건축가와 엔지니어를 위한 건축정보 모델링의 BIM토론

건축가와 엔지니어를 위한 건축정보 모델링의 BIM토론

 

1. 비용견적, 계획, 구매단계에 필요한 정보 수준에 대해 생각해 보고, 설계모델 단계에서 정의되어야 하는 상세 정도에 관한 당신의 의견을 기술하시오. 이러한 활동을 지원하기 위한 설계자의 역할을 생각해 보고 제안하시오.

 

1. 견적에 있어서 시방서의 종류에 따라 견적 방법이 틀려진다. 성능 기준의 시방서에서는 시공자나 하 도급의 물품 조달 방법이나 적정 성능 자재 해석에 따라 견적이 달라진다. 이 경우에는 책임소재가 시 공사에게 전가되기 쉽다. 설계 단계에서의 상세 정도는 설계자와 건축주가 원하는 성능을 취할 수 있는 최소한의 상세가 유리할 것이다. 그렇지 않으면 시공자의 해석과 상충할 수 있다. 하지만, 설계자의 의 도가 시공자와 하도급에게 충분히 전달되고 불충분한 과다 비용이 발생하지 않도록 서로의 피드백이 요구된다.
2. 자재를 건축가가 직접 specify하거나 여러 개의 카탈로그(cut sheet)을 제안하는 경우에는 건축가와 건축주의 책임이 따르며, 이는 특별한 의도에 의한 것이거나 특정 자재에 대한 충분한 경험이 있었을 때 가능할 것이다. 이 경우는 시공자에게 의도가 충분히 전달되어야 하고, 특정 자재에 대한 정보를 미 리 얻을 수 있으므로 상세할수록 좋을 것이다.
3. 건축가가 시공방식에 대한 책임을 피하려고 시공방법을 기재하지 않거나 상세 정도를 낮춘다고 하 지만, 실재로 그것이 책임회피라기 보다는 분업에 가깝다. 설계자가 보는 시공방법 등은 여러 가지 표 준에서 얻어오지만 시공자의 시공법은 완전히 다른 경우가 허다하다.

 

 

 

 

 

 

2. 베이징 국립 수영센터 이외의 다른 올림픽 건물들도 BIM을 이용하였다. 하나의 건물을 선정하여 어떻게 설계가 진행되었는지와 제작 및 시공정보가 어떻게 수행되었는가?

새둥지 형상화-주경기장 (출처:http://blog.daum.net/7923115/6257371)
베이징올림픽주경기장은 뮌헨의 월드컵경기장 알리안츠 아레나(Alianz Arena)를 설계한 헤르조그 (Herzog)와 드 메롱(de Meuron)이 맡았다. 이들은 경기장 콘크리트 외관을 꼬인 철재로 직조한 듯 엮어내 면서 새의 둥지를 형상화했다. 이 경기장은 9만1,000명의 관객을 수용하는 세로 333m 가로 284m 높이 69m의 다용도, 자연친화형, 그리고 고도의 기술을 사용한 올림픽 주경기장이다. 이 경기장은 약 5억 달러 를 들여 완공했다.
아럽스포츠(ArupSports)의 디자이너들은 각형강관(Hollow Structural Sections)을 구조체에 사용하고 사 전 제작된 여러 방향으로 엉킨 각형강관 부품들로 조립 가능한 구조체를 컴퓨터 소프트웨어를 이용하여 디자인했다. 첨단 BIM을 구현한 것이었다.
이러한 부재들은 지면에 용접 조인트를 이용하여 연결됐다. 설계자는 경기장의 최대 하중을 발생시키는 개폐 부문의 공사를 위해 당초 두꺼운 각형강관으로 설계했으나 비용 절감문제를 해결하기 위해 개폐부문 설치계획을 취소, 필요한 각형강관의 무게를 8만톤에서 4만톤으로 줄였다.

 

다른 올림픽 건물들도 BIM을 이용하였는데. 하나의 건물을 선정하여 어떻게 설계가 진행되었는지 알아보자. 제작 및 시공정보의 수행을 살펴보면 친환경 지속가능한 건축물로 수도공항 터미널 역시 BIM을 활용해서 지어졌다. 베이징올림픽을 위한 대규모 인프라투자의 대표작으로 베징수도공항의 3번째 터미널이에요. 영국의 노먼 포스터가 설계한 이 공항은 세계 최대 규모를 보인다고 하니까. 얼마나 큰 규모인지 상상이 되지 않을 정도다. 세계에서 가장 지속 가능한 건축물 하나로 볼 수 있는 이 건물은 곡면을 가진 공항의 천장에 태양광을 활용하고 내부 조명과 난방이 가능하도록 설계를 했다고 하니까. 대단하다고 밖에 생각이 들지 않는다. BIM을 이용하고 친환경 저에너지 건설의 설계는 최적화 공법을 활용한 것으로 구조부재의 모듈화를 성공시켜서 규모의 건축물을 초고속으로 건설을 했다고 하니까. BIM의 활용은 명확한 목표를 설정한다면 정말 건축에서 활용이 많이 가능하다는 것을 보여주고 있다.

 

 

천장시스템 또는 기성 커튼월 시스템과 같은 특정 건물 시스템을 선택하시오. 선정된 시스템이 특정 프로젝트에 적용되기 위하여 자동화 도구를 어떻게 사용할 수 있는지 파 악하시오. 어떻게 제작을 촉진할 수 있는가? 현단계에서 실용적인 자동화 수준과 그렇 지 않은 수준을 파악하고 각각 설명하시오.

 

천장시스템 또는 기성 커튼월 시스템과 같은 특정 건물 시스템을 선택하시오. 선정된시스템이 특정 프로젝트에 적용되기 위하여 자동화 도구를 어떻게 사용할 수 있는지 파악하시오. 어떻게 제작을 촉진할 수 있는가? 현단계에서 실용적인 자동화 수준과 그렇 지 않은 수준을 파악하고 각각 설명하시오.

(출처: BIM을 활용한 GT타워 커튼월 공사, 김정현, 이봉래)

 

최근 강남에 준공되어 이슈가 된 S자형 외관의 GT타워는 콘셉트 디자인 단계에서 전통적인 굴곡진 형태와 주변자연의 곡선 형태에서 나오는 실루엣을 외관에 적용하였어요. 또한 콘크리트 벽으로 정형화된 다른 건물과 차별화 시키고자 투명하고 신비로운 비취색을 건물에 적용하고자 커튼월 외관에 로이복층유리를 적용하였다.

GT타워의 외부마감은 차원 곡면 알루미늄커튼월이다. 3차원으로 설계되어 AL.BAR 는 각각의 부재별 로 층별 위치별 경사각이 다 상이였고 유리도 거의 다른 형태로 제작되었다. 3차원 곡면외관을 커튼월로서 형상화하기 위해서는 기존 방식의 2D설계 시공법으로는 공사를 수행하기가 불가능 했다. 이를 수행하기 위하여 커튼월 공사의 설계단계에서부터 Catia/Inventor등의 설계 프로그램을 이용해 설계하였고 부재의 공장생산 및 시공단계에 이르기까지 BIM을 적용하여 3차원 곡면커튼월을 성공적으로 완료할 수 있었다.

 

 

 

커튼월 설계: 설계단계에 Catia프로그램을 사용하여 모든 입면을 만족시키는 3D Geometry 라인을 생성 시킨 후 전체 입면을 구성하였다. Catia로 생성된 라인을 전체 입면에 배열하고 층고 등을 감안하여 수평 수직 분할 작업을 수행하였다 그리고 각층의 슬래브를 생성하여 수행중인 골조 라인을 체크하였다. 만들 어진 Curve를 중심으로 module을 생성하고 이를 기반으로 각 부재의 profile을 생성한 후 각각의 Profile 들의 간섭을 체크하며 Profile을 완성했다. 이를 기반으로 유리의 profile 및 각종 상세접합부위를 생성했 다. 생성된 3d기반의 설계를 오토케드로 output하여 가공도를 생성하여 공장제작을 의뢰하였다.

공정제작: GT타워의 곡면 커튼월의 각 부재들은 이중각 가공이 가능하여야 했기 때문에 공장에서는 이 를 위해 새로 double cutting saw를 가진 기계를 구매하여 설치하였다. 이로 인해 설계를 통해 만들어진 부 재를 완벽하게 생산할 수 있었다.

현장시공: 공장에서 제작되어 온 각종 부재들은 정확한 위치에 시공될 수 있도록 자재입고부터양중 보 관 설치까지 철저한 관리를 통해 수행되었다.

 

문, 창문, 채광창을 설치하기 위한 셍세도 세트를 구하자. 상세도에 적용할 수 있는 변수들을 파악하고 확인하자. 자동화된 파라메트릭 상세 설계사가 필요한 것에 대한 시방서로서 변수들을 나열한 것은?

상세도에서 적용할 수 있는 변수 : rough opening의 높이, 폭 (실제 높이, 폭은 제작자가 정함), 두께, 방화등급, 씰 높이, 유형 마크, 조합 코드, 헤드 높이, 프레임 재료 등

시방으로서의 변수 : rough opening의 높이, 폭 (실제 높이, 폭은 제작자가 정한다), 두께, 방화등급, 씰 높이, 유형 마크, 조합 코드, 헤드 높이, 프레임 재료, URL, 가시광선 투과율, 가능, 단가, 모델, 설명, 시공 유형, 열 저항, 열 전송 계수, 마감, 유형 주석, 일사 획들 계수, 클래스 번호, 클래스 제목, 제조업체, 조합 설명, 주석 등이 있다.

 

 

 

BIM의 기능에 기초하여 설계회사의 새로운 서비스를 제안하시오. 그 서비스가 건축 주에게 어떻게 가치 있는지를 기술하시오. 비용 지불 구조를 제시하고 이유를 설명하시오.

a. 최종 설계 또는 릴리스 별로 예상 시설 운영비 산출/건물 커미셔닝을 위한 성능 매트릭스 준비: 건물 생애 주기동안 건축주의 비용을 절감할 수 있다. 이는 설계 기본 서비스에 속하지 않으므로 Additional Service에 해당한다. 특별한 규 정이 없는 한 시간당 charge가 적절할 것 같다.

b. BIM 기반 법규 검토를 제공하여 인증을 받을 수 있는 모델을 준비: 원래 법규검토는 도면상에서의 기본적인 부분들 만 체크하게 되는데, 건물 전체 모형으로 인증받는다면 까다로운 훨씬 까다로운 검토가 이루어지므로 좋을 수도 있고 나쁠 수도 있겠다. 법규검토 준비는 기본 서비스에 들어가므로 별도의 비용청구는 부당하다 생각한다.

c. 시공사에 모델 관리 서비스를 제공하여 모델을 조달, 일정 등 시공사가 원하는 다른 서비스에 사용될 수 있도록 함 / 시설 관리돠 운영을 위한 상세한 준공 정보 모델 제공: BIM의 기본적인 장점이 되겠다. 그러나 일반적으로 설계도면은 건축사의 소유이므로 적절한 소유권에 대한 비용청구가 따라야 하겠고 지적 소유권을 침범하지 못하게 (다른 용도로 쓰지 못하게) 암호화 하는 체계가 필요하다.

d. 특정한 하부시스템의 CNC제작을 위한 상세한 형태정보 제공: 전통적인 방식에서는 설계의도가 GC를 통해 하도급으 로 연결되므로 설계의도를 정확히 전달하기가 상당히 어렵다. 이 방법은 획기적인 효율향상이 될 수 있다. 제작을 위한 형태정보 제공은 건축사의 기본 서비스에 해당하므로 별다른 비용지불이 불가하다.

 

 

 

개념설계는 formZ 또는 Maya와 같은 BIM기반이 아닌 소프트웨어를 이용하여 진행 되기도 한다. 이러한 소프트웨어를 사용하는 것과 새로운 BIM도구를 사용한 경우를 비 교하여 설계개발과정을 설명하시오. 두 가지 개발 과정의 비용과 이점을 평가하시오.

formZ등을 이용한 설계단계는 주로 개념/기본 설계에서 사용되며 건축주에 대한 presentation 성격이 강하다. 하지 만 시공에서 협엽/RFI 상황에서 간편하게 쓰일 수 있으며 상당히 효율적이다. BIM도구는 개념설계에서 사용할 때 앞 서 논의한 상당한 장점들이 있지만 능숙하지 않은 회사에서 사용되었을 때 설계 형태나 개념 만들기에서 오히려 장애가 될 가능성이 크다. SketchUp의 Construction Administration에서의 능률성은 입증된 사실이며 BIM보다 오히려 성능평 가를 위한 기본 Base로서의 편리성이 훨씬 크다고 생각한다. 기본 설계단계에서 사용할 수 있는, BIM과 완벽히 호완되 고, 기본설계단계에서의 정보를 입력할 수 있는(면적, 재료, 단가, 단면구조 등) 형태 제작용 Parametric 프로그램이 개 발되면 어떨까 하는 생각이 든다.

BIM에서도 형태만 만드는 옵션이 있지만 여전히 무겁고 SketchUp등에 비해 불편하다. 그리고 BIM으로 개념설계를 시작하면 비용과 시스템에 지나치게 구속되는 경향이 있다. 물론 BIM이 정착되면 회사마다, 건축가마다 나름의 방법을 개발하겠지만, 현재 과도기에서는 많은 우려가 있다.