건물 및 인프라 소유주가 연결된 데이터의 열쇠를 쥐고 있다
- 소유주가 데이터, 자동화, 머신 러닝을 활용하여 건물 자산 성능을 최적화하고 수명주기 비용을 절감하는 차세대 디지털 전환을 이끌 것이다.
- 인구 증가 및 기후 변화는 이러한 디지털 전환의 두 가지 기폭제이다.
- 클라우드 기반 플랫폼은 연결되고 지속적인 데이터 흐름을 가능하게 하여, 소유주가 향후 발생할 문제에 대비하여 건축하는 데 과거 지식을 다시 적용하도록 도움을 줄 것이다.
엠파이어 스테이트 부동산 신탁 소유주는 초고층 건물을 지을 때 세계에서 가장 높은 건물을 짓기 위해 건축가에게 디자인을 15번이나 수정하도록 요청했다. 이 야심 찬 프로젝트의 일정은 심지어 더 야심 찼는데, 소유주가 시공부터 완공까지 18개월 안에 마치기를 요구했다. 1931년 5월 1일 엠파이어 스테이트 빌딩에서 비추는 빛이 뉴욕시 443 미터 상공을 비추었다. 이는 건축가와 엔지니어, 시공업체 및 소유주의 협업이 이뤄낸 엔지니어링의 위업이라 할 수 있다.
90년이 지난 오늘, 건축, 엔지니어링, 건설(ACE) 산업은 15번의 수정을 몇 분 안에 마칠 수 있는 디지털 산업이 됐다. 그리고 이번에도 소유주는 산업 전반의 전환을 주도하는 데 중추적인 역할을 하고 있다.
“기업이 구조물을 건축하고 운용하는 방식이 바뀌어야 한다. 지난 40년 동안 AEC 산업은 디지털화에서 큰 진전을 이루었지만, 다시 한번 변혁의 시기가 찾아왔다.”
첫 번째 주요한 전환으로, 개인용 컴퓨터에 컴퓨터 지원 설계(CAD)가 도입되었다. 다음으로, BIM(빌딩 정보 모델링)이 도입되어 부문 간 협업이 가능해졌다. 이후 AEC 산업은 클라우드로 옮겨갔다. 각 전환은 이전 전환보다 빠른 속도로 진행되었으며 동일한 궤적을 따랐다. 즉 혁신가들이 변화의 필요성을 파악하고 전환의 불씨를 일으키면, 산업이 물밀듯이 뒤따르는 것이다.
현재 전 세계적인 팬데믹 상황과 빠르게 변화하는 세상에서 AEC 산업은 네 번째 혁신을 준비하고 있다. 바로 플랫폼과 머신 러닝 및 자동화를 기반으로 움직이는 데이터 중심 산업이다. 차세대 혁신은 탄력적 미래를 위해 데이터를 수집하고 분석하여 구조물을 설계, 건축 및 운용하는 것이다.
네 번째 전환을 위한 기폭제
자연 재해가 증가하고 있고, 전 세계 인구수는 2050년에 100억 명에 달할 것으로 예상된다. 여기에 글로벌 팬데믹, 도시화, 노동력 부족, 자원 감소 및 취약한 공급망까지 더해 최악의 사태가 도래하고 있다.
건축 환경은 앞으로 벌어질 일에 대비되어 있지 않다. 현재,
- 인프라는 노후화되고 기후 변화는 마모를 가속화하고 있다.
- 건물에서 전 세계 온실 가스 배출량의 40%가 만들어지고 있다.
- 공급망이 취약하여, 건설 업체 중 60%가 팬데믹으로 인한 지속적 공급 중단을 보고하고 있다.
- 많은 건설 프로젝트의 예산이 80% 이상 초과되고, 일정도 20% 이상 늦춰졌다.
- 2025년까지 해마다 22억 톤에 달하는 건설 폐기물이 발생할 것이다.
기업이 구조물을 건축하고 운용하는 방식이 바뀌어야 한다. 지난 40년 동안 AEC 산업은 디지털화에서 큰 진전을 이루었지만, 다시 한번 변혁의 시기가 찾아왔다.
클라우드가 이 전환을 매끄럽게 만들 수 있다. 업계 표준이 된 지 5년이나 지났지만, 클라우드는 여전히 비교적 새로운 현상이다. 많은 AEC 기업들은 팬데믹 이전에 클라우드를 막 받아들이기 시작했지만 코로나19 때문에 비용이 증가했다. 팬데믹 이전에는 근로자의 20%만이 재택 근무를 했지만, 현재 그 수치는 71%에 달한다. 기업이 생산성을 유지하려면 데이터 연결의 장을 마련하는 클라우드가 필수적이다.
산처럼 쌓이는 데이터
스태티스타(Statista)는 데이터 2025년까지 생성이181 제타바이트 수준으로 증가할 것이라고 예상한다. 이해를 돕자면 1 제타바이트는 4K 영화 300억 개를 저장하기에 충분한 용량이다.
AEC 산업이 계속해서 디지털화됨에 따라 리얼리티 캡쳐, 드론, 센서 및 인공지능(AI)를 통해 수집한 상황 프로젝트 정보뿐 아니라 치수, 재료, 페인트 색상 및 설비 등 방대한 양의 새로운 데이터가 생성된다.
사물인터넷(IoT)이 더해지면서 센서를 통해 수집된 수십억 개의 데이터 포인트는 구축된 자산이 어떻게 운영되고 작동하는지, 어떻게 미래 건설에 정보를 제공하고 성능, 지속성 및 자동화를 최적화하는 데 도움을 주는지 보여준다.
그러나 데이터의 진정한 가치를 드러내려면 데이터를 관리하고 분석해야 한다. 데이터가 서로 다른 소프트웨어 프로그램에 고립되어 공유되지 않거나 로컬 장치에 저장되어 있으면 제대로 관리 또는 분석할 수 없다.
데이터가 연결되면 혁신의 판도를 바꿀 수 있다. 더 중요한 것은 데이터 연결이 기후 변화, 인구 증가, 자원 감소 등 전 세계적 문제 완화에 매우 중요하다는 점이다. 소유주는 궁극적으로 이러한 문제점이라는 부담을 지고, 데이터가 산업을 변화시키는 방법을 안다. 전용 플랫폼은 모든 데이터를 연결할 수 있으므로 소유주와 AEC 이해관계자들은 필요한 정보를 필요할 때 얻는다.
플랫폼은 사람과 과정, 통찰력을 디자인, 건축, 운용, 모니터링, 계획이라는 연속적인 순환 과정을 통해 흐르는 데이터와 연결시킨다. 오토데스크는 이를 전적으로 믿기에 플랫폼 포지(Forge)에 회사의 미래를 걸고 있다.
혁신을 주도하는 소유주
평균적으로 시설 수명 주기 비용의 80~90%가 운용 중에 발생한다. 역사적으로 정보는 서면으로 작성되고 상자에 보관됐다. 클라우드 기반 플랫폼을 사용하면 소유주는 모든 운용 데이터를 디지털화하여 보관할 수 있으며, 언제든지 접근할 수 있는 디지털 트윈을 만들기 위해 데이터를 디자인 및 건설 데이터와 통합할 수 있다.
많은 정부가 공공 기반시설의 소유주로서 데이터 기반 접근 방식으로 전환하고 있다. 2016년 영국은 모든 공공 프로젝트에 대해 BIM 레벨 2 명령을 시행하여 데이터 상호운용성 기준을 만들었고, 그 결과는 성공적이었다. 연결된 데이터를 활용한 결과 수명주기 비용이 33%(PDF, p. 21) 감소하였다.
건설이 완료되면 소유주는 단순히 열쇠만 건네받길 원하지 않는다. 더 나은 결과를 위해 디지털 정보를 원한다. 소유주가 원하는 것들은 다음과 같다.
1. 디지털 트윈
데이터로 가득한 가상 복제 구조물인 디지털 트윈은 건설 후 소유주에게 전달되어야 한다. 디지털 트윈 기술(예: 오토데스크 Tandem(탠덤))은 설계부터 해체까지 수명 주기 동안 정보를 생성한다. 소유주는 제어 시스템 구축부터 디지털 트윈까지 실시간 성능 분석을 위해 운용 데이터를 연결할 수 있다. 이 연결된 데이터는 소유주가 더 나은 계획을 수립하고 혁신 결정을 내리는 데 도움을 주고, 예측 유지 관리를 실현하여 혼란을 줄일 수 있다.
2. 운용 최적화를 위한 통찰력
소유주는 고정된 사실과 수치만을 원하지 않는다. 더 나은 결정을 내리기 위한 실행 가능한 통찰력을 원한다. 기술을 통해 거주자와 공기 순환이 건물 전체에서 어떻게 이루어지는지 등 데이터 세트를 모니터링 하기 위해 실시간 상세 정보에 접근할 수 있다. 미국항공우주국(NASA)의 에임스 연구 센터(Ames Research Center)에 위치한 약 4,645.15 제곱 미터에 달하는 지속가능 기지 시설의 센서는 실내 온도 및 조경 용수 사용량 등을 모니터링하여 건물 수명 주기 관리에 대화형으로 접근하도록 지원한다.
3. 차기 프로젝트 계획을 위한 자동화
데이터는 자동화된 환경 또한 지원한다. 머신 러닝과 인공 지능은 기존 정보를 수집하여 가능한 시나리오를 시뮬레이션한다. 제너레이티브 디자인 소프트웨어는 현재 자산 모니터링 및 분석, 공간 재구성 또는 차기 프로젝트 계획을 위한 수천 가지 옵션을 만들어 낸다. 에어버스(Airbus)의 한 제조 시설에서는 비효율적인 배치 때문에 근로자들이 도구와 자재를 가져오기 위해 먼 거리를 걸어야 했다. 업무 흐름의 효율을 높이기 위해 에어버스는 공장 재구성에 제너레이티브 디자인을 사용하여 사람들의 움직임을 디지털로 추적하였다. 이 기업은 기존 데이터와 원하는 결과를 연결하여 순배출 제로(net zero) 콘크리트 같은 재생 가능한 자재를 더 많이 사용하도록 설계를 개선했다.
데이터를 기반으로 한 미래는 ACE 산업 내 모든 이해 관계자에게 다음과 같은 장점을 제공한다.
- 클라우드 기반 플랫폼을 사용한 공통 데이터 환경은 소유자가 정보를 바탕으로 의사를 결정하고 수명 주기 비용을 줄일 수 있도록 자산을 한눈에 보여준다.
- 사물인터넷을 갖춘 건물은 실시간 성능 분석을 제공하므로 소유자는 전체적인 기능을 향상하고 운용 비용을 줄이기 위해 개별 요소를 관리할 수 있다.
- 플랫폼을 통해 이용 가능한 연결된 데이터는 보다 많은 자동화를 통해 과정을 간소화하고, 오류 및 재작업을 줄이고, 중복을 없앨 수 있다.
- 연결된 데이터는 소유주가 건물 자산의 탄소 발자국 감소를 위한 선택을 하도록 도와줌으로써 지속가능성을 지원한다.
- 플랫폼은 상세 데이터를 지원하므로 소유주가 더 민첩하고 빠른 문제 해결을 위해 하위 정보에 접근할 수 있다.
탄력성 있는 결과를 위한 데이터 활용
전 세계적으로 더 많은 소유주들이 변화하는 세상에 대해 데이터 기반 접근 방식을 활용하고 있다. 다음은 차세대 전환이 구체화되는 두 가지 예시이다.
1. 데이터를 활용한 노트르담 대성당 재건축
2019년 4월 발생한 화재로 노트르담 대성당의 많은 부분이 훼손되자, 프랑스 정부는 천 년의 역사를 지닌 성당의 건축학적 완전함을 보존하고자 했다. AEC 팀은 BIM 프로세스를 사용하여 데이터 기반 디자인과 손으로 조각한 석조와 같은 전통적인 건설 방식을 결합하고 기존의 건물을 세밀한 부분까지 재현했다. 노트르담 대성당의 소유주는 향후 문제를 예측하고 또 다른 재해를 피하기 위해 사물 인터넷 센서를 설치하여 재건 이후에도 데이터를 활용하는 것을 목표로 하고 있다.
2. 천연 자원 관리
전 세계가 더워지고 건조해짐에 따라 물은 더욱 귀해지고 있다. 물 인프라는 재건축할 시기가 지난지 오래다. 미국에서는 2분에 한 번씩 수도관이 파열되어 매일 약 2280만 톤의 수돗물이 낭비되고 있다. 이노바이즈(Innovyze)는 유압 시스템용 디지털 트윈을 만드는 소프트웨어 회사다. 이 회사는 인공 지능을 사용하여 잠재적 위험을 파악하고, 서비스 중단을 방지하고, 낭비를 줄임으로써 공공 시설 소유주에게 매일 운영을 관리하는 데 필요한 실시간 통찰력을 제공한다.
AEC 플랫폼 경제가 뒷받침하는 연결된 데이터는 보다 탄력적이고 지속가능한 미래에 기여하는 토목 및 건물 프로젝트를 개발하는 데 있어 결정적인 역할을 한다. 소유주는 이러한 변화를 주도하는 최전선에 있으며 플랫폼 경제의 일부가 되어야 하지만 혼자 이 모든 것을 구축할 수는 없다. 이를 실현하고 모두가 그 보상을 얻기 위해서는 AEC 업계 전체가 힘을 모아야 한다.