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| 작성자 : 관리자() 작성일 : 10.11.19 조회수 : 8192 첨부파일 : | |
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1.1 개요 BIM의 제대로 구현된다면 더 짧은 공기안에, 더 싼 가격으로, 더 나은 질의 건물을 지을수 있는, 보다 통합된 설계와 건설 프로세스를 촉진시키는 역할을 하게 될 것이다. - 현재의 건설실무에 대해 기술 - 현재의 건설실무의 비효율성 - BIM을 지원하는 기술 - 건축물 전체 수명주기동안 BIM이 가능하게 하는 새로운 사업 프로세스에서 이익을 보는 방법 - BIM기술로 전환했을 때의 경험할 수 있는 다양한 문제점 1.2 현재의 설계, 엔지니어링, 건설 사업 모델 (1) 종이기반 의사소통 방식을 사용할 때의 문제점 - 견적, 에너지사용량 분석, 구조상세 정보등을 생성하는데 많은 시간과 비용이 발생 (2) 미국의 계약방식 ① DBB(설계-입찰-건설, Design-Bid-Build)방식 대부분 건물들이 이 방식으로 지어지고 있으며 큰 장점으로는 건축주가 최저가로 공사를 하는 업체를 선정할 수 있는 경쟁입찰방식이라는 점과 특정 건설업체를 선택해야 한다는 정치적 압력에서 어느정도 벗어날 수 있다는 점. 단점으로는 시공단계에서 수많은 설계변경이 발생, 저가 수주로 인한 건설업체의 설계변경 남용으로 인한 비용 발생, 발주처가 승인하기 전까지는 자재발주를 할 수 없으므로 시간소요. ② DB(설계-입찰, Design-Bid)방식 건축주가 공사 관리를 단순화할 수 있도록 설계와 건설의 책임을 하나의 계약주체가 지게 하기 위해서 개발됨. 건축주가 DB팀과 직접 계약하여 절차가 단순하고 금액이나 시간이 줄어듦. 미국에서 점차 일반화되어 가고 있고 더욱더 증가추세임. (3) BIM이 도입이 되면 어떤 종류의 건물조달 방식이 최선인가? DB 방식은 하나의 주체가 설계와 시공을 책임져 설계자와 시공자가 모두 설계단계에 참여하기 때문에 BIM기술을 사용함으로써 혜택을 볼 수 있으나 설계단계에서 협업이 이루어지지 않는다면 BIM이 줄 수 있는 혜택의 일부분 밖에 얻지 못함. 1.3 기록된 전통적 방식의 비효율성 1.3.1 CIFE(스탠포드 대학)연구와 건설 산업 노동생산성 40년 동안 건설 산업의 노동생산성은 10%감소, 건설 산업에서 조직적 문제가 큰 원인. - 제조업체들이 장기협약을 맺어 같은 협력업체끼리 협의된 방식으로 협업하는 경우가 종종 있으나 건설프로젝트는 매번 다른 협력업체들끼리 일정기간동안만 일하다 해산하므로 방법을 향상시켜나갈 가능성이 적거나 아예 없음. - 현장시공의 자동화가 이루어지지 못하고 있음(값싼 노무비용이 자동화장치나 선 제작 생산방식 개발에 장애가 됨). 1.3.2 NIST(미국국가표준기술원)의 건설 산업 비효율성으로 인한 비용에 대한 연구 시스템간의 상호운용성이 좋지 않아서 발생하는 건축주의 추가부담 비용이 얼마나 되는가에 대해 연구함. 각각의 시스템이 다른 시스템으로부터 불러온 정보를 읽지 못하거나 사용하지 못하는데에서 발생하는 정보의 교환 및 관리에 관한 문제에 대해 다룸(추가비용 발생 등을 포함한 많은 문제의 원인). 1.4 BIM: 새로운 도구와 새로운 프로세스 1.4.1 BIM 모델 생성 도구 통합된 공사방식이 가능해지기 위해서는 BIM의 6가지 핵심적인 특성을 가지고 있어야 함 - 디지털 - 3차원 공간적 - 측정가능(정량화, 치수화, 질의가능) - 포괄적(설계의도, 건물성능, 시공성, 교환가능, 또 이를 다루기 위한 방법에 대한 절차적인 측면과 재무적인 측면의 정보도 포함해야 함) - 접근가능(정보호환성과 직관적인 인터페이스를 통하여 설계, 엔지니어링, 건설, 건축주 전체 팀이 접근가능해야 함) - 지속성(시설물의 전체 수명주기동안 사용가능해야 함) 1.4.2 파라메트릭 객체의 정의 파라메트릭 BIM 객체 정의 - 기하학적인 정의와 연관된 데이터와 규칙으로 구성 - 기하학 정보가 중복되지 않게 통합되어 있으며, 불일치성을 허용하지 않음 - 연관된 기하학 정보가 자동으로 수정됨 - 객체들을 다른 수준에서 묶어서 정의 - 변경시 객체의 타당성에 위배 여부를 식별가능 - 구조재료, 응향정보, 에너지정보 등과 같은 속성들을 다른 시스템이나 모델에 연결하거나, 받거나, 퍼뜨리고, 내보낼 수 있는 능력을 가짐 ※ BIM 저작도구 : 사용자가 건물 모델들을 파라메트릭 객체들을 이용하여 만들 수 있도록 해주는 도구들. 1.4.3 프로젝트 팀 협업을 위한 지원 개방형 인터페이스는 관련 데이터를 받아들일 수 있고 다양한 포맷으로 데이터를 내보낼수 있어야 함. 다른 응용프로그램이나 작업 흐름을 통합할 수 있는 2가지 방법 ㉮ 하나의 소프트웨어 회사의 제품만 사용 ㉯ 다양한 소프트웨어 회사에서 개발하는 제품 중 산업표준 데이터 교환방식을 지원하는 제품을 사용 1.5 무엇이 BIM기술이 아닌가? BIM 기술을 이용하지 않는 모델 - 오직 3D 데이터를 포함하고 객체 속성이 없는 모델들 - 행위를 지원하지 않는 모델들 - 건물을 정의하기 위하여 반드시 다양한 2D 캐드 참고파일들을 결합시켜야만 하는 모델들 - 하나의 뷰 안에서의 치수의 변화가 다른 뷰 안에서 자동적으로 반영되지 않는 모델들 1.6 BIM의 장점은 무엇인가? 어떠한 문제들이 있는가? 1.6.1 건축주에게 가는 공사 이전의 이익 (1) 개념, 타당성, 그리고 설계에서의 이점 발주자들이 건축가를 고용하기 전에, 주어진 규모와 품질수준 그리고 건축 프로그램을 만족하는 건물이 주어진 예산과 시간 내에서 지어질수 있는지를 결정하는 것은 필수적임 (2) 증가된 건물성능과 품질 초기단계에 분석/시뮬레이션 도구들을 사용하여 설계 대안들에 대한 평가를 한다면 전체 건물의 품질을 향상시킬수 있음 1.6.2 설계상의 이익 ㉮ 더 빠르고 더 정확한 설계의 시각화 ㉯ 설계변경이 생겼을 때 낮은 수준에서의 자동 수정 ㉰ 어떤 설계단계에서도 정확하고 일정한 2D 설계도를 생성 ㉱ 다양한 설계분야의 조기 협업 ㉲ 설계의도의 쉬운 검토 ㉳ 설계단계 동안 공사비 견적 추출 ㉴ 에너지 효율성과 지속 가능성 향상 1.6.3 시공과 제조에서의 이익 ㉮ 설계와 시공계획을 일치시킨다. ㉯ 설계 오류 및 누락의 발견 ㉰ 설계 및 시공상 문제들에 대한 빠른 대응 ㉱ 부품들을 제작하기 위한 기초로서의 설계모델의 사용 ㉲ 향상된 시공기술과 린(Lean) 건설 기술 ㉳ 설계와 시공의 동시 진행 1.6.4 시공후 혜택 ㉮ 보다 나은 시설물 유지관리 ㉯ 시설물 운영관리 시스템과의 통합 1.7 어떤 도전 과제들에 당면할 것인가? BIM 도입은 프로젝트 참여자들 사이의 일반적 관계뿐만 아니라 그들 사이의 계약적 관계에 중대한 변화가 야기될 것이다. 또한 설계단계에서부터 전문가들의 지식이 더 많이 필요해짐에 따라, 건축가, 시공자, 그리고 기타 설계자들이 더 초기부터 협업을 해야 할 것이다.(이러한 협업 프로세스는 설계-수주-시공 방식의 모델과는 불일치) 1.7.1 협업과 팀 작업의 도전과제들 프로젝트 팀원들이 다른 모델링도구를 사용한다면, 서로의 모델을 적절히 공유하고 조합시킬수 있는 또 다른 도구들이 필요하다. 이는 프로젝트의 잠재적인 오류 및 복잡성을 증가시킬수 있다. 이러한 정보교환의 문제들은 IFC 표준을 사용함으로써 감소시킬 수 있다.(IFC 혹은 독점적인 표준들(DXF, DWG 파일포멧)을 이용한 BIM 소프트웨어간의 의사소통을 가능하게 하는 하나의 모델 서버를 사용) 1.7.2 문서의 소유권과 생산에 대한 법적 변화 AIA나 AGC와 같은 전문집단들은 BIM 기술의 사용에 의해 야기되는 법률적 문제(설계, 제작, 분석, 시공전반에 걸친 다중의 자료들을 소유권, 비용 지불 관련자, 자료의 정확성에 대한 책임)들을 다루기 위한 가이드라인을 만들고 있음. 1.7.3 정보사용 및 실무의 변화들 BIM의 활용은 설계초기단계에서부터 건설정보의 통합을 요구함(디자인-빌드 회사들이 최대의 효과를 얻을수 있음). BIM 기술을 사용하였을때 회사들이 당면할 가장 큰 변화는 협업과 모든 작업과정이 하나의 공유된 건축물 모델을 기반으로 한다는 것이다. 이러한 변화에 대처할 수 있도록 시간과 교육이 필요하다. 1.7.4 BIM 도입의 문제 BIM 도입을 논하기 전에 효과적인 BIM의 활용에 대한 철저한 이해와 도입계획이 필요함. BIM 도입시 고려되어야 할 일반적인 절차 - 회사 최고위 경영자에게 회사경영의 전반에 걸쳐 제안된 변화가 어떻게 회사 내 부서들과 회사외부의 파트너들과 발주자에게 영향을 미칠것인가하는 내용을 포함하는 BIM 도입계획을 작성할 책임을 부여 - BIM도입계획을 수행할 수 있는 핵심관리자로 구성된 내부 팀을 만들고 시간, 돈, 그리고 성과를 높일 수 있도록 유도할 수 있는 성과주의 예산을 주어라 - 이미 끝난 작은 프로젝트들을 대상으로 하여 BIM 시스템을 사용함과 동시에 기존 기술을 이용하여 건축물모델로부터 전통적인 도면을 생성하기 시작하라. 결과물을 생성하는데 문제점이 있는지 알 수 있다. 또한 BIM도입을 주도 하고 있는 직원들에게 교육의 기회를 주어라. - 이러한 초기 결과를 다른 직원들을 교육하고 지속적으로 BIM 소프트웨어를 도입하는데 기이드로 사용하라.(고위 간부층이 지속적으로 진행상황, 문제점, 통찰력 등을 알수 있도록 해라) - BIM의 적용범위를 새로운 프로젝트로 넓히고 외부의 팀원들과 프로젝트 초기부터 건축물 모델을 사용하여 지식을 공유하고 통합할 수 있는 새로운 협업방식으로 일하기 시작하라. - 지속적으로 BIM을 회사의 모든 기능들과 통합시키고 이러한 새로운 사업절차를 경영파트너와 건축주와의 계약문서에 반영하라. - 지금까지 나타난 BIM 도입의 이점들과 문제점들을 반영할 수 있도록 주기적으로 BIM 도입 프로세스를 수정하고 성능, 시간, 비용과 관련한 새로운 목표를 설정하라. 지속적으로 회사 내 새로운 장소들과 기능들에 BIM을 활용한 변화를 확대시켜 나가라. 2.1 건물 모델링 기술의 역사 2.2.1 초기 3차원 건물 모델링 3차원 솔리드 모델리에 기반을 둔 건물모델은 1970년대 후반과 1980년 초반에 처음으로 개발되었다. 2.2.2 객체 중심 파라메트릭 모델링 파라메트릭 설계에서는 설계자가 벽, 문과 같은 각각의 건물요소를 설계하는 대신, 파라미터들을 조절할 수 있는 관계와 규칙들의 집합으로 되어 있는 모델군 또는 건물요소객체로 정의한다. 2.1.3 파라메트릭 모델 만들기 건물은 BIM 시스템 안에서 정의된 하나의 조합체이다. 건물모델은 사용자가 그리드, 층 레벨, 그리고 기타 전역 참조평면 등을 사용하여 치수조절이 가능한 파라메트릭한 구조체로 정의한다. 2.1.4 사용자 정의 파라메트릭 객체 BIM구입시 시스템에 미리 포함되어 있는 파라메트릭 객체들의 한계점 2가지 ① 미리 정의된 객체군에 포함된 객체들의 행동 방식은 표적적인 것에 한한다. 따라서 실제 세계에서 발생되는 특별한 경우를 호함할 수 없다. ② 시스템에서 제공하는 기본 객체군은 매우 일반적인 경우를 위한 것이다. 따라서 건설, 건축에 필요한 많은 특별한 객체를 포함하고 있지 않다. BIM 사용을 고려하는 회사는 반드시 자신들 고유의 파라메트릭 객체군을 정의할 필요가 있고, 모든 BIM 모델 생성 도구들도 사용자 정의 객체를 지원한다. 2.1.5 시공을 위한 설계 제조단계를 위한 BIM 소프트웨어(주로 철골제조분야): SDS/2, Tekla, X-Steel, StruCAD(발전 단계: 초기 접합부와 코프(cope)를 위해 만들어짐-> 하중, 접합부, 부재조건에 따라 자동으로 설계 -> CNC 절단기계 또는 드릴링 기계와 연동. 최근 현장타설 콘크리트, 프리캐스트 콘크리트 분야에서 많은 발전이 이루어짐.(부재배치는 단면크기, 기둥과 보의 배치에 따라서 자동으로 조절 또한 접합부, 부정형 단면, 철근 자동 배치, 부재의 절단 및 추가 기능포함) 2.1.6 객체기반 캐드 시스템 현재 사용되고 있는 캐드시스템(CADPipe, CADDUCT, 그리고 ADT)은 일반적 용도의 파라메트릭 BIM 소프트웨어라기보다는, CSG 기반의 생성 트리와 자체적인 객체군을 가지고 있는 전통적인 B-Ref 기반의 모델러임. BIM 소프트웨어와 전통적인 3차원 CAD 시스템의 차이점: BIM 소프트웨어가 프로그래밍 없이 3차원 CAD 시스템에서 할수 있는 것보다 더 복잡한 구조의 객체군을 정의할 수 있음. 2.2 파라메트릭 모델링 도구들의 각기 다른 능력들 2.2.1 위상적(topological) 구조 수학에서 기하학과 구별하여 위상학이라고 부르는 이러한 연결 관계는 건축을 표현하는데 핵심적이며, 파라메트릭 모델링에 있어서도 근본적인 요소 중의 하나임. 연결관계는 다음의 3가지 종류의 정보를 담고 있음 ① 무엇이 연결될 수 있고, ② 연결부위가 무엇으로 이루어져 있으며, ③ 연결부위가 다양한 맥락에 맞추어 어떻게 구성되어 있느냐 2.2.2 특성과 속성 다루기 ① 속성에 포함하고 있는 것들 : - 제조에 필요한 재료 특성(철 또는 콘크리트 강도, 볼트와 용접상세) - 성능과 연계된 재료 속성(음향, 빛 반사, 열 유동성)- - 조립물 속성(벽, 바닥, 천장 시스템, 무게와 구조적 특성을 바탕으로 한 철과 프리캐스트 콘크리트 조립체) - 공간적 속성(점유, 행위, 에너지 분석) ② 속성을 관리하는 방법 3가지 : - 객체 라이브러리에 속성을 미리 정의하여 객체 인스턴스가 생성되었을때 객체와 함께 시스템 속성이 추가 되도록 하는 방법(불필요한 속성은 시스템의 성능을 저하시키고, 객체의 크기를 커질 수 있음). - 사용자가 필요할 때 마다 저장된 라이브러리나 속성 집합의 형태로 시스템에 추가하는 방법(사용자가 다른 프로그램에 필요한 객체와 속성을 골라 내보낼 수 있으나 시간이 많이 소비됨). - 속성이 분석이나 시뮬레이션 프로그램으로 보내질 때, 그 속성들이 자동으로 프로그램에 할당되게 하는 방법(설계 프로그램을 가볍게 유지할 수 있으나 프로그램의 내보내기 기능이 필요한 속성을 각각의 객체와 연결시켜 줄 수 있도록 해주기 위해서는 광범위한 재료 인식표의 개발이 필요함). 2.2.3 도면 생성 건물개체들을 배열한 모델로부터 도면, 보고서, 그리고 기타 필요한 데이터를 자동으로 추출할 수 있음(많은 오류 가능성을 줄여주고, 도면의 일관성을 가질 수 있도록 해줌). 일반적인 2차원 도면 작업에 있어서, 변경이나 편집 작업시 설계자가 연관된 다른 도면을 수작업으로 변경해야하고 이 과정에서 모든 관련 도면이 갱신되지 못하는 실수를 유발하기 쉽다(프리캐스트 콘크리트 산업의 경우, 2차원 도면을 바탕으로 한 실무는 약 1%정도의 건설비용 손실을 가져오고 있음). 기술적으로 지원되는 도면의 품질 ① 가장 낮은 수준의 도면생성 방법: 3차원 모델을 직각으로 투영하여 단면을 만들고, 사용자가 수작업으로 선의 형식을 결정하고 치수, 디테일, 주석을 다는 것임. ② 1번 방법을 개선하여 투사방법에 따라 객체별로 도면 템플릿을 정의하고 사용할 수 있음. ③ 가장 최고수준의 도면 생성방법: 모델과 도면에서 양방향 수정이 가능하도록 하는 것임. 2.2.4 범위성(Scalability) 프로젝트 모델이 너무 커서 많은 메모리를 사용하여 실제 사용하기가 어려운 경우 발생함. 【표 2.2.1】데이터 관리시스템 분류 데이터 관리 시스템 분류 정의 및 특징 해당 프로그램 메모리 기반 시스템 (memory based) 갱신된 모든 객체 정보를 동시에 메모리에서 처리함 Revit, ArchiCAD 파일 기반 시스템 (file-based) 하나의 작업이 일어나는 동안 여러 개의 파일을 열고, 갱신하고, 닫는 기능을 수행. 소형 프로젝트에서는 느리지만, 프로젝트가 커짐에 따라 그 속도의 감소율이 적어짐 Bentley, Digital Project, Tekla Structures 2.3 주요 BIM모델 생성 시스템 개요 2.3.1 특화된 성능 【표 2.3.1】중요도에 따른 BIM 기능들 기 능 정의 및 특징 기타 고려사항 사용자 인터페이스 BIM 도구는 기존의 CAD 시스템에 비해 복잡하고 많은 기능을 가짐. - 시스템의 기능 전체에 걸쳐 표준적인 메뉴 스타일을 따르는 메뉴의 일관성 - 현재의 행동과 관련이 없는 메뉴를 숨기는 기능 - 기능별로 모듈화하여 묶는 배치 - 실시간으로 지시를 주는 온라인 도움말 - 명령어 라인에서 현재 작업 및 입력 데이터의 설명 도면 생성 도면과 모델이 강력하게 연결되어 있어 모델과 도면의 변화가 서로 즉각적으로 반영되어함. - 쉽게 도면을 생성할 수 있고 여러번의 갱신과 버전이 있어도 유지관리가 가능한가? - 모델이 변경되면 도면에도 그 변경내용이 즉각적으로 가시화되는가? 사용자 정의 객체 생성의 용이성 파라메트릭 객체를 정의하기 위한 쉬운 스케치 도구가 존재 여부 - 스케치 도구는 시스템이 제한조건과 규칙이 어디까지 가능한가? 범위성 (Scalability) 시스템이 3차원 파라메트릭 객체의 수와 관계없이 상호작용이 가능하거나 응답이 가능한 상태로 남아 있을수 있는 능력을 말함. - 데이터 관리 관점에서 시스템이 어느 정도까지 메모리 기반보다는 디스크기반으로 되어 있는가? 상호호환성 (상호운용성) 다른 시스템과 직접 연결이 되거나 또는 보다 일반적으로는 표준 데이터 포맷을 통해서 데이터 입출력이 됨. - 확장성 (Extensibility) 최종 사용자가 이용할 수도 있고 맞춤 모듈 또는 확장 모듈 개발을 위한 플랫폼으로도 사용 가능함 - 낮은 수준의 자동화가 가능한 AutoCAD의 LISP와 같은 스크립팅 언어가 지원되는가? - Excel 형태로 양방향 정보교환이 가능한 인터페이스를 제공하는가? - 광범위하고 잘 설명된 응용프로그래밍 인터페이스를 제공하는가? 복잡한 곡면 모델링 2차 곡면, 스플라인, 넙스(NURBS) 같은 복잡한 곡면을 만들고 편집하는 것을 지원해줌. - 다자(multiple user) 사용환경 여러 사용자가 하나의 프로젝트 파일을 이용해서 모델의 한 부분을 생성하고 편집하는 것을 가능하게 하고, 사용자가 여러 가지 정보에 접근할 수 있도록 해줌. - 2.3.2 건축 설계를 위한 BIM 도구 【표 2.3.2】 BIM 도구들 BIM 도구 소개 및 특징 장점 단점 Revit - Revit Architecture, Revit Structure, Revit MEP를 통합하는 프로그램 군의 명칭 - 건축 설계 BIM 도구 시장을 주도하고 있음. - 2002년도 Autodesk사가 Revit을 인수하면서 널리 알려짐 - AutoCAD와 전적으로 다른 환경(다른 코드와 다른 파일 구조)으로 만들어진 프로그램임 - Revit Architecture, Revit Structure, Revit MEP를 통합하는 프로그램 군 - 에너지 시뮬레이션과 하중분석을 위한 gbXML 인터페이스, 구조해석 프로그램인 ROBOT와 RISA에 직접 연결되는 인터페이스, SketchUp과 DXF파일을 지원하는 프로그램으로부터 모델 입력이 가능 - 호환파일은 DGN, DWG, DWF, DXF, IFC, SAT, SKP, AVI, ODBC, gbXML, BMP, JPG, TGA, TIF - 복잡한 단면을 표현하는 방법으로 2차원 단면을 이용하고 있음 - 사용자가 배우기 쉽고 각각의 기능들이 사용자가 쉽게 이해할 수 있도록 잘 설계되고 배치되어 있음. - 제 3의 개발사에서 개발된 다양한 객체 라이브러리를 가지고 있음. - 다른 프로그램과 직접 호환되는 방식을 선화하고 있음 - 도면과 모델사이에 양방향 업데이트가 가능하여 도면과 모델에서 모두 수정과 갱신이 가능함 - 한 프로젝트에서 여러 사람이 동시 작업이 가능 - 다양한 사용자 환경을 지원하기 위한 다양한 객체 라이브러리를 가지고 있음 - 프로젝트 크기가 220MB를 넘게 되면 성능이 현저히 저하되는 메모리 기반 시스템임. - 각도와 관련된 파라메트릭 규칙에 한계가 있음. - 복잡한 곡면을 지원하지 않아서 이런 곡면을 가진 건물을 설계하는데 한계가 있음 Bentley 시스템 - 건축, 엔지니어링, 시공까지 다양한 분야를 포괄하는 시스템 - 2004년도에 출시된 Bentley Architecture는 트라이 포마(triforma)를 개선한 후속 제품임 - Bentley Architecture와 통합되어 있는 제품은 Bentley Structure, Bentley Building, Bentley Mechanical Systems, Bentley Building Electronic Systems, Bentley Facilities, Bentley PowerCivil(배치계획용) 그리고 Bentley Generative Components가 있음 - 파일기반시스템으로 모델정보를 파일에 저장하여 적은 메모리 부하를 갖음 - 호환되는 프로그램으로는 Primavera, 스케줄링 프로그램, STAAD, RAM - 호환파일은 DGN, DWG, DXF, PDF, STEP, IGES, STL, IFC - 여러 프로젝트와 여러 사용자를 관리할수 있는 Bentley ProjectWise라는 모델 저장시스템을 지원함 - 건축, 건설분야의 모든 분야를 포괄하는 다양한 종류의 건축모델링 도구를 가지고 있음 - 복잡한 곡면, 예를 들어 Bezier나 NURBS 모델링 기능을 지원함 - Parametric Cell Studio, Generative Components 같은 다양한 단계에서 사용자 정의 객체를 만들 수 있는 방법을 제공한다. - 복잡한 파라메트릭 형상 조합체를 생성할 수 있도록 해줌 - 많은 객체를 가진 큰 규모의 프로젝트에 적용 가능하도록 설계됨 - 시스템 종류가 많고, 잘 통합되지 않은 사용자 메뉴 때문에 시스템을 배우고 다루기가 어렵다. - 비슷한 다른 프로그램보다 조금 덜한 객체 확장능력을 가지고 있다. - 다양한 프로그램에 대한 부족한 통합성 때문에 시스템의 가치가 저하되고, 개별 시스템이 제공하는 기능의 활용성을 떨어뜨린다. ArchiCAD - 가장 오래전부터 만들어 판매되고 있는 BIM 건축설계프로그램 - Graphisoft는 ArchiCAD를 80년대 초기에 출시함 - 애플 매켄토시에서 구동되는 유일한 객체지향 건축캐드시스템임 - Nemetschek(유럽에서 강력한 토목공학소프트웨어를 만드는 독일계 캐드회사, 본사는 부다페스트) 에 최근 매각 - 원도우와 최근에 Mac OS X(UNIX)용 버전도 출시 - 많은 프로그램과 직접 데이터 호환이 가능함(Maxon, ArchiFM, SketchUP, gbXML, Ecotect, Energy+, ARCHiPHISIK, RIUSKA) - 사용자 정의 파라메트릭 모델은 GDL(파라메트릭 모델구조를 CSG형식으로 만드는 Basic 언어와 비슷한 스크립팅 언어)를 이용해서 정의할 수 있음 - 확장 가능한 객체 라이브러리를 가지고 있으며 ODBC와 연결될 수도 있음 - 상대적으로 배우기 쉬운 인터페이스를 가짐 - 많은 객체 라이브러리를 가지고 있고 시공, 시설관리 분야를 지원하는 많은 프로그램을 포함함 - 현재 Mac에서 사용가능한 유일한 BIM 도구 - 객체 상호간의 관계를 규칙으로 지정할 수 없고, 객체간의 자동 불리언 연산을 지원하지 않는 등 파라메트릭 모델링 기능에 있어서 몇가지 제약이 있다. - 메모리기반 시스템이어서 큰 규모의 프로젝트를 다루는데 문제가 발생될수 있는 환경이지만, 작은 단위로 프로젝트를 분리하여 관리하는 기능이 있어서 대규모의 프로젝트를 잘 다룰 수 있다. DP (Digital Project) - 현재 항공, 자동차산업에서 가장 광범위하게 쓰이고 있는 파라메트릭 모델링 도구인 Dassault사의 CATIA를 건축과 시공에 맞도록 개발한 프로그램 - 강력한 워크스테이션 환경에서 잘 작동되고, 대규모 프로젝트도 잘 다룰 수 있음 - 모든 종류의 곡면과 복잡한 구조의 사용자 정의 객체를 만들 수 있음 - 호환되는 프로그램으로는 에너지해석을 위한 Ecotect - VBA 스크립팅을 지원하고 프로그램에 기능 추가를 위한 강력한 API를 가짐 - 건설비용 산출내역과 잘 통합할 수 있도록 Uniformat 이나 Masterformat 의한 객체분류체계가 내장되어 있음 - 호환파일은 CIS/2, SDNF, STEP, AP203, AP214, DWG, DXF, VRML, S시, HOOPS, SAT, 3DCML, IGES, HCG, IFC - 매우 강력한 파라메트릭 모델링 능력을 가지고 있음 - 곡면과 조합체 모두를 조절할 수 있는 복잡한 조합체를 모델링할 수 있음 - 대부분의 3차원 디테일 모델을 생성할 수 있음 - 초기에 배우는데 투자가 많이 필요하고, 복잡한 인터페이스를 가지고 있음 - DP에 정의된 건축 객체는 여전히 너무 제한적이고 제3의 개발회사에서 만든 라이브러리를 또한 제약이 있다. - 모델로부터 도면을 생산하는 기능은 아직 잘 개발되지 않아 도면 편집 프로그램을 따로 이용해야 함 AutoCAD 기반 프로그램 (ADT) - AutoCAD를 기반으로 한 Autodesk사의 건축 프로그램은 Architectural Desktop(ADT)임 - ADT는 Revit을 사들이기 전에 Autodesk사에서 만든 고유의 3차원 건축모델링 도구임 - AutoCAD의 솔리드와 면기능을 확장하여 만든 프로그램 - 2차원 도면 작성 프로그램에서 BIM으로 가는 과도기적 프로그램 - 미리 정의된 건축객체를 가지고 있고 변화에 적절히 행동할 수 있는 맞춤형 객체를 모델링하는 기능 같은 파라메트릭 모델링 도구에서 제공하는 많은 기능을 제공하고 있음 - 외부 참조파일(XREF)은 큰 프로젝트 파일을 관리하기에 유용함(도면과 3D모델을 따로 관리) - 시스템이 일부 도면과 3D 모델의 버전관리를 해주나 사용자가 주로 관리해야 함 - 호환가능한 파일은 DNG, DWG, DWF, DXF, IFC - 프로그램 개발 환경으로는 AutoLISP, Visual Basic, VB script, ARC(C++) - AutoCAD 프로그램 사용자들에게 2차원 AutoCAD의 도면 생성 인터페이스를 기반으로 개발이 되므로 쉽게 적응할 수 있음 - 파라메트릭 모델링 프로그램이 아니어서 프로그래밍에 대한 지식 없이는 파라메트릭한 모델을 파라메트릭 규칙이나 제한 조건으로 정의할 수 없음 - 다른 프로그램과 제한된 호환성을 가지고 있고, 근본적인 데이터 통합에 제한이 있는 XREF를 이용해 프로젝트를 관리해야함 - XREF에 의존하지 않으면 안되는 메모리 기반 프로그램이고, 모델 변경시 관련된 도면을 수작업으로 변경해야 함 Tekla Structures - 1966년에 설립된 핀란드회사인 Tekla에 의해 개발됨 - 건물과 시공, 기반시설, 에너지에 걸친 다양한 분야를 지원함 - 유럽과 미국의 프리캐스트 콘크리트 생산자들의 요구에 따라 프리캐스트 콘크리트 구조부재와 외장부재의 제조 수준 디테일까지 생성할 수 있는 기능이 추가됨 - 유한 요소 해석프로그램인 STAAD-Pro 와 ETABS를 통한 구조해석 지원이 가능 - 2004년 XSteel은 철골, 프리캐스트 콘크리트, 목재, 철근콘크리트, 구조엔지니어링으로 확장된 기능을 반영하기 위해 Tekla Structures 라는 이름으로 변경 - IFC, DWG, CIS/2, DTSV, SDNF, DGN, DXF 파일 포맷을 지원 - Fabtrol(철골)이나 Eiiplan(프리캐스트 콘크리트) 같은 CNC장비와 공장 자동화 소프트웨어에 데이터를 내보낼수 있는 기능도 있음 - 모든 종류의 구조 재료와 디테일을 포함하는 구조모델을 생성하는 다양성 - 큰 규모의 도델 생성이 가능하고 여러 작업자가 동시작업이 가능하며 전혀 안 하거나 적은 프로그래밍만을 통해서 복잡한 사용자 정의 파라메트릭 라이브러리 생성이 가능 - 강력한 기능에도 불구하고 다양한 기능들을 배우기 어렵고 사용하기 복잡함 - 파라메트릭 모델링 기능은 강력한 기능임에도 불구하고 잘 사용하기 위해서는 고도의 숙련도와 기술을 요함 - 복잡한 곡면의 형상을 직접 입력받을 수 없어서 때로는 추가적인 시간과 노력이 드는 우회적인 방법을 통해서 입력해야 함 DProfiler - 텍사스 댈러스에 위치한 Beck Technology사의 제품 - 1990년대 중반, 건축, 건설시장을 포기한 PTC로부터 사들인 파라메트릭 모델링 플랫폼을 기반으로 만들어진 DESTINI에 기반을 두어 만들어졌음 - 특정한 유형을 건물에 있어서 개념 모델을 빠른 속도로 만들 수 있으며, 건설비용과 공기를 검토하는 기능을 제공함 - 호텔, 아파트, 사무실 건물같은 수익창출형 시설물의 경우 전체적인 경제적 현금흐름 견적을 제공함 - 건물의 계획을 지원함 - 재정과 공기에 관한 보고서와 함께 개념 도면을 얻을수 있음 - 사용자 고우의 비용 데이터를 입력할 수 있고 RSMeans에 있는 데이터를 활용할 수 있음 - Sketchup과 DWG로의 파일 내보내기를 지원함 - Excel과 DWG와도 연동됨 - DESTINI 플랫폼 기반에서 개발된 다른 프로그램으로 에너지 해석 프로그램도 있음 - 실제 설계자가 시행되기 전에 타당성조사를 위한 시장을 목표로 개발된 프로그램 - 빠른 경제성 평가기능은 이 프로그램만의 고유한 기능 - 범용 BIM 도구가 아님 - 현재의 목표는 건설 프로젝트의 경제적 타당성평가에 있음 - 모델이 완성된 후 다른 BIM 소프트웨어를 통해 모델을 발전시키기 위한 데이터 교환포맷은 2차원 DWG파일로 제한 3.1 개요 상호운용성(정보호환성)이란 이들 다양한 소프트웨어 사이의 협력을 가능케 하는 소프트웨어들 간 데이터 교환의 필요성을 말함. 【표 3.3.1】발전사항에 따른 정보호환성 포맷 종류 발전 상황 정보호환성 포맷 특 징 1980년대 이전 DXF, IGES ∙ 기하학적 정보를 교환하기 위한 파일기반 포맷을 사용 1980년대 이후 TEXT파일, SQL을 통한 데이터베이스 방식, XML ∙ 국제 표준화기구(ISO)와 업계 자체적으로 개발됨. ∙ 주로 EXPRESS데이터 모델 정의언어를 이용해 만들어짐. 현재 IFC파일, CIS/2파일 ∙ IFC파일: 건물의 기획, 설계, 시공과 공사관리를 위한 표준 모델 ∙ CIS/2파일: 철골부재의 엔지니어링 및 가공을 위한 표준 모델 3.2 다양한 종류의 데이터 호환 포맷 건축 전물 소프트웨어 사이의 데이터의 교환은 일반적으로 4가지 방법 중 하나에 의해 이루어짐. ① 특정한 BIM 소프트웨어들을 서로 직접 연결 직접적인 연결은 특정 전문 소프트웨어 사이에 정의된 독자적 인터페이스 프로그램을 통해서 이뤄짐. 이러한 인터페이스 프로그램은 모두 C와 C++, 그리고 C# 등에 의존함. ② 주로 건축물의 형태정보를 중심으로 정보를 교환하는 파일 교환 포맷 파일교환파일은 개발사에서 자사의 소프트웨어 내부 데이터를 외부로 내보낼 수 있도록 독자적으로 정의한 것. 파일 교환 포맷은 대개 사람이 읽을 수 있도록 텍스트문서 형식으로 정의됨(예로 AUTODESK사의 DXF파일과 3D Studio를 위한 3DS 그리고 스페이셜사의 SAT가 대표적임) ③ 개방형 프로덕트 데이터 모델 교환 포맷 건축물의 구성요소를 정의하는 정보모델에 바탕을 둔 이들 포맷은 기하학적인 형태에 대한 정보뿐만 아니라 구성 요소간의 관계들과 각 요소에 관한 속성 및 관련 내용들을 포함하고 있음(IFC, CIS/2가 대표적이며 국제적으로 인정된 표준임) ④ XML 기반의 교환 포맷 XML은 웹의 기본언어인 HTML의 확장된 개념으로 개발되었으며 특히 소프트웨어간의 적은 양의 정보를 교환하는데 유용함. 【표 3.2.1】건축, 엔지니어링, 시공에서 사용되는 일반적인 데이터 교환 포맷 구 분 포맷 종류 특 징 이미지(래스트) 포맷 JPG, GIF, TIF, BMP, PIC, PNG, RAW, TGA, RLE ∙ 압축정도와 가능한 픽셀당 색상에 따라 다양함. 어떤 포맷을 압축시 데이터 소실이 생김 2D 벡터 포맷 DXF, DWG, AL, CGM, EMF, IGS, WMF, DGN ∙ 압축정도, 선의 두께와 패턴 조정방식, 색상, 레이어, 곡선의 종류에 따라 다양함 3D표면 및 형태 포맷 3DS, WRL, STL, IGS, SAT, DXF, DWG, OBJ, DGN, PDF, XGL, DWF, U3S, IPT, PTS ∙ 3D 표면 및 형태 표맷은 표면과 모서리, 그리고 솔리드의 유형, 재료속성, 텍스쳐 맵 또는 시점 정보에 따라 달라짐 3D객체 호환 포맷 STP, EXP, CIS/2 ∙ 2D 또는 3D 종류에 따라 기하학적 형태를 표한함. 또한 객체간의 객체 속성과 관계를 가지고 있음 게임 포맷 RWQ, X, GOF, FACT ∙ 포면 종류에 따라 달라짐. 위상 구조 정보, 자재속성 종류, 텍스쳐나 범프 맵 변수들, 애니메이션과 표면 정보를 포함하느냐에 따라 달라짐 GIS 포맷 SHP, SHX, DBF, DEM, NED ∙∙ 지리정보시스템 XML 포맷 AecXML, Obix, AEX, bcXML, AGCxml ∙ 건축정보의 호환을 위해 개발되었으며 호환되는 정보와 지원되는 업무프로세스에 따라 달라짐 3.3 프로덕트 데이터 모델의 배경 고정된 파일 교환 포맷을 사용하여 복잡한 형태와 속성, 관계를 포함하는 모델정보를 교환하려고 하면, 파일이 너무 커지고 복잡해져서 결국 쓸로 없게 된다. 이를 해결하기 위해 국제적인 논의와 토론을 거쳐서 스위스의 제네바에 위치한 국제표준기구(ISO)에서 TC184라는 기술위원회를 만들게 되었으며, 여기서 STEP(ISO 10303)이라고 불리는 표준을 개발하기 위한 SC4라는 하부조직을 만들게 되었다. IOS STEP 조직은 다음에 기초한 새로운 기술체계를 개발하게 됨 ㉮ 파일 포맷 대신에 컴퓨터가 읽을 수 있는 모델링 언어를 사용함 ㉯ 이 언어는 규칙과 제약조건을 기술하기 위한 구문을 포함하고 있으며 데이터 선언을 강조하고 있음 ㉰ 또한 이 언어는 문서 파일 포맷, 데이터베이스의 스키마 정의, 그리고 XML 스키마를 포함하는 다양한 구현방식을 지원함 ㉱ 기하학, 치수, 형상의 표현과 그 밖에 필요한 것들을 정의할 때 공유할 수 있고 더 큰 표준모델을 만드는데 재사용할 수 있는 하부모델을 사용함 (1) IFC란 무엇인가? IFC는 건설관련 소프트웨어들 간에 건물의 구성요소와 관련된 방대한 정보를 일관되게 생성하고 교환하기 위하여 개발됨. IFC는 건물생애주기(타당성 검토, 기획, 설계, 시공, 유지보수, 운영) 전체에서 사용되는 건물설계와 관련된 모든 정보를 기술할 수 있도록 만들어짐 (2) IFC의 범위 IFC는 건물을 짓고 관리하는데 필요한 설계, 엔지니어링, 생산정보를 포함할 수 있으며 이를 통해 교환될 수 있는 정보의 범위가 매우 넓다. - 현재의 중요범위와 한계점 IFC 모델로 변환될때 모든 소프트웨어에서 정의된 객체들은 관련된 건물 구성요소의 종류와 연관된 기하학적인 형태, 관계, 속성들로 구성된다. 이중 주로 문제가 되는 부분은 기하학적 형태, 관계, 속성 등이다. (3) IFC의 사용 【표 3.3.1】IFC의 사용 구 분 내 용 IFC Viewer ∙ 몇몇 회사에서 IFC 모델의 기하학적 형태 및 속성들을 표현할 수 있는 뷰어를 개발. IFC View ∙ 객체의 다양한 표현 때문에 IFC의 분야별 부분집합을 좀 더 정확하게 정의하기 위한 노력들이 이루어지고 있다. ∙ IFC를 장려하기 위하여 IAI에서 얼마 전 채용한 빌딩스마트라는 명칭을 사용하고 있음 【표 3.3.2】IFC의 중요범위와 한계점 중요 범위와 한계점 표현 방법 기하학적인 형태 압출 (Extrusion) ∙ 2차원 다각형을 3차원 도형을 뽑아내는 방법(Extrusion) 경계표현법 ∙ 3차원 도형을 구성하는 면과 선, 점사이에 위상학적 관계를 이용 구조적 다면체 조합 기하모델(CSG) ∙ 3차원 다면체의 조합을 통해 복잡한 형태를 표현 압출 곡면 ∙ 표면은 하나의 선을 안내 곡선을 따라 연속시켜 얻을수 있음 일부 복잡한 곡면 표현 불가능 ∙ 예로 비균일 유리 B 스플라인 곡면 표현방법은 라이노, 폼-Z, 마야, 디지털 프로젝트, 벤틀리의 일부 소프트웨어등에서 사용되지만 IFC형식으로 내보내려 할 경우 변환과정에서 해당 정보가 생략되거나 시스템 오류를 발생시킴 관계 할당(assigns) ∙ 서로 다른 종류의 객체들과 그룹 또는 특별한 용도의 조립품 부품들을 연관시킬때 사용. 분해 (decomposes) ∙ 집합체와 이들의 구성원, 조립품과 이를 구성하는 부품사이의 일반적인 관계를 나타냄 연관(associates) ∙ 주로 건물의 구성부품과 이와 관련한 프로젝트 정보를 연계시키는데 사용 정의(defines) ∙ 객체와 객체 속성집합의 관계를 정의 연결(connect) ∙ 두 구성 요소의 일반적인 위상체계를 표현할 때 사용(예로 벽체는 인접한 다른 벽체, 천장, 바닥 등과 연결관계를 가지게 됨) 속성 기본 속성 ∙ 고유개념인 속성집합을 정보 정의의 주요요소로 사용함 ∙ 지붕, 벽체, 창유리, 창호, 보, 보강재 등 여러 건물 구성요소를 위한 다양한 속성집합이 기본적으로 정의되어 있음 일부 속성 제외 ∙ 특수한 공간 관련 속성은 매우 제한적이며 치수에는 허용오차에 대한 속성이 빠져 있음 메타 속성 ∙ 프로젝트 주기 동안 정보의 재활용과 관리를 위해 메타정보를 추가함(정보의 소유권, 정보공유환경에서 고유객체의 식별, 변경 이력 추적 및 변경된 정보의 관리, 권한 관리가 용이하도록 되어 있음) ①, ② : 먼저 구조시스템을 개념적으로 배치한다. ③, ④ : 구조엔지니어가 프로젝트에 관한 엔지니어링 지식에 기반을 두어 좋은 설계를 만들기 위하여 반복적으로 관한 엔지니어링 지식에 기반을 두어 좋은 설계를 만들기 위하여 반복적으로 분석 작업을 실시한다. ⑤, ⑥ : 건축가와 구조엔지니어 간에 정보를 교환한다. 설계의도를 반영하고 나머지 건축시스템과 관련된 구체적인 사항들에 관하여 상호 의사교환을 한다. 【그림 3.3.2】 건물 설계자와 구조 엔지니어 사이의 업무 흐름의 예 (4) IFC 사용이 의미하는 바 IFC 데이터 모델들이 법규 확인과 설계 분석을 위해 다양한 정부조직에 의해서 활용되어지기 때문에 설계와 건설 측면에 있어서 매우 강력한 파급효과가 예상됨. 앞으로 건축모델이 법규검토와 설계 검토를 위하여 사용되기 때문에 이러한 규범과 정밀함에 대한 요구는 더 증대될 것임 건축정보모델은 다른 소프트웨어들과 공유가 될 것이므로 이를 고려하여 매우 주위 깊게 작성되어야 함 (5) IFC의 미래 오늘날 IFC는 건축물을 위한 유일하고 개방되어 있으며 중립적이고 잘 개발된 정보 모델이다. 이것은 실질적인 국제표준이고 세계 여러 나라의 다양한 조직과 정부에 의해서 공식적으로 채택하고 있다. 공공과 민간 부분에서 모두 다 IFC의 활용도가 점차 증가하고 있음 3.4 XML 스티마 데이터 호환을 위한 대안적인 방법은 XML(XML은 HTML의 확장언어)을 통한 것이다. 이 언어는 웹을 통해서 정보를 전달하는데 이용됨. XML은 데이터를 수집하거나 전자상거래의 수행을 지원하는 웹에 기반을 둔 소프트웨어간의 정보교환에 매우 광범위하게 사용되고 있다. XML 형식은 IFC의 문서파일 포맷보다 더 많은 용량(2~6배 정도)을 차지한다. 3.5 간편한 웹 기반의 포맷: DWF와 PDF 오도비에 의해서 개발된 3D PDF와 오토데스크에 의해서 개발된 DWF가 가장 널리 이용되고 있는 웹기반 포맷이다. 이러한 웹 포맷은 설계와 구조설비와 같은 공학 전문가들에게 건물의 정보모델을 문서의 형태로 변환하여 이를 검토하게 할 수 있지만 출력된 정보를 수정하는 것은 불가능하다. 3.6 파일 교환 대 건축정보 모델 서버 IFC기반의 정보교환과 XML기반의 전자상거래는 파일 교환을 통해 시작되었다. 그러나 증가하고 있는 소프트웨어사이에서 버전의 관리와 정보의 갱신, 그리고 설계변경을 관리하는 것은 결코 수운일이 아니다. 이러 문제는 보관소(repository; 모델서버)를 통하여 가장 잘 해결될 수 있다. - 다수의 소프트웨어에서 동시에 프로젝트 정보를 입출력하는 경우 - 어떤 소프트웨어에 의해 정보모델의 일부가 변경되었을 때 영향을 받는 정보와 소프트웨어를 관리하는 것 - 다수의 소프트웨어에 의해 작업된 결과물을 하나로 합쳐져야 할 때 - 다수의 소프트웨어 이용자들 간에 실시간으로 혹은 매우 자주 작업물을 조율하여야 할때 건축모델서버는 그 스키마가 개방형 객체기반의 포맷에 기반을 둔 데이터베이스 시스템이다. IFC 모델서버는 객체수준에서 변경된 정보의 추적과 설계의 부분적인 변경을 지원하며, 동일정보를 다른 소프트웨어에서 활용할 수 있도록 다양한 소프트웨어에서 생성된 데이터를 통합 관리할 수 있다. 그들은 동일모델에 대해 동시에 여러 소프트웨어가 접근하는 것을 관리할 수 있으며 버전관리와 다양한 수준에서의 설계이력 관리를 지원한다. 향후 모델서버가 중요한 역할을 하게 될 영역들 : 건물 외피 및 실내 대기의 에너지 분석, 설비 기계의 시뮬레이션, 수량 산출서와 조달관련내용 추적, 건설관리, 시설 관리 및 운영, 건물의 시운전과 관련된 다양한 분석을 위한 정보의 준비 등. 【그림 3.6.1】정보 교환 포맷의 비교 |
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