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BIM, 건설업계 4차산업 혁명위한 필수도구?

3D 모델링 통해 통합적 커뮤니케이션 제공.. 2D에 비해 시간 길어지고 인건비 더 들어가

김지형기자 | 입력 : 2019/05/13 [18:10]

[국토매일] 최근 고령화와 근로시간단축 등 사회 흐름의 변화는 이에 대응한 건설업계의 진화를 요구하고 있다. 특히 우리 건설은 생산성이 낮은 상황에서 고령화 및 숙련인력 감소가 빠르게 진행되고 있어 디지털화 및 자동화 필요성이 대두되고 있다. 4차 산업혁명 시대에 국내 건설업계가 도약할 수 있도록 돕는 스마트 건설기법 중 하나가 바로 BIM(Building Information Modeling)이다.


BIM은 자재, 공정, 공사비, 규격, 위치 등 다양한 공사정보를 포함한 디지털 입체정보를 통해 도면 추출, 수량산출, 공정관리, 가상시공, 위험예측 등 다양한 활용이 가능한 프로그램이다.

▲ BIM(building Information Modelling) 개념도     ©국토매일


기존 2D 설계라는 시스템이 갖고있는 한계를 넘어 생각의 차원을 한 단계 높이고 정확한 건축물 정보(도면)를 보유하기 위한 취지로 개발됐다. 우선 BIM 도입은 서로의 커뮤니케이션을 하기 위해서다. 기존에는 평면도 단면도 등 2D 건설 도면은 오랜 숙련자여도 모든 도면들을 이해하고 하나의 종합적 건물을 상상하기는 쉽지 않기 때문이다. 반면 BIM, 즉 3D로 구현하면 어떤 형태인지 바로 직감할 수 있다. 설계사, 시공사, 발주자가 서로 커뮤니케이션을 할 때 같은 건축물을 한 가지로 이해하고 이야기할 때 미스 커뮤니케이션을 방지할 수 있다. 이러한 쌍방향, 다방향 대화의 도구로써 BIM이 개발됐다.

▲ BIM은 3D 구현을 통해 2D설계라는 시스템이 갖고 있는 한계를 넘어 보다 정확한 건축물의 도면을 만들어준다.     ©국토매일

 

◆BIM의 도입의 필요성
스마트건설은 건설에 첨단기술(BIM·드론·로봇·Iot·빅데이터·AI 등)을 융합하는 기술이다. 건설산업은 경험의존적 사업에서 지식·첨단산업으로 패러다임의 전환을 맞고 있다.


세계 건설시장은 2016년 기준 9.5조달러로 2010년 이후 연평균 3.8% 성장하고 있다. 외국에 개방된 시장은 2016년 기준 4681억달러로 최근 감소세를 나타내고 있다. 이 가운데 우리기업의 해외건설 수주는 저유가 현상으로 인한 중동 물류 감소, 중국 등 개도국의 가격 우위로 수주급감, 경쟁력 약화 추세를 보여 주고 있다.


이 가운데 주요 발주국의 BIM 의무화, 선진국의 첨단기술 투자 등으로 스마트 건설 시장은 급성장 중이다. 2016년 기준 100억달러 규모이며 연 평균 약 12% 성장하고 있다. 세계적인 스마트 건설기업 DPR에 따르면, 최근 10년간 미 건설시장은 연평균 0.8%에 그친 데 반해 DPR 연평균 성장률은 11.7%를 기록했다. DPR은 페이스북데이터센터(2조)와 애플사옥(6조)을 건설하는 등 최첨단 건축시설 수주에 집중하고 있다.


반면 국내 건설시장은 전체의 30~40%를 차지하는 공공시장 규모가 감소하고 있으며, 선진국 사례를 볼 때도 국내 건설시장의 양적 성장은 어려운 상황이다. GDP 대비 건설투자 비중은 2017년 기준으로 한국이 16.1%, 2014년 기준으로 미국이 7.6%이며, 일본과 영국은 각각 8.3%와 9.2%를 나타내고 있다. 앞으로는 도심인프라·노후시설 개선 등 난이도가 높고 정교한 기술이 요구되는 사업 중심으로 건설시장이 재편될 전망이다. 세계 시장에서 경쟁력을 확보하고 변화하는 국내 시장에 적응하기 위해 스마트건설이 도입은 그 중요성이 점차 증대되고 있다.

 

◆BIM의 강점 및 약점
BIM 등은 단계 통합적 기술적용으로 업역간·단계간 단절을 해소하고 새로운 가치를 창출하고 있다. 특히 인력의 한계를 극복해 생산성·안전성이 획기적으로 개선되고 있다. 특히 BIM은 건설 전(全) 단계에 적용이 가능하다. 3D 가상공간에서 최적설계, 설계단계에서 건설·운영 통합관리 할 수 있다.


특히, 전체시설물을 구성하는 부품을 미리 만들어 놓은 BIM 모델은 마치 레고 블록이나, 퍼즐 조각의 개념과 유사하다. 이같은 라이브러리를 통해 정확한 모델을 신속히 제작 가능하며, 설계 생산성을 증대시킬 수 있다. 라이브러리는 부위별 치수를 조정하면 다양한 시설물 구현이 가능하다.


BIM은 설계, 시공, 감리, 시설물 유지관리 등 건설 전 단계에 활용 가능하며 물량산출, 설계오류 검토, 도면생선, 공정/공사비 시뮬레레이션, 대안 검토, 시공성 검토, 안전검토, 유지보수 등 다양한 의사결정과정에 활용이 가능하다. 그 예로 터널 라이닝, 옹벽의 길이를 늘이면 장구간의 부재 모델을 완성할 수 있다.


작은 단위의 라이브러리가 모여 큰 단위의 라이브러리 구성이 가능하다. BIM 표준이 마련되면 라이브러리는 이 표준을 따르게된다. 가성모델을 활용한 사전 시뮬레이션을 통해 설계변경·시공 오류 최소화, 정확한 공정관리, 위험요소 사전제거 등이 가능하고 물량산출·기성검사·검측·품질확인 등이 자동화 돼 숙련자의 경험에 의존한 관리방식에서 벗어나 인적사고(Human error)를 감소시킬 수 있으며 공기단축, 효율 향상이 가능하다.


하지만 한 건설업계 고위관계자는 "현장에서 발표(프리젠테이션)할 때는 BIM, 즉 3D를 구현해 작업을 한다고 하고 있지만 실제 현장에서는 아직까지 큰 변화가 없다. 더 돈을 들여서 BIM를 실시해도 이 성과물이 공사에 적용되기 보다는 VIP를 대상으로 한 발표 자료, 눈요기로만 사용되고 있다"고 말했다.


그는 "물량을 산출할 때 2D로 하는 적산회사가 있고 도면이 나오면 2주만에 끝내는데 BIM을 적용했을 때는 더 많은 시간과 인건비가 들어갈 수 있다"면서 "이런 게 잘못된 정책이며 불필요한 공정에서 사용되는 게 문제"라고 지적했다.


BIM의 도입은 좋지만 의무화하는 것이 문제라는 의견도 건설업계 일각에서 제기됐다. BIM을 하지 않아도 되는 것을 꼭 BIM을 해야 한다는 것이 문제라는 것이다. 이 경우 BIM을 하는 하도급업체를 선정하고 싸게 BIM 관련 자료를 만들고 설계과정에서 비용을 더 높여 받고 있는 것이 현실이다. 강제규정이 생기면서 악용할 수 있는 법의 허술함이 생긴 것이다. 설계사들은 그동안 저가수주를 했지만, BIM이 도입되면서 설계 과정에서 더 높은 가격을 받을 수 있는 명분이 생겼고, 실제 발주처로부터 더 많은 설계비를 받고 있지만 그렇다고 현장에서 사용하는 것은 아니기 때문이다. 시공사도 돈만 더 받는 효과를 내고 있고, 이러한 강제 규정이 악효과를 내고 있다는 평가가 건설업계 일각에서 나오고 있다.

 

◆BIM 선진국 및 국내 우수사례
BIM은 국외에서 싱가포르, 영국, 미국, 일본 등을 중심으로 사회기반시설(SOC) 공사 입찰에 BIM 요구 및 의무화 확대, 신규 발주물량이 BIM 기반으로 변화하는 추세이다.


국내에서는 건축분야 활용이 점차 확대되고 있으나 SOC 분야에는 아직 초기 단계다. 2016년 이후 조달청이 발주를 대행하는 모든 건축사업에 BIM 의무 적용 중이며, SOC사업도 일부 공공기관(한국도로공사·LH 등) 중심으로 BIM 적용이 점차 확대 중이다.


영국은 정부의 'construction 2025'를 통해 건설산업 혁신방안으로 건설 산업의 스마트화를 강조하고 있다. Government Construction Strategy 2016~2020에서 디지털기술 활용 확대를 제시하고 있다. 일본의 경우, 정부는 숙련인력 감소가 2014년 340만명에서 2024년 110만명으로 축소될 것을 대비해 2025년까지 건설생산성 20% 향상을 목표로 'i-Construction'을 추진중이다. 건설 과정에 3차원 데이터 도입, ICT 장비 등 신기술을 활용해 건설을 자동화·무인화하고 있다.


싱가포르 정부는 'Construction 21 운동'을 통해 생산성 향상을 추진하고 있다. 자동화 장비 및 로봇, BIM/가상설계 및 시공 등 7대 핵심 기술분야를 선정하고 기술개발 로드맵을 지난 2016년 발표했다. 특히 국가사업에 BIM을 의무화하고, 도시관리 차원에서 Virtual Singapore(도시전체 3D 모델링)를 확대하고 있다.


미국 정부는 (민간) 스마트 건설기술 스타트업 활성화, BIM 적극 활용을 유도하고 있다. 이를 위해 빅데이터, Iot, 웨어러블 장비 등을 개발해 현장 관리에 활용하므로써 건설 현장의 생산성·안전성 향상을 도모하고 있다. 그 예로 AutoDesK와 Bentley 등은 건설 전 프로세스의 정보를 통합관리하는 BIM을 연구하고 있으며, DAQRI사는 BIM Data를 스마트 헬멧에 탑재, 시공 정보를 실시간으로 확인가능하도록 했다.

 

◆우리나라 BIM 도입의 성과와 한계
포스코건설은 지난달 30일 여의도 새 랜드마크가 될 '파크원(Parc.1)'의 골조공사 상량식을 가졌다. 포스코 파크원은 곳곳에 스마트컨스트럭션 기술을 선보였다고 대대적으로 언론에 홍보했다. BIM 기반의 설계·시공관리를 통해 설계오류와 시공오차를 최소화했고, 3D 스캐닝 기술을 전면 도입해 대공간·초고층 철골시공의 정밀성을 확보했다. 특히 BIM 시공시뮬레이션을 통해 현장의 위험요소를 사전에 발굴해 해결함으로써 현장관리의 안전도를 높였다고 주장했다.


그러나 대기업 중심으로 해외사업 등을 위해 일부 스마트건설 기술을 활용 중이나 R&D와 전면적인 활용은 저조한 수준이다.


국내에서 BIM기술은 건축분야 중심으로 활용중이나 건설 프로세스 전반에 적용되기 보다는 설계 과정에 국한돼 부분적으로 적용되고 있다.


정부는 그간 뚜렷한 비전 및 목표를 제시하지 못했고, 발주제도 건설기준 등은 스마트 건설기술을 활성화하기에 미흡한 실정이다.


발주청은 건설시장의 주요 수요자임에도 불구하고 스마트 기술에 대한 이해가 부족해 기술활용에 소극적 태도를 유지하고 있다.


대기업은 전반적으로 기술투자보다는 단기적인 비용절감에만 관심을 기울이고 있다. 이로인해 2019년 기준 턴키 방식으로 500억원 이상 공공 도로사업(2020년)에 BIM 설계를 의무화하고, 공공사업 전반에 단계적으로 확대할 예정이다.


2D 설계도면 중심으로 규정된 '설계도서 작성기준' 등 관련 기준을 개정하며 BIM 도입에 다른 현장 혼선을 최소화(2019.6월)하고 발주사·설계사 등이 BIM을 원활히 도입토록 가이드라인을 마련할 예정이다. (개방형 플랫폼 구축과 관련)2019년 BIM 기반 성과물 관리 및 정보 고유 등이 가능하도록 클라우드 기반 통합시스템도 구축할 예정이다.


BIM 설계를 위해 필요한 인프라 분야 BIM 라이브러리 컨텐츠를 확대하고 온라인에서 무상으로 제공할 방침이다. BIM은 필요한 곳이 있고 필요한 때가 있다. 필요한 프로젝트에만 사용해야 한다. 해외에서도 BIM을 강제로 하는 곳은 없다. 싱가포르에서는 인·허가 도면을 제출할 때 3D 도면을 참고용으로 제출하라고 하지만 강제 규정은 아니다. 잘못된 방향으로 가고 있는 것을 우리가 답습하고 있다. 미국도 강제규정이 없다. 스마트 건설에 대한 강제규정도 없다.


조상우 DPR 아시아 대표는 "BIM은 예전부터 건설업계의 화두"라면서 "하지만 BIM을 도입 후 반응은 부정적이다. 도입을 한다 치더라도 현장에서는 계속(기존 2D)도면보고 작업을 진행한다"고 말했다.


그는 "BIM등 3D 기술 도입이 발주사에 대한 프레젠테이션용으로 그치고 있다"면서 "공공기관 500억원 이상 도로공사에 BIM을 의무도입한다던지, 발주처에 좀더 발표를 잘하기위한 도구로써 BIM 모델링업체를 하도급으로 선정한 후 현장에서 도면을 3D화 시키는 작업을 진행하는 데 실제로 현장에 가보면 현장은 2D가지고 원래 일하던 방식으로 일하는 등 2원화돼있다"고 지적했다.

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