A study on Development of Practical BIM Library for Automated BIM Design in Port and Harbor Infrastructure
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(2) 한 라이브러리는 부족한 것이다. 특히 항만분야는 도로 및 철도. 는 파랑의 침입방지, 항내수역의 정온, 수심 유지와 항내 시설물. 분야와 비교하면 BIM 기술도입이 늦고, 항만시설물의 특성상 현. 을 고조, 지진해일 등의 영향으로부터 방호하기 위한 시설이다.. 장 환경을 고려하기 위한 시설물의 형상변환 과정이 필요하므로. 방파제 설계는 Figure 1과 같이 시설물 배치결정 단계, 설계조건. 시설물의 형상을 한정시키는 기존 BIM라이브러리 개발 방식은. 결정 단계, 단면결정 단계, 파랑 유동 환경검토 단계, 외력 계산. 실무적으로 적합하지 않다.. 단계, 안전검토 단계를 걸쳐 기본설계와 세부설계로 진행된다.. 따라서 연구에서는 항만분야에서 BIM라이브러리를 실무에 본. 이는 구조물의 배치 위치에 따라 달라지는 수심, 지반, 파랑. 조. 격적으로 사용할 수 있도록 양질의 BIM 라이브러리를 구축하고. 위 등의 자연조건에 맞춰 구조물의 유형과 단면을 결정해야 하는. 자 한다. 항만분야 설계실무자들의 인터뷰를 통해 설계 업무와. 항만설계의 특성을 반영한 것이다.. 직접 관련된 변수 및 요구 기능에 관한 다양한 의견을 파악하여 파라메트릭기반의 BIM 라이브러리를 구축한다. 또한 BIM기반 설 계 생산성을 높일 수 있도록 BIM 라이브러리와 연계 가능한 다양 한 기술콘텐츠를 개발하여 항만설계에 중점을 둔 실무형 BIM 라 이브러리의 활용성을 높이고자 한다.. 1.2 연구 방법 및 범위 BIM 라이브러리는 단순한 형상 데이터뿐만 아니라 파라미터에 의한 다양한 속성정보를 담고 있으며, 이들로부터 구조물의 크기 와 물량 등을 계산하기 때문에 실무적으로 활용성이 높은 라이브 러리를 구축하기 위해서는 모델링 기술뿐만 아니라 설계에 대한 전문적인 지식을 기반으로 라이브러리가 구성되어야 한다. 이를 위해 연구에서는 항만설계 실무자들의 의견을 지속적으로 수집 하고, 이를 기반으로 BIM 라이브러리의 활용성이 높은 대상 시설. Figure 1. The workflow of breakwaters design (Ref. : Ministry of land, Transport and maritime affairs, 2010). 물을 선정하고, 이들을 효율적으로 구현할 수 있는 방안으로 BIM 라이브러리와 기술콘텐츠를 개발한다. 연구의 대상 시설범위는 항만법(제2조 제5호)에서 규정하는 기 본시설(수역시설, 외곽시설, 계류시설, 임항교통시설) 중 대표적. 방파제는 배치형식에 따라 육지와 연결되는 돌제식(또는 반무 한제)과 육지와 떨어져 설치하는 이안제식으로 구분하며, 대체로 단면의 구조형식에 따라 Figure 2와 같이 분류된다.. 인 외곽시설인 방파제를 대상으로 한다. 특히 항만 시설물의 경 우, 기존 도로, 철도와 달리 별도의 표준도가 존재하지 않는다. 따라서 표준도를 기반으로 BIM 라이브러리를 구축하는 기존 방 식과 달리 BIM 라이브러리 개발 대상 시설물의 유형과 그에 적합 한 대표 도면을 선정하는 과정이 우선적으로 필요하다. 이를 위 해 연구에서는 국내 항만 관련 설계지침을 분석하여 항만 시설물 별 구조물 형식을 검토하였다. 또한, 국내 설계업체와 항만협회 에서 보유한 설계 성과품을 수집 및 분석하고 이를 설문조사 및 실무자 협의를 통해 BIM 라이브러리 구축 시 실무적 활용성이 높 은 항만시설물 위주로 대상 시설물 유형을 선정하였고, 각 유형 을 대표할 수 있는 프로젝트와 도면을 선정하였다.. 2. 방파제 설계 특징 및 대표 도면 선정 2.1 방파제의 설계 특징 방파제는 외곽시설의 대표적인 유형으로써 외해로부터 내습하. 22 Journal of KIBIM Vol.9, No.4 (2019). Figure 2. The type of breakwaters (BUSAN PORT AUTHORITY) (https://www.busanpa.com).
(3) 방파제 단면은 Figure 3과 같이 사석공사, 블록공사, 소파블록. 것으로 조사되었다. 그리고 2010년 이후 시행된 각종 대형 항만. 공사, 케이슨공사, 상부공사로 구성된다. 사석공사에서 기초사석. 의 대수심 방파제에서도 단면형식이 케이슨식 혼성제로 일률적. 은 구조물을 지지하기 위하여 설치하며, 제체사석은 사석식 경. 으로 적용되고 있는 것으로 조사되었다.. 사제의 본체를 이루는 부분이고, 피복석은 외력에 의한 제체 손. 그리고 최근 국내 T/K 대안설계 사례를 조사하여 방파제의 최. 실을 보호하기 위해 상부에 쌓는 큰 돌을 말한다. 항만공사의 블. 신 설계 유형을 파악하였다. 2010년~2016년 국내에서 진행된. 록은 보통 무근콘크리트로 제작되며, 일부 균열 방지를 위해 하. T/K 대안설계사례를 살펴보면, 방파제 유형은 사석경사제식과. 부에 철근을 보강하기도 한다. 소파블록은 방파제의 안정성 향. 케이슨 형식으로 시공되고 있는 것으로 파악되었다. 사석경사식. 상, 전면수역의 정온도 확보 및 파압의 경감, 월파량 및 처오름. 의 경우는 다양한 소파블록을 사용하는 사례가 많고, 케이슨 형. 방지 목적 등으로 사용된다. 케이슨은 주로 방파제 본체로 활용. 식에서는 단면구조형식을 다수의 유수실과 태극요철, 곡면형 등. 되며, 일반적으로 모래나 사석, 슬래그로 케이슨 내부를 채운다.. 다양한 특수형상을 적용하고 있는 것으로 파악되었다.. 특히 케이슨의 제원(부재의 형상, 치수 등)을 결정할 경우에는 케이슨의 흘수와 거치장소의 수심, 부유시의 안정, 예항 및 거치 시의 작업조건(조류, 파랑, 바람 등) 등의 다양한 조건을 고려하. 2.2.2 방파제 대표 유형 선정 연구에서는 항만 BIM 라이브러리의 실무적 활용 가능성을 높 이기 위해서 항만분야 설계 실무자를 대상으로 방파제의 BIM 라. 여야 한다.. 이브러리 구축 가능성에 대하여 검토 의견을 수렴하고, 방파제의 실제 설계 성과품을 검토하여 방파제 대표 유형을 Table 1과 같 이 선정하였다. 방파제의 대표 유형은 경사제, 직립제, 혼성제, 중력식 특수방 파제로 구분하였으며, 유형별 세부형식은 사석식 경사제, 블록식 경사제, 케이슨식 직립제, 블록식 직립제, 케이슨식 혼성제, 블록 Figure 3. Parts of breakwater (Ministry of oceans and fisheries, 2014). 2.2 방파제 대표 도면 및 유형 선정 2.2.1 방파제 대표 도면 검토 항만 시설물은 기존 도로, 철도와 달리 표준화된 도면 정보를 찾아보기 어려운 실정이다. 항만시설물의 일부 도면을 “전국항만. 식 혼성제, 직립소파 블록제, 소파 케이슨제 등으로 대표 형식으 로 선정하였다. Table 1. Representative types for breakwaters Type Rubble mound. 구조물도집”(Korea Maritime and Port Administration, 1992)에서 제시하고 있으나, 도면의 수도 부족하고, 약 20년 전의 자료로서 현재 실정과 동떨어져 대표 도면으로 활용하기에 곤란하였다. 이. Vertical face. Breakwater type Rubble Block. Type Composite. Caisson Gravity Concrete block. Breakwater type Caisson Block Wave Dissipating block Wave Dissipation with Caisson. 와 같이 항만 시설물의 도면 표준화가 어려운 이유는 항만 시설물 의 특성상 설계조건(선박의 규모, 바람, 파랑, 조위 및 조석, 흐름,. 방파제의 유형별 BIM 라이브러리 구축 가능성에 대한 실무자. 지반조건, 상재하중 등)에 따라 구조물의 형상과 규모를 다르게 설. 의견에 따르면, 방파제는 자연조건에 따라 다양한 설계조건이 고. 계해야하기 때문에 표준화된 형상으로 정의하기가 어려운 것이다.. 려되어야 하고, 최근 방파제 발주형식이 대부분 T/K대안설계로. 연구에서는 항만분야의 부족한 표준도면을 대처할 수 있는 대. 프로젝트별 형상이 다르게 설계되는 경우가 대부분이므로 일반. 표도면을 확보할 수 있도록 항만 시설물의 유형별 자료를 수집하 고 분석하였다. 관련 자료는 기존 연구문헌과 국내 설계업체 및 항만협회에서 보유한 설계 성과품 위주로 분석하였다.. 적인 표준화는 어려운 것으로 파악되었다. 이에 대한 방파제 설계의 BIM 활성화 방안으로는 케이슨의 외 형과 같이 시설물의 일부 부위에서 표준화가 가능한 부분만 파라. 기존 항만시설물의 설계 동향을 분석한 연구문헌(Hong et al.,. 메트릭기반으로 라이브러리를 구축하고, 케이슨 내부의 격실 및. 2018; Rhee, 2013)에 따르면 1999년 이후에는 일부 소파블록으. 헌치와 같이 공통으로 적용되는 형상들은 별도의 기술콘텐츠로. 로 피복하는 경우를 제외하면, 대부분 설계사례는 이전과 다르게. 개발하는 것이다. 이는 케이슨 외형 라이브러리에 기술콘텐츠를. 종방향 곡면형, 반원형, 종방향 돌출형, 벌집형, 이중원통형, 타. 통해 격실 및 헌치를 추가적으로 생성시키는 방법으로 쉽게 설계. 원형, 요철형, 복합요철형, 유선형 등 매우 다양한 형상이 적용된. 조건에 부합하는 케이슨의 3차원 정보모델을 생성할 수 있다.. 한국BIM학회논문집 9권 4호 (2019) 23.
(4) 그 외 소파블록, 콘크리트 블록 등 기성제품의 경우에는 각각. 마지막은 선형독립으로 선형이 모델 형상 구현에 관여하지 않. 의 종류 및 규격별 제원이 존재하기 때문에 BIM 라이브러리로 구. 은 모델로써 길이 방향으로 변화하는 시설물 단면을 2D 프로파. 축하면 실무적으로 활용성이 높을 것으로 조사되었다.. 일로 구성하고, 이를 3D 모델로 구현하는 경우와 선형뿐만 아니 라 길이와도 관계없이 고유의 형상과 규격이 있는 기성제품을 3D 모델로 구현한 유형으로 구분하였다.. 3. 방파제 BIM 라이브러리 및 기술콘텐츠 분석 3.2 항만 BIM라이브러리 및 기술콘텐츠 구현 방안 3.1 항만 BIM 라이브러리 유형. BIM 라이브러리는 Revit, Allplan과 같이 자체적인 포맷으로 라. 항만시설은 방파제와 같은 외곽시설 이외에 수역시설, 계류시. 이브러리 묘사 정보를 담아두고 치수와 제약조건으로 라이브러. 설과 도로, 철도 등을 포함하는 임항교통시설까지 전반적인 건설. 리를 모델링하는 방법과 Revit의 Dynamo, Allplan의 Smartparts. 시설물을 포함한다. 따라서 각 시설물을 명확히 표현할 수 있는. 를 활용하여 다양한 알고리즘까지 묘사할 수 있는 스크립트 언어. 다양한 BIM 라이브러리 유형이 필요하다. 특히 연구에서는 기존. 를 이용해 모델링하는 방식이 있다(Kang et al., 2012).. 방식대로 시설물의 특정 부위를 대상으로 BIM 라이브러리를 개발. Revit에서 라이브러리는 패밀리로 정의되며, 토목, 건축, MEP. 할 뿐만 아니라 기술콘텐츠를 통해 기존 라이브러리를 보완하거. 및 구조 엔지니어링 분야에 특화된 다양한 템플릿과 애드인을 통. 나 하위 단위 객체 라이브러리들을 조합하여 상위 구조물로 설계. 해 파라메트릭기반 모델링을 지원하고 있다. 그러나 Revit에서 제. 할 수 있는 기능개발까지 포함하고 있다. 따라서 선형뿐만 아니라. 공되는 템플릿과 애드인만으로는 다양한 파라메트릭 모델을 생성. 각 시설물 부재의 상호 연계성을 고려할 수 있게 2D 형태의 라이. 하기에는 한계성이 많다. 최근에는 이러한 한계성을 보완하기 위. 브러리와 규격이 불변하는 기성제품의 라이브러리 등 BIM 라이브. 해서 비주얼프로그래밍인 Dynamo가 사용되고 있다. Dynamo는. 러리 유형의 구분이 필요하다. 연구에서는 이러한 분석을 바탕으. Revit과 연동되는 알고리즘 설계도구로서 단순히 형상을 만드는. 로 라이브러리의 유형을 다음과 같이 구분하였다. (Table 2). 것이 아니라 Revit의 모델과 즉각적인 연동이 가능하여 Dynamo. 첫 번째는 기본 선형을 나타내는 것으로 항만에서는 일반적으 로 법선이라고 하며, 기존 선형설계 방식과 동일하게 적용되는. 에서 직접 Revit의 모델 정보를 입력하고 제어할 수 있다. Dynamo는 프로그래밍 비전공자도 사용할 수 있게 노드와 와 이어로 스크립트를 표현할 수 있으며, 추가적으로 C#과 Python도. 라이브러리이다. 두 번째는 선형 종속으로 선형이 모델의 형상 구현에 관여하는. 지원되기 때문에 기존 Revit에서 불가능했던 모델 요소와 매개변. 라이브러리 유형을 나타내는 것으로서 방파제의 제체와 같이 단. 수 생성, 반복 작업의 자동화, 다양한 알고리즘 기반의 워크플로. 면을 2D 프로파일로 구성하고 이를 이용하여 3D 모델을 구현하. 우 등을 사용자가 쉽게 스크립트로 작성할 수 있으므로 BIM 설계. 는 라이브러리 유형이다.. 생산성 향상에 기여하고 있다(Mengana and Mousiadis, 2016). 연구에서는 Revit과 Dynamo를 활용하여 효율적인 BIM 설계 를 지원할 수 있도록 BIM 라이브러리와 기술콘텐츠를 개발하고. Table 2. BIM library types of port & harbour Type. Description. e.g.. 자 하며, 이를 위해서 이들의 구현 방안을 Table. 3과 같이 제시 한다.. normal line In ports and harbor, line of extension of Sea route, direction is normal line Breakwater and quay wall. Basic Linear. DependentLinear. A library of 2D profiles that allows cross-sectional shapes to build 3D models. A model where linear not involved in the implementation of 3D shapes. Length In other words, a 3D model is direction implemented with a 2D profile as dependent a facility that changes in the length Independentdirection. Linear Unique model. Rubble body and covering materials of breakwater. ‘파라메트릭기반 BIM 라이브러리’은 Table 3의 상단 그림과 같 이 Revit의 템플릿 및 자체 UI를 활용하여 치수의 입력, 구속, 제 약 등 형상정보를 제어하거나 속성정보를 입력하여 파라메트릭기 반의 BIM 라이브러리를 구축하는 것이다. 이러한 구현방식은 대 상 객체의 매개변수 복잡성에 따라 적용 여부가 결정되어진다.. caisson. Library with shapes and quantities Wave dissipating specific to individual 3D models, block regardless of linear. 24 Journal of KIBIM Vol.9, No.4 (2019). 구현 방식은 ‘파라메트릭기반 BIM 라이브러리’, ‘UI(User Interface) 기반 BIM 라이브러리’, ‘기술콘텐츠’ 등 3가지 유형으로 구분하였다.. 예로 들어, 대상 객체의 매개변수가 복잡할 경우는 매개변수 의 입력란 개수가 증가될 뿐만 아니라 매개변수 간의 관계식을 Revit의 기본 템플릿으로 구현하기에는 한계가 있다. 또한 해당 라이브러리가 구현되더라도 다른 사용자가 해당 라이브러리 이 해하는 데 어려움이 있기 때문에 라이브러리로서 활용성이 저하.
(5) Table 3. Modeling method by Combination BIM library and technical contents Type. Simple parameterbased BIM Library. Modeling method by Revit Parameter. User Interface. File format. Only Revit. Only Revit. *.rfa. Examples. UI-based BIM Library Combination of Dynamo (with Python). Combination of Dynamo (with Python), DynamoPlayer. *.rfa *.dyn *.rvt. Technica Contents. 될 수 있다. 따라서 해당 방식은 형상 매개변수가 단순하고, 입력. 어를 나타내는 것으로서 기능에 따라 입력 및 출력 UI로 활용할. 정보가 적어 Revit의 자체 템플릿 및 UI로 충분히 구현 가능한. 수 있다. 특히 Dynamo node는 라이브러리로 구성되어 주기적. 객체에 활용될 수 있다.. 으로 업그레이드되고 민간에서 자체적으로 노드 패키지를 개발,. ‘UI기반 BIM 라이브러리’는 Table 3의 중단 그림과 같이 사용. 이를 배포하기 때문에 다양한 노드를 활용할 수 있다.. 자의 편의성을 향상시킬 수 있게 다양한 스크립트 언어와 UI를. Dynamoplayer는 일종의 Dynamo 스크립트를 간편하게 실. 활용하여 BIM 라이브러리를 구축하는 것이다. 이 방식에서 BIM. 행할 수 있는 도구로서, Revit에서 Dynamo를 실행시키지 않고. 라이브러리의 매개변수 생성은 Revit 자체 UI, Dynamo 노드 및. Dynamo 스크립트를 실행할 수 있다. Dynamoplayer는 입력 및. python 스크립트를 활용하는 방법이 있다.. 출력으로 정의된 Dynamo 노드들을 콤보박스, 리스트박스, Text. 매개변수는 Dynamo 노드와 Python 스크립트를 활용하여 생 성하기 때문에 복잡하거나 기존에 불가능하였던 매개변수를 체. 박스, 스크롤바 등으로 나타낸다. 이는 별도의 UI 작업 없이 UI를 제공해 주기 때문에 간편하게 UI를 입출력에 활용할 수 있다.. 계적으로 구성할 수 있다. 특히 다양한 알고리즘을 통해 입력란. 마지막 UI 구현 방식은 Python 스크립트를 활용하는 방식이다.. 의 매개변수 개수를 줄이거나 라이브러리 최종 사용자에게 필요. 이 방식의 장점은 UI를 자유롭게 구현할 수 있다는 것이다. 앞 선. 한 매개변수만을 선정하여 제공함으로써 라이브러리의 활용성을. UI구현 방식은 기본적으로 제공되는 Node 중에서 입출력으로 사. 향상할 수 있다.. 용할 수 있는 일부만 UI로 사용할 수 있었다면, Python 스크립트. UI기반 BIM 라이브러리의 가장 큰 장점은 다양한 형태의 UI. 에서는 제약이 낮다. 단지, Python 스크립트 작성 지식이 필요할. 를 제공할 수 있기에 실제 설계 워크플로우를 UI에 반영할 수 있. 뿐이다. 현재까지 Python 스크립트기반 UI는 Window form으로. 다. Dynamo에서 제공할 할 수 있는 UI의 종류는 Dynamo node,. 만 구현된 사례가 있으나, 일반적으로 Python의 확장성이 높은. Dynamoplayer와 Python 스크립트를 통해 생성된 UI 등 3종류. 프로그래밍 언어라는 점을 고려하며, 앞으로 다양한 UI 라이브러. 가 있다.. 리가 지원될 가능성이 높으므로 Python의 활용도는 더욱 높아질. Dynamo node는 비주얼프로그래밍 언어에서 일반적인 명령. 것이다.. 한국BIM학회논문집 9권 4호 (2019) 25.
(6) 4. BIM라이브러리 및 기술 콘텐츠 개발 사례. 지라도 지표면에 따라 다른 단면을 설계해야 한다. 따라서 자동 으로 지표면에 수렴하는 3D 모델을 생성할 경우, 자동으로 제체. 4.1 항만 BIM 라이브러리 개발 사례 연구에서는 앞서 정의한 BIM 라이브러리 유형별 모델을 Revit. 의 체적을 파악할 수 있기 때문에 설계 생산성을 효과적으로 높 일 수 있을 것이다.. 을 활용하여 구현하였다. 라이브러리 유형별 구현 대상 시설은. 두 번째 케이슨을 대상으로 수행한 라이브러리는 Figure 5와. 첫 번째 선형종속 유형은 ‘경사제 사석식 방파제’의 제체 부위이. 같이 2D 프로파일 또는 3D기반 BIM라이브러리이다. 사례에서는. 며, 두 번째 선형독립(길이 방향 변화) 유형은 케이슨, 그리고 마. 슬릿케이슨을 대상으로 수행하였다. 케이슨의 실무적인 요구사항. 지막 세 번째 선형독립(고유 형상을 가지는 기성 제품)유형은 소. 은 케이슨의 속채움 물량을 파악하는 것이었으며, 이를 위해 별. 파블록인 테트라포드로 선정하였다.. 도의 격벽모델을 보이드 형태로 구성하여 물량 정보를 제공하였 다. 이를 위해 2D 프로파일 라이브러리에서는 케이슨의 외벽과 격벽에 대한 별도의 2D 프로파일 라이브러리를 작성하여 레빗의 스윕(Sweep) 기능을 활용하여 3D정보모델을 생성하였다. 3D기 반 라이브러리는 3D로 외벽과 격실을 매개변수로 작성하여, 이 를 조정하여 3D 정보모델을 생성하였다. 케이슨의 경우는 복잡한 형상을 하고 있을 뿐만 아니라 같은 형상일지라도 격벽의 개수, 간격 등이 다르므로 매개변수로 정의 할 경우, 상당한 수의 매개변수를 적용해야 했다. 이는 라이브러. Figure 4. 2D profile-based 3D model. 리 구축에도 어려움이 있을 뿐만 아니라 사용자의 편의성을 저하 할 수 있는 주요한 요인이 될 수 있다. 따라서 매개변수를 일정. 첫 번째, 경사제 사석식 방파제의 제체에 대한 라이브러리는. 개수 이내로 한정시킬 필요가 있으며, 이를 위해서는 라이브러리. 2D 프로파일이다. 즉, Figure 4와 같이 방파제 도면을 참고하여. 구축 시 사용자 편의성을 고려할 수 있는 범위 내에서 파라메트. 2D 프로파일로 제체용 BIM 라이브러리 작성하고, 이를 선형에. 릭기반으로 구축하고 나머지 부분은 기술 콘텐츠로 보완하는 방. 적용하여 3D 정보모델을 생성하는 방식이다. Revit으로 2D 프로. 법이 필요한 것으로 파악되었다.. 파일 작성 시, 자체적으로 제공하는 ‘미터법 프로파일’ 템플릿을 활용하였으며, 실무자들의 요구사항을 반영하여 매개변수를 설정 하였다. 예를 들어 방파제 제체의 경우에는 설치 위치에 따라 체 적을 수정할 수 있게 가로, 세로, 폭뿐만 아니라 소단의 개수까지 변경할 수 있게 매개변수를 설정하였다. 이를 통해 사용자는 방 파제 제체형식에 적합한 2D 프로파일을 선정하고 매개변수로 배 치 위치에 맞게 수정하여 3D 정보모델을 생성할 수 있다.. Figure 6. Unique shape-based 3D model. 세 번째는 라이브러리 유형이 선형독립으로 고유의 형상을 한 테트라포드를 대상으로 구축하였다. Figure 6과 같이 테트라포드 는 소파블록의 한 유형으로 규격별 제원이 명확하게 제시되어있 다. 따라서 규격별 제원에 근거하여 3D 정보모델을 구축할 수 있 Figure 5. 2D profile or 3D library-based 3D model. 다. 특히, 테트라포드는 규격에 따라 형상의 수치가 일정하게 증 가하거나 감소하기 때문에 이들을 매개변수로 설정함으로써 파. 향후에는 추가로 지표면에 수렴할 수 있는 제체 BIM 라이브러. 라메트릭기반으로 구축할 수 있다. 테트라포드와 같은 블록들은. 리를 구축할 예정이다. 이는 방파제의 공사용 기준면이 지표면이. 대다수 기성화된 제품으로 고유의 제원을 가지며, 항만시설물에. 아니라 파고가 반영된 기본 수준면이므로 상부의 단면이 동일할. 도 많이 적용됨으로 이들을 파라메트릭기반의 라이브러리로 구. 26 Journal of KIBIM Vol.9, No.4 (2019).
(7) 성할 경우, 이들의 실무적 활용성이 높을 것이다.. 4.2 기술 콘텐츠 개발 및 활용 사례 기술 콘텐츠는 BIM 라이브러리 활용도를 높이고, 반복적인 작업 을 자동화하여 BIM 설계 생산성을 향상할 수 있도록 항만 시설물 별 설계 특성을 고려하여 다양한 UI 및 워크플로우를 적용하였다. 첫 번째 기술 콘텐츠 개발 사례는 규격별로 블록 모델을 생성 할 수 있는 기능이며, 시범대상은 테트라포드로 하였다. 일반적 으로 테트라포드를 모델링할 경우에는 규격별로 모델링을 하거 나 형상의 치수를 매개변수로 지정하여 모델링 한 후, 사용자가. Figure 8. Arrangement type of Tetrapod block. 원하는 규격에 해당하는 값을 매개변수에 입력하여 사용하는 방 식이었다. 연구에서는 Figure 7과 같이 사용자는 GUI(Graphical. Figure 9와 같이 테트라포드의 자동배열은 사용자가 원하는. User Interface)를 통해 원하는 규격만 선택하면 자동으로 해. 규격, 배열유형, 배열 단면을 선택하면, 테트라포드가 선택된 단. 당 규격의 테트라포드 모델이 Revit에 생성되도록 하였다. 이는. 면의 범위 내에서 자동으로 배열된다. 이는 앞서 언급한 규격별. Revit에서 파라메트릭기반으로 작성된 테트라포드 패밀리의 매개. 테트라포드 자동 생성기능에 Revit에서 배열 단면을 선택하는 알. 변수값을 Dynamo에서 변경하는 방식이며, 매개변수값은 테트라. 고리즘, 생성된 블록을 배열형식에 따라 회전 및 위치를 변경하. 포드의 규격정보가 저장된 외부 엑셀파일과 연동된다. 이는 규격. 는 알고리즘, 배열 단면의 범위를 벗어나는 블록을 제거하는 알. 별 모델을 모두 가지고 있거나 해당 규격의 치수를 알고 있어야. 고리즘 등을 추가하여 구성하였다.. 하는 기존의 불편함을 개선할 수 있는 방법이다. 특히 항만시설. 또한 실무적 확장성을 고려하여, 사용자가 직접 배열된 블록. 물은 다양한 기성제품이 사용되는 점을 고려하면, 이러한 3D 모. 의 회전 및 위치를 조정할 수 있도록 UI를 구성하고, 배열이 완료. 델의 자동화 방식은 설계업무의 생산성을 향상시킬 수 있는 획기. 된 블록들의 개수, 중량 및 체적 등의 정보도 사용자에게 제공할. 적인 방안이라고 판단된다.. 수 있게 구성하였다. 이러한 블록 자동화 배열 기능은 반복 작업 을 자동화하는 대표적인 기능으로 BIM 설계 생산성을 획기적으 로 향상시킬 수 있을 것이다.. Figure 7. Technical contents for automatic block generation. 두 번째 기술 콘텐츠 개발 사례는 블록의 자동 배열이다. 블록 은 방파제 공사에 필수적으로 사용되는 구조물로서 블록을 3D정 보모델로 생성하는 것뿐만 아니라 이를 배열하는 작업도 중요한 설계 업무이다. 특히 방파제 설계는 배치 위치에 따른 수심 및 지 반 변화에 맞춰 구조물의 단면을 변경할 경우가 많고, 그때마다 블록의 규격과 배열을 반복적으로 고려해야하기 때문에, 이를 위. Figure 9. Technical contents for automatic block arrangement. 한 자동화 기능이 필요하다. 블록 자동화 배열 기능의 시범 대상은 Figure 8과 같이 테트. 세 번째 기술 콘텐츠 개발 사례는 케이슨의 구성요소 중 실무. 라포드이며, 배열의 유형은 일반적으로 활용도가 높은 Type A과. 자들이 가장 번거로운 작업으로 여기는 격실과 헌치를 쉽게 모델. Type B으로 선정하였고, 1층뿐만 아니라 2층까지 배열할 수 있. 링할 수 있는 기능이다. 앞서 언급한 바와 같이 케이슨의 형상은. 도록 구성하였다.. 다양하기 때문에 파라메트릭기반의 BIM 라이브러리 개발에 적합 하지 않다.. 한국BIM학회논문집 9권 4호 (2019) 27.
(8) 그러나 격실과 헌치는 케이슨의 외형과는 달리 동일한 형상을. 시범대상은 Figure 10과 같이 곡면형 슬릿 케이슨이며, 직선과. 하고 있으며, 단지 배열 개수와 헌치의 두께 등이 달리 적용된다.. 곡선을 고려하여 격실과 헌치의 3D 모델이 구현할 수 있도록 기. 따라서 케이슨의 외형용 BIM 라이브러리를 구축하고 이에 격실. 술 콘텐츠를 구성하였다.. 및 헌치의 자동 생성 기술 콘텐츠를 적용하여 케이슨의 3D정보 모델을 생성하는 것이 실무적으로 활용성이 높을 것이다.. Figure 10과 같이 Revit에서 곡면형 슬릿 케이슨의 외형 모델 을 선택하고, 외형모델의 평면도에 격실과 헌치의 단면을 생성하 여 케이슨의 3D 모델을 구현한다. 격실과 헌치의 단면은 직선일 경우, 4점의 좌표정보를 UI를 통해 입력하거나 외형모델의 평면 도에서 마우스로 직접 선택하여 구현할 수 있으며, 곡선의 경우 에는 추가로 참조곡선을 Revit에서 선택하면 된다. 또한 동일한 규격의 격실 및 헌치들은 행렬의 개수와 행간격, 열간격 정보 등 을 입력하여 자동으로 배열할 수 있다. 이를 위해 Revit에서 케이슨의 외형정보를 참조하는 알고리즘, 직선과 곡선을 고려하여 격실과 헌치를 생성하는 알고리즘, 동일 한 규격의 격실 및 헌치를 자동으로 배열하는 알고리즘 등이 다 수 적용되었다. 또한 DynamoPlayer의 UI뿐만 아니라 Python 을 활용하여 워 크플로우에 적합하고 직관적인 UI를 제작하여 격실과 헌치의 설 계정보의 선택 및 입력을 간편화하였다.. 4.3 방파제의 BIM 모델링 사례 연구에서는 앞서 제시한 BIM 라이브러리와 기술 콘텐츠의 활 용성을 검토하기 위해서 이들을 활용하여 방파제 모델링을 시도 하였다. BIM 라이브러리와 기술 콘텐츠를 활용한 모델링 방식은 Figure 11과 같이 시설물의 하위 객체에서 상위 단계로 조합하여 Figure 10. Automatic generation of haunch and compartment in caisson. 최상위 시설물 객체를 구현하는 것이다.. Figure 11. Automated 3D modeling for Breakwater by assembling BIM library and technical contents. 28 Journal of KIBIM Vol.9, No.4 (2019).
(9) 이러한 하위 객체는 BIM 라이브러리 또는 기술 콘텐츠를 통해. 피복블록인 Tripod는 배열유형이 기준 단면의 z축 회전량에. 생성하며, 이를 상위 객체로 조합하는 것은 기술 콘텐츠로 구현. 따라 결정되므로, 각 블록의 회전량을 조정할 수 있게 구성하고,. 된다. 케이슨식 방파제로 예를 들면, 케이슨식 외형은 BIM 라이. 특정 배열유형에 대한 회전값들은 데이터화함으로써 배열유형. 브러리로 구현하고, 기술 콘텐츠를 통해 케이슨 외형 모델에 격. 선택만으로 배열될 수 있게 구성하였다. 소파블록인 Tetrapod의. 실 및 헌치를 생성하여 하위 케이슨 모델을 완성한 후, 케이슨 자. 경우는 1층과 2층의 배열 회전량이 서로 다르게 적용되기 때문에. 동 배열 기술 콘텐츠을 활용하여 상위 케이슨식 방파제 모델을. 각 층의 회전량을 다르게 적용할 수 있도록 구성하였다.. 완성하는 것이다.. 이와 같이 방파제를 위해 구축된 BIM 라이브러리와 기술콘텐. 시범대상은 ‘경사제사석식 방파제’이며, 이는 Figure 11과 같이. 츠를 활용하여 ‘경사제 사석식 방파제’를 그림 Figure 13과 같이. 제체, 피복석, 피복블록, 소파블록, 콘크리트블록, 상치콘크리트. 구현하였다. 본 구현 사례를 통해서 다양한 규격의 블록을 간편. 등의 하위 객체들로 구성되어 있다. 방파제의 제체, 피복석 및 상. 하고, 신속하게 생성하고 이를 자동으로 배열할 수 있으며, 배열. 치콘크리트는 선형에 따라 변화하는 형상을 하고 있으므로, 2D. 된 블록의 개수, 중량 및 체적 등의 정보를 정확하게 제공할 수. 프로파일로 라이브러리를 구축하였고, 그 외 블록들은 고유 형상. 있다는 것을 파악할 수 있었다.. 을 하고 있으므로 3D 라이브러리로 구축하였다. 제체, 피복제 및 상치콘크리트는 Figure 12와 같이 Revit에서 선형데이터를 불러와 ‘Sweep’기능으로 2D 프로파일을 적용하. 5. 결론. 면, 쉽게 3D로 구현할 수 있다. 최근 도로사업 뿐만 아니라 대부분 공공사업에 BIM 설계 의무 화를 추진하고 있을 만큼 BIM은 건설 분야에서 필수적인 기술이 다. 토목분야의 도로, 철도 등은 이미 BIM기반 설계, 시공 및 운 영을 위한 BIM 로드맵, BIM 라이브러리, 가이드라인 등을 개발하 고, BIM 설계 의무화에 대비하고 있다. 이들과 비교하면 항만분 야의 BIM 적용은 초기 단계로서, BIM 설계 의무화에 대응할 수 있는 BIM 연구가 시급한 실정이다. 연구에서는 항만 설계의 실무적 활용성에 중점을 두고 BIM 라 이브러리와 기술콘텐츠를 개발하였다. 이를 위하여 BIM 라이브 러리를 항만시설물에 적합하게 3가지 유형으로 구분하고, BIM Figure 12. Assemble process of Breakwater 3D model. 라이브러리와 기술콘텐츠의 효율적인 연계를 위하여 다양한 UI 와 설계 워크플로우를 고려할 수 있는 3가지의 구현방안을 제시. 콘크리트블록은 블록 자동 배열 기술콘텐츠를 활용하여, 제체. 하였다. 그리고 이를 적용하여 항만의 대표적인 외곽시설인 방파. 와 피복제의 3D 모델 단면에 배열할 수 있다. 콘크리트블록의 경. 제를 대상으로 BIM 라이브러리와 기술콘텐츠를 Autodesk 사의. 우에는 별도의 배열유형이 없으므로 블록이 배열되는 기준 위치. Revit과 Dynamo를 활용하여 구축하였다. 구축된 BIM 라이브러. 정보만 조정하여 구현할 수 있다. 피복블록과 소파블록은 각 블. 리와 기술콘텐츠에 대한 실무적 활용성을 검토하기 위해서 이들. 록별 다른 배열유형을 가지고 있으므로 이들에 적합하게 블록 자. 을 활용하여 방파제 모델링을 시도하였다.. 동 배열 기술콘텐츠를 구성하였다.. 방파제 모델링 사례를 통해, BIM라이브러리와 기술콘텐츠의 결합으로 BIM 설계 생산성을 획기적으로 향상시킬 수 있음을 확 인하였다. 특히 기존의 복잡한 파라메트릭기반 BIM 라이브러리 를 직관적인 UI를 통해 간소화시켜 사용자 편의성을 향상에 기여 하였다. 또한, 블록의 규격을 자유롭게 변경하여 자동으로 배열 할 수 있는 기술콘텐츠를 통해 반복 작업을 자동화하여 설계변경 에 신속한 대응할 수 있다. 본 연구에서는 방파제 시설물에 한정하여 BIM 라이브러리와 기술콘텐츠를 개발하였으나, 향후 항만의 계류시설 및 임항교통. Figure 13. 3D model of Rubble mound breakwater. 시설에 대해서도 추가적으로 예정이다.. 한국BIM학회논문집 9권 4호 (2019) 29.
(10) 감사의 글. Mengana, S., Mousiadis, T. (2016). Parametric BIM: Energy Performance Analysis Using Dynamo for Revit.. 본 연구는 2018년 해양수산부 재원으로 해양수산과학기술진흥 원의 지원을 받아 수행된 연구임(생애주기별 항만시설 통합 운영 관리를 위한 BIM 기반기술 개발).. Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs. (2010). Handbook of design criteria for harbors. Ministry of Oceans and Fisheries,(2014). Guideline of practical Design for Ports and harbour construction. Moon, H. S., Kim, C. Y., Cho, G. H., Ju, K. B. (2016).. References. Development of Web-based Sharing System for Inquiring Civil BIM Libraries Based on Standardized 2D Drawings,. Cho, H. J., Jang, J. S., Kim, Y. S. (2016). Development of. Journal of KIBIM, 6(1), pp. 25-32.. System Module Based on BIM Technical Contents Data,. Park, H. J., Seo, M. B. (2017a). A Development of Railway. Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation. Infrastructure BIM Prototype Libraries for Roadbed and. Society, 17(9), pp. 680-687.. Track, Journal of the Computational Structural Engineering. Hong, K., Kang, Y. K., Kim, H. J., Yoon, H. S., Ryu, C. R. (2018).. Institute of Korea, 30(5), pp. 461-468.. Analysis of Change Process in the Design Conditions of. Park, H. J., Seo, M. B. (2017b). Analysis of Standardized. Harbor Breakwaters in Korea, Journal of Korean Society of. Drawings and Breakdown Structure to Develop of 3D. Coastal and Ocean Engineers, 30(3), pp. 123-133.. Object Library for Railway Infrastructure, Journal of the. Kang, T. W., Lee, J. W., Lee, W. S., Choi, H. S. (2012). A study on civil BIM description neutral library development. Computational Structural Engineering Institute of Korea, 30(1), pp. 71-76.. direction for modeling the construction spatial information,. Rhee, D. S. (2013). Development of Damage Reduction and. Journal of Korean Society for Geospatial Information. Design Technology for Coastal Structure: Breakwaters.. System, 20(4), pp. 145-151.. Korea Institute of Construction Technology, Internal. Korea Maritime and Port Administration. (1992). The floor plan book of Korean harbor structure. Research Project (KICT 2013-065), pp. 17-22. Shin, J., Choi, J., Kim, I., Yoon, D. (2016). A Study on. Lee, E. B., Kim, D. H. (2015). A Study on the Implementation. Development of Integrated Management System for BIM. Method of the Object Classification System and Property. Property Information, Korean Journal of Computational. Information for Vitalizing Standardized BIM Library, Journal. Design and Engineering, 21(2), pp. 130-142.. of the architectural institute of Korea planning & design, 31(12), pp. 79-90.. 30 Journal of KIBIM Vol.9, No.4 (2019).
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