국내 철도역사의 BIM기반 설계프로세스 적용에 관한 연구

Abstract

In the process of digitalizing core infrastructures of Social Overhead Capital (SOC) as a part of the Korean New Deal, the introduction of Building Information Modelling (BIM) to the smart SOC of railways has been receiving great attention for its strengths in the design, construction, and maintenance of buildings. Accordingly, the railway industry also strives to effectively organize and use BIM data through its “Railway BIM 2030 Roadmap” for each technology readiness level and apply and maintain sharing methods for the information. Since the current BIM for the railway infrastructure has been conducted only as pilot projects without any strategic approaches, however, it has been difficult to accumulate technologies and apply the target BIM level proposed by the Korea Railroad Research Institute. It is also difficult to establish the maintenance plan that incorporates BIM-based orders for railway stations, performance products, and data management due to the absence of BIM guidelines on railway infrastructure design with information on assigned tasks, working environments, rules and regulations, and procedures of the ordering company, the design company, and the construction company. Therefore, the purpose of this study is to review preceding studies and similar cases on BIM, to investigate strengths and weaknesses of the current railway design process based on the analysis on the status and characteristics by using IDEFO (Icam DEFinition for Function Modeling), a process analysis tool, and to suggest a BIM-based design process customized to architectural stages of the railway station design. The range of this study is limited to the design stage of the building life cycle, which was analyzed by examining the design process of railway stations through the IDEF0 modeling, a process analysis tool, investigating existing problems with the conventional design process of railway stations, and proposing a BIM-based design process. The contents of this study are as follows: Chapter 1 describes the background and purpose as well as the range and method of this study. Chapter 2 provides theoretical research on the characteristics of the design and the introduction of BIM in the design of railway infrastructure. Chapter 3 analyzes the characteristics as well as the strengths and weaknesses of the design process through the IDEF0 modeling. Chapter 4 investigates problems of the conventional design process and compares the BIM-based design process focusing on collaboration through IDEF0 modeling and the conventional process. The result of this study is as follows: First, hold points are required to be streamlined through a process modeling method. The proposed BIM-based process is expected to improve the quality and productivity of the work by applying a hold point streamlined by removing overlaps between the Design Development (DD) and the Construction Documents (CD). Second, the BIM-based design process involves three-dimensional modeling unlike the conventional design process, covers a different range of work and its detail, and has different sharing methods for created information and collaboration systems. It puts more emphasis on collaboration with a faster revision process, which allows architects and engineers to work together on multiple interfaces and to establish more detailed main plans compared to the conventional process. Third, it is essential to apply the BIM Information Level (BIL) to allow multiple workers to collaborate on multiple interfaces, in which they can easily adjust and revise the design, for effective BIM modeling in each stage of the design process. |한국판 뉴딜정책 중 사회간접자본(SOC)의 핵심 인프라를 디지털화하는 과정에서, 철도의 스마트 SOC을 위해 건축물의 설계, 건설, 유지관리에 장점이 있는 BIM(Building Information Modeling)의 도입은 많은 관심이 되고 있다. 이에 따라 철도분야에서도 ‘철도 BIM 2030 로드맵’을 통해 기술성숙단계에 따른 BIM 데이터의 효과적인 구성과 활용, 공유방법을 적용하고 유지하는 것에 목표를 두고 있다. 그러나 현재 철도인프라의 BIM은 로드맵에 따른 단계적, 전략적 접근이 아닌 시범사업차원으로 진행하였기에 기술의 축적이 어려우며 제시된 목표의 BIM 수준이 적용 되지 않고 있다. 또한, 철도인프라의 BIM 가이드라인의 부재로 인해 발주자와 설계사, 시공사의 담당업무와 업무 환경 그리고 제반 규정과 절차를 제시하고 있지 않아, BIM 기반의 철도역사 설계 발주와 성과품 관리, 데이터를 활용한 유지관리 활용계획 수립에 어려움이 있다. 이에 따라 본 연구에서는 철도역사에서의 BIM의 활성화를 위해 선행연구 및 유사사례를 고찰하고 현재 철도역사의 설계프로세스를 프로세스 분석도구인 IDEF0(Icam DEFinition for Function Modeling) 모델링을 통하여 현황 및 특징을 분석으로 장단점을 도출하고 이를 통한 철도역사 건축설계단계에서의 맞춤형 BIM 기반 설계프로세스를 제안하는 것에 목적이 있다. 본 연구의 범위는 건축물의 전 생애주기 중에서 설계단계로 한정하며, 그 단계를 프로세스 분석 도구인 IDEF0 모델링을 활용하여 철도역사 설계프로세스의 고찰과 비교분석을 통해 기존 철도역사 설계프로세스의 문제점을 파악하여 BIM기반 설계프로세스를 제안한다. 본 논문은 다음과 같이 구성되었다. 제 1 장에서는 연구의 배경 및 목적과 연구의 범위와 방법을 기술하였다. 제 2 장에서는 이론적 고찰을 통해 철도역사의 설계의 특징과 철도인프라 BIM 도입현황에 대하여 확인하였다. 제 3 장에서는 철도역사 설계프로세스의 고찰과 프로세스 분석 방법론인 IDEF0 모델링을 통하여 특징 및 장단점을 분석하였다. 제 4 장에서는 철도역사 설계프로세스의 문제점을 보완하고, IDEF0 모델링을 통하여 협업중심으로 제안된 BIM기반 설계프로세스를 비교 분석하였다.

본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 프로세스 모델링 방법을 통하여 설계검사점의 간소화가 필요한 것으로 확인되었다. 기본설계(DD)와 실시설계(CD)에 적용된 설계검사점의 중복된 내용을 정리하여 제안된 설계검사점을 설계프로세스에 적용하여 BIM 프로세스 도입 시 질적향상과 생산성 증대효과를 기대할 수 있다. 둘째, BIM기반의 설계프로세스는 기존의 설계프로세스와 다르게 3차원 모델링 작성을 기본으로 하며, 업무의 범위와 그 내용이 다르고 정보 교류방법 및 협업체계가 달라졌다. 협업중심 설계 프로세스로 재구성하여, 기존 기본설계단계 대비 빠른 수정보완 프로세스형성으로 많은 인터페이스 협업시점이 발생되게 하여 건축과 엔지니어링 분야의 지속적인 수정 보완으로 기존단계보다 세밀한 모든 주요계획이 이루질 수 있게 한다. 셋째, 다수 참여자에 의한 다중 인터페이스 작업 간 협업이 필요하며 이에 따라 설계조율 및 변경수정이 용이 하도록 각 설계단계별 효율적인 BIM 모델링을 위한 표현수준(BIL)의 적용이 필요하다.