BIM 시뮬레이션, 단계별 공기 적정성 파악 용이
◼ 복잡하고 열악한 건설 여건에 적합한 4D BIM 공정관리
건설현장은 변수가 많아서 정확한 공사기간을 산정하는 것은 매우 어렵다.
공사기간에 영향을 미치는 주요인을 몇 가지 열거하면 환경적 요인, 사회적 요인, 기술적 요인으로 구분해 보고자 한다.
먼저 환경적 요인은 대부분 야외에서 작업이 이루어지는 현장 특성으로 날씨에 영향을 많이 받는다. 작업에 영향을 주는 날씨적 요인은 폭우･폭설･강풍･미세먼지 등이 있다.
날씨는 기상청에서 제공하는 지역별 데이터를 기반으로 반영하는 데 일반적으로 10년치 자료를 평균해 적용하고 있다.
그러나 지구 온난화로 인한 극단적인 날씨는 점점 악화돼 작업 가능 일수인 가동률을 떨어트리고 있다.
현장의 지형과 접근에 대한 교통 여건도 영향을 미친다.
현장 지형의 경사도, 형태, 암반과 물류 이동에 영향을 주는 교통 체증도 공사 기간에 영향을 주는 요인이다.
사회적 요인으로는 52시간 근로 기준, 기준과 한계가 모호한 주변 민원, 주기적인 노조의 파업 및 태업, 코로나 같은 전염병 발생이 있으며, 경제적 요인으로는 계약관계자의 소송 및 부도, 건설비용의 급등락을 들 수 있다. 기술적 요인으로는 근로자의 생산성 저하 및 전문 인력 부족, 제조사의 생산 역량 변화, 빈번한 안전사고, 공정 전문가의 부재 및 역량 부족 등을 들 수 있다.
예측이 가능하거나 대책을 강구할 수 있는 요인은 노력하면 해결할 수 있다고 본다. 날씨는 천재지변이니 어찌할 수 없다지만, 날씨의 10년치 평균값보다는 추세선을 분석해 건설 기간에 발생할 미래의 날씨를 예측하는 데이터를 사용하는 것이 바람직하다고 본다.
또 현장 지형은 매개 변수와 경험을 통해 공기 산정에 반영하고, 정밀한 지반조사와 드론 및 3D 측량기에 의한 클라우드 포인트를 기반으로 한 정밀 측량 실시로 정확한 토공 계획과 굴착량을 반영하면 가능하다고 본다.
워라밸을 중요시하는 현시점에서는 52시간을 준수하는 일정을 반영해 기본적으로 무리한 공기 산정을 피하도록 해야 한다. 무리한 공기 반영은 안전사고 및 품질저하를 유발하게 되므로 시공사뿐만 아니라 발주자 모두 피해를 보게 되는 점을 간과해서는 안될 것이다.
기술적인 요인의 대부분은 지속적인 기술 개발 및 역량 강화의 노력이 필요하다고 본다. 현장 인력 투입을 줄이기 위해서는 OSC (Off Site Construction) 영역을 확대해야 한다. 이에 관한 기술은 모듈화(Modular), Pre-fabrication, Pre-cast Concrete 등이 활용되고 있는데, 정밀한 공장 제작을 위해서도 BIM이 필요한 분야라고 할 수 있다.
또 실제 현장에 적용된 공정 관리 데이터는 개별 회사보다는 국가에서 통합 관리해 적정 공기를 산정하는 데 빅데이터를 사용하면 주먹구구식의 불확실한 데이터를 기반으로 한 공정계획 및 관리가 보다 더 개선될 것으로 판단된다.
요즘 여유 있는 공기의 건설현장은 없을 것이다. 더욱이 입찰 경쟁으로 더욱 빠듯하거나 부족한 공기의 정밀한 분석과 공기 만회 대책이 절대적으로 필요한 현실이다. 하지만 2D 네트워크로 구성된 공정표는 검토하기 어려우므로 BIM을 활용해 시뮬레이션을 해보면 단계별로 공기 적정성을 파악하기 쉽다.
4D는 3D 모델에 시간을 적용해 공정관리를 하는 것으로 정의된다.
4D를 활용하는 데는 Navisworks라는 프로그램으로 검토할 수도 있는데, 저렴한 비용이 장점이지만 공정이 변경되거나 모델이 변경되면 새로 작업을 해야 하는 어려움이 있으며, 공정계획과 관리에는 한계가 있는 도구다. 공정 전문 프로그램으로는 Synchro-PRO가 탁월하다.
이 프로그램은 시간과 물량, 비용을 입력해서 EVMS(Earned Value Management System, 비용일정통합관리)를 관리할 수 있는 기능이 있기도 하다. 하지만 여기서 4D는 비용을 제외한 BIM이라고 하는 것이 타당하겠다.
Synchro는 2D 공정관리 프로그램인 Primavera나 MS Project, 엑셀과 상호 연동되고, Activity인 개체를 자유롭게 변경하는데 쉬우며, 계획대비 실적관리를 비교할 수 있다. 드론이나 스캐너의 정보를 통해 현장의 실적 공정 현황을 비교 분석하는 데도 탁월하다.
공기가 짧은 반도체 공장이나 매우 복잡한 공정의 공항, 플랜트에서 활용되고 있는데 더부엔지니어링에서는 점차 대규모 건설현장으로도 확대하려고 노력하고 있다.
◼ 아직은 갈 길이 먼 비용일정통합관리(EVMS)의 5D BIM
5D는 4D의 시간에 비용을 포함한 BIM 개념이다.
하지만 계약내역서에 있는 항목이 공정에서 관리하는 항목과 다르므로 비용을 분리 또는 합해야 하는데, 작업 시간도 많이 소요될 뿐만 아니라 시공사가 관리하는 실행예산과도 다르므로 이원화되고 기성고에 활용하려면 발주처의 이해와 승인이 필요한 부분으로 매우 어려운 현실이다.
복잡한 공정과 항목이 많은 플랜트 현장에서 주로 사용하는 PMS(Progress Measurement System)는 발주자와 시공자가 상호 협의된 공종별 공사비에 가중치를 적용해 사용하는데 경험과 가중치의 분배에 따라 공정률에 영향을 미치게 된다.
너무 상세하게 분류하면 관리가 어렵고, 너무 러프하게 분류하면 공정률이 왜곡되는 현상이 발생하는 어려움이 있다.
이런 어려움에도 불구하고 프로젝트에 따라서 EVMS를 시도하고 있는 것은 고무적이라고 생각한다.
당사에서는 2D로 적용되는 EVMS를 5D BIM으로 적용함으로써 2D에서 검토하기 어려운 부분을 공사 관련자들이 쉽게 판단할 수 있도록 시도하고 있다.
많은 기술자의 경험과 노하우가 쌓이고 공유되면 보다 합리적이고 효율적인 5D가 정착될 것으로 생각된다.
◼ Digital Twin의 안전 및 시설 관제 BIM 활용
더부엔지니어링에서 BIM을 기반으로 개발 중인 응용 프로그램 중 하나가 스마트 안전 관제 시스템이다.
BIM을 사용해 현장의 상황이 디지털 환경에서도 동시에 구현되는 Digital Twin 방식으로 위치 관제 및 위험지역 관리, 시공관리 및 CCTV 시스템과 같은 건물의 안전관제시스템을 3D상에서 표현할 수 있다.
이 표현은 다양한 안전 시나리오에 대한 전문가들의 반응을 끌어내는 데 사용할 수 있으므로 설계자와 엔지니어는 설계를 최적화하고 건물의 안전을 보장할 수 있다.
또 건설 안전 장비 시스템이 올바르게 설치되고 제대로 작동하는지 확인할 수 있고, 직관적인 표현으로 현장 누구나 인지할 수 있게 알람을 표시하며, 안전관리팀의 가장 많은 시간을 빼앗는 문서작성, 문서 전산화 작업에도 자동화를 도입해 최단기간 최적의 서류작성에도 큰 도움을 줄 수 있는 위험성 평가시스템을 마련해 두고 있다.
이를 바탕으로 건물 준공 후에 활용할 수 있는 6D BIM인 시설관제시스템도 특허를 출원했고, 프로그램을 개발하고 있다.
시설관제는 시설관리자가 시설뿐만 아니라 시설을 관리하는 근로자의 위치를 실시간으로 파악해 위험 징후를 사전에 발견함으로써 작업하는 근로자나 관리자에게 경보를 주게 된다.
최근 발전소･공장 등에서 수리하다가 사고를 당하는 뉴스를 보고, 근로자의 안전을 위한 시스템 개발이 필요하다고 여겨 소중한 생명을 보호하는 데 조금이라도 도움이 되고자 하는 마음이다.
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한국건설신문
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