GIS와 BIM의 통합이 가져온 토목 설계와 건설의 완벽한 변화
AEC(architecture, engineering, and construction, 건축·엔지니어링·건설) 산업에서 안타까운 점은 계획과 설계부터 건설과 운용에 이르는 각 프로세스의 단계를 오가면서 중요한 데이터가 손실된다는 것이다.
예를 들어, 교량의 가용 수명 주기 중 다음 단계로 데이터를 옮길 경우, 데이터가 그 고유의 데이터 세트만 인식하는 소프트웨어 시스템 사이를 이동하게 된다. 데이터를 변환할 때마다 데이터의 풍부함과 가치가 줄어든다. 프로젝트 이해관계자가 프로세스의 초기 단계에서 데이터가 필요할 경우 입안자, 설계자, 엔지니어가 수동으로 해당 정보를 다시 만들어야 하고 이는 결국 불필요한 재작업이 되고 만다.
다행인 것은 3D 모델링으로 빠르게 나아가면서 GIS (지리 정보 과학) 산업에 혁신이 일어나고 있다는 것이다. 이런 진화는 설계 및 건설 산업이 2D에서 3D BIM(Building Information Modeling, 빌딩 정보 모델링)으로 바뀌면서 겪고 있는 변화를 반영하는 것이며, 하나의 총체적 환경에 통합된 GIS와 BIM의 출현을 알리는 신호다.
BIM/GIS 통합이 시작되다
GIS 정보는 도로, 교량, 공항, 철도망 및 다른 토목 시설을 주변 환경에 맞게 계획하고 운영하는 데 필수적이며 BIM 정보는 이런 구조물을 설계하고 건설할 때 필요하다.
두 정보를 합치면 BIM 모델에 지리 공간 환경을 혼합한 레이어를 얻을 수 있다. 예를 들면, GIS는 홍수가 자주 발생하는 지역을 간파하여 설계자가 구조물의 위치, 방향, 심지어 건축 자재를 정할 때 영향을 미치는 정확한 정보를 제공할 수 있다.
규모도 중요하다. GIS 정보는 도시, 지역, 국가 규모에서 운용되는 반면 BIM 데이터는 특정 형태나 구조를 설계하고 만들어 내는 데 적용된다. 이제 BIM으로 개체 단위 (문, 창문 또는 벽 스케치)에서 물리적 구조물을 설계할 수 있다. 여기에 GIS를 추가하면 보다 확장되고 스마트한 환경을 배경으로 그 구조물을 관리할 수 있다. 건물은 토지의 한 구획, 수도와 전기 등의 공공시설, 도로와 연결된다.
이 두 가지 상대적인 규모를 통합하고 그 사이에서 정보를 원활하게 이동하면 데이터 중복이 제거된다. 더 나은 지리 공간 환경을 BIM 프로세스에 도입하면 프로젝트 소유자가 더 나은 설계를 비용을 절약하며 얻을 수 있다.
클라우드에 저장된 모든 정보를 사용하면, 토목 및 건설 프로젝트 관계자들이 전 세계 어떤 지역 환경에서도 데이터를 관리할 수 있고 데이터를 계속 변환하지 않고도 다른 환경에서 해당 정보를 재사용하고 용도를 변경할 수 있을 것이다.
BIM + GIS 위치 데이터 = 더 나은 설계와 장기적인 비용 절감
건설 업체가 프리패브리케이션(prefabrication)을 위해 공장에 건설 프로세스를 도입하든 건물 부지를 야외 공장으로 전환하든, 물류 일정을 개선하고 작업 시간과 낭비를 최소화하는 것이 새로운 초점이다. GIS와 BIM을 사용해서 이 새로운 산업화 건설 프로세스에 공간 차원을 도입하면 건설 중인 모든 프로젝트의 효율을 높일 것이다.
에스리(Esri)와 오토데스크는 BIM 및 GIS의 소프트웨어 상호운용성을 높이기 위한 작업을 하고 있다. 이 협업은 현실 세계 환경에서 더 나은 설계를 가능케 하는 물리적 구조의 ‘디지털 트윈(digital twin)’을 통해 건설 및 운영을 보다 효율적이 되도록 해줄 것이다.
그사이에 이미 기술 합성은 진행되고 있다. 이런 적절한 사례가 있다. 글로벌 엔지니어링 설계 회사인 모트 맥도널드(Mott MacDonald)는 GIS와 BIM을 통합해 뉴욕의 하류 캐츠킬 (Catskill) 급수 터널 재건 프로젝트를 지원하고 있다. 결과물인 디지털 작업 제품은 프로젝트의 성공적인 납품을 돕기 위해 정보를 기록, 색인화하고 쉽게 검색할 수 있는 혁신적인 방법을 제공한다.
위험 평가에서 ‘위치’의 과학
새로운 도로, 교량, 시설의 장기적인 가치를 극대화한다는 것은 현재 도시가 마주하는 지속가능성과 복원력 문제의 대부분을 해결할 수 있는 더 나은 설계를 제공한다는 것을 의미한다. 여기에는 BIM, CAD(computer-aided design, 컴퓨터 지원 설계), GIS가 제공하는 지리 공간 정보 간 동적 데이터 교환의 최적화가 필요하다.
실제 지리 내의 실제 장소에 디지털 디자인을 도입하면 설계 및 건설에서 전단부 위험 대부분을 제거할 수 있다. 대규모 토목 프로젝트의 가장 큰 지연 요소는 사회적, 경제적, 환경적 영향에 대해 많은 평가가 필요한 계획 및 허가 단계다. 엔지니어와 설계자는 지리 공간 데이터를 사용해 설계 프로세스 외부에서 대부분의 평가를 수행하며 이 방법으로 홍수 범람원 지도를 보거나 지하 매설물의 위치를 찾는다. GIS와 BIM 데이터를 동시에 사용하는 설계를 하지 않을 이유가 없다.
이 GIS와 BIM의 통합은 구조물이 지어졌을 때도 동일하게 중요하다. 시설 관리를 위해 제공되는 최종 데이터는 과하게 단순화된 것보다 GIS에 연결된 유연한 모델을 사용했을 때 운영에 필요한 모든 정보를 제공할 수 있다. 고객은 해당 구조물의 수명 주기 전반에 걸쳐 데이터를 재사용할 수 있다.
예를 들어, 실제 도로를 운영할 때는 시설 관리, 가드레일 설치 관리, 차선 도색 관리, 유지 보수 직원 감독이 필요하다. 수많은 보강 및 개보수 작업도 수행해야 한다. GIS, CAD, BIM을 연결하면 운용성을 개선하고 오류를 제거할 수 있다. 이 기술 통합은 예측 정비에서도 중요한 역할을 수행한다.
데이터 루프 닫기
BIM과 GIS 연결이 매우 중요한 이유는 더 스마트한 도시를 만들기 위해서는 더 스마트한 계획 결정 방법이 필요하기 때문이다. 자율 주행 자동차의 진화를 위해 이런 시스템을 통합하여 무엇을 할 수 있는지 생각해 볼 필요가 있다. 차량의 센서가 지속적으로 실시간 정보를 모으고 있다. 그러나 이런 차량은 내비게이션, 로컬 지오메트리, 일렉트로닉 호라이즌(electronic horizon)을 생성할 때 고도로 정확한 기계 지도에 의존한다.
컴퓨터로 해석할 수 있는 기계 지도는 실제 지리 정보를 풍부하게 포함한 3D 고속도로 설계 파일이라고 할 수 있다. 미래의 자율 주행 차량은 차선 폐쇄나 공사로 인한 변경 등 업데이트된 도로 지오메트리 정보를 수집하는 동시에 고위험 지역을 식별해서 도로 설계 및 유지 관리 계획자에게 보낼 수 있다. 이러한 전 과정이 더 원활해져서 교통부는 노후화된 도로를 더 빠르게 보수할 수 있을 것이다.
실시간 센서 시스템, 지리 정보 데이터, 모델링 데이터를 통합하면 모두의 통찰력을 향상시킬 수 있고 어떤 규모에서도 더 나은 토목 설계를 결정할 수 있을 것이다.