BIM이란 무엇인가요?
건축 정보 모델링(BIM)은 건설 현장 관리의 업계 표준으로, 프로젝트 수명 주기 전반에 걸친 정보의 수집, 처리 및 저장을 다룹니다. LiDAR 및 사진측량과 같은 3D 기술의 시장 점유율이 점차 증가하고 있음에도 불구하고, 이러한 기술들은 종종 BIM 생태계와 별개의 범주로 분류됩니다. 본 기사에서는 이러한 솔루션이 가장 효과적으로 적용되는 분야와 산업 발전에 어떻게 기여하고 있는지 살펴봅니다.
BIM이란 무엇인가요?
BIM은 단순한 산업별 3D 모델링 버전을 넘어, 데이터 수집 및 처리 워크플로 전체를 아우릅니다. 초기 설계부터 철거에 이르기까지 건축물 관리와 관련된 모든 작업은 데이터 시각화, 공유 및 분석을 중심으로 이루어집니다. 따라서 건축가, 엔지니어, 시공업체는 BIM 개념을 확실히 이해하고 있어야 합니다.
일을 더 쉽게 진행하려면 BIM 기본 사항을 별도로 살펴보는 것이 가장 좋을 것입니다.
프로세스: 기본적으로 BIM은 디지털 도구와 협업 워크플로를 활용하여 프로젝트 수명 주기 전반에 걸쳐 건축 정보를 생성하고 관리하는 것을 의미합니다. 여기에는 모델링 및 도면 작성, ISO 표준 준수, 또는 그 사이의 모든 작업이 포함될 수 있습니다. 이러한 모든 요소는 부서 간 통합과 프로세스 관리를 촉진하는 데 도움이 됩니다.
모델: 계획되거나 준공된 자산의 물리적 또는 기능적 특성을 포함하는 디지털 표현물. 워크플로의 단계에 따라 데이터 기반이거나 완전한 파라메트릭 3D 모델일 수 있습니다. BIM 정보 수집의 가시적 산출물이자 중요한 비용 및 일정 관리 도구로 생각하십시오.
관리: 캡처된 BIM 데이터는 추적성을 확보하고 건설 업계의 엄격한 기준을 준수하는 데 활용될 수 있습니다. 설계/시공과 기업의 광범위한 운영을 연계함으로써 정보에 기반한 의사결정을 대규모로 할 수 있습니다.
BIM과 관련된 표준은 무엇인가요?
BIM 규정 준수는 실제로 운영 지역에 따라 달라집니다. 하지만 신중하게 고려해야 할 몇 가지 중요한 국제 표준이 있습니다.
ISO 19650은 설계, 시공, 데이터 관리, 보안을 포함한 BIM 수명 주기 전반에 걸친 일련의 국제 표준을 다룹니다. 이 표준들은 영국에서 개발된 또 다른 표준 세트인 PAS 1192를 기반으로 합니다. 예를 들어, PAS 1192-3은 각 프로젝트의 운영 단계 전반에 걸친 정보 관리를 다룹니다. 이러한 규정들 중 상당수는 특히 문화유산 건축물 복원 과정에서 여전히 사용되므로, 이를 알고 있어야 합니다.
또 다른 언급할 만한 ISO 표준은 ISO 16739입니다. 이 표준은 협업에 필수적인 BIM 상호운용성을 위한 산업 기반 등급(IFC)을 규정합니다. 예를 들어 AutoCAD 및 Autodesk Revit 같은 소프트웨어는 데이터 손실 없이 상호 연동될 수 있어야 합니다.
3D 모델링과는 관련이 적지만, 여전히 알아두어야 할 중요한 사항은 COBie(시공 운영 건축 정보 교환)는 비그래픽 정보에 대한 BIM과 동등한 역할을 한다는 것입니다. 실제로 장비 목록 및 보증서 같은 정보는 특히 공공 인프라가 관련된 경우 BIM 모델에서 스프레드시트 형식으로 공유되는 경우가 많습니다.
ISO 19650의 원칙을 효과적으로 현지 프레임워크로 구현하는 다른 표준들도 여러 개 있습니다. 궁극적으로 이는 사업을 운영하고 있는 국가의 BIM 표준 요구사항을 숙지해야 함을 의미합니다.
BIM의 다양한 “레벨”
이 모든 것이 다소 혼란스럽게 들릴 수 있지만, 업계에는 BIM 통합의 다양한 레벨이 있으므로 기업들이 실제로 얼마나 잘 통합되어 있는지 알 수 있습니다. 다음은 그 범위에 대한 대략적인 요약입니다.
레벨 0: 협업 부재 – 디지털화가 거의 이루어지지 않으며 건축가, 엔지니어, 시공업체 간의 통합도 매우 미미합니다. 정보는 도면과 같은 전통적인 형식이나 품질 보증을 위한 추적 기능이 최소화된 2D 레이아웃으로 공유될 가능성이 높습니다.
레벨 1: 부분적 협업 – 초기 단계에서 2D 도면을 활용하고 시각화를 위해 3D 설계를 사용하는 등 일부 정보 관리 체계가 도입되었습니다. 이로 인해 AutoCAD(3D), SketchUp, MicroStation 등의 도구가 활용됩니다. 공통 서버가 있을 수 있으나, 모델 공유 및 통합 방식에는 제약이 있을 가능성이 높습니다.
이미지 출처: https://www.youtube.com/@autocad
레벨 2: 협업형 BIM – 이는 다수의 계약을 수주하는 데 필요한 BIM 통합 레벨로, 영국에서는 국가 인프라 프로젝트에 흔히 요구됩니다. 정보가 풍부한 3D 모델은 필수이며, 데이터는 표준 프로세스를 통해 범용 형식으로 교환됩니다. 설계 단계에서 엔지니어는 여전히 별도의 3D 모델을 가질 수 있으나, 충돌 감지를 위해 통합됩니다.
레벨 3: 완전 통합형 BIM – 최고 레벨에 도달하기 위해서는 기본적으로 기업이 처음부터 끝까지 완전히 통합되어야 하며, 모든 구성원이 실시간으로 공유된 디지털 트윈을 기반으로 작업해야 합니다. 이는 데이터 균일성과 규정 준수를 보장하는 방식으로 전체 수명 주기를 포괄해야 합니다.
BIM의 애플리케이션
설계 및 시각화
모든 설계 프로세스와 마찬가지로 건축물 시공은 개념 단계에서 시작됩니다. 전용 소프트웨어를 사용하면 사실적인 3D 시각화를 신속하게 생성할 수 있습니다. 애플리케이션에 따라 초기 설계 검사를 위한 중첩 매개변수가 포함될 수 있으며, 벽, 바닥 또는 더욱 복잡한 시스템에 이르기까지 평행 표면의 매개변수적 모델링이 가능합니다.
이 단계에서 수행되는 "충돌 감지" 또한 효율성에 매우 중요합니다. 겹치는 설계 간의 충돌을 자동으로 검사함으로써 잠재적 문제를 파악하고 수정하여 재작업이나 현장 오류로 인한 프로젝트 중단을 최소화할 수 있습니다. 초기 단계에서는 프로젝트 컨설턴트와 지속적으로 소통하는 것 역시 중요하므로, 초기 모델이 협업을 원활히 하는 데 도움이 됩니다.
시공 계획
심층 분석 과정을 거치지 않더라도, BIM 모델은 기본적으로 설계와 시공을 프로젝트 예산과 동적으로 연계함으로써 정확한 예측을 가능하게 합니다. 이러한 모델을 시간 및 순서 데이터와 통합하면 프로젝트 시뮬레이션이 가능해져, 기계 경로의 잠재적 교차점을 더 쉽게 식별하고 진행 상황을 실시간으로 모니터링할 수 있습니다.
궁극적으로 실시간 계획은 BIM의 초석입니다. 철저한 자산 관리는 프로젝트 비용과 공기를 단축하고 기업 후원자들에게 지속적으로 진행 상황을 알려주는 데 도움이 됩니다. 또한 업계에서 점점 더 중요해지는 각 건축물의 환경적 영향 분석에도 필수적입니다.
준공 검증
레이저 스캐너나 사진측량을 활용하면 구조물을 캡처하여 원본 설계와 비교할 수 있습니다. 나란히 비교하면 정렬 불량, 치수/공차 문제, 건축물에서 완전히 누락된 요소를 식별하는 데 도움이 됩니다. 설계 의도를 준수하면 바닥 높이나 벽 두께와 같은 구조적 요소로 인한 문제도 최소화되어 시간과 비용이 많이 드는 재작업을 방지할 수 있습니다.
준공 도면 스캔은 폭넓은 프로젝트 관리 관점에서도 매우 유용합니다. 실시간 모델을 사용하면 자산 추적과 비용 계획 수립이 훨씬 쉬워집니다. 오류가 발생할 때도 전체 워크플로를 아우르는 데이터세트를 통해 문제 발생 지점을 확인할 수 있어 마찬가지로 도움이 됩니다.
스마트 빌딩 통합
스마트 빌딩이라는 개념이 생소하다면, 이는 제어 기능을 중앙으로 집중화하고 자동화하며 성능을 최적화하는 첨단 상호연결 시스템을 통합한 구조물을 의미합니다. 공장 내부에서는 사물인터넷(IoT) 네트워크의 구축이 이에 해당할 수 있습니다. 물리적 기계, 센서 및 소프트웨어를 연결함으로써 자동 모니터링과 신속한 의사결정을 할 수 있습니다.
다른 형태의 스마트 빌딩에는 냉난방 공조(HVAC) 시스템, 엘리베이터, 출입 통제 시스템과 같은 기존의 기술이 포함됩니다. 각 경우에 BIM 모델은 복잡하게 겹치는 시스템을 더 쉽게 설치하고 구성할 수 있도록 단일 통합 데이터세트를 제공합니다. 또한 조명, 난방, 공조 시스템 등이 실제 환경에 따라 자동 조절되는 등 실질적인 이점도 있습니다.
Scan-to-BIM: 3D 스캐닝의 활용 방안
BIM 모델과 3D 모델이 동일하지 않다는 점을 재차 강조해야 합니다. 3D 모델에는 중요한 텍스처와 형상 디테일이 있을 수 있으나, 벽체, 문, 설비 등 프로젝트 전반을 아우르는 BIM 데이터세트만큼의 정보를 담고 있지는 않습니다.
그렇지만 3D 모델은 BIM 모델을 생성하는 기반으로 활용될 수 있습니다. 기존 구조물 위에 건축물을 증축할 때 3D 스캔은 유용한 도구입니다. 준공 상태를 검증할 수 있어 충돌 감지, 신속한 기록 작성 및 상황 분석이 용이해집니다. 3D 스캐닝은 시공이 완료된 후에도 인프라 검사 및 모니터링에 활용될 수 있습니다.
예를 들어, Artec Ray II는 방수벽 검사에 활용되었으며, Artec Eva는 터빈 제조를 위한 1밀리미터 미만의 정밀도를 가진 CAD 데이터를 캡처하여 수력 발전 댐 개조에 도움이 되었습니다.
측량이나 SLAM 같은 기술에 비해 구조광과 LiDAR는 활용도와 정확도가 더 뛰어납니다. Ray II는 최대 1.9mm 정확도로 장면을 캡처하는 반면, Artec Leo 같은 무선 휴대용 장치는 0.1mm 정확도로 미세한 디테일을 포착합니다. Artec Studio는 이후 포인트 클라우드를 한 번에 병합하여, 중요한 부분은 미세한 고화질로 거대한 스캔을 구현합니다.
이를 위해서는 약간의 추가 작업이 필요합니다. 객체, 건축물 또는 영역 스캔 데이터는 종종 타사 소프트웨어로 내보내야 합니다. 하지만 이 프로세스는 점점 더 수월해지고 있으며, 설계 및 계획을 위한 Rhino 3D부터 Autodesk Revit에 이르기까지 다양한 옵션이 있습니다. 준공 데이터가 필요한 모든 애플리케이션에서는 BIM 워크플로에 현실 캡처를 추가함으로써 이점을 얻을 수 있습니다.
BIM 대 CAD - 어느 것이 최고이며, 다음은 무엇인가?
3D 모델과 마찬가지로 CAD는 BIM 모델링과 약간의 차이가 있습니다. CAD는 거의 모든 설계 및 문서화 전문가를 위한 업계 표준 모델링 형식입니다. 반면 BIM은 다양한 분야의 프로젝트 협업을 위한 데이터가 풍부한 모델을 만드는 것이 핵심입니다.
Artec Studio의 자동 표면 처리(Autosurfacing)와 같은 기능을 통해 3D 스캔 데이터를 솔리드 CAD 표면으로 변환하는 것이 점점 더 가능해지고 있으므로, 설계자는 처음부터 시작할 필요가 없습니다. 스캔-CAD 비교는 편차 분석 및 마모 모니터링에도 유용합니다. 소프트웨어 최신 버전에서는 메시뿐만 아니라 포인트 클라우드에도 기본 도형을 맞출 수 있습니다. 사실상 이를 통해 내장된 측정 도구를 현장 검증 및 검사 작업에 활용할 수 있게 되었습니다.
앞으로 Scan-to-CAD 또는 Scan-to-BIM 모델로 변환하는 솔루션이 점점 더 늘어날 것으로 예상됩니다. 하지만 현재로서는 이들은 인접하면서 때로는 겹치기도 하는 별개의 데이터 캡처 분야입니다.
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