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표제지 1

요약 3

목차 5

1. 서론 9

1.1. 연구의 배경 및 목적 9

1.2. 연구의 범위 및 방법 11

2. 연구 배경 13

2.1. BIM 기반 건설기준 적합성 검토 개요 13

2.2. 표준 IFC schema 분석 14

2.2.1. IFC schema 개발 현황 및 지원 내용 14

2.2.2. 표준 IFC schema 한계점 16

2.2.3. IFC 구조 확장 방법론 고찰 17

2.3. IFC 구조 확장 사례 분석 20

2.3.1. 토목 분야 IFC 구조 확장 사례 20

2.3.2. 싱가포르 BCA 개발 IFC - SG 22

3. 연구 방법 25

3.1. 연구 프로세스 25

3.2. 표준 IFC Schema 및 IFC 구조 확장 방법론 선정 27

3.2.1. 표준 IFC schema 27

3.2.2. IFC 구조 확장 방법론 27

3.3.3. 소프트웨어 28

4. 건설기준 정보 확장을 위한 최적의 IFC 구조 설계 29

4.1. 건설기준 정보 확장 프로세스 29

4.2. 확장형 IFC 구조 설계 30

4.2.1. 건설기준 정보 표현을 위한 엔티티 및 유형 정의 30

4.2.2. 부재별 검토 필요 건설기준 항목 분류 34

4.2.3. 건설기준 검토 정보에 대한 Property set 정의 35

4.3. 확장형 IFC 구조 'IFC - KR' 개발 38

4.3.1. IFC 내 정보 확장을 위한 Object taxonomy 정의 38

4.3.2. 부재 및 검토절차별 KDS/KCS 건설기준 항목 mapping 39

4.3.3. 개별 건설기준 항목에 대한 Property Sets (Psets) 정의 39

4.4. IFC 구조 확장 전용 모듈 'IFC - KR Toolkit' 개발 48

4.5. 소결 50

5. 확장 IFC 구조 내 정보 연계 방법론 개발 52

5.1. 확장 IFC 내 연계 필요 변수 분석 52

5.1.1. IFC - KR Toolkit 내 변수 유형별 연계 방법론 수립 52

5.1.2. 자동 추출 모듈 개발 대상 BIM 형상정보 도출 54

5.2. 비주얼 프로그래밍 기반 BIM 형상정보 자동 추출 모듈 개발 55

5.2.1. 피복두께 자동 주줄 모듈 56

5.2.2. 유효깊이 자동 주줄 모듈 57

5.2.3. 철근 간격 자동 추출 모듈 58

5.3. BIM 형상정보 자동 추출 모듈 검증 60

5.4. 소결 62

6. 확장 IFC 구조 정상 구현 여부 검증 63

6.1. IFC - KR Toolkit 기반 건설기준 정보 확장 검증 63

6.2. 확장 IFC 기반 건설기준 적합성 검토 수행 67

6.2.1. 적합성 검토 수행을 위한 제반 환경 구축 67

6.2.2. 건설기준 적합성 검토 수행 72

6.3. 소결 73

7. 결론 74

참고문헌 77

Abstract 81

표목차 7

Table 2.1. 표준 IFC schema 개발 현황 15

Table 4.1. 시설물 유형에 따른 부재 정보 32

Table 4.2. 부재 및 검토절차별 건설기준 항목 분류 예시 35

Table 4.3. KDS 및 KCS의 3가지 특성에 따른 분류 예시 36

Table 4.4. KDS 24 14 21_4.6.2.1 (3)의 상세 Pset 구조 예시 40

Table 4.5. KDS 대상 IFC - KR의 Object taxonomy 예시 41

Table 4.6. KCS 대상 IFC - KR의 Object taxonomy 예시 43

Table 4.7. IFC - KR의 KDS mapping 일부 예시 45

Table 4.8. KDS 대상 IFC - KR의 Property Sets (Psets) 일부 예시 46

Table 5.1. BIM 형상정보 유형별 분류 정보 55

Table 5.2. 피복두께를 입력변수로 활용하는 건설기준 항목 예시 56

Table 5.3. 유효깊이를 입력변수로 활용하는 건설기준 항목 예시 57

Table 5.4. 철근 간격을 입력변수로 활용하는 건설기준 항목 예시 59

Table 6.1. 보강거더 부재 대상 KDS 및 KCS 정보 확장 예시 64

Table 6.2. 부재별 건설기준 항목 확장 검증 정보 65

Table 6.3. 적합성 검토 수행 대상 건설기준 항목 상세 내용 68

Table 6.4. 적합성 검토 수행 대상 건설기준 항목 BIM 설계값 세부정보 69

그림목차 8

Fig. 2.1. BIM 기반 건설기준 적합성 검토 프로세스 13

Fig. 2.2. Linked data approach 방법론 19

Fig. 2.3. IFC - SG 기반 확장 프로세스 23

Fig. 3.1. 연구 프로세스 26

Fig. 4.1. 확장형 IFC 구조 기반 건설기준 정보 확장 프로세스 30

Fig. 4.2. 공종, 시설물, 구조물 및 부재 유형 정보 구조화 34

Fig. 4.3. Pset 기반 건설기준 정보 확장 내용 구조화 38

Fig. 4.4. IFC - KR 기반 확장 프로세스 48

Fig. 4.5. IFC - KR Toolkit 기반 건설기준 정보 확장 예시 49

Fig. 4.6. KBim Assess - Lite 내 건설기준 확장 결과 확인 50

Fig. 5.1. IFC - KR Toolkit 내 BIM 설계값 정보 입력 프로세스 52

Fig. 5.2. IFC 내 상세값 입력 필요 BIM 설계값 유형 구분 53

Fig. 5.3. 피복두께 상세값 추출 프로세스 57

Fig. 5.4. 비주얼 프로그래밍 기반 피복두께 추출 모듈 스크립트 57

Fig. 5.5. 유효깊이 상세값 추출 프로세스 58

Fig. 5.6. 비주얼 프로그래밍 기반 유효깊이 추출 모듈 스크립트 58

Fig. 5.7. 철근 간격 상세값 추출 프로세스 60

Fig. 5.8. 비주얼 프로그래밍 기반 철근 간격 추출 모듈 스크립트 60

Fig. 5.9. BIM 형상정보 자동 추출 모듈 검증 결과 61

Fig. 6.1. 타 IFC 모델 뷰어 내 건설기준 항목 확장 검증 66

Fig. 6.2. 파이썬 기반 건설기준 적합성 검토 프로세스 67

Fig. 6.3. KCS 24 10 00_3.3.1의 건설기준 검토 알고리즘 70

Fig. 6.4. KDS 24 14 21_4.1.3.2 (1)의 적합성 검토 코드 알고리즘 71

Fig. 6.5. IFC 모델 뷰어 내 건설기준 적합성 검토 결과 표출 검증 72

초록보기

 국가건설기준은 설계기준(KDS)과 표준시방서(KCS)로 이원화되어 관리 및 배포되고 있으며, 건설 프로젝트의 품질과 안전성 확보를 위해 필수적으로 준수 되어야 한다. 현재 국내 건설산업에서는 건설기준 적합성 검토 프로세스에 재래식 소프트웨어와 텍스트 형태의 문서를 활용하고 있어, 엔지니어의 경험에 의존도가 높으며 비효율성과 오류 발생 가능성이 크다.

이에 정부는 비효율적인 업무 프로세스를 개선하고자 Building Information Modeling (BIM)을 건설 전 과정에 도입하여 디지털화된 건설기준의 검토 환경 조성을 목표로 하고 있으며, 더 나아가 BIM 기반 자동 검토 시스템을 개발하여 업무 효율성을 제고하고자 한다. 그러나 현재 BIM 성과물은 국제 표준 포맷인 Industry Foundation Classes (IFC)로 납품되어야 하지만, 표준 IFC schema는 국내 특화 건설기준을 표현하기 위한 엔티티나 속성 정보가 존재하지 않는 실정이다.

본 연구에서는 BIM 기반의 건설기준 적합성 자동 검토를 실현하기 위한 기틀을 마련하고자 하였으며, 이를 위해 건설기준 라이브러리 정보를 IFC schema에 표현할 수 있도록 하는 확장형 IFC 구조와 전용 모듈을 개발하였다. 이와 동시에 BIM 모델에서 필요한 정보를 자동으로 추출하여 확장 모듈에 연계하는 방법론을 제시함으로써 모듈의 활용성을 확보하고자 하였다. 마지막으로, 파이썬 기반의 건설기준 검토 모듈을 구축하여 확장 정보를 활용한 적합성 평가를 수행함으로써 개발 기술을 검증하였다.

본 연구는 교량 분야 내 PSC 거더교, 강거더교, 엑스트라도즈드교를 범위로 한정하였으며, 공종, 시설물, 구조물 및 부재정보를 IFC schema에 표현하기 위한 엔티티와 유형을 정의하였다. 이때 표준 schema에 존재하지 않는 시설물 및 부재 유형의 경우, 사용자 정의 유형으로 새롭게 추가하였다. 또한, 부재별 건설기준 정보 확장을 위해 검토절차와 건설기준 항목을 분류하였으며, 각 건설기준 항목의 검토 정보를 Property set 형태로 확장할 수 있도록 해당 구조에 맞춰 작성하였다.

정의한 내용을 기반으로 1) Object taxonomy, 2) KDS/KCS mapping, 3) Property Sets (Psets)의 세 가지 매핑 테이블을 구성하고, 이를 통합하여 확장형 IFC 구조인 'IFC-KR'을 구축하였다. 이후 IFC-KR에 따라 IFC 모델 내 특정부재에 건설기준 정보를 확장할 수 있는 전용 모듈 'IFC-KR Toolkit'을 개발하였으며, IFC 모델 뷰어인 KBim Assess-Lite 내 애드인(add-in) 형태로 탑재되었다. 확장 구조와 모듈은 모두 KDS와 KCS에 각각 대응 가능하도록 이원화하여 구축하였다.

IFC-KR Toolkit의 사용자 편의성을 확보하기 위해 BIM 설계값을 BIM 형상정보와 구조해석 정보로 구분하고, 각 상세값을 모듈 내 자동으로 연계하기 위한 방법론을 수립하였다. 이 중에서도 BIM 형상정보를 대상으로 피복두께, 유효깊이, 철근 간격의 세 가지 변수를 선정하고, BIM 저작도구의 비주얼 프로그래밍 기능을 활용하여 개별 변수의 상세값을 자동 추출하는 모듈을 개발하였다.

실제 엑스트라도즈드교 모델을 대상으로 특정부재를 지정하여 건설기준 항목을 확장해봄으로써 IFC-KR과 IFC-KR Toolkit의 정상 구동 여부를 확인하였다. 이후 특정 건설기준 항목을 대상으로 적합성 평가를 수행하기 위한 파이썬 기반의 검토 환경을 구축하고, 건설기준 정보가 확장된 IFC 파일을 활용하여 검토를 수행함으로써 개발 기술의 실무 적용성을 검증하였다.

본 연구는 표준 IFC schema에 정의된 교량 특성 관련 엔티티와 유형을 적극 활용하여 건설기준 정보 확장을 위한 IFC 구조를 제안하고, Pset 형태로 정보를 확장함으로써 다양한 BIM 저작도구와 IFC 모델 뷰어 간의 호환성을 확보 하였다는 점에서 연구 의의를 가진다. 또한, 개발된 IFC-KR과 Toolkit은 기존의 재래식 검토 프로세스에서 벗어나 BIM 기반의 건설기준 적합성 자동 검토를 실현하기 위한 기반을 마련하고, 검토 업무의 효율성과 생산성을 확보하였다는 점에서도 의미가 있다.

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