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고객의 운영 최적화를 돕기 위해 시각적 건물 데이터를 활용하고 있는 Yasui Architects

Yasui Architects & Engineers에서 설계한 ABC Trading의 고성능 본사 건물은 ‘다음 세대와 연결되는 친환경 공간’을 테마로 삼고 있습니다. 제공: Yasui Architects
  • 건물의 운영 및 유지보수 비용은 시공 비용의 약 4배에 달합니다.
  • 건물 데이터를 간편하게 시각화 및 분석할 수 있는 역량을 갖춘 소유주는 운영 및 유지보수 비용을 보다 효과적으로 관리할 수 있습니다.
  • 도쿄에 소재하는 Yasui Architects & Engineers의 BuildCAN 건물 관리 플랫폼은 BIM 모델에 환경 센서 정보를 통합하여 웹 브라우저의 3D 뷰어에서 볼 수 있게 해줍니다.
  • 운영 및 유지보수 관리에 실시간 정보를 결합하여 시각화해 주므로 소유주는 주거 쾌적성과 에너지 사용량을 손쉽게 최적화할 수 있습니다.

건물의 수명 주기 비용 가운데 운영 및 유지보수 단계에 소요되는 비용은 시공 비용의 약 4배에 달합니다. 하지만 건물의 데이터를 손쉽게 분석한 다음 정보를 제공하고 시각화할 수 있다면, 건축주와 소유주는 비용을 보다 효율적으로 관리할 수 있을 것입니다.

2024년에 창립 100주년을 맞이하는 Yasui Architects & Engineers는 2007년 BIM(빌딩 정보 모델링)을 소개하면서 건축주와 지역 사회에 혜택을 제공하는 정보와 커뮤니케이션의 기반이 될 수 있는 명확한 비전을 제시했습니다. 이 회사는 BIM라는 도구를 사용하여 설계 품질과 비즈니스 운영을 개선하고 건물에 대한 고품질 정보를 생성합니다. 이들은 이러한 혜택을 확대하는 것을 설계 회사의 사회적 책임 중 하나로 여깁니다.

Yasui Architects & Engineers의 ICT/데이터 관리 팀의 책임자 겸 총괄 관리자인 가지유키 시게토는 말합니다. “설계 및 시공 단계에서 BIM을 사용하면 분명한 이점을 얻을 수 있습니다. BIM은 도면을 제작해 시각화와 시뮬레이션을 동시에 진행하는 설계자들에게 이미 필수적인 도구가 되었습니다. 하지만 이러한 이점이 건축주와 소유주를 위한 혜택으로 연결될 수 있어야 합니다. 우리는 설계, 감독, 시공부터 전체 건물 수명 주기까지 BIM을 확장하기 위해 노력하고 있습니다."

시게토는 건물 운영 및 유지보수에서 BIM을 활용할 수 있는 5가지 지점을 제안합니다.

1. 운영 및 유지보수 단계를 고려한 설계 및 시공 계획
2. BIM 지침 및 BIM 실행 계획 개발
3. 시설 관리를 위한 건물 구성요소 표준화 및 공유
4. 시공이 완료된 후 BIM을 건물 데이터베이스로 사용
5. 수명 주기 전반에 걸친 BIM 모델 관리

BuildCAN은 BIM 모델을 통해 온도, 습도, 조명, 이산화탄소 등의 IoT(사물 인터넷) 환경 센서 정보를 시각화합니다. 제공: Yasui Architects

2018년에 Yasui Architects & Engineers는 건물 수명 주기 전반에 걸친 관리를 위한 플랫폼으로 개발된 BuildCAN을 출시했습니다. BuildCAN은 BIM 모델에 온도, 습도, 조명, 이산화탄소 등의 IoT(사물 인터넷) 환경 센서 정보를 시각화합니다. BIM(빌딩 정보 모델링) 시스템을 기반으로 하는 이 서비스는 Kumamoto University의 Yasunubu Ohnishi Lab에서 처음 개발해 제10회 Japan Facility Management Grand Prize and Technology Award(일본 시설 관리 대상 및 기술상)을 수상했습니다. Yasui는 실제 건물 유지보수 작업에서 체득한 지식을 결합해 설계, 시공, 운영 및 유지보수 단계에 BuildCAN을 사용할 수 있도록 했습니다.

시게토는 말합니다. "BIM, 빅 데이터, IoT, AI, XR, 블록체인 같은 기술은 다양한 분야에서 이루어지고 있는 혁신과 디지털 트랜스포메이션에 필수적이며, 미래에는 건물과 도시의 디지털화와 정보화를 지원하게 될 것입니다. 환경, 지진 및 작동 조건에 대한 센서 정보를 축적하고 이 정보를 BIM 모델과 상호 연결함으로써 디지털 트윈이 현실화되고 있습니다."

BIM 모델을 최대한 활용하는 솔루션

BuildCAN은 Autodesk Forge 플랫폼을 활용하여 BIM을 시각화하고 사용자들이 웹 브라우저에서 3D 뷰어로 BIM 모델을 볼 수 있게 해줍니다. 시게토는 말합니다. "BuildCAN을 사용하면 여러 건물을 하나의 그룹으로 관리하고, BIM 모델이 없는 기존 건물을 포함하여 중앙 집중화된 관리를 수행할 수 있습니다. BuildCAN은 태블릿을 사용하여 시설을 점검함으로써 검사 작업을 디지털화하고 검사 보고서를 자동화하는 등 유지보수 및 관리 작업도 지원합니다."

환경 관리 기능은 BIM 모델을 통해 IoT 환경 센서의 온도, 습도, 조명, CO2 및 기타 정보를 이해하기 쉽게 시각화합니다. 센서 정보는 쾌적성과 에너지 보존 상태를 진단할 수 있으며, ‘자연 환기 어드바이저’ 기능은 에어컨을 끄고 외부 공기를 환기시키는 것이 효과적인 시점을 사용자에게 알려줍니다. 에너지 보존 상태 그래프 기능은 IoT 센서 정보를 기반으로 예상 전력 소비량과 실제 전력 소비량을 비교하여 에너지 소비량을 절감하고 최적화합니다.

조명, 온도 및 습도에 대한 정보를 쉽게 공유할 수 있으며, 세밀한 에어컨 작동으로 쾌적한 공간을 연출할 수 있습니다. 또한 실내 CO2 농도와 공간 배치를 최적화해 건강과 작업 집중도를 향상시킬 수 있습니다. 초기 테스트에서는 BuildCAN이 유지 관리, 수리 및 리뉴얼 비용을 10%~20% 줄일 수 있음을 보여주었습니다(건물 관리 회사의 추정치). 또한 IoT 환경 센서 정보와 자연 환기로 하루 최대 60%까지 냉난방 에너지 절감 효과가 확인되었습니다(자연 환기 어드바이저에 따른 추정치).

에어컨 작동 시간에 따른 변화를 보여줍니다. 제공: Yasui Architects

BIM 프로젝트의 유지보수 관리

Yasui Architects & Engineers에서 설계한 새로운 ABC Trading 본사는 ‘다음 세대와 연결되는 친환경 공간’을 테마로 삼고 있습니다. 이 건물은 인접한 히에이 사원의 초목이 반사되는 고성능 유리 파사드, 바닥 공간을 이용한 복사 공기 조절 방식, 계단 및 아트리움을 사용한 자연 환기 시스템, 태양열 발전 등을 특징으로 합니다. 2020년 완공된 이후, BuildCAN이 건물의 운영 및 유지보수에 사용되었습니다.

건물의 각 층에 설치된 센서는 온도, 습도, CO2 농도를 실시간으로 측정하여 쾌적성을 높이고 운영 비용을 절감합니다. Yasui Architects & Engineers, Nippon Kanzai, ABC Trading은 이 건물의 운영 및 유지보수 단계에서 BIM의 효과를 검증하고 문제점을 분석하기 위해 협력하고 있습니다. 일본의 표준적인 오피스 빌딩으로 연면적 약 5,300제곱미터에 달하는 이 건물은 시설 관리 인력을 두고 있지 않습니다. 이 건물은 일본 국토교통성에서 BIM 프로젝트(FY2020-2022)로 선정되었습니다.

FY2021 이니셔티브에서는 유지보수 관리를 위한 BIM을 통해 수리 정보 및 유지보수 관리를 통합하고 정보를 시각화하고 건물 운영을 개선하기 위한 도구로 사용될 때 창출할 수 있는 단기적, 일상적인 이점을 검토하여 건축주를 위한 혜택을 제공하는 데 초점을 맞추었습니다. 또한 단기적, 일상적인 이점을 바탕으로 건축주가 유지보수 관리를 위한 BIM을 도입하도록 동기를 부여하는 방법도 검토했습니다.

수명 주기 컨설턴트의 관점에서 추진된 2022 프로젝트에서는 환경 센서 정보를 수집한 후 예측 분석, 쾌적성 평가, 에너지 절약 및 쾌적성을 높이기 위한 에어컨 작동 개선안을 제시했습니다. 리모컨의 위치, 온도 설정, 에어컨 구역 및 기타 정보의 화면표시를 BIM 모델에 추가하는 것을 고려하고 있습니다.

공간 구획, 원격 제어 설치 위치 및 설정을 보여주는 센서 페이지(개발 이미지)입니다. 제공: Yasui Architects

더 적은 탄소로 더 안락한 미래를

전 세계를 덮친 팬데믹의 여파로 CO2 배출량 감소 및 건강 증진이 사회, 건축 산업, 건물 소유주들의 주요 관심사가 되었습니다. 또한 일본에서 2050년까지 탄소 중립을 추진하기로 함에 따라, 에너지 사용량을 줄이고 건물의 에어컨 작동을 최적화하는 것이 필수적인 과제가 되었습니다. HVAC 시스템은 효율적인 에너지 사용과 비탄소 에너지원에 대한 이러한 요구 때문에 더욱 복잡해지고 있습니다. 하지만 지금까지는 건물이 인계된 후 설계 회사와 건물 관리 회사 간에 적절하게 커뮤니케이션이 이루어지지 않아, 설계 단계의 에어컨 작동 정보가 공유되지 않았기 때문에 원래 의도했던 에너지 효율을 달성할 수 없었습니다.

시게토는 이렇게 말합니다. "현재 에어컨 작동을 완전히 자동화하기는 어렵기 때문에, 디지털 트윈에서 '온도를 조금 더 올리셔도 좋습니다.' 또는 'CO2 농도가 높으니 지금 환기해야 합니다'와 같은 행동 지침을 제공하는 것이 필요합니다. 이를 위한 진입점으로 작동 데이터, 실제 외부 온도 데이터, 전기 데이터를 비교하여 작동 상태를 분석한 다음 운영 계획을 수립하고 건물주에게 피드백을 제공하는 사이클을 만들었습니다."

혼잡 시 대피 시뮬레이션(개발 중인 화면) 제공: Yasui Architects

ABC Trading의 새 본사 건물은 수집된 데이터를 분석하고 이를 기반으로 운영함으로써 에너지 효율성을 향상시켰습니다. BIM 모델의 3D 형상과 장비 정보는 사용량 및 대피 경로를 제시하고 위험 지역을 표시하는 디지털 건물 매뉴얼에도 적용될 수 있습니다. 이 모델 프로젝트에서는 게임 엔진을 사용한 대피 훈련 시뮬레이션도 테스트되었습니다.

BuildCAN의 개발은 지금도 진행 중입니다. 특히 공공시설 소유주는 CO2 감축에 대한 관심이 매우 높기 때문에 건축물 생산 및 폐기와 관련된 CO2 양을 분석하여 보다 친환경적인 자재와 공법을 선정하는 등 설계 단계부터 CO2 및 건강을 측정할 수 있는 방안도 모색하고 있습니다. 또한 건물 소유주와 관리자에게 건물 설계 의도를 적절하게 전달할 수 있는 방법을 계속 연구하고 있습니다.

시게토는 말합니다. "건물과 도시는 너무 많은 정보로 이루어져 있기 때문에 관련된 사람이나 제조업체가 개별 시스템을 구축하기가 쉽지 않습니다. 일본 사회가 당면한 문제를 해결하고 새로운 서비스를 창출하기 위해서는 정부와 업계가 협력하여 사회에 유익한 개방형 인프라와 플랫폼을 구축하는 것이 중요하다고 생각합니다."

필자 소개

야스오 마츠나가는 키보드 플레이어, 우주 영화 애호가, 레드시프트 재팬의 에디터이자 오토데스크 재팬의 콘텐츠 마케팅 관리자다.

Profile Photo of Yasuo Matsunaka - KR