별 유형 및 요구 속성이 정의되었는지 검토

·예를 들어, 객체의 재질 등이 정의되어 있어야 함

건축물 외피/열관류율 속성 정의 검토

· BIM 모델에 해당 건축물 부재의 외피/열관류율 속 성이 정의되어 있는지 검토

시공 검토 기준

건축물부재 객체 간 충 돌/간섭이 없는 지를 검 토

· BIM 모델에 포함된 건축물부재 객체들 간의 객체별 충돌/간섭 검토 (예: 기둥과 슬래브)

Table 6 Quality check-list for design check standard

설계검토 기준 체크리스트 검토내용 적합 부적합 보류

(이하 설계 기본 품질(공통) 검토 내용임)

BIM 모델에 포함된 건축물부재들은 초기 생성 시 소프트웨어의 해당 객체 기 능을 이용하여 생성되어야 한다.

BIM 모델에는 건축 단계별 필요한 건축물부재가 생성되어 있어야 한다.

BIM 모델에 포함된 건축물부재들은 객체별 유형 및 속성이 정의되어야 한다.

BIM 모델에는 층 정보를 구성하고 있어야 한다.

(이하 전력거래소 본사 사옥신축 설계경기 내용임)

계단계획이 법규 조건을 충족해야 한다(계단참 설치 및 계단폭과 깊이 등).

장애자 관련 법규 조건을 충족해야 한다(램프 경사도 및 폭 등).

피난 및 방재 관련 법규 조건을 충족해야 한다.

(예: 각 공간으로부터 대피 장소로 연결되는 적절한 경로의 확보) (이하 열손실 방지 기준 검토 내용임)

BIM 모델에 건축물의 위치(지역)가 속성으로 정의되어야 한다.

BIM 모델에 건축물의 용도가 속성으로 정의되어야 한다.

BIM 모델의 외기에 면하는 건축물부재(벽, 문, 창, 슬래브, 지붕)는 외피 속성 정의가 되어야 한다.

BIM 모델의 외기에 면하는 건축물부재들은 열관류율 값이 속성으로 정의되 어야 한다.

법적 기준에 따른 외기에 면하는 건축물부재별 열관류율이 적용되어야 한다.

이상의 Table 6은 품질관리 기준 중 설계검토 기 준에 대한 품질관리 체크리스트의 일부를 설명하 고 있다. 이 체크리스트는 프로세스 분석 및 요구 사항 정리를 통한 공통적으로 적용 가능한 항목과 함께 세부 설계기준에 해당하는 내용을 “한국전력 거래소 본사 사옥신축 설계경기” 사례^[25]에서 적 용되었던 설계지침 중 BIM 관련 내용을 반영하여 구성하였다. 또한, 법규정보 검토 대상인 열손실 방지 기준에 대한 내용도 포함하였다.

5. 개방형 BIM기반 건축설계 품질 관리 적용

5.1 개방형 BIM기반 품질관리 적용을 위한 프 로세스 제시

다음의 Fig. 5와 같이 BIM 모델링 작성가이드 를 따라 생성된 BIM 모델과 품질관리 기준을 반 영한 품질검토가 가능한 품질검토 소프트웨어 등 을 구성하여 개방형 BIM기반 품질관리 적용을 위 한 환경을 구축할 수 있다. 품질검토 소프트웨어 는 기존의 소프트웨어에서 제공하는 룰들을 개발 된 품질관리 기준에 맞춰 직접적으로 일부 수정하 여 활용하는 방안도 있지만, 품질관리 기준이 변 경(예: 법규의 제개정)됨에 따라 이의 반영과 자동 적인 품질평가가 가능하도록 일부 룰은 사용자가 직접 개발하여 적용할 수도 있어야 한다.

5.2 품질검토 소프트웨어 활용

본 연구에서 제시된 개방형 BIM기반 품질관리 기준을 기반으로 효과적인 품질관리를 진행하기 위해서는 이를 지원할 수 있는 품질검토 소프트웨

어를 통한 평가가 이루어져야 한다. 품질관리 기 준의 목표 및 성격에 따라 일부 기준은 기존의 품 질검토 소프트웨어에서 제공되는 룰을 활용하여 품질검토가 가능하게 된다.

Solibri SMC, Autodesk Navisworks, Tekla BIMsight^[26]는 건축물 부재별로 간섭 및 충돌조건 을 반영하여 시공검토 기준에 대한 검토가 가능하 다. 이 중 SMC의 경우는 룰 기반 소프트웨어로 공 간검토 기준과 설계검토 기준에도 모두 활용될 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 SMC 소프트웨어를 중심으로 품질검토 활용방안을 제시하고자 한다.

품질관리 기준 중 공간검토 기준, 설계검토 기준 (설계 기본 품질), 시공검토 기준은 기존 SMC에 서 제공되는 룰을 본 연구에서 개발된 품질관리 기준에 따라 일부 수정을 통해 활용이 가능하며, 설계검토 기준 중 법규정보에 관련된 사항은 SMC API 환경에서 룰을 추가적으로 개발하여 적용해 야 한다.

5.2.1 SMC를 활용한 품질검토(룰셋의 수정 및 추가)

품질관리 기준 중 공간검토 기준, 설계검토 기 준(설계 기본 품질), 시공검토 기준은 기존 SMC 에서 제공되는 룰을 본 연구에서 개발된 품질관리 기준에 따라 일부 수정을 통해 활용이 가능하다.

SMC에서는 품질검토를 위해 필요한 룰들을 다양 하게 제공하고 있으며, 관련 종류 및 목적에 따라 룰들을 그룹화하여 룰셋의 형태로 제공한다. 이러 한 룰들 중에서 본 연구에서 개발한 품질관리 기 준과 연관된 룰들을 종류별로 조합하여 새로운 룰 셋을 생성할 수 있다. 따라서, 공간검토 기준, 설 계검토 기준, 시공검토 기준으로 구분하여 각각의

Fig. 5 Process and elements technology for the appli- cation of quality control

Fig. 6 Example of quality check according to the criteria of spatial check

룰셋을 구성할 수 있게 된다.

이상의 Fig. 6은 기존의 룰들을 활용하여 공간 검토 기준에 따라 룰셋을 재조합하여 품질검토를 진행한 결과 화면이다.

5.2.2 룰 기반 품질검토 소프트웨어 개발(법규정 보 검토 중심)

설계검토 기준 중 법규정보에 관련된 룰을 SMC 소프트웨어에서 활용하기 위해서는 우선적으로 대 상 법규정보를 IFC 구조와 연계하여 구조화해야 한다(Fig. 7 참고). SMC Java API 환경에서 룰들 은 개별적인 클래스(Java 파일)로 정의해야 하며, IFC 구조와 연계한 법규 구조화 내용을 대상으로 요구되는 속정정보 및 검토 순서를 정의해야 한 다. 본 연구에서는 설계검토 기준 중 열손실 방지 기준을 대상으로 하며, 구분된 룰(건축물의 지역 검토, 용도 검토, 외피 속성정의 검토, 열관류율 검 토)의 내용을 코드화한 Java 파일을 생성하였다.

개발된 하나의 룰(Java 파일)을 SMC의 Rule set Manager에서 조합하여 열손실 방지 기준에 해당 하는 새로운 룰셋을 생성한 후 SMC에서 BIM 모 델과 연계하여 품질검토를 진행하였다. 이상의 Fig.

8과 같이 검토를 통해 발생되는 오류들을 지속적 으로 수정하면서 최종안을 도출할 수 있게 된다.

특히, 법규정보 기준의 경우 최종 결과 부분의 내 용을 정리하게 되면 인허가 측면에서의 법규검토 를 통한 적법성 유무의 검토가 될 수 있다.

6. 결 론

건설산업 전반에 걸쳐 발생되는 건설정보들 중 에서 본 연구에서 대상으로 한 설계정보는 다양하 고 방대한 정보를 포함하고 있으며, 지속적인 설 계변경에 따른 설계 평가 및 품질검토가 이루어져 야 한다. 설계정보의 활용 및 평가의 중요성 인식 과 효과적인 활용을 위한 BIM의 활성화가 진행되 고 있으나 현행 BIM기반의 품질관리 업무는 BIM 기반의 품질관리 적용을 위한 세부 지침의 부족과 품질관리 기준 및 적용 방안(시스템 측면)의 미비 로 인해 체계적인 품질관리가 이루어지지 못하고 있다.

본 연구는 BIM환경에서의 건축설계 품질향상 을 위한 체계적인 품질관리를 위해 품질관리 기준 및 체크리스트를 개발하고 이의 적용을 위해 요구 되는 요소 기술들의 개발 및 적용 방안을 제시하 는 것을 목적으로 진행되었다. 세부적으로 본 연 구에서는 BIM기반의 건축설계 프로세스에서의 단 계별 업무 및 산출정보를 분석하여 본 연구의 적 용 설계단계를 정의하고, 선진 사례(지침 및 가이 드, 소프트웨어)와 국내 법규 적용을 대상으로 세 부적인 품질관리 대상을 도출하였다. 이러한 품질 관리 대상은 업무의 성격 및 목적에 따라 공간검 토 기준, 설계검토 기준, 시공검토 기준으로 구분 하여 품질관리 기준 및 체크리스트를 개발하였 다. 이 기준 중에서 법규정보 검토 내용은 설계검 토 기준에 포함된다.

추가적으로 개방형 BIM기반 건축설계 품질관 리 적용을 위한 프로세스 정의 및 요구되는 다양 한 요소 기술의 개발 및 적용 방안을 제시하였다.

이러한 품질검토 결과 내용은 룰 기반의 품질검토 소프트웨어(개발 내용 포함)를 활용하여 적용 결 과를 검증하였다.

Fig. 7 Structuralization of the heat loss prevention standard – IFC structure interaction

Fig. 8 Example of quality check according to the criteria of design check (heat loss prevention)

본 연구에서 적용된 품질관리 기준은 공통적으 로 적용될 수 있는 업무를 대상으로 진행하였으 며, 법규정보의 검토와 같이 적용 목적에 따라 범 위의 확장이 요구될 경우 제시한 방법론에 따라 추가 연구를 수월하게 진행할 수 있을 것으로 기 대한다. 또한, 본 연구에서 개발된 체크리스트는 지속적인 보완 및 확장을 위해 인터페이스를 통한 별도의 관리가 가능한 체크리스트 관리시스템의 개발 연구도 필요하다.

감사의 글

본 연구는 국토해양부 첨단도시개발사업의 연 구비 지원(과제번호: #09 첨단도시A01)에 의해 수 행되었습니다.

References

1. Eastman, C., Teicholz, P., Sacks, R. and Liston, K., 2008, BIM Handbook, John Wiley& Sons, Hoboken, NJ.

2. Lee, J.M., 2010, Automated Checking of Building Requirements on Circulation over a Range of Design Phases, Doctoral Dissertation, Georgia Institute of Technology, USA.

3. Eastman, C., Lee, J.M., Jeong, Y.S. and Lee, J.K, 2009, Automatic Rule-based Checking of Building Designs, Automation in Construction, 18(8), pp.1011-1033.

4. Nguyen, T.H., 2005, Integrating Building Code Compliance Checking into a 3D CAD System, Computing in Civil Engineering, pp.1-12.

5. Kim, I.H., 2009, Quality Assurance, 7^th build- ingSMART Woekshop.

6. Choi, J.S., Kim, I.H., Jo, C.W. and Choi, J.H., 2009, Appliction Status of Domestic Architec- tural Industry of Open BIM and Development Direction, Transactions of the Society of CAD/

CAM Engineers, 14(6), pp.355-363.

7. Lee, S.H., 2001, Challenges in Building Design and the Construction Industry, Lecture Notes in Computer Science, 2105, pp.225-236.

8. AIA, 2007. Integrated Project Delivery: A Guide.

The American Institute of Architects.

9. Lee, M.S., 2008, Change Design Work by BIM (Building Information Modeling), Architecture

& Society, Korea Architects Institute, 14, pp.88- 97.

10. Kim, Y.S., 2010, Construction New Paradigm

‘BIM’, CNEWS, A16.

11. KIA, 2008, Architecture Design Work Hand Book, Korean Institute of Architects.

12. Senate Properties, 2007, BIM Requirements 2007 Volume 1: General part, VTT.

13. Computer Integrated Construction Research Group, 2010, BIM PROJECT EXECUTION PLANNING GUIDE VERSION 2.0, Pennsylvania State University.

14. Lee, J.K., Lim, N.K., Lee, T.W., Bae, Y.H. and Kim, S.E., 2009, Architectural Quality Comtrol, Kimoondang.

15. MLTM, 2010, BIM Guide of Ministry of Land Transport and Maritime Affairs.

16. Choi, J.S. and Kim, I.H., 2001, Interoperability Tests of IFC Property Information for Open BIM based Quality Assurance, Transactions of the Society of CAD/CAM Engineers, 16(2), pp.92-103.

17. Autodesk, 2012, Autodesk Navisworks, Retrieved October 10, 2012, from http://www.autodesk.

co.kr/adsk/servlet/pc/index?siteID=1169528&id=

16348678

18. Solibri, 2008, Solibri Development Network, Retrieved May 10, 2012, from https://ssl.solibri.

com /sdn/wiki/index.php ?title=Main_Page/

19. Kim, I.H., Kim, H.S. and Choi, J.S., 2012, A Methodology for Design Quality Control of Super-tall Buildings based on BIM-Focused on Quality Control for Evacuation Check, Journal of Architectural Institute of Korea, 28(10), pp.57- 64.

20. Jeong, Y.S., BIM Projects at Georgia Tech, The BIM Spring 2009, pp.53-55.

21. Karjalainen, A., 2007, Senate Properties BIM 2000-2011, buildingSMART- STAND-INN, MIL- ANO.

22. Karlsheoj, J., 2009, Digital Construction in Den- mark from an Engineering Company's Point of view, The BIM Spring 2009, 49-52.

23. Kvarsvik, O.K., 2009, National Museum at Vest- banen Architect Competition BIM Requirements - and Results ..., buildingSMART Berlin.

24. Kim, I.H., 2010, Open BIM based Design Guide- lines & Design Quality Evaluation in Korea, BIM Expert Seminar.

25. KPX, 2010, Korea Power Exchange Headquar- ters Building Construction Design Competition Guideline.

26. Tekla BIMsight, 2011, Tekla BIMsight Quick Reference Guide, Retrieved May 3, 2012, from http://www.teklabimsight.com/

최 중 식

1999년 경희대학교 건축공학과 졸업 2001년 경희대학교 건축공학(건축

정보기술) 석사

2011년 경희대학교 건축공학(건축 정보기술) 박사

2009년~현재 사단법인 빌딩스마트 협회 기술연구소 수석연구원 2013년~현재 미국 로렌스버클리국

립연구소(LBNL) Postdoctoral Fellow

관심분야: BIM(Building Infor- mation Modeling), BIM 품질관 리(BIM Quality Control), 자동 화 법규검토(Automated Code Checking), 데이터모델링 및 통 합 전산설계환경(STEP, IFC), 건 축정보기술, BIM기반 에너지 성 능평가

김 인 한

1988년 서울대학교 건축학과 졸업 1991년 미국 Carnegie-Mellon 대학

건축학 석사

1994년 영국 Strathclyde 대학 건축 학 박사

1996년~현재 경희대학교 공과대학 건축학과 교수

2002년~현재 한국CAD/CAM 학회 이사

2004년~2008년 사단법인 STEP센 터 회장, 지식경제부

2008년~현재 사단법인 빌딩스마트 협회 수석 부회장

2010년~현재 대한건축학회 이사 2011년~현재 BCA 싱가포르 건설청

BIM 자문위원

관심분야: BIM(Building Infor- mation Modeling), CAAD, 데이 터모델링 및 통합 전산설계환경 (STEP, IFC), 건축정보기술, Digital Design Media