[공학저널 전찬민 기자] 현재 BIM은 생산성과 효율성을 극대화할 수 있는 스마트 건설의 핵심으로 자리 잡고 있다. BIM에는 다양한 건설정보들이 연계돼 있는데 특히, 3D 측량은 BIM에 적용되는 3D 모델을 생성하는 측량 방법이기 때문에 그 중요성이 더욱 강조되고 있다.
3D 모델은 지형이나 구조물의 형상을 DEM(수치고도모델) 형식으로 표현한 3차원 격자 데이터를 의미한다. 예를 들어, 해상도가 1cm인 3D 모델이라면 전체 지형을 크기가 1×1cm인 격자로 나누고, 각 격자의 중심점에 3차원 좌표(X, Y, Z)를 부여해 모든 격자가 정사각형 기둥을 이루는 형태로 보이도록 표현된 데이터라는 것이다.
또한, 3D 모델은 사진 측량이나 라이다측량 등의 3D 측량 방법으로 지형을 스캔해 고밀도 3D 포인트 클라우드가 얻어지면 이를 데이터 간격이 일정한 DEM으로 변환해 생성된다.
하지만, 이러한 방식으로 3D 측량을 한다고 해도 기존의 GPS 장비는 여전히 필요하다. 3D 측량을 통해 얻는 최초의 좌표는 측량장비와 대상물 간의 상대적인 좌표이기 때문에 GPS로 측량한 기준점 좌표에 기준해 절대좌표로 변환해야만 3D 모델이 완성되며, BIM 시공 시에도 구조물의 위치를 측설하고 검측할 때 GPS가 반드시 필요한 것이다.
결론적으로 사진 측량, 라이다 측량 그리고 GPS와 레벨 측량 등은 3D 측량에 필요한 측량 방법으로 구분될 수 있다.
라이다 측량의 경우 수십 m 이내의 근거리에서 높은 정확도의 고밀도 포인트 클라우드를 얻을 수 있는 장점을 가지고 있다. 하지만, 가격이 비싸고 측량시간과 비용이 많이 소요되며, 데이터 처리가 어려울 뿐만 아니라 카메라가 탑재되지 않은 라이다 장비는 영상 데이터를 얻을 수 없다는 것이 단점이다.
반면, 사진 측량은 중복촬영을 통해 얻은 입체사진의 모든 픽셀을 3차원 좌표로 변환해 3D 포인트 클라우드를 생성하고, 라이다 측량 수십만 개의 레이저로 측정한 거리와 주사 각을 계산해 3D 포인트 클라우드를 생성하는 방법이다. 사진 측량은 다른 측량과 비교해 가격이 저렴하며 데이터 처리가 쉽고 포인트 클라우드와 영상데이터를 모두 얻을 수 있다는 것이 장점으로 손꼽히고 있다.
또한, 카메라를 드론에 탑재해 공중사진을 스마트폰으로 직접 촬영하면 지상사진을 얻을 수 있다. 이러한 드론 측량을 통해 현장 전체의 공정, 기성 관리 등에 활용되고, 지상사진 측량은 구조물의 세부 형상을 촬영해 구조물의 검측, 공정, 기성 관리 등에 활용되고 있다.
최근에는 일반 카메라나 스마트폰을 활용해 사진 측량을 하고, 이를 기반으로 3D 모델링을 할 수 있는 기술이 개발돼 주목을 받고 있다. 이 기술의 주인공이 바로 ㈜동원측량콘설탄트다.
동원측량콘설탄트는 생성된 3D 모델의 데이터 크기를 1/40로 압축해 선명한 해상도를 유지하면서도 BIM이나 기타 응용 소프트웨어에서 3D 모델이 빠르게 구동될 수 있는 기술을 보유하고 있다. 또한, 스마트폰이나 카메라에 RTK 센서를 융합해 촬영과 동시에 사진의 좌표를 1cm 정확도로 등록함으로써 신속하게 3D 모델을 생성하는 지상 사진측량 시스템을 보유하고 있다.
이처럼 첨단 측량기술의 개발과 보급에 힘쓰고 있는 동원측량콘설탄트는 1995년에 RTK측량 기술 도입을 시작으로, 2010년에 국내 최초로 드론 측량 기술, 2019년에 모바일 라이다, 2021년 스마트폰 기반의 지상사진 측량 기술 등을 도입했다. 이러한 기술력을 기반으로 영남권 가스 주 배관 설계측량, 4대강 공사 설계, 녹조탐지, 구글지도 기준점 측량 등을 수행했으며, 현재는 KPGA경기의 3D 트래킹을 위한 골프장 3D 모델을 구축하는 등 다양한 분야에 기술을 확대 적용해 나가고 있다.
동원측량콘설탄트 임수봉 대표이사(사진)는 “사공 단계별로 생성된 3D 모델은 파일로 보관되므로 어느 시점에서의 철근, 거푸집, 비계나 동바리 등의 설치 상태, 전기나 설비시설의 매립 상태 등 다양한 영상을 3차원 위치 좌표와 함께 분석할 수 있다”며 “공사의 품질, 안전, 기성 관리, 향후 유지관리 등에 유용함은 물론 시공과 감리업무의 투명성을 확보하고 원도급자와 협력사 간 분쟁의 소지도 원천 제거할 수 있다는 것이 장점”이라고 말했다.
현재 측량기술은 전자, 기계, 컴퓨터 기술의 발전과 함께 매우 빠른 속도로 발전하고 있어 지속적인 연구, 개발이 뒷받침되지 않는다면 뒤쳐질 수밖에 없다. 특히, 최근에는 자율주행에 이용되는 라이다와 컴퓨터비전 기술이 측량과 접목돼 현재의 라이다 측량과 드론 측량, 스마트폰 사진 측량 등이 개발되고 이들 기술이 BIM에 접목되고 있는 상황이다.
이에 동원측량콘설탄트는 BIM에 보다 쉽고 편리하게 적용될 수 있는 3D 측량 시스템을 개발하고 널리 보급하는 것이 목표로 최선을 다할 예정이다.
임 대표는 “그동안 측량은 시공분야에서 크게 소외당해 왔다”며 “기존의 측량은 1점 측위 방식으로 수행됐기 때문에 도보 이동거리가 길어 힘들고 측량 장비의 조작이 어려울 뿐 아니라 측량 결과에 따른 책임 부담이 컸기 때문에 많은 기술자들이 기피해 온 업무 중의 하나”라고 말했다.
그는 이어 “하지만, BIM 측량은 첨단 GPS 측량과 사진측량 등이 결합된 스캔측량 방식으로 수행되고 있어 육체적 피로가 적고, 장비 조작이 용이하며, 대부분의 데이터가 자동으로 처리되기 때문에 시공 기술자에 의한 직접 측량이 매우 수월해졌다”며 “BIM 시대를 맞아 측량과 시공, 검측, 기성, 안전, 품질 관리 등 일련의 업무가 원스톱 3D 측량으로 수행되는 패러다임이 바로 측량의 새로운 발전이 될 것”이라고 덧붙였다.
