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[2020] BIM 기반 DfMA 모듈러 공법 실용화 앞당긴다(국토일보 20.12.21)

관리자
2020-12-22
조회수 273

4차 산업혁명시대, 신기술 도입과 응용이 활발해지며 건설산업 역시 스마트 건설에 대한 발빠른 대응이 가속화되고 있다. 이같은 시대변화는 건축설계의 신기술 도입에도 관심이 높아지고 있다.

국토교통부는 개방형BIM(Building Information Modeling/빌딩정보모델링)과 자동화 기술에 관련된 연구개발(R&D)을 지속적으로 추진, 건축분야의 단계적 BIM 의무화를 통해 공공을 넘어 민간 분야에도 BIM 활성화 방안 마련에 주력하고 있다.

경희대학교 김인한 교수 연구팀이 수행 중인 ‘개방형BIM 기반의 건축설계 자동화지원 기술 및 첨단 유지관리 기반기술 개발’ 연구는 건축설계 분야의 BIM 실용화 보급을 목적으로 한 개방형BIM 기술과 설계품질 자동화 기술 등을 개발하는 R&D사업으로, 성과를 창출하고 있어 주목받고 있다.

이 연구는 BIM 정보 표준화 연구, 인허가 단계에서 표준화가 적용된 BIM 데이터에 대한 적법성 평가, 사전 품질검토 기술을 개발하고 있다. 또한 현재 세종시와 협업을 통해 대상 건축물을 선정하고 세움터에서의 BIM 적용을 위한 실증도 진행하고 있다.

김인한 교수 연구팀이 지난 2017년부터 2021년 말까지 수행하는 연구과제는 법규 제기준 자동검토가 핵심과제로 BIM을 통해 자동으로 법규체크가 가능, 각종 인허가 대상 법규 검토시 한달 이상 소요되는 업무를 15일 이내로 대폭 단축시키는 업무 혁신이 기대되고 있다. 특히 연구팀은 설계 단계에서의 협업과 의사결정 지원 및 검증하는 기술 개발을 목표로 실증사업을 진행 중이다. 세움터에서의 실증 외에도, 실제 건축물에서 BIM을 적용해 설계 검증을 위해 DfMA(Design for Manufacturing and Assembly)와의 연계를 통한 소규모 주택의 실증을 진행하고 있다. DfMA 연계 실증은 DfMA 통합 플랫폼기반 설계를 통해 BIM의 자동화 및 표준화를 접목시키는 것이 목적이다.

■ DfMA 기반 모듈러 공법

DfMA 기반 모듈러 공법이란 자동화된 시스템을 갖춘 공장제작을 기본으로, 부품과 조립방식에 대한 충분한 검토를 거쳐 현장에서는 조립만 해 완성되는 공법이다. 이 공법은 건설업의 효율성을 극대화시킬 수 있는 기술로 세계적인 관심을 받고 있다.

연구팀은 BIM기반 DfMA를 이용한 소규모 건축물 설계부터 제작, 시공 뿐만아니라, 사용자들의 편의를 위한 통합 플랫폼을 개발 중으로 국내 최초로 BIM기반의 DfMA 공법을 제공할 예정이다. 올해 1월부터 설계부터 시공까지 건축사, 구조설계팀, 소프트웨어 개발팀, BIM전문가 등이 팀을 구성해 연구개발에 참여하며 충남 서산에 연면적 84㎡ 규모의 건축물 신축을 위한 노력이 한창이다.

BIM기반의 DfMA 통합 플랫폼을 통해 사용자 맞춤형 설계 후 이를 모듈화해 공장에서 제조 과정을 거쳐 건축현장으로 운송된다. 운송된 각 모듈들을 현장에서 조립하고 최소한의 마감공사를 끝으로 모든 공정이 끝난다. 초기 건축설계과정에서부터 공장생산과 설치, 사용 후 분해와 장소를 이동해 재설치까지를 모든 과정을 고려한 모듈기반 설계를 실시, 현장에서의 조립방식을 최소화할 수 있도록 하는 것이 특징이다.

현재 연구팀은 충남 서산에 연면적 84㎡․90㎡ 규모의 단독주택 2개동을 건축할 예정이며, 제주도에 연면적 413㎡의 근린생활시설 1개동도 준비 중에 있다.

이번 연구는 실증주택 검증에 머물지 않고 단독주택을 건축하고자 하는 건축주들을 대상으로 맞춤형 설계 서비스 제공에 초점, 활용 극대화를 유도하고 있다. 건축주는 BIM기반의 DfMA 통합 플랫폼의 사용자 맞춤형 평면배치 프로그램을 통해 직접 모듈을 배치해 평면을 형성해 볼 수 있다. 이러한 건축주 요구사항 기반 다양한 유닛 모듈을 조합한 사용자 중심적인 주택설계와 건축주에게 정확한 정보와 신뢰할 수 있는 품질을 제공한다는 점에서 의미가 강조된다.

또한 이번 실증주택을 통해 개발된 설계안을 바탕으로 모듈화의 기초가 되는 BIM 라이브러리를 제작 중에 있으며, 이는 향후 BIM 라이브러리에 있는 모듈을 조합해 사용자의 요구에 따라 자동으로 설계안을 생성하는 BIM 기반 건축 설계 자동화의 기반 기술이 된다.

무엇보다도 이번 연구의 최종목표는 중소형 단독주택, 근린생활시설, 기타 용도의 건축물을 사용자가 직접 설계단계에서 참여할 수 있는 건축플랫폼을 개발하는 것이다. 이를 위해 BIM기반 건축 설계 자동화와 AI를 비롯한 첨단기술의 융합으로 세계 선도 수준의 설계 역량을 확보하기 위해 BIM 라이브러리를 개발하고 DfMA 통합 플랫폼을 구축하는데 있다.

이 연구는 현재 건설업의 문제로 지적되고 있는 건설현장의 환경오염, 건설 전문인력 고령화 문제를 해결하는 것은 물론 건설생산성을 향상시켜 궁극적으로 4차 산업시대의 고부가가치 산업을 창출할 것으로 기대되고 있어 주목받고 있다.

■ DfMA 위한 유닛모듈러 설계

유닛모듈러 주택의 설계기준은 도로의 최소폭 3.0m와 통과높이 4.2m, 운송장비의 조건을 고려해 모듈의 폭은 3.0~3.3 m 이하, 길이는 6m~12m이하, 높이는 3.0~3.4m로 계획했다. 모듈러 건축은 자동화된 시스템을 가진 공장생산과 표준화된 부재의 설계가 전제로 하는 건축 시스템이다.

예를들면 자동차, 선박, 항공기 제조과정을 생각해 볼 수 있다. 때문에 공장생산과 표준화된 부재를 고려해 수평 및 수직계획 모듈의 설계기준을 수립하고 자재의 손실을 줄이고 공사기간을 단축하기 위해 철골유닛의 오픈시스템을 적용했다. 유닛의 수평계획 모듈은 안목치수 폭300mm 증분치수 (3m), 길이 300mm 증분치수 (3m, 6m, 9.3m)로 수직계획 모듈은 높이 100mm 증분치수 (3m), 천정고 2400mm (2300mm)를 기준으로 했는데 내부벽체 마감재를 방화석고보드(KS F 3504:2012)로 적용했을 때 자재의 손실을 최소화할 수 있다.

패시브주택을 목표로 외단열패널을 적용하기 위해 기둥의 단면 치수는 내진설계를 적용해125x125mm로 값이 도출됐다. 구조는 라멘식로 융통성있는 공간 및 창호의 구성을 자유롭게 할 수 있으며 중소형주택 및 근린생활시설 2층을 기준으로 설정했고 층간 소음을 줄이기 위해 콘크리트 바닥판을 적용했다. 화장실 내부 치수는 적용자재를 우선 고려해 결정했고 타일 및 내수판넬을 적용했을 시 300mm 증분치수 1500x2400(2100, 3000)mm를 사용해 결정했다.

■ DfMA 통합 플랫폼

김인한 교수 연구팀은 정부의 BIM 활용 극대화를 위한 연구과제 수행에 만전, BIM 기반 DfMA 모듈러 공법 실용화를 앞당기기 위해 실증 등 다각적인 방안 실현에 나섰다. DfMA 통합 플랫폼인 빌드스마트를 통해 국민에게 보다 질 좋은, 편리한 서비스를 제공한다.

‘빌드스마트(www.buildSmart.co.kr)’는 모듈러 주택에 관심에 있거나 짓고자하는 사람들을 위해 계획부터 시공까지 필요한 정보와 서비스를 일괄 제공하고 관리해주는 온라인 플랫폼이다. 최근 건축기술의 발전으로 모듈러 주택의 품질이 높아지고 비용은 절감돼 관심이 더욱 확대되고 있으나 모듈 방식은 정형화된 설계라는 한계를 안고 있어 건축주의 다양한 디자인 성향을 반영하는 것은 여전히 어려운 실정이다.

이 플랫폼은 기본적으로 이용자에게 건축 및 시공, 하자보수 관리 등의 필요한 서비스를 일괄 제공한다. 이를 위해 주택의 기본 정보와 요구사항을 입력하면 사전 법규검토와 예산에 맞는 건축계획을 작성해주고 설계사와 시공사를 공개입찰을 통해 고객이 직접 비교 선정함으로써 사업의 신뢰성을 높여준다. 나아가 BIM 기술을 적용해 주택을 구성하는 단위 모듈을 건축주가 직접 선택해 배치 설계를 진행함으로써 원하는 디자인을 자유롭게 적용하도록 해준다. 또한 추천된 자재와 기타 옵션을 가상으로 체험해 볼 수 있어 개인의 취향에 맞는 주택의 기능과 인테리어를 정할 수 있다.

‘빌드스마트 플랫폼’은 모듈러 주택을 짓는 과정에서 겪을 수 있는 다양한 고충을 해결하고 본인에게 최적화된 설계를 제공, 일반인이 안심하고 주택을 지을 수 있도록 지원해 준다.

이번 연구 총괄책임자인 경희대학교 김인한 교수는 “현재 진행 중인 BIM 연구과제는 건축인허가를 BIM 기술로 해결, ‘건축의 알파고’이자 ‘건축의 인공지능’ 개발이 기대되고 있다”며 “국내 건축설계 프로세스의 혁신은 물론 해외 설계시장 확대를 견인, 이는 건설산업 고부가가치 창출과 국가경쟁력 제고에 일익을 담당할 것으로 기대된다”고 R&D 수행 의미를 강조했다.

특히 김 교수는 “BIM을 통해 법규 제기준 자동검토 기반의 DfMA 모듈러 공법 실용화를 위한 실증 등 연구는 개인도 주택건립을 손쉽게 할 수 있도록 지원하고 있다”며 “고객이 원하는 최적의 설계는 물론 편리한 시공까지 원스톱으로 진행할 수 있어 건설현장에서 야기되는 환경오염, 전문인력 부재 등 문제를 해결할 뿐만아니라 공사기간 단축 및 공사비 절감까지 유도하며 건설생산성을 크게 향상시킬 수 있는 만큼 실증 성공수행에 만전을 기울이겠다”고 덧붙였다.


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http://www.ikld.kr/news/articleView.html?idxno=228050

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