CIM을 사용해 철도교 전면 BIM 성과품 납품

 

 

• 건설분야, BIM으로 바뀌는 것이 대세

• BIM 요구수준 나날이 구체화 및 고도화

• 발주처가 요구하는 성과품 작성에 최적화를 추구하는 툴, CIM

 

동일, 100년을 내다보고 지금 BIM에 투자하다.

 

동일기술공사 황주환 대표는 2018년 BIM을 전담하는 ‘인프라정보팀’을 신설했다. “앞으로 50년, 더 나아가 100년 성장을 위해 스마트 건설기술 분야에 투자를 아끼지 않을 것”이라며 엔지니어 10명을 팀에 배치했다. “모든 직원의 BIM 프로그램 숙련화를 통한 업무 효율화에 무게를 둘 방안”이라고 2019년 모 일간지에 사업 계획을 밝혔다.

 

한의석 상무는 2007년부터 3차원 설계에 관심을 가졌다. “도시 재생사업이 구체화되던 시기에 입체적 도로건설을 고민하면서 기술 확대에 대한 관심을 가졌”고, 스마트 건설 기술의 활용을 위해 2008년 일본과 독일의 소프트웨어를 도입해 사용해왔다. 2014년부터 자체 테스트를 통해 202018년 황 대표의 제가 하에 한상무는 BIM 전담 팀의 팀장으로 새로운 항해를 시작했다.

 

2020년 12월, “전면 BIM 성과품” 과업인 호남고속철도 2공구

 

동일 인프라정보팀은 2020년 한국철도시설공단(現 국가철도공단)에서 발주한 호남고속철도 2공구 프로젝트를 맡게 됐다. 설계사 간에는 2D와 BIM의 업무가 공존하되, 발주처와 협의 때에는 전면 BIM으로 업무를 수행하는 첫 프로젝트였다. ”전면 BIM 성과품”으로 추진했던 해당 프로젝트는, 그간 전환 중심의 ‘서울 월드컵대교 남단 연결로 및 접속교 보완설계’, ‘평택 고덕공공하수처리장 건설공사 실시설계’ 등을 연이어 효과적으로 추진하면서 업계 내 BIM 역량을 다져온 팀에게 또 다른 기회였다.

 

2D 도면에 3D 성과품까지.. 기존의 툴로는 불가

 

하지만 시작부터 난관에 부딪혔다. 6개월이라는 짧은 실시설계기간에 기존에 추진해왔던 2D기반 설계방식과 일반적인 툴로는 새롭게 요구되는 BIM 성과품을 도출할 수 없었다. 비록 초기 전면 BIM 발주사업이지만, 발주처의 요구에 따라 LOD 300~350 수준으로 기존 2D 수량과 비교하는 부분까지 검토해서 제출해야 하기 때문에, 발주처가 요구하는 BIM 성과품 작성에 대한 방법을 테스트하고 확보할 필요가 있었다. 그나마 다행인 것은 총연장 5.76km 구간에서 교량이 4.3km가 되어 대부분 구조물 중심으로 추진되었고, 일반 토공구간은 상대적으로 적었다. 그럼에도 상징성을 고려한 비대칭 3D 아치교와 비정형 교각 등 교량 구간에서 많은 변수 기반 모델링이 필요했다.

“BIM 모델 작성도 쉽지 않은데, BIM모델에서 추출한 2D 도면과 수량 비교표를 만드느라 모델을 여러 번 재작성해야 했습니다. 팀원 대다수가 2주 넘게 철야를 해야 했죠.

BIM을 수행하면서 생산성을 높이자고 한 것이 아이러니하게 일을 두 배로 증가되는 상황을 겪으며 팀장으로서 팀원들에게 굉장히 미안했습니다.” 한 상무는 초기의 어려움에 대해 이와 같이 말했다.

 

전면 BIM 과도기 속 CIM이 빛을 발하다

 

어려움 속에서 기존 2D 드래프터와 3D 모델링이 연계되는 CIM의 기능을 확인한 후 발주처가 요가하는 성과품을 효과적으로 작성할 수 있다는 가능성을 경험하기 위해, PSC 박스 거더교 구간에서 기존의 BIM 소프트웨어와 병행하여 적용했다. 특히 기존의 BIM 소프트웨어와 파일의 호환성을 검토하면서 향후 확대할 수 있다는 가능성을 확인하였다. 아울러 표준화된 모델에서는 ‘선형 기반 모델링’ 기능이 있어서 효율적으로 쓰일 수 있다는 것도 장점도 확인하였다.

신속하고 적극적인 CIM 기술 지원도 프로젝트에서 병행하여 검증하는데 한 몫을 했다. “모델링을 하면서 발생하는 문제점에 빠르게 응대하거나, SW를 개선해서 업무를 수행할 수 있도록 제공하는 부분이 저와 팀원들에게 상당히 좋은 영향을 주었습니다.”라고 한 상무가 밝혔다.

 

라이브러리 템플릿 구축으로 부분 자동화 달성

 

2D, 3D 성과품을 모두 제출해야 하는 상황에서 업무 효율화에 크게 도움 준 것이 CIM의 라이브러리 기능이다. 교량의 일부를 템플릿화해서 모델에 변수를 정의해 하나의 라이브러리로 다양한 변화에 대응 가능하게 한 것으로, 라이브러리를 조립해서 라이브러리 어셈블리를 만들 수도 있는 기능이다.

팀은 CIM의 기술 지원을 받아 엑셀 기반 중립텍스트를 작성했다. 1단계로 PSC 박스 거더를 모델링하고, 2단계로 거더와 추가 라이브러리를 조합하여 상부 구조를 완성했다. 3단계로 교대와 교각 라이브러리를 변수 기반으로 모델링하여 하부 구조를 일괄 생성했다. 중립 텍스트를 작성하고 라이브러리를 만드는 데 시간이 많이 걸렸다. 하지만 이렇게 작성된 표준화된 중립 텍스트는 CIM에서 실행하기만 하면 매우 짧은시간 내에 모델링이 도출됐다.

 

선형 기반 모델링으로 연장 변화에 대응

 

철도교 특성상 비슷한 형태의 구조물이 연장만 변하면서 반복되는 상황이 많았는데 선형을 기반으로 모델링하는 CIM의 기능이 유용했다. 35m 경간에서 40m로 변경 시 연장 변화에 따라 형상과 수량을 손쉽게 업데이트 되었다. 프로젝트의 선형정보를 잘 정의하는 것만으로도 교각 배치의 방향이나 상세한 평면 종단 선형상의 좌표를 별도로 계산할 필요가 없었다. 상부 구조물은 거더 일체(직선) 및 트랙 일체(곡선) 배치를 조립하는 단계에서 잘 정의하기만 하면, 할당 시 최종 상세 좌표와 형상정보를 별도로 계산하고 확인하는 과정이 필요 없었다.

 

 

 

완성된 3D 모델로 2D, PDF 도면 확보

 

마지막 성과품 준비 단계에서도 3D 모델링한 내용으로 쉽게 2D 도면을 뽑을 수 있었다. CIM 패키지에 CIM이 드래프터와 연계되어 있어 완성된 3D 모델로부터 2D, 3D PDF 도면화를 진행했다. 별도의 도면 저작도구나 새롭게 도면 작업을 할 필요 없이 모델의 특정 형상이나 View를 2D 도면화할 수 있었다. 또 치수선, 레이블, 도곽 배치 등의 후작업이 필요한 부분도 모델로부터 연계된 정보를 활용할 수 있었다. 또 도면화 기본 세팅을 라이브러리화할 수도 있었다.

 

엑셀 기반 CSV 포멧 연계 활용성 검증

 

CIM 패키지를 사용하면서 가능성을 크게 본 것은 엔지니어에게 친숙한 엑셀 기반 CSV 포멧을 연동할 수 있다는 것이다. CIM과 연동성을 검증하는 과정에서 기술지원을 추가로 받아야 했지만, 완성된 엑셀 중립 텍스트에 기반한 CSV 포멧을 실행하여 35m 거더 형상을 완성하는 시간은 매우 짧았고, 40m 구간 거더와 부속물을 조합하는 것도 빠르게 진행되었으며, 9개 경간 하부 구조 모델링도 연계성이 확인 된 후에는 짧은 시간 내에 형상이 생성되었다.

“처음에 엑셀 중립 텍스트를 작성하고 라이브러리를 조합할 때, 시간과 노력이 많이 들어서 반신반의했습니다. 오히려 기존 작업보다 시간이 더 오래 걸리는 건 아닌지 걱정했어요. 하지만 한 번 설정을 해 놓으니 연장이나 선형이 변경되어도 바로 모델링이 되어서 뒤 작업에서 시간이 놀랄 만큼 절약되더라고요. 그럼에도 변수가 많은 것은 재처리 시간과 연동되므로, 엔지니어가 효과적으로 변수화하고, 가급적 최소의 변수로 모델링을 생성하도록 설정해야지 그 효과가 더욱 발휘될 수 있다.”

 

덧붙여 이번 프로젝트에서 저장한 라이브러리와 모델링을 다른 프로젝트에도 활용할 수 있게 되었다. 프로젝트를 할 때마다 이렇게 라이브러리를 쌓아 가게 된다면 동일기술공사만의 자산이자 노하우가 될 수 있다.

 

 

CIM을 통한 3D 모델링, 소통에 용이

 

“전면 BIM 성과품을 납품하는 프로젝트를 처음 해봤는데, 물론 과도기의 테스트 단계이긴 했지만, 커뮤니케이션이 훨씬 수월하다고 느꼈습니다” 한의석 상무는 전환 및 전면 BIM 전면의 중간 단계 수준인 이 프로젝트를 수행하며 BIM의 이로운 점을 더 잘 이해하게 됐다고 한다.

“주행 경관 시뮬레이션 검토가 가능하고, 발주처와의 소통에서도 함께 3D 모델링을 보며 이야기할 수 있어 더 빠르고 쉽게 협의가 가능했다”고 했으며, “무엇보다도 설계단계에서 여러 이해관계자와 설계자 간의 소통이 명료하게 결정됨에 따라 불필요한 조정 및 대기시간이 줄어들어서 설계 작업 시간을 단축할 수 있었고, 상호 사업에 대한 이해도도 매우 높게 나타났습니다”라고 말했다.

 

“CIM 수시 교육” - BIM을 알면 커리어에 도움

 

“BIM이 주니어 및 시니어 엔지니어의 커리어 계발에 도움이 되느냐”는 질문에 대해, 한 상무는 “당장은 투자 비용 대비 효과가 낮아 보일 수 있습니다.”고 운을 뗐다. “BIM 기반 사업에 참여할 수 있는 소수의 엔지니어링 기업에 취업할 때 도움이 되는 수준이라고 할 수 있죠.

하지만 5년 뒤, 10년 뒤 발주처, 시공사, 설계사, 안전 진단과 유지 관리 기업 등 BIM 수요처가 많아질 것이 너무나 자명한 일이기 때문에 본인의 지속적인 커리어 향상에는 BIM이 반드시 도움이 됩니다.”라고 말했다. 이와 관련해 CIM은 사용자에게 맞춤식 지원 교육을 수시 제공해서 BIM 성과와 경험을 축적할 수 있는 계기를 제공하고 있다.

한 상무는 CIM에 대해서 “현재 건설전단계 BIM의 시행에 대한 과도기 상황에서 발주처가 요구하는 성과품 작성에 지속적으로 개선하면서 최적화 노력을 하는 툴”이라며, 신속히 개선되고 대응이 빠른 점에서 엔지니어의 편에서 개선 노력을 아끼지 않는 CIM 기술지원 팀에 대한 고마움을 전했다.

 

다가올 미래인 BIM, CIM으로 해석적 측면 연동에 도움

 

한 상무는 “BIM이 새로운 건설엔지니어링 분야 도약의 주춧돌”이라며, “우리 사회가 디지털 기반으로 가야하는 현실 속에서 건설분야에서도 지속적으로 투자하면, BIM을 기초로 한 다양한 연계 산업이 성장하고 생산성이 높아질 것으로 확신”한다고 말했다.

또한 현재 수행하고 있는 한국도로공사 전면 BIM 프로젝트에서도 “동일기술공사가 수행하는 구간이 터널, 교량, 지하차도로만 이루어져 있기 때문에 CIM의 장점과 활용성을 경험을 최대한 확보하기 위해 지속적으로 노력하고 있다”고 말했다. “이러한 과정 이후에는 구조 및 지반 설계 엔지니어와 더 많은 시간을 공유하면서 단순히 BIM 모델 작성 이외에 해석적 측면이 효과적으로 연동될 수 있도록 추진할 것이며, 이러한 과정에서 CIM의 발전적 가치가 더욱 올라갈 것으로 기대한다”고 밝혔다.