◼ 일과 생활의 균형을 추구하고, 안전하고 행복한 건설환경을 만드는 스마트건설기술

생명을 유지하기 위한 3대 기본 요소인 의식주 중의 하나 ‘집’. 즉 건축물은 사람의 삶에서 필요한 공간과 보호처를 제공하기 위해 기나긴 역사 속에서 인류와 더불어 발전해 왔다. 
현재는 더욱 더 다양한 용도의 건축물이 세워지고 있다. 
이집트의 피라미드, 프랑스의 에펠탑, 영국의 국회의사당, 이탈리아의 콜로세움, 중국의 만리장성 등 역사적인 건축물부터 미국의 엠파이어스테이트빌딩, 두바이의 부르카 칼리퍼, 한국의 롯데월드타워, 시드니의 오페라하우스 등 현대식 건축물도 그 이름만으로도 그 나라를 상징하는 키워드가 되고 있다. 

하지만 이런 위대한 인류의 역사적･기술적 집약의 상징 이면에는 수많은 사람의 노력과 고통이 수반되고 있다. 권력의 상징과 종교의 권위를 보이기 위해 인류의 고통과 생명을 바치는 예도 있었지만, 일반적인 건축 과정에도 수많은 사람의 피와 땀이 수반되고 있다. 
물론 건축물의 역사가 깊은 만큼 건설기술도 많이 발전하기는 했지만, 다른 첨단업종에 비하면 기술 발전의 속도가 느리고 아직도 사람의 손이 많이 필요한 업종이다. 
게다가 공사 중의 불안전한 환경과 구조물로 인한 사망 사고, 구조물 붕괴, 소음･먼지･진동･교통 등의 환경 피해가 끊임없이 발생하고 있어서 사람들이 꺼리는 3D 업종으로 치부되고 있다. 

◼ 4차 산업혁명이라고 일컫는 현재의 건설 분야의 화두 ‘스마트건설’

이제는 사람을 위한 건축물을 위해 사람의 희생이 따르는 일은 없어야 한다. 
스마트건설기술은 이를 해결하기 위한 한 방법이라고 생각한다. 4차 산업혁명이라고 일컫는 현재의 건설 분야의 화두는 스마트건설이다. 
스마트건설은 BIM, ICT, 로봇, 드론, 3D 프린터, VR･AR 등의 첨단 기술과 장비를 이용해 더욱 생산적이고 안전하고 신속하게 건축물을 완성하는 과정이다. 
스마트건설은 글로벌 관심사이며 미래 건설시장의 경쟁력을 좌우할 국가적 기술이기도 하다. 
스마트건설은 설계, 제조, 시공 및 준공 후 건물의 유지관리 단계까지 폭넓게 활용될 수 있는 밸류 체인의 역할을 할 것이다. 
건설현장에서의 시공 과정 및 근로자의 투입을 최소화해 안전재해를 줄일 수 있고, 디지털 공간에서 건축물의 가상 시공으로 문제점을 해결하고, 관련자들의 이해와 간접 경험을 통해 건설현장의 공기 단축을 실현할 수 있으며, 설계나 시공 단계에서 발생할 하자나 품질 저하 요소를 제거할 수 있는 등 장점은 무궁무진하다. 
다만 지금은 스마트건설기술을 도입하는데 비용이 많이 들고, 분야별 기술의 한계가 있으며, 사용하는 기술자들의 역량도 부족한 점이 발목을 잡고 있다. 
그럼에도 불구하고 스마트건설기술은 국가에서도 많은 관심을 두고 제도 개선과 다방면으로 자금과 기술을 지원하려고 노력하고 있으며, 민간 분야에서도 개별적인 요소 기술을 바탕으로 하루가 다르게 발전하고 있는 것도 사실이다. 

지난해 글로벌 건설산업 시장의 규모가 GDP의 13%에 달하는데, 건설 분야의 성장률은 연간 3.6%, 생산성 향상은 연간 1%로 매우 저조하다는 리서치 보고서도 있다. 
다만 스마트건설기술의 하나인 BIM의 성장률은 연간 19.3%, 스마트건설 시장의 성장률은 29.7%라는 마켓리서치퓨처의 조사 결과는 매우 희망적인 메시지이기도 하다. 

◼ BIM(Building Information Modeling) - 1970년대 미국에서 건축 정보 모델링을 의미하는 용어로 처음 사용

스마트건설기술의 한 분야인 BIM은 건축물의 설계･시공･유지관리를 위한 정보를 3차원 모델로 생성하고 관리하는 기술이며, BIM을 사용하면 건축물의 설계･시공･유지관리의 효율을 높이고 건축물의 품질을 향상시킬 수 있다는 것은 누구나 알고 있는 내용일 것이다. 
BIM(Building Information Modeling)은 1970년대 미국에서 건축 정보 모델링을 의미하는 용어로 처음 사용됐다고 알려져 있다. 
하지만 BIM이 본격적으로 개발된 것은 컴퓨터의 보급이 활성화되기 시작한 시점인 1980년대부터 1990년대에 미국과 유럽이었다. 2000년대 이후 BIM은 전 세계적으로 보급되기 시작했고, 국내도 2000년대 중반부터 BIM이 도입되기 시작했다. 

처음 BIM을 접할 때는 CAD가 청사진과 트레이싱페이퍼를 몰아낸 것처럼 얼마 안 가서 설계 및 시공, 유지관리에 이르기까지 건설 전 분야에 걸쳐서 BIM이 CAD를 대체할 것으로 생각됐다. 
그러나 20여년이 지난 지금까지 BIM은 CAD를 대체하기에는 역부족인 듯하다. 
그런 이유로는 BIM을 적용하는 데 CAD보다 비용이 너무 많이 들어가는 데 있으며 투입비용 대비 효과에 대한 확신이 없어서라고 생각한다. 
BIM은 건설 전 분야에 걸쳐 파워풀하게 활용될 수 있는 기능이 있는 도구지만, 개별 단계에서만 사용하면 초기 작성하거나 운영하는 비용이 상대적으로 너무 비싸지게 된다고 본다. 
건설 전 단계의 통합적인 비용 절감 실현을 위해서는 국가적 차원에서 제도와 기준의 정립이 필요하다고 생각된다. 
시간 문제겠지만 건설 분야에서 BIM은 선택이 아닌 필수가 되는 시기가 도래할 것으로 여겨진다.
더부엔지니어링에서는 BIM의 실효성을 인지하고 BIM을 활용한 엔지니어링 업무와 기술 개발을 위해 지속적으로 노력하고 있다.

◼ 프리콘(Precon) 단계에서 BIM을 활용한 사업비 절감 실현

건설 프로젝트는 기획, 설계, 발주, 시공, 유지관리의 5단계로 분류하는데 기획 단계는 사업 대상지 확보, 자금 조달 및 경제적 이익 달성을 위한 사업 타당성 분석(Feasibility study) 단계이다. 
설계 단계에 대한 정의도 국가별로 조금씩 다르지만 일반적으로는 미국 건축가협회인 AIA에서 정의하는 개념 설계(Concept Design), 계획 설계(Schematic Design), 기본 설계(Design Development), 실시 설계(Construction Document) 단계로 진행되는 것이 일반적이다. 발주 단계는 시공사 선정을 위한 현장설명, 입찰, 낙찰, 선정까지를 말한다.
시공 단계는 착공부터 준공까지며, 유지관리 단계는 건축물 준공 및 인수인계 완료 후부터다. 
여기서 프리콘 단계란 (미국 PM협회인 PMI에서는 발주 단계를 실행 단계로, 미국 CM협회인 CMAA에서는 발주 단계까지 프리콘 단계로 분류하고 있음) 시공 이전 단계인 기획부터 발주 단계까지를 일컫는다.

프리콘은 발주자･설계자･시공자들이 참여해 설계도서의 품질확보, 사업비의 절감, 시공성 및 공기의 적합성 분석 등을 통해 문제를 해결할 수 있는 장점이 있다. 
프리콘의 목적을 달성하기 위해서는 발주자･설계자･시공자가 한 팀이 되어 상호 신뢰를 바탕으로 이루어져야 한다. 
또 설계와 인허가 일정 준수를 위해 신속한 기술 검토와 피드백이 필요하고 분야별 전문가의 종합적인 의견이 필요하다. 하지만 설계자와 시공자 또는 CM의 이해관계 충돌로 발생하는 의사결정 지연, 설계일정 지연 등의 문제점도 발생할 수 있다. 
이때는 발주자의 의지가 가장 중요하다고 생각된다. 사공이 많으면 배가 산으로 가는 것처럼 모든 사람들의 의견을 충분히 수렴해 반영한다면 좋겠지만, 제한된 일정 내에서 최상의 성과를 도출하기 위해서는 종합적으로 판단해 최종 결정을 내릴 수 있는 발주자의 역량이 중요한 것이다. 
물론 신속한 의사결정을 위해서는 정량적인 데이터를 기반으로 한 자료가 있어야만 판단이 가능하다. 
정량적인 데이터는 먼저 신속하고 정확한 물량 산출이 필요하다. 설계가 마무리 되면 적산업체에서 물량을 산출하고 설계사의 원가 담당자는 표준품셈･일위대가･물가정보･견적서 등을 통해 공사비를 산출한다. 
하지만 설계가 진행되는 동안에는 별도의 전문 적산업체를 활용하기에는 시간적으로 어려우므로, BIM 모델을 활용해 주요 물량을 산출하고 단가는 각 분야의 전문가들이 제공하거나 유사 사례 실적 자료를 활용해 비교 분석하거나 그 외에는 전문 협력사의 견적을 받을 수도 있다.

◼ BIM은 2차원 도면에서 파악하기 어려운 도면의 간섭･오류･누락 쉽게 검토

기획 및 설계 단계에는 시공사가 선정되지 않은 경우가 일반적이다. 
프리콘은 시공 역량이 풍부한 시공 전문가가 참여해 시공 과정에서 이루어지는 문제점을 분석해야 하는데, 발주자에게 시공 역량을 지닌 조직이 없으면 CM사나 시공사와 프리콘 계약을 하여 업무를 수행하는 것이 바람직하다. 
프리콘의 성과 중에서 발주자가 가장 중요하게 여기는 항목은 사업비 절감일 것이다. 
전체 건설 프로젝트에서 프리콘 단계의 투입비용은 15% 정도지만, 사업비는 90%의 영향을 미친다. 
즉 초기 단계에서 사업비에 미치는 영향력이 매우 크므로 기획 및 설계 단계에서 종합적인 분석이 이루어져야 한다는 의미다. 시간이 흐를수록 변경에 따른 비용과 기간이 늘어나므로 변경할 사유가 발생하더라도 시기를 놓쳐서 반영하기 어려워지는 경우가 많이 발생한다.
더부엔지니어링에서는 프리콘 단계에서 발주자의 기술적 검토 분야에 참여하고 있으며, 신속한 의사 결정 및 설계도서의 정합성 검토를 위해 특화된 BIM 프로세스와 프로그램을 활용하여 신속하게 모델과 정보를 제공하고 있다. 
BIM은 2차원 도면에서 파악하기 어려운 도면의 간섭･오류･누락을 쉽게 검토할 수 있을 뿐만 아니라 가상 시공을 통해 공사 중에 발생할 문제점을 파악하기 쉽고, 공정 프로그램과 연계한 시뮬레이션을 통해 공사기간의 적정성을 분석하는 데 용이하다. 
BIM 모델과 정보를 통해 건물 특성에 따른 입체적 검토로 도면의 한계를 벗어나 종합적인 관점에서 최적의 시공 방안, 대안 공법 등을 선정해 공사비의 절감을 유도할 수 있다.

 

<다음에 계속>