설계의 미래: 다분야에서 협업을 강화하는 3가지 건설 트렌드

• 데이터 인사이트와 기술은 작업을 자동화하고 설계 아이디어를 제안함으로써 설계자가 새로운 방식으로 작업할 수 있는 자유를 제공한다.
• 제너레이티브 디자인(Generative design)은 팀이 원하는 결과를 정의하고 전체 프로젝트 주기에 영향을 미치는 의사 결정을 내리는 데 도움을 준다.
• 제조 및 조립용 설계(DfMA, Design for manufacturing and assembly)는 건설 팀이 현장 밖에서 작업을 진행해 시간, 오류 및 비용을 줄일 수 있게 해준다.
• 디지털 프로젝트 방식은 시공 과정에 대한 리스크 및 보상 모델을 공유해 모든 프로젝트 이해 관계자를 연결시켜준다.

설계자들은 일종의 실존 위기에 직면해 있다. 업계 리더들이 보조 및 증강 설계와 함께 산업화 건설과 선진 자동화의 이점을 극찬하면서, 설계자, 건축가 및 엔지니어는 이 새로운 패러다임에 자신이 어떻게 부합할지, 심지어는 실직을 하게 되는 것인지 고민할지도 모른다.

실제로는 그 반대다. 설계자는 데이터 인사이트와 새로운 작업 방식을 사용해 기능적 성과와 함께 미학과 양식을 전달할 수 있다. 또한 구상에서 운영에 이르기까지 프로젝트의 모든 단계에 설계를 더욱 잘 연결해 보다 큰 가치를 가져올 수 있다. 그들은 일상적인 작업을 자동화하고, 구체적이고 의도하는 결과에 기반한 유용한 계획안을 제공함으로써, 큰 그림에 더 집중할 수 있다. 상식에 어긋나는 것처럼 보이지만, 미래의 설계에서 설계자는 실제로 기술을 통해 훨씬 더 신중해지고, 더 많은 기교와 통제권을 갖게 된다. 설계자는 창의성에 새로운 초점을 두고 기술과 전문성에서 진정한 경쟁을 할 수 있다.

기술은 설계자들이 최종 결과를 염두에 두고 더 나은 설계를 할 수 있도록 하며, (더 이상 사무실에서 잡무를 하지 않아도 되는) 디지털 프로젝트 방식을 통한 제너레이티브 디자인, 제조 및 조립용 설계(DfMA), 다분야 간의 협업이라는 세 가지 떠오르는 트렌드가 이를 뒷받침한다.

“데이터 인사이트와 새로운 작업 방식을 사용해 설계자는 기능적 성과와 함께 미학과 양식을 전달할 수 있다.”

제너레이티브 디자인 기술은 인공지능(AI)과 클라우드 컴퓨팅을 사용해 설계를 탐색하고 최적화한다. DfMA의 경우, 건축가는 건물이 거주 및 비용 요건을 충족하도록 제조와 조립, 운영을 염두해 설계한다. DfMA는 전통적인 설계 산출과 함께 시공 관련 확실성을 준다. 마지막으로, 디지털 프로젝트 방식은 다분야 협업을 가능하게 하고 프로젝트 이해 관계자의 역할을 재정의한다. 예를 들어, 설계 과정에 건설 전문가를 두도록 하는 것이다.

결과에 초점을 맞춘 이러한 접근 방식 또는 결과 기반 설계(outcome-based design)는 종합적으로 설계의 미래를 변화시키고 있다. 설계자는 이러한 과정을 수용함으로써, 기술로 혁신을 가속화하고 프로젝트 주기 전반에 걸쳐 더 많은 가치를 부여할 수 있다.

1. 최적의 결과를 위한 기술 및 빅데이터 극대화한다

제너레이티브 디자인의 프로세스는 팀이 프로젝트 초기에 원하는 결과를 정의할 수 있도록 하는 반면, 제너레이티브 디자인의 기술은 원하는 결과를 얻기 위해 기계 지능, 데이터 및 자동화를 극대화한다. 이 접근 방식을 통해 팀은 전체 프로젝트 주기에 영향을 끼칠 수 있는 보다 빠르고 정보에 입각한 결정을 내릴 수 있으며, 설계자는 여러 반복을 생성하는 것과 같은 지루한 작업에 시간을 할애하지 않고도 창의적인 가치를 더할 수 있다.

이러한 옵션을 생성할 수 있는 기술이 발전해온 것은 고작 지난 30년간이다. 제너레이티브 디자인 기술은 제조 분야에서 잘 알려진 개념이다. 건축, 엔지니어링 및 건설(AEC) 프로세스에서 기반을 다지고 있지만, 이는 설계자가 소프트웨어 툴로 최신 기술과 데이터를 사용해 결과를 얻는 설계의 한 방법일 뿐이다.

아파트 건물을 상상해 보라. 개발자는 토지를 구입했으며 건축가는 개념 설계 작업을 하고 있다. 개발자는 세입자를 유치하기 위해 최신 편의 시설을 갖춘 비용 효율적이고 매력적인 설계를 원한다. 건축가, 엔지니어 및 소유자는 모두 잠재적 세입자에게 매력적이고 판매 가능할 건물의 기능, 미학 및 속성에 중점을 둔다.

부지와 건물의 이러한 속성은 설계 변수로 변환돼 오토데스크 Spacemaker(스페이스메이커)와 같은 설계 소프트웨어에 입력될 수 있다. 프로젝트 준비 단계에서 Spacemaker는 지형 및 매핑 데이터, 주변 건물, 교통, 풍력 발전, 지역 조례를 준수하는 요건, 도로와의 근접성 등 여러 소스에서 데이터를 가져올 수 있다.

이 기술은 프로젝트의 완전한 디지털 모델을 생성하는데, 건축가가 ‘형상계획(massing)’이라고 부르는 것을 보여주는 개념 설계다. 세부 사항은 거의 없지만 건축가는 이를 분석하고 설계 변수를 변경하며 무한한 변형을 만들어 소유자와 거주자의 요구를 충족하도록 결과를 재구성할 수 있다. 모든 변형은 지역의 조례, 건축가의 설계 결과, 토지 구획 크기 및 기타 설계 변수를 따른다.

건축가는 설계 툴 내에서 각 아파트를 추가적으로 분석할 수 있다. 소유자가 아파트를 판매할 때 전망 또는 태양과 그늘의 균형에 따라 개별 가격이 책정될 수 있다. 시스템은 이용 가능한 데이터를 사용해 현지 조건을 모델링하고 변형을 생성한다. 건축가가 작업할 옵션을 선택하면 소프트웨어가 데이터 흐름을 생성해 개념적 모델링을 오토데스크 Revit(레빗) 또는 기타 소프트웨어에서 세부 설계로 변환한다.

건설 프로젝트의 초기 단계에서 여러 이해 관계자를 참여시키면 프로젝트의 주기 전반에 걸쳐 협업, 이해 및 의사 소통이 가능하다. 그 이점은 맥리미 곡선(MacLeamy curve)으로 설명되는데, 기본적으로 프로젝트의 단계에서 더 빨리 변경을 도입할수록 더 영향력 있고 비용 효율적임을 나타낸다.

결과 기반 설계는 의사 결정 과정을 디지털 작업화하기 때문에 폭넓은 디지털화를 가속화한다. 앞으로 프로젝트 이해 관계자는 운영 단계의 동적 실시간 데이터 분석과 세부사항이 포함된 단일 디지털 트윈(Digital twin)을 공유할 것이다.

소유자에게 디지털 트윈은 더 나은 운영 결정을 알려주는 정보를 제공해 유지 관리와 같은 작업을 더 쉽게 예측할 수 있도록 한다. 여기에는 장비 공급업체의 모든 데이터, 창의 계수, 문의 화재 안전 사양, 센서 배치, 열과 빛을 측정하는 센서 데이터 등이 포함된다. 또한 디지털 트윈을 사용하면 더 쉽게 정비 및 수리할 수 있다. 이는 준공 건물의 모델이며 변경 사항이 발생했을 때 공유할 수 있다.

2. DfMA는 설계에 프리패브리케이션의 이점을 가져다 준다

더불어 (오토데스크 Insight(인사이트)와 같은 소프트웨어를 통한) 결과 기반 설계 및 성능 분석은 프로젝트 설계에 순환성을 도입한다. 다른 프로젝트에서 재료를 계획해 재사용하는 개념은 AEC 산업을 DfMA로 나아가게 한다. 건축가는 건물 부품을 조립했다가 나중에 분해할 수 있는 프로젝트에서 프리패브리케이션을 계획할 때, 자재를 덜 사용하고 낭비를 줄이며 확실성을 높일 수 있다.

프리패브리케이션은 수십 년 동안 존재해 왔지만 최근에야 제조 업체들이 빌딩 모듈 및 멀티트레이드 어셈블리 생산에 상당한 투자를 하기 시작했다. 진보적인 건축가는 소유주에게 프리패브리케이션 아이디어를 제시하면서, 조기에 더욱 지속적으로 전달하고 초과되는 비용이 없도록 자본을 관리함으로써 프로젝트의 투자 수익을 가속화한다.

현장에서 벗어나 더 안전하고 통제된 제조 현장으로 작업을 옮기는 것만으로도 이점이 생긴다. 예를 들어, 스웨덴 건설 회사인 스칸스카AB(Skanska AB)는 최근 프로젝트에서 노동력의 46%를 현장 외부로 이동시켰고, 다른 프로젝트와 비교했을 때 시간이 65%, 결함이 73%, 비용이 44% 감소했다고 보고했다. 프리패브리케이션은 예측 가능하므로 프로젝트 지연과 비용 초과가 발생하지 않도록 해준다.

공장에서 부품 및 조립품을 제조하는 회사는 모듈이 현장으로 이동할 때까지 통제된 환경에서 제작 및 유지 관리되기 때문에 더 나은 상태와 안전성을 기대할 수 있다. 제조가 이루어졌기 때문에 현장에서 인력이 덜 필요하다. 남은 작업은 대부분 조립이다. 공장을 운영하는 데 비용이 많이 들지만 프리패브리케이션에는 많은 이점이 있다. 모든 회사가 그 프로세스를 적용한 것은 아니므로 올바른 파트너를 찾는 것이 여전히 어려운 과제다.

이것이 설계자 빛날 수 있는 영역이다. 기술 기반의 DfMA 접근 방식은 시작 단계부터 건설에 영향을 미치면서 전체 프로젝트의 비용과 위험은 줄이고 건설 속도는 높일 수 있는 설계를 제공할 수 있도록 한다.

3. 디지털 프로젝트 방식을 통해 다분야 협업 가능하다

기술은 산업 전반에 걸쳐 사고 방식의 변화를 가능하게 한다. 역사적으로 프로젝트의 모든 이해 관계자는 가치 사슬의 각 과정에서 각자의 리스크와 보상을 관리한다. 설계 방식의 미래를 수용하기 위해서는 건설 과정에 대한 공유된 위험 및 보상 모델로 나아가야 한다.

그 중 일부는 기업 내에서 다분야의 협력을 통해 일어나고 있다. 건축가가 엔지니어링 회사를 사거나 엔지니어를 고용해 프로젝트의 전체 설계를 제공하는 것이 트렌드다. 마찬가지로 엔지니어링 회사는 건축가를 영입하고 건설사는 건설 프로젝트에 대한 완전하고 총체적인 접근 방식을 제공하기 위해 작업에 설계를 추가하고 있다. 이러한 모델을 통해 AEC 회사는 건물 운영 단계까지 서비스를 더욱 확장할 수 있다.

그러나 이것이 프로젝트 이해 관계자를 위한 새로운 수익원을 창출하는 것만은 아니다. 다분야의 협력을 통해 기업은 오류 및 누락, 재작업과 재료 낭비를 줄이면서, 결국 비용 감소의 측면에서 실질적인 절감 효과를 측정할 수 있다.

이러한 엄격한 협업을 통해 프로젝트 이해 관계자는 제약 조건, 규칙, 규정 준수 모델링 및 실제적인 일관성 측정(DfMA 원칙 포함)을 추가할 수 있으며, 이를 통해 팀은 건설 가능한 건물을 후속 단계에서 설계할 수 있다.

이 모든 것은 프로젝트 데이터를 실시간으로 구성하고 관리하면서 디지털 프로젝트 방식을 지원하는 소프트웨어에 의해 가능하다. 공용 데이터 환경(CDE, common data environment)을 사용해 모든 모델과 다분야의 데이터를 저장하면 데이터 공유 및 더 나은 조정을 통해 상당 부분을 개선할 수 있고, 과거의 틀을 무너뜨리면서 자본 자산의 계획, 설계, 구축 및 운영에 대한 더 나은 인사이트를 제공할 수 있다.

결과 기반 설계에서 설계자는 변화의 주체가 되어 프로젝트의 생태계와 라이프사이클 전반에 걸쳐 이해 관계자에게 정보에 입각한 전략적 결정을 내릴 수 있는 연결된 인사이트 기반의 틀을 제공한다.

이는 과거의 설계에 대한 접근 방식과 극명한 대조를 이룬다. 필 번스타인(Phil Bernstein) 예일대학교 부학장 및 겸임 교수의 훌륭한 정의로 이를 가장 잘 요약할 수 있다. 건축가는 무언가를 설계하고, 대담하게도 건축회사에게 그 건설을 맡긴다는 것이다. 미래의 설계 방식은 이와 같지 않을 것이다.