[건설트렌드] 철도 BIM 2030 로드맵으로 그려보는 드론 매핑 기술의 발전 방향

2021.05.13

스마트 건설 리더를 위한 최고의 파트너, 건설 드론 데이터 솔루션 엔젤스윙입니다. 이번 포스팅에서는 2000년대 이후부터 건설 산업 내에서 점차 그 영역을 확장해가고 있는 BIM 기술의 발전 방향을 소개하고, 이러한 선례가 드론 매핑 기술의 발전 방향에 시사하는 바가 무엇인지 살펴보도록 하겠습니다.


I. 철도 BIM 2030 로드맵 소개

1. 철도 BIM 2030 로드맵이란?

본 로드맵은 BIM의 성숙 단계를 크게 6가지로 분류하여, 2018년부터 2030년까지 단계적으로 BIM 도입 및 확산전략을 제시하고 있습니다. 세부적으로는 PPT(People, Process, Technology) 프레임워크에 기반하여 각 단계별 달성 목표를 제시함으로써 BIM 노하우 및 기술 축적의 가이드로 활용되고 있습니다.

​연구진과 국토교통부는 본 로드맵을 기반으로 4차 산업 시대의 철도시설 선진화를 이루어내는 것을 궁극적인 목표로 삼고 있습니다. 철도 산업 외에도 건설산업 등 BIM 기술이 적용되는 여러 산업과 타 신기술 도입 및 확산 과정에도 다양한 시사점을 제시하고 있습니다.

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2. 철도 BIM의 6단계
BIM 0.0: 시각 BIM – 마케팅 및 시각화 도구로의 활용

‘시각 BIM 단계’는 BIM 기술 도입의 첫 단계로, ‘소극적’인 활용만이 이루어지는 단계입니다. 사내에서 신기술 도입 및 확산을 담당하는 부서가 주축이 되어 기업 홍보 및 시각화 목적으로 BIM 기술을 활용하는 단계라고 할 수 있습니다.

​즉, 실질적인 활용보다는 대외적으로 보여주기 위한 ‘마케팅’ 명목으로 BIM을 활용하기 때문에 현장과의 소통이 적극적으로 이루어지거나 기술에 대한 깊은 이해가 형성되어 있지 않은 상태라고 할 수 있습니다.

​우리나라의 경우 2000년대 초부터 BIM 프로젝트가 수행되었는데요. 초기에는 많은 기업이 시각 BIM 수준에 그치는 활용 수준을 보여주었으나 2008년 전후로 공공발주처에서 BIM 프로젝트를 발주하기 시작하면서 다음 단계로 도약해왔습니다.

BIM 1.0: 전환 BIM – 대민업무, 공청회, 초기설계 검토 등에의 활용

시각 BIM 단계를 벗어나, 전환 BIM 단계에 들어서면 2차원의 도면을 BIM 모델로 변경하여 설계 검토를 진행하고, 이를 통해 설계 오류를 수정 및 업데이트하는 수준으로 기술을 활용하게 됩니다. 뿐만 아니라 BIM 기술이 공종 간에 발생하는 간섭 문제를 조율하는 데에도 활용되지요.

​다만 이 경우 2차원 도면 작성과 BIM 모델 업데이트가 함께 이루어져야 하기 때문에 시간적인 낭비가 매우 커, 프로세스 정립과 가속화에 대한 깊은 고민이 반드시 필요합니다.

BIM 2.0: 투트랙 BIM – BIM 기반 설계 엔지니어링 오류 검토에의 활용

투트랙 BIM으로 나아가게 되면 기하학, 공학적으로 어려운 부분의 설계 조율 등에 한정하여, BIM 기술이 실제 공정에 적용됩니다. 그렇다 보니 BIM 모델러에게 상당한 수준의 BIM 활용 능력이 요구되며, 실제 공사가 이루어지는 구간 간의 조율을 담당하고, 전체 프로젝트를 관리할 수 있는 BIM 매니저가 필요합니다. 

​투트랙 BIM 단계에서는 공정, 사업비 등이 가시화되어, 의사결정을 보다 손쉽게 내릴 수 있게되며, 프로젝트 초기에 여러 대안을 검토하고 최적대안을 마련하는 수준에 도달하게 됩니다.

BIM 3.0: 통합 BIM – BIM 기반 시공관리, 통합사업관리(공사비, 공정관리), 통합유지관리에의 활용

투트랙 BIM과는 달리, 통합 BIM 단계에 들어서면 모든 공종을 BIM으로 수행하게 됩니다. 2차원으로 작성된 도면과의 조율과정이 빠지면서 매우 빠르고 효율적으로 프로젝트를 수행할 수 있게 됩니다.

​이 단계로 나아가기 위해서는 프로젝트 참여자가 전반적으로 BIM 활용 역량을 보유하고 있어야 합니다. 또한 여러 BIM 모델 간의 버전 관리, 최신 상황을 반영한 모델 간의 동기화 등의 작업이 필요해짐에 따라 빠르고 가볍게 구동 가능한 클라우드 기반 BIM 서버 활용이 필요성이 높아집니다.

BIM 4.0: 린 BIM – 스마트 팩토리, 공장 생산화에의 활용

린 BIM 단계의 경우, BIM 모델에 기반하여 모듈러 생산, 건설 자동화 등 산업 구조적인 변화가 발생하게 됩니다. 성공적으로 린 BIM 단계에 정착하기 위해서는 린 건설 전문가 뿐만 아니라 모듈러 생산 방식 전문가, 건설 자동화 전문가 등 다양한 분야의 전문가가 필요하며, 주문생산 또는 주문 설계 등의 절차 수립이 매우 중요한 단계라고 할 수 있습니다.

​본 논문에서는 ‘카테라(Katerra)’를 인용하여 린 BIM의 바람직한 발전 방향을 소개하고 있습니다. 카테라의 사업 전략은 BIM 설계 데이터에 기반하여 리소스를 통합적으로 관리하고, 이로써 공급망 관리 효율성을 높여 불필요한 재작업 시간과 낭비되는 자원을 최소화하는 것입니다. 이를 위해 건설 분야의 전문가 외에도 IT 분야의 전문가 등으로 이사진을 구성하여 전체 프로세스 효율화에 박차를 가하고 있습니다. 린 BIM 단계의 모범적인 사례라고 볼 수 있는 것이지요.

BIM 5.0: 지능형 BIM – 스마트 건설4.0 인공지능기반 유지관리에의 활용

단계별로 기술 활용 수준이 향상되어 지능형 BIM단계에 이르게 되면, 이상적인 형태의 BIM 구현이 가능해집니다. 구체적으로는 BIM 생태계가 구축되어 빅데이터가 축적되고, 전체 프로젝트 상에서 정보 기반 의사결정이 가능해지며, 점차 기술의 적용 범위가 ‘스마트시티’ 등 대규모 프로젝트로 크게 확장될 수 있습니다.

​저자는 2030년대에 국내 철도산업의 BIM 활용 수준이 이 단계에 도달하는 것을 목표로 로드맵을 구성하였으며,  “철도 외의 다른 교통수단들과 도시 간의 관계가 정보화되고, 또한 BIM정보 간의 연결성도 확대되어 풍부한 정보와 가상 시뮬레이션을 기반으로 한 사업계획 등이 가능해질 것이다”라며 BIM의 미래를 전망했습니다.

3. 우리나라 BIM 기술의 현재와 미래
정보활용수준별 BIM도입수준 (출처: Building informatics Group (2016), The Korea BIM Survey 2016, Yonsei University, Seoul, Korea)

철도 2030 로드맵 개발에 참여한 연구진에 따르면, 현재 국내 BIM 기술을 선도하는 그룹은 이미 통합 BIM까지 나아간 수준이라고 합니다. 그러나 평균적인 수준은 ‘투트랙 BIM’ 단계에 머물러 있으며, 여전히 업계 32%가 전환 BIM의 문턱을 넘지 못하고 있는 수준이라고 분석했습니다.

​연구진은 2020년대에는 산업 내 선도 그룹이 린 BIM 단계에 돌입할 수 있을 것이며, BIM기반 건설 기술이 일반화될 수 있으리라고 예측하고 있습니다. 이를 위해 “기술 활용 수준을 높여가는 것은 결코 쉽지 않은 과정이지만, 기술 성숙 수준이 한 단계 높아질수록 얻을 수 있는 혜택이 기하급수적으로 늘기 때문에, 끊임없이 역량을 축적해나가기 위해 노력해야 한다”며 다음 단계로 도약하기 위해 산업 관계자들이 지속적으로 노력해줄 것을 촉구하고 있습니다.

II. 드론 매핑 기술에의 시사점

​철도 BIM 2030 로드맵으로 부터 드론 매핑 산업이 얻을 수 있는 시사점은 무엇일까요? 엔젤스윙은 이에 대해 크게 두 가지 시사점을 도출해보았습니다.

첫째로, 신기술을 도입하기 전에는 반드시 해당 기술을 통해 해결하고자 하는 과제 선정과 명확한 목표설정이 선행되어 합니다. 단순히 기술 도입 그 자체가 목표가 되는 것이 아니라, 현재 건설 공정의 문제점을 파악하고, 이를 해결하는 데 중점을 둠으로써 성공적으로 기술을 도입할 수 있습니다.

​엔젤스윙 역시 건설산업 내에 드론 매핑 기술이 성공적으로 정착하도록 지원하는 과정에서 ‘명확한 목표 설정’과 ‘연구과제 선정’을 가장 중요한 요소로 꼽고 있습니다. 기술을 확산하기 위해서는 POC사업에서 성공적으로 기술 검증이 이루어져야 하며,  그 성공여부를 판단하는 기준이 바로 목표와 연구과제이기 때문입니다.

​다만 그 목표와 연구과제가 현실과 동떨어진 것이어서는 안되며, 현재 당면한 문제들을 해결하는 수준에서 점진적으로 그 기대 수준을 높여가는 것이 바람직하다고 할 수 있습니다. 일반적으로 기술 도입 초기에는 대부분 기술에 대한 높은 기대감을 가지고 기술을 도입하게 됩니다. 기대치가 높다 보니 기술의 현 수준보다 무리하게 높은 성과와 큰 혜택을 기대하게 되고, 결국 실망감만 안고 POC 사업을 끝내는 사례가 빈번하게 발생합니다.

​우리 주변에서 볼 수 있는 자율주행 기술의 경우도 마찬가지입니다. 초기에는 자율 주행 기술의 발전 속도나 구현 수준에 대한 기대감이 높았고, 초기에 보여지는 기술들에 실망하는 목소리가 컸습니다. 완전한 자율 주행을 기대한 소비자들의 마음과는 달리 당시에는 사람의 개입이 상당히 높은 수준으로 필요했기 때문입니다.

​이후 몇 년이 지난 현재, 기술은 상당 수준으로 발전했으나 여전히 자율 주행 기술은 사람의 개입을 필요로 합니다. 소비자들의 기대치도 *캐즘(Chasm)을 지나 시대의 흐름에 맞추어 조정되었기 때문에 기술 발전 속도가 가속화되고, 그 방향이 안정화되고 있지요.

*캐즘 : 첨단 기술이나 상품이 개발되어 출시된 다음, 초기 시장과 주류 시장 사이에서 일시적으로 수요가 정체되거나 후퇴되어 단절이 일어나는 현상.

둘째, 성공적인 기술 도입 및 확산을 위해 사람, 절차, 기술(People, Process, Technology, 이하 PPT) 3요소 삼박자를 고루 갖추어야 하며, 단계별로 요구되는 수준에 3요소가 모두 도달해야 합니다.

​가령, 사내에 드론 매핑 이해도가 높은 담당자가 있는 경우에도, 적합한 운영 프로세스와 확산 가능한 기술이 담보되지 않는다면 성공적인 기술 확산은 어려울 것입니다. 3요소 중 하나가 뛰어나면 초기에 일부 현장에 한정하여 기술을 적용하는 데는 큰 무리가 없을 수 있으나, 확산단계에서 전체 현장의 수요를 감당하기 위해서는 3요소가 균형을 맞추며 발전하는 것이 반드시 필요하지요.

철도 BIM 2030 로드맵을 통해 얻은 시사점을 종합하면 이렇습니다. 초기 기술의 도입 및 검토 과정에서는 지나친 기대로 인해 기술에 대한 평가 절하가 이루어지는 것을 지양해야 하고, 이와 더불어 인력적인 부분과 내부 프로세스, 기술력의 수준을 단계별로 향상시켜나가기 위한 노력을 고루 갖추어야 한다는 것입니다.

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III. 엔젤스윙이 그리는 드론 매핑 기술의 미래

​BIM 2030 로드맵 6단계를 드론 매핑 기술에 대입하여 Drone Mapping 0.0부터 5.0으로 기술 성숙 단계를 분류해본다면, 현재 건설산업의 드론 매핑 기술 활용 수준은 어느 단계에 있는 걸까요? BIM과 마찬가지로, 드론매핑 기술의 성숙도는 일부 선두그룹을 제외하면 아직까지 많은 건설사들이 전경사진 촬영 등 마케팅 목적으로 드론을 활용하는 ‘Drone Mapping 0.0’단계’에 머물러 있습니다. 하지만 이러한 활용은 드론이 낼 수 있는 가치에 10분의 1에도 미치지 못합니다.

​엔젤스윙의 미션은 고객을 임파워(Empower)하는 것입니다. 다시 말해, 누구나 전문지식 없이도 건설산업이 혁신기술의 혜택을 누릴 수 있도록 기술을 발전시키는 것이 엔젤스윙의 가장 큰 목표입니다. 엔젤스윙의 드론 데이터 플랫폼은 이러한 목표에 따라 끊임없이 발전하고 있습니다. 엔젤스윙 플랫폼은 직관적인 인터페이스와 자동화된 데이터 처리, 그리고 측정, 분석, 가시화 등의 다양한 부가 기능을 제공하여 산업의 기술 운용 수준을 높은 수준으로 향상시키고 있습니다.

​엔젤스윙은 Drone Mapping 0.0 단계에서 전체 건설 공정에서 생산성 개선 효과를 누릴 수 있는 ‘Drone Mapping 3.0’ 단계까지 도달하는 데 소요되는 시간과 비용을 혁신적으로 절감하고, 누구나 드론 매핑 기술의 혜택을 누릴 수 있도록, 당사의 플랫폼을 끊임없이 개선하고 발전시킬 것입니다.


*참고자료: 이 강, 철도 BIM 2030 로드맵(Rail BIM 2030 Roadmap), 국토교통부, 2018

[‘철도 BIM 2030 로드맵’ 저자소개]

본 연구논문의 저자인 이강 교수는 국내 BIM 분야의 선구자로, BIM과 건설 정보화 및 표준화, 정보 호환성, 건설 자동화 등의 분야를 연구하고 있는 연세대학교 건축공학과의 교수입니다.

200여 편의 국내외 논문과 다수의 전문 BIM 관련 전문 서적, 20여 개의 국내외 특허 등 다양한 연구성과를 보유하고 있으며, 이를 기반으로 대통령 표창, 국토부 장관 표창 등을 수차례 수여받은 전문가입니다. 현재는 ISO 국제표준 전문위원, Advanced Engineering Informatics의 편집위원과 국토부 R&D 심사위원으로 활동하고 있습니다.

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