[공학저널 전찬민 기자] 인프라 시설물 중 어느 하나 중요하지 않은 시설물은 없지만 교량의 경우 한번 설치하고 나면 수정이 매우 어렵고 공사비 또한 많은 비중을 차지하기 때문에 계획단계부터 철저한 검토가 필요하다. 이를 위해서는 다양한 교량 검토를 통해 현황에 적합하며 가장 경제적인 교량으로 계획해야만 한다.
과거부터 현재까지 인프라 시설물의 건설은 다양한 설계 방식으로 현장을 고려한 적합한 시설물을 설치해 왔다. 그럼에도 불구하고 시공 또는 공용 중 다양한 민원, 관원들로 인한 변경설계 등을 통해 보완해오고 있다.
이러한 문제들은 설계에서 가장 중요하게 생각하는 계획에서부터 그 원인이 시작된다고 볼 수 있다. 교량 등 시설물 규모, 위치, 형식 등을 결정하기 위해 2D 평면을 기반으로 중심선에 따른 종단과 지반선만으로 시설물을 고려하고 있다.
이러한 제한적인 조건 속에서 가장 적합한 시설물 규모, 위치, 형식을 선정하는 것은 매우 불합리하다. 하지만 지금까지 큰 문제 없이 시설물을 계획하고 설계할 수 있었던 것은 우리나라의 급격한 경제, 산업 발전 속에 우수한 기술인들의 능력이 있었기 때문이다.
계획단계에서 실제 현황을 모델링해 입체적으로 확인하게 되면 중심선에 대한 지반선만 고려하는 것이 아니라 현황전체 지표면을 고려해 교대와 교각의 위치를 확인 할 수 있다. 또한, 산지와 같은 비탈면 전면을 고려해 교량, 터널 등 시설물을 계획 할 수 있다면 시공과 공용 중을 고려한 최적의 계획을 수립할 수 있을 것이다
또한, 민원, 관원들에 대해서도 현황 모델링상에 계획돼 설치된 시설물을 눈으로 직접 다양한 각도에서 확인시켜 줄 수 있기 때문에 이해를 쉽게 할수 있어 원만한 해결을 할 수도 있다. 그렇기 때문에 단순한 2D상의 계획이 아닌 BIM설계를 통해 실제 현황을 고려한 시설물 계획은 설계자, 시공자, 이용자, 관리자를 위해서 반드시 필요한 상황이다.
이에 따라 국내에서도 약 5년 전부터 지식공유 등 BIM 설계를 위한 준비가 본격적으로 시작됐으며, Autodesk 소프트웨어부터 Midas CIM, AAbutPier BIM module, Bentley 소프트웨어, Allplan 등 다양한 소프트웨어 특성과 설계단계별 적합한 소프트웨어를 검토하고 있다.
한국도로공사가 발주한 ‘세종~포천(세종~안성간) 고속도로(4공구)’의 시범사업에서도 BIM설계가 수행됐으며, 설계를 맡은 ㈜경동엔지니어링은 설계단계별 문제점을 확인하고 BIM업무 매뉴얼을 작성했다.
각 설계단계별 BIM수행방법을 살펴보면, 기본 설계단계에서는 OpenRoads ConceptStation을 활용해 LOD200을 기준으로 2D에서는 불가능한 다양한 노선검토와 교량검토를 수행했다. 실시설계에서는 기본설계에서 수립한 최적 선형 데이터와 구조물의 시종점 위치, 규모, 경간구성 정보 등을 활용해 도로모델링은 OpenRoads Designer를 통해 횡단 Template와 Corridor를 구성하고 토공부와 부대시설들을 모델링했다.
구조물은 OpenBridge Modeler를 활용 LOD300의 상세 모델링을 수행하고 LOD350, 철근배근을 위해서 OpenBridge Modeler Data를 Allplan으로 전환 철근배근 모델링을 수행할 수 있다.
하지만 한 Project 내에서 여러 개의 교량이 있는 경우, 수십개의 유사모델을 각 현황에 맞게 일일이 모델링 해야한다. 이러한 반복적 모델링을 위해 Parametric Modeling을 사용하고, 선형을 기반으로 적용할 수 있는 Script Parametric Modeling을 적용하게 되면 모델링 시간을 매우 단축할 수 있다.
이에 따라 Script Parametric Modeling의 한 방법인 GC(GenerativeComponents)로 코딩했고 현재 왠만한 선형, 사각, 폭원, 편경사에 대해 대략 5분이내 모델링이 될수 있도록 만들게 됐다.
경동엔지니어링 오성민 이사(사진)는 “BIM 설계에 의한 가장 눈에 띄는 효과는 객체정보기반의 3D모델링을 통해 시각화와 시뮬레이션으로 최적의 설계가 가능 추후 설계변경과 시공오류를 최소화 할 수 있다”며 “시각화 자료를 통해 검토자, 사용자 등에게 제공할 수 있어 신속한 의사결정도 가능하다”고 말했다.
그는 이어 “또한, WBS를 고려한 모델링으로 부위별, 공종별, 시공단계별 물량산출이 가능하며 공정계획에도 유용하게 활용할 수 있다”며 “BIM설계는 CDE(Common Data Environment)를 통해 원활한 의사결정과 협업이 가능 업무의 효율성을 기대할 수 있다”고 덧붙였다.
BIM 설계에서 가장 핵심적인 효과 중 하나는 데이터의 재활용이다. 물론 2D설계에서도 유사한 Project의 성과품을 활용 새로운 Project를 수행할 수 있지만 이는 단지 참고할 뿐이다. 반면, BIM설계에서는 유사 시설물의 경우, Parametric Model로 구성돼 있을 시 일부수치를 조정하고 보완을 통해 새로운 Project의 시설물로 쉽게 모델링 할 수 있다.
이처럼 재활용을 통해 Project에 대한 데이터가 쌓이면 유사 프로젝트를 수행하는데에 있어 인력과 시간의 최소화가 가능하며 한번 제출된 검증된 성과품에 대한 모델을 재활용함으로 오류를 최소화할 수 있다.
국내 BIM 설계는 이제 시작단계로써 현재 대부분 설계사들은 BIM설계를 모델링 생성을 위해 노력하고 있지만 BIM설계에서 가장 중요한 부분은 정보이며, 모델링은 그 바탕이 될 뿐이다. 현재까지의 2D설계는 시공을 완료하고 사용하는데 있어 문제가 발생하지 않는 것을 목표로 한다면 이제부터는 계획, 설계, 시공, 운영, 유지관리를 목표로 설계를 해야하며 그 과정에서 필요한 다양한 정보를 확인하고 BIM 모델에 담을 수 있어야 한다.
오 이사는 “이를 위해서는 우리나라의 건설체계에도 조금의 변화가 있어야 할 것이라 생각하고 발주자들도 운영, 유지관리를 위해 어떤 정보가 필요한지 확인 후 설계단계에 요청해야 할 것”이라며 “시공단계에서 필요한 정보를 모델에 추가 넣을 수도 있겠지만 설계단계에서의 설계와 시공의 협업은 반드시 필요하다”고 말했다.
한편, 경동엔지니어링은 2017년부터 BIM설계를 준비하면서 Autodesk사의 AEC Collection에 대한 교육을 시범사업 수행과 함께 진행했다. 하지만 소프트웨어 사용성과 계획단계에서 BIM 적용의 어려움 등의 이유로 현재 BIM설계 소프트웨어는 Bentley 소프트웨어를 주 소프트웨어로 활용하고 있다.
이를 기반으로 현재 인프라본부를 중심으로 도로사업에 대한 BIM설계를 우선 적용하고 있으며, 철도분야, 단지분야, 상하수도분야, 플랜트분야, 건설사업관리 등 다양한 분야에 대한 설계를 BIM설계로 수행을 준비하고 있다. 또한, 경동엔지니어링은 단순 BIM설계를 넘어 다양한 변화와 요구조건들을 충족시킬 수 있도록 준비해 나갈 계획이다.
