건축시공 전 단계에서 BIM을 활용한 설계오류 사전감지 효과에 관한 연구
저자
발행사항
서울 : 연세대학교 공학대학원, 2011
학위논문사항
학위논문(박사)-- 연세대학교 공학대학원 : 건축공학과 2011. 2
발행연도
2011
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
서울
기타서명
(A) study on the effect of pre-detecting errors using BIM in the pre-construction phase
형태사항
vi, 96 p. : 삽화 ; 26 cm
일반주기명
지도교수: 이강
소장기관
건축생산활동이란 도면 등을 통해 설계자의 의도를 시공자가 이해하고, 이를 형상화하는 작업이다. 이러한 작업은 세부 내용이 복잡하고, 단계가 분절되어 많은 문제가 발생되고 있다. 그 중에서 설계과정에서 발생하는 오류는 재작업 및 공기지연, 공사 원가 증가를 유발하기 때문에 프로젝트의 성공여부를 결정 짓는 핵심요소 중의 하나이다. 특히, 최근 건축물의 복잡화, 비정형화와 더불어 생산활동 참여자의 증가로 인하여 이와 같은 문제는 더욱 심화되고 있다.
본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위한 하나의 방안으로 BIM(Building Information Modeling) 활용방안을 제시하고자 한다. 2D 도면으로 설계가 이루어진 프로젝트에 BIM을 활용한 설계검토과정(design validation process)을 도입함으로써 시공 이전에 발견된 설계오류에 대하여 BIM의 도입으로 인한 설계오류절감 비용을 계산하였다. 이는 각각의 설계오류를 사전에 발견하지 못하였을 때, 발생할 수 있는 재시공 물량을 산출하고, 단가를 곱하여 예상절감 직접비용을 도출하였고, 이에 기반한 ROI(Return On Investment)분석을 통하여 설계검토 과정에서의 BIM 도입 효과를 증명하였다.
먼저 설계오류의 유형을 선행연구를 통하여 알아보고 관찰된 설계오류의 유형과 원인에 기반하여 본 연구에서 분석한 BIM 기반 프로젝트 사례현장의 설계오류 분석에 적합한 설계오류 분류방법을 도출하였다. 사례현장에서 BIM의 도입을 통하여 감지된 시공 전 단계의 설계오류의 유형별 발생 건수는 총 709건으로 논리적 오류가 158건, 도면 상이가 358건, 누락이 193건이었다. 이 중에서 401건는 직접비에 영향을 미칠 가능성이 큰 설계오류였으며, 나머지 308건은 설계오류로 인하여 추후 직접비에 영향을 미칠 가능성이 적은 설계오류로 분석되었다.
사전에 발견하지 못할 경우 추후 총공사금액에 영향을 미치는 401건의 항목에 대하여 예상되는 추가 직접비를 산출한 결과, 약 40억(ROI 250%)으로 나타났다. 그러나 이 경우는 BIM없이 전통적인 방법으로는 한 건의 오류도 발견 할 수 없다는 가정을 전제함으로 현실성이 없어 다음 2가지 방법으로 추가 분석을 시도하였다.
먼저 고정된 가중치 값(static value)을 적용한 분석으로 프로젝트 참여자들과의 토론을 통하여 각 오류의 발견 가능성을 28.3%이하, 50%, 73.3% 이상의 3가지 경우로 구분하여 각 설계오류의 직접비에 대한 영? 금액을 분석하였다. 그 결과 직접비 영향금액이 14억으로 나타났으며ROI 분석 결과가 11%로 분석되었다. 다음으로 확률적 접근 방식인 몬테카를로 시뮬레이션(Monte Carlo simulation)을 실시하였다. 그 결과 BIM의 도입을 통한 최소 예상 이익금액은 12억, 최대는 39억으로, ROI 가 약 4%~244%(평균104%)로 나타났다. 이는 앞의 가중치 적용 분석 결과와 유사한 것으로 판명되었다.
상기 2가지 방법으로 분석한 결과, 설계 오류 조기발견으로 재시공을 피할 수 있는 직접비만 고려하더라도 ROI 4%~244%로 분석되었다. 여기에 공기지연과 연관된 간접비를 고려한다면 약 85억원의 추가 효과가 있는 것으로 나타났다. 따라서 사례현장의 수가 많지 않다는 것과 발생하지 않은 사건에 대하여 가정을 할 수 밖에 없는 것이 본 논문의 내재된 한계점이긴 설계과정에서의 BIM 도입의 효과는 충분히 있다고 판명되었다.
BIM 도입 효과에 대한 ROI 분석에 대한 기존 연구는 구체적인 관련 자료수집 과정이나 분석방법을 제공되지 않았으며, 연구자에 따라 도출된 결과값의 차이가 커 연구의 신뢰성이 분명하지 않았다. 따라서 본 연구에서는 이와 같은 기존의 문제점을 개선하여 정량적이고, 객관적인 BIM도입 효과 검증을 위한 구체적인 ROI분석방법론을 제시하였다. 이와 관련한 기존 연구는 아직까지 없었으며, BIM 도입을 통한 설계오류 방지에 대한 정량적인 효과 분석방법으로 향후 유사사례연구를 위한 연구 방법론으로 활용할 수 있으며, BIM효과에 대한 신뢰성 있는 검증으로 BIM 도입을 촉진시킬 수 있다는 것다.
향후 보다 객관적인 BIM 도입 효과 분석을 위해서는 더 많은 사례분석을 통하여 연구 결과의 보편성을 높이고, 설계오류로 발생되는 공기 연장기간에 대한 정확한 산출 기준 도출 및 이에 따라 예상되는 추가 경비에 대한 연구가 필요하다.
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