개방형 BIM을 활용한 벽체 거푸집설계 프로토타입 개발 :Development of Prototype for Wall Formwork Design using Open BIM

김승권

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자료유형: 학위논문

저자정보: 김승권 (서울시립대학교, 서울시립대학교 일반대학원)

지도교수: 현창택

발행연도: 2017

저작권: 서울시립대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수10

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2018

개방형 BIM을 활용한 벽체 거푸집설계 프로토타입 개발

김승권 , 김현주 , 현창택 외 1명 한국건설관리학회논문집 2018.01 학술저널

2017

개방형 BIM을 활용한 벽체 거푸집설계 프로토타입 개발

김승권 건축공 2017.01 학위논문

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거푸집공사비는 건축공사비의 10~15%, 골조공사비의 30~40%로, 건축공사에서 차지하는 비중이 상당하고, 마감 및 설비 등 후속공사에 미치는 영향이 매우 큰 공사이다. 또한 대부분 거푸집 붕괴사고에서 1명 이상의 사망사고가 발생하고 있어 다른 공종에 비하여 상대적으로 재해강도가 높은 공종이라 할 수 있다. 이처럼 건설 프로젝트에서 거푸집을 설계할 때 정확한 물량산출과 구조계산은 매우 중요한 사항이다.
이에 따라 거푸집공사와 관련하여 도면 이해도를 향상시킬 수 있는 3D CAD기반 설계와 정보관리에 용이한 BIM을 적용한 연구가 수행되었으나, 형상을 이용한 모델을 구축하는데 그쳤다. 그리고 국내 거푸집설계 업체에서도 객체기반 3D로 모델링하여 거푸집설계를 하고 있으나 특정 소프트웨어만을 사용하는 한계로 인하여 호환성이 부족한 실정이다. 이에 일부 연구에서는 개방형 BIM을 활용하여 호환성 문제를 해결하고자 하였고, 본 연구에서도 개방형 BIM을 지원하는 IFC를 활용하였다. 하지만 현재 개발된 IFC 데이터 스키마에는 782개 객체 Entity들이 있으나, 거푸집설계를 할 수 있는 Entity는 부재한 실정이다.
따라서 본 연구에서는 거푸집설계를 용이하게 하기 위하여 거푸집공사 관련 IFC Entity를 제안하고, 호환이 가능한 개방형 BIM 거푸집설계 프로토타입을 제안하였다.
본 연구의 주요내용은 다음과 같다.
첫째, 거푸집공사, BIM 그리고 IFC에 관련하여 개념을 고찰하였고, 관련 선행연구를 분석하여 기존 연구들의 한계점을 도출하였다.
둘째, 국내의 거푸집설계 현황을 분석하여 한계점을 도출하였고, 전문가 면담을 통하여 국내 거푸집설계 시 발생되는 문제점을 도출하였다.
셋째, 거푸집설계 시 개방형 BIM을 활용하기 위하여 유로폼 공사의 IFC Entity로서, IfcPlyform, IfcOutCorner, IfcInCorner, IfcWedgePin, IfcTie, IfcFormHook, IfcStud, IfcWale의 총 8개를 제안하였다.
넷째, IFC 파일 적재, IFC 파일 분석, 벽체 생성, 장선 생성, 멍에 생성의 총 5가지 기능을 Ruby언어로 코딩하여 SketchUp에 탑재한‘BIM기반 거푸집설계 프로토타입’을 제안하여 개방형 BIM 기반 거푸집설계를 실현하였다.
다섯째, 제안한 프로토타입의 적용성 검증을 위하여 ??청소년쉼터의 사례에 적용하였으며, 전문가 면담을 통해 도면이해도 향상, 시공성 향상, 라이브러리 표준화 측면에 대한 긍정적인 평가를 받았다.
본 연구에서 제시한 거푸집설계 방안은, BIM기반으로 거푸집을 설계하여 설계자나 시공자의 이해도를 높임으로써, 보다 신속한 설계와 시공 및 정확한 물량산출에 도움을 줄 수 있다.
하지만, 본 연구는 소규모 특정건축물과 유로폼만을 대상으로 수행하였기 때문에, 그 외의 건축물 거푸집공사에 적용하기에는 한계가 있고, 모든 거푸집공사에 적용하기 위해서는 유로폼 뿐만 아니라 여러 가지 종류의 거푸집 요소들을 분석하여 그에 따른 속성정보를 도출하는 추가 작업이 필요할 것이다.

The formwork cost for a large proportion of construction cost at 10-15% of construction cost and 30-40% of framework construction cost, and has a significant effect on the post-construction process, such as the finishing and equipment. Furthermore, most formwork collapse accidents cause at least 1 death, and thus, is a type of construction that displays a relative high degree of accidents. As so, the calculation of structure and accurate quantity when planning the formwork in a construction project are very important matters.
Thus, there have been research applying BIM displaying easy 3D CAD-based planning and information management that can enhance the understanding of plans regarding formwork. However, such research ended in the construction of models using shape information. In addition, Korean formwork companies also design the form by object-based 3D modeling. However, there is a lack of compatibility due to the restriction of using only specific software. Thus, certain studies have intended to resolve the compatibility problem using open BIM, and this study has also used IFC supporting open BIM. However, the currently developed IFC data schema includes 782 object entities, whereas there is a lack of entities that can allow the formwork.
Accordingly, this study has proposed an BIM based formwork design prototype that enables compatibility and proposes IFC entity associated with formwork to allow easy formwork design.
The main contents of this study are as follows:
First, the limitations of existing research were deduced by analyzing prior research and considering the concept related to IFC and BIM.
Second, the current status of Korean formwork design was analyzed to deduce the limitations thereof, and professional interviews were conducted to deduce the problems that occur during formwork design in Korea.
Third, in order to use open BIM upon formwork design, 8 IFC entities of IfcPlyform, IfcOutCorner, IfcInCorner, IfcWedgePin, IfcTie, IfcFormHook, IfcStud, IfcWale were proposed as Euro-form construction IFC entities.
Fourth, a total of five functions: IFC rile uploading, IFC file analysis, wall generation, underflooring generation, and infrastructure support generation were encoded into Ruby language, open BIM-based form design was realized by proposing a ‘BIM-based form design prototype’ equipped on SketchUp.
Fifth, in order to verify the applicability of the proposed prototype, the system was applied to the case of ??Youth Resting Center, and a positive feedback was received in terms of the understanding of drawing, constructability, and standardization of the library through professional interviews.
The formwork design means proposed by this study is able to provide assistance with accurate quantity calculation and rapid planning and construction by increasing the understanding of the planner or constructor by design BIM-based forms.
However, since this study was conducted only on specific small-scale buildings and Euro-form, there are limitations in applying the system to other formwork, and it will be necessary to conduct additional work of analyzing various types of form aspects, in addition to Euro-form, to deduce the information of properties thereof, in order to apply the system to all formwork.

목 차
제1장 서론 1
제1절 연구의 배경 및 목적 1
제2절 연구의 범위 및 방법 3
제2장 예비적 고찰 5
제1절 거푸집공사 5
1. 거푸집 일반사항 5
2. 거푸집공사 관련 선행연구 9
제2절 BIM 12
1. BIM 정의 및 현황 12
2. BIM기반 물량산출 선행연구 고찰 13
제3절 IFC 16
1. IFC 정의 및 현황 16
2. IFC 관련 선행연구 고찰 18
제3장 거푸집설계 현황 및 IFC Entity 제안 21
제1절 거푸집설계 현황 및 문제점 분석 21
1. 거푸집설계 현황 21
2. 전문가 면담을 통한 문제점 도출 25
제2절 거푸집관련 IFC Entity 제안 27
1. 유로폼 부재객체 및 속성정보 분석 27
2. 유로폼 IFC Entity 제안 29
제4장 거푸집설계 프로토타입 개발 32
제1절 BIM기반 거푸집설계 프로토타입 개발 33
1. IFC 파일 적재 33
2. IFC 벽체정보 추출 및 벽체 생성 34
3. 유로폼 라이브러리 구축 37
4. BIM 정보기반 거푸집 구조계산 39
제2절 사례적용 및 결과 45
1. 벽체의 BIM 정보 추출 46
2. BIM기반 거푸집설계 50
제3절 전문가 평가 56
제5장 결론 58
참고문헌 61
부 록 66
「가설공사 표준시방서」의 벽체거푸집설계부분(발췌) 66
Abstract 74
감사의 글 77

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