도로분야 BIM 적용을 위한 신뢰성기반 물량산출 오차분석 연구

Abstract

국 문 요 지

건설산업은 불확실한 요소들로 인해 설계변경의 가능성이 많은 산업분야이다. 최근 들어서는 건설 프로젝트의 복잡성과 다양성으로 인해 시공 중에도 계획 수정 또는 설계변경이 증가하고 있는 추세이다. 설계변경은 현장 환경의 변화로 인한 발주처의 변경 요구 및 설계오류로 인한 변경 등의 이유로 발생되며, 이는 전체비율 중 약 80%를 차지한다. 도로공사에 포함되어 있는 토공사, 포장 및 부대공사, 배수 및 옹벽공사, 터널공사, 교량공사 등은 전반적으로 비정형인 관계로 도면 및 수계산 등 2D 기반의 물량산출로 인한 산출값 오류 및 항목 누락 등의 실수가 불가피하다. 또한 정보의 단절로 인해 건설산업의 생산성이 타 산업에 비해 떨어지고 있는 실정이다. 이러한 이유로 BIM설계도입은 필요하나, BIM설계기법에 대한 국내 건설 산업체의 신뢰도는 만족할 만한 수준은 아니다. 토목분야에서 현재 적용되고 있는 BIM설계의 수준은 모델링을 통한 부재간 간섭체크에 머무르고 있는 수준이다. 본 연구는 이러한 설계기법 변화에 대응하고자 BIM설계를 시행하기에 앞서 기존의 2D설계의 물량산출결과와 BIM설계기법을 통한 물량산출 결과의 차이를 비교분석하여 그 신뢰성을 분석하여 향후 시행될 BIM설계의 기본 자료를 제공하고자 한다. 연구에 앞서 도로공사에 필요한 공종은 여러 가지가 있으나 대표적인 공종인 교량공과 터널공을 선정하여 분석하였다. 본 연구에서 2D기반 물량산출 대비 BIM기반 물량산출의 오차분석을 통한 정성적 신뢰성 분석을 위하여 터널 3개소와 교량 2개소를 선정하여 진행하였으며, 대상 터널 및 교량의 경우 2D기반 수량산출서에 오류가 다소 발견되어 기존 물량에 대한 재검토 선행 작업을 수행하였다. 분석결과, 교량부분에서 기존 2D기반과 BIM기반의 물량분석 결과 기존 2D기반 물량의 오류를 제외하고는 물량 차이가 1% 이내로 무시할만한 수준의 오차였다. 더욱이 BIM기반 물량이 2D기반 보다 종곡선 또는 편경사 등의 영향이 고려된 정확한 물량이 산출됨을 알 수 있었다. 터널부분 역시 기존 2D기반과 BIM기반 물량을 분석한 결과 큰 물량에서의 오차율은 1% 내외로 무시할만한 오차가 발생하였다. 그러나 모델링 공종들이 교량보다 많고 2D기반과 BIM기반과의 수량산출 방식에 따른 차이가 생기는 부분도 많아서 전체적으로 교량보다 오차율이 크게 발생한 경향이 있다. 터널의 경우 연장이 길고 종단곡선과 평면곡선이 클수록 오차가 다소 크게 발생한다. 따라서 2D기반 수량산출보다 BIM기반 물량산출이 보다 정확하고 실제 시공이 고려된 설계를 할 수 있다는 것을 확인 할 수 있었다. 결론적으로 교량과 터널에 있어서 2D기반 물량과 BIM기반 물량의 비교 분석결과 도면과 수량이 일치하지 않는 부분이나 누락되는 부분에 대한 오류를 최소화 시킬 수 있고, 실제 시공 시 발생되는 종곡선이나 편경사에 대한 영향을 설계단계에서 고려하여 보다 정확한 물량에 대한 산출이 가능함을 알 수 있으며, BIM기반의 설계적용 시 효과적인 것으로 판단된다. 향후 BIM을 설계단계에 실용화시키기 위해서는 국토해양부에서 제시한 “토목공사 수량산출기준”과 같은 공사 전반에 대한 BIM기반의 건설정보 분류체계가 마련되어야 하며 실무 반영 및 BIM 설계기법의 국내 도입 활성화에 기여하기 위한 추가연구가 필요하다.