[혁신적 조경도구·소재로서 4차 산업혁명 기술] 스마트건설과 조경분야의 BIM 모델 활용

김복영 림 조경BIM연구소 소장, 한경대학교 조경학과 강사
라펜트l기사입력2020-01-14

스마트건설과 조경분야의 BIM 모델 활용



_김복영 림 조경BIM연구소소장
한경대학교 조경학과 강사 




스마트건설기술 로드맵(국토교통부, 2018)

제4차 산업혁명 이후 우리는 스마트라는 단어를 자주 접한다. 특정 공간에 붙여져 스마트시티, 스마트하우스, 스마트팜, 스마트팩토리, 그리고 스마트파크 등이 등장하였다. 이들은 빅데이터, 클라우드, IoT, AI를 기반으로 하며 ‘지능화’와 ‘초열결성’이라는 특징을 가진다. 또한 건설산업의 행위와 관련하여 스마트설계, 스마트시공, 스마트유지관리, 그리고 스마트건설이라는 조어들도 생겨났다. 이들은 관련 행위의 스마트화를 통해 업무의 생산성과 시설물의 품질향상을 지향한다. 그 기반에 BIM(Building Information Model)이 있다.

BIM은 정보모델(information model)을 작성하는 것(building)으로 기존의 3D 모델링과는 다르다. BIM 모델에는 각 설계요소들의 물리적 형상정보와 함께 자재별 가격과 특성, 건설공정, 시설물의 유지관리, 에너지 효율성과 친환경성 등에 대한 다양한 속성정보들이 포함된다. 또한 정보의 형식에서 상호호환성을 지향하므로 여러 소프트웨어 간의 정보교환과 공유가 원활히 이루어진다. 이로써 건설 프로세스의 계획, 설계, 시공, 운영관리와 철거에 이르기까지 그리고 수평적으로는 건축, 구조, 토목, 조경분야 간의 협업을 꾀할 수 있다. 따라서 BIM 설계방식에서 추구하는 ‘속성정보 활용에 의한 업무의 지능화’와 ‘상호호환성에 의한 제 분야 간의 초연결성’은 스마트한 건설 행위를 지원한다.

BIM 기술은 정보모델을 구축하는 것과 모델을 활용하는 것으로 나누어 볼 수 있다. 모델을 구축하는 것은 BIM용 저작도구를 사용하여 3D 형상과 속성정보를 작성하는 것으로 조경분야에서는 지형, 식재, 포장재, 외부시설물 등의 설계요소들을 포함한다. BIM용 저작도구로 Revit, ArchiCAD, Vectorworks, Allplan, CATIA 등이 있으며, 조경분야에 특화된 것으로는 Revit용 ArtisanRV과 Rhino용 Lands Design이 플러그인으로 개발되어 있다. 그 외에 SketchUp 기반의 BIM 관련 루비스크립트들도 다수 개발되어 있다.

BIM 모델을 구축하는 것은 그 모델을 활용하기 위함이다. 정보화란 정보가 기반이 되어 가치를 창출하는 사회경제적 활동이나 경향을 의미하는 것으로 그 궁극적 목적은 ‘정보 구축’이 아닌 ‘정보 활용’에 있다. 따라서 BIM 모델을 작성하기에 앞서 왜 모델을 작성하려고 하는지 그리고 이를 어떻게 활용할 것인지를 미리 구상한 후 모델의 상세수준(LOD, Level Of Detail 또는 Level Of Development)과 속성정보의 종류 및 범위를 계획해야 한다.

정보모델의 활용과 관련하여 언급되는 것이 BIM의 차원(dimension)이다. BIM 모델의 활용은 형태적 간섭검토가 가능한 3D, 시간 정보가 추가된 공정 시뮬레이션의 4D, 건설비용에 대한 5D, 기타 에너지 분석과 운영관리 등에 대한 nD로 확장되고 있다. 초기에는 도면 자동생성과 수정, 간섭 및 설계오류 발견, 물량산출, 분야간 원활한 정보교환에 모델이 활용되었다. 이후 새로운 발상과 기술에 힘입어 비정형 설계와 시공, VR 및 AR과의 연계, 디지털 트윈으로 활용 범위가 확대되고 있다. 정보모델과 기상데이터를 토대로 일조와 음영, 바람길 시뮬레이션, 시설물의 성능평가가 이루어지면서 Green BIM이라는 용어가 등장하기도 하였다. 이를 지원하는 BIM용 분석도구로는 Navisworks, Solibri, IES, EcoTect, Green Building Studio 등이 있으며 그 외에도 특정한 모델의 활용 목적에 따라 다양한 도구들이 개발되어 있다.

조경분야에서의 정보모델은 설계안의 객관적 근거로써 활용될 수 있다는 점에 주목할 필요가 있다. 그간 조경설계는 정량화된 데이터보다 설계자의 경험과 직관에 의해 진행되어 왔고 설계안에 대한 검토와 평가 역시 제대로 이루어지지 않았다. BIM 모델을 활용하면 성절토량과 경사지의 표면적 계산, 저영향개발을 위한 우배수계획, 그리고 열환경지수 산정에 대한 시뮬레이션이 가능해진다. 또한 내음성, 내한성 등 수목의 생태적 속성에 근거한 식재설계가 가능해지고, 계절과 생장률에 따른 4D 수목 시뮬레이션을 통해 경관변화를 예측할 수 있다. 그 외에도 CO₂ 흡수량과 O₂ 발생량, 미세먼지 저감 등 설계안이 기여하는 환경적 영향을 평가할 수 있다. 이로써 조경가는 주요한 사안들을 수치화하고 검토하면서 최적안을 찾아나갈 수 있다. 또한 집약적 토지이용이 이루어지는 도시공간에서 그린인프라의 가치를 정량화된 근거로 제시하면서 개발과 보존의 협상 테이블에서 전문가로서의 주장을 펼칠 수 있다.

이러한 정보모델의 활용을 위해서는 첫째, 대상지에 대한 상세한 실시간 분석과 설계요소들의 정량화된 속성정보를 구축해야 한다. 스마트건설은 드론 촬영과 LiDAR 스캔에 의한 3D 지형모델의 작성을 지원하며, 딥러닝을 활용하여 현장 이미지만으로도 구조물의 균열을 파악하고 정보화하는 수준에 이르고 있다. 이러한 기술력과 함께 다양한 센서, 빅데이터를 활용하여 수목의 수종별 생장률이나 대기와 지표면에 대한 환경적 영향, 그리고 포장재의 내구성, 알베도, 투수계수 등 소재에 대한 기초 데이터와 정보를 구축하고 정교하게 업데이트 해나가야 한다. 둘째, 정보모델 분석도구의 기획, 제작에 설계가들이 적극적으로 임해야 한다. BIM용 분석도구는 다수 개발되어 있지만 건축과 토목분야에 초점이 맞추어져 있다. 또한 조경실무업체들이 구입비용과 인력교육에 대한 부담을 감당하기도 어렵다. 그러므로 필요한 분석도구는 오픈소스를 활용하거나 간단한 코딩을 통해 모듈화된 알고리즘 형식으로 작성하여 사용하도록 한다. 이미 해외에서는 코딩으로 설계도구를 사용자화하고 이를 파라메트릭 디자인과 결부하여 운용하고 있으며 종종 오픈소스로 공개한다. Rhino의 Grasshopper와 Revit의 Dynamo 등 직관적 인터페이스의 visual programming software를 활용하면 컴퓨터 언어를 배우지 않고도 인풋과 아웃풋의 연결만으로 조경분야에서 필요로 하는 BIM용 분석도구를 만들어낼 수 있다.

스마트건설에서 BIM 모델의 활용 가능성은 무궁무진하다. 이때 필요한 데이터와 BIM용 분석도구들의 기획, 수집, 처리 및 개발과정에 설계가들이 참여함으로써 쟁점에 따라 필요한 특정 정보와 도구들을 원활히 사용할 수 있다. 또한 이를 오픈소스로 공유하면 제4차 산업혁명에 대응하는 조경분야의 상생하는 커뮤니티를 만들어 나갈 수 있다. 이로써 설계 정보와 기술의 customizing(사용자 맞춤식 개발), prosumerizing(생산의 소비자화), 그리고 sharing(소유가 아닌 공동이용)을 통하여 스마트건설을 현실화할 수 있을 것이다.
_ 김복영 소장  ·  림 조경BIM연구소
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bkim7004@gmail.com

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