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BIM기반 MEP설계 프로세스㈜하나기연, 김영돈 소장

HANA ㈜하나기연Consulting Engineers Co., Ltd.

Contents01. BIM기반 설계 프로세스02. BIM 모델링 및 활용 프로세스03. 가상건설시스템 개발 연구 성과 개요

3HANAHANA ㈜하나기연HANA Consulting Engineers Co., Ltd.

BIM

• BIM ?

• BIM 기반 설계 ?

• I & BIM ?


MEP용 BIM Software

• Revit– Autodesk사– Architecture, Structure, MEP

• ArchiCAD– Graphisoft사 → Nemetschek Group– 모델러 수준의 MEP 지원

• Bentley Building Solutions (Microstation)– Bentley Systems사– Architecture, Structural, Mechanical/Electrical, Facilities– 국내에는 주로 Plant분야에 보급


국내 BIM 설계(공공발주)의 과거와 미래

• 2008, LH공사, 양주회천 공공임대주택 A1블럭• 2009, 용인 시민체육공원, 턴키• 2009, 파주운정3지구 A4블럭, 현상설계• 2009, 서울대학교병원 지하복합진료공간, BTL• 2010, 강릉문화예술회관, BTL• 2010, 전력거래소 사옥이전, 턴키

• 2012, 총사업비500억원이상 턴키,설계공모 건축공사BIM 적용 의무화


건축 프로세스의 단계 및 목적

가상건설연구단, BIM적용 설계 가이드라인, 2010

건축 프로세스 목적

기획업무(Pre-Design, PD) 프로젝트의 타당성 검토

계획설계(Schematic-Design, SD) 다양한 검토 및 선정

기본설계(Design-Development, DD) 선정된 설계안을 구체화하여인허가 승인

실시설계(Construction-Documents, CD) 기본설계안을 입찰 및 공사를위한 BIM 모델로 구축

입찰 및 시공(Biding & Construction, B/C) 입찰을 통한 시공사 선정 및공사 진행

시설관리(Facility Management, F/M) 시설 및 유지관리


건축 프로세스별 BIM 모델

가상건설연구단,BIM적용 설계 가이드라인, 2010

• 기획업무: -• 계획설계: 계획설비문서• 기본설계: 기본설비모델• 실시설계: 실시설비모델


BIM 모델의 활용

BIM모델-통합모델

-분야별모델

시각화

모델

검토

데이터

추출

모델

교환

견적

4D시뮬

레이션

에너지

분석

도서

생성


MEP분야 BIM 모델의 작성과 활용

설비 모델

건물 모델

Zone 등 에너지관련 데이터 추가

배관 모델링

기기 모델링

덕트 모델링

배관 및 부속 라이브러리

기기 라이브러리

덕트 및 부속 라이브러리

냉난방 부하계산

에너지 시뮬레이션

건축 모델

각종 건축환경 시뮬레이션

-ECOTECT-Green Building Studio-CFD

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간섭 체크

2D도면 산출

BOM, 내역서

LINK

①

②

③

④

⑦

⑤

⑥ ⑥

⑤

⑤

⑨

⑧

배선 모델링배선/전선관/Cable Tray 등및 부속 라이브러리⑤

• 모델링• 활용


턴키 기본설계 단계 BIM 적용지침

기본설계 단계의 BIM활용 목표 및 수준

활용 목표 활용 수준

디자인 검토 - 건물 외관 설계 검토- 건물 주요 내부 설계 검토

계획품질 확보 -공간 조건 충족성 확보- 주요 설계조건 충족성 확보

BIM설계도서 산출 - 정확한 기본설계도면산출

수량 기초데이터산출

-건축 및 구조의 개략견적을 위한 수량산출기초 자료 산출

개략 에너지 효율검토

-건물 외피성능에 의한 개략 에너지효율 분석(Heat Gain 및 Heat Loss 열부하계산)

- MEP분야 도면 산출물 : 기본평면도- BIM데이터를 근거로 작성하되 추가작업 허용…


턴키 기본설계 단계 BIM 적용지침

• MEP 분야 BIM 데이터 작성 기준– 주요장비 및 부재배치에 필요한 공간확보 확인 수준– 기계설비 부재와 전기설비부재는 구분하여 입력– 예약공간객체 입력 가능– 주요장비 및 예약공간의 건축 및 구조모델과 간섭충돌 방지

• 기계 입력 범위– 위생기구– 기계실내 공간검토를 위한 주요장비

• 전기 입력 범위– 전기실내 공간검토를 위한 수변전설비 등 주요장비– 주요실에 대한 조명설비

• 개략 에너지 효율검토– 건물 외피에 의한 Heat Gain 및 Heat Loss에 의한 열부하계산– Energyplus 또는 DOE-2 기반의 S/W – 개별적인 건물재료, 설비시스템은 미반영


실시설계 단계 BIM 적용지침

실시설계 단계의 BIM활용 목표 및 수준

활용 목표 활용 수준

디자인 검토 및실시 설계 품질 확보

- 공간조건 충족성 확보- 설계조건 충족성 확보- 시공 간섭충돌 요인 제거

수량 기초 데이터 산출 - 입찰견적을 위한 수량산출 기초자료 산출

실시설계 도면 산출 - 정확한 실시설계도면산출

에너지효율 검토 - 주요건물에 대한 동적 에너지 시뮬레이션


실시설계 단계 BIM 적용지침

• MEP 분야 BIM 데이터 작성 기준– 기계설비 부재와 전기설비부재는 구분하여 입력– 예약공간객체 입력 가능– 주요 배관, 장비 및 예약공간의 건축 및 구조모델과 간섭충돌 방지

• 기계 입력 범위– 주요장비(기계실 주요장비, 소화전, 분전반, 물탱크)– 배관

• 전기 입력 범위– 주요장비(변전실 주요장비, 조명기구)– 배선을 위한 설비(트레이 등)

• 에너지 효율검토– 동적 에너지 시뮬레이션– Energyplus 또는 DOE-2 기반의 S/W – 건물 외피, 존, 내부발열요소, 건물사용 profiles, 환기/침기 입력


건축 프로세스의 단계별 모델링 대상 및 활용

건축 프로세스 모델링 활용

기획업무(PD) - *1

계획설계(SD) - *1

기본설계(DD) 위생기구, 장비,조명기구 공간검토, 간섭체크, 개략에너지효율검토(건축모델)

실시설계(CD) 위생기구, 장비,조명기구, 배관, 배선설비

공간검토, 간섭체크, 에너지효율검토, 2D도면산출, BOM, 계산서, *2

*1 : 건축분야의 기획업무단계 공간모델이나 계획설계단계 계획건축모델을이용하여 친환경관련 분석 가능

*2 : 실무에서 실시설계단계 납품 도서도면, 계산서, 시방서, 공사비 내역서, 설계 보고서(설계 설명서)

Contents01. BIM기반 설계 프로세스02. BIM 모델링 및 활용 프로세스03. 가상건설시스템 개발 연구 성과 개요


BIM 모델링을 위한 초기설정

• 항목이 많음 → 작업시간 단축 및 표준화 방안 필요• Revit의 Template 파일• 설계사별 업무방식에 맞게 활용


Revit MEP Template 작성

• Units Setting• Line Setting• Project Browser

– View, Sheet

• Sheet의 Title Block• Family• Mechanical Setting

– 배관 및 덕트의 Sizing 관련 변수 제어– 배관과 덕트의 치수, 2D 심벌


모델링을 위한 라이브러리(Family) 작성

• Revit 패밀리– 시스템 패밀리 : 벽, 지붕, 바닥, 기둥, 덕트, 배관 등– 컴포넌트 패밀리 : 장비, 배관 부속, 태그 등

• 라이브러리 구하기– S/W에 내장– 외부 제작– 프로젝트의 초기 단계에 없는 것 미리 구축

• 작성 지침– 라이브러리 작성 Guideline :– 파일 용량을 고려하여 형태 단순화– 가능한 parametic modeling– 추후 검색/Filtering을 고려한 분류체계에 따라 구축


라이브러리 작성 대상 기기/자재 파악

라이브러리 구축방안 검토

개별 패밀리멀티형 패밀리

(Type 기반 / CSV기반)

장비 특성별 라이브러리 작성 방법 분류

매개변수 적용(Parametric 기법 검토)

장비 특성별 매개변수 적용 방법 검토

라이브러리 작성법


모델링 예

건축물 개요용 도 : 근린생활 및 업무 시설

시스템 : AHU / EHP

층 수 : 지상 13층, 지하 2층

연면적 : 약 12,400 ㎡


냉,난방설비 : EHP실내(외)기, 냉난방 덕트, 덕트 및 배관, 기타 장비환기설비 : 전열교환 환기장치, 급/배기 덕트, 디퓨져

냉,난방설비

환기설비

냉,난방 및 환기설비

모델링


모델링

MEP 시스템 구성을 위한 공종별 세부 속성값 입력 및 계통 지정


소방설비 : 소화배관, 스프링클러, 연감지기, 옥내소화전, 제연덕트

모델링


위생설비 : 위생기구, 위생배관(급수/급탕/오수/배수/통기관)

모델링 예


- 조명설비 : 조명기구, 조인트박스- 전열설비 : (바닥)콘센트함, 조인트박스- 방송설비 : 스피커, 기구일람- 기타설비 : 정보통신 설비(TV분배기함, LAN outlet)

전력간선 설비(풀박스)

모델링 예


1) 배관 사이즈 계산

대상 : 급수 및 급탕

조건 : Friction or/and Velocity

근거 : 위생기구 급수/급탕 부하단위General conversion from fixture units to flow

(2006 International Plumbing Code)

2) 덕트 사이즈 계산

Friction or/and Velocity

Equal Friction

Static Regain Methods

Engineering Calculation


간섭체크

냉,난방 냉,난방 위생 위생 소방 소방 환기

단면검토

BIM활용 – 간섭체크


BIM활용 – 2D 도면추출

• 기존 설계방식의 도면– 도면목록, 장비일람표, 계통도, 평면도, 단면도, 겨냥도, 상세도– 외주도면 – 자동제어, 방음/방진, …

• 도면목록, 장비일람표• 계통도 √• 평면도• 단면도, 겨냥도• 상세도 √• 외주도면 √


BIM활용 – 2D 도면추출


BIM활용 – 물량산출


물량산출 방법 시스템 구성

시스템 구성 보완방법

- 사용자가 기계장비, 위생기구 등을 기반으로 구성

- 배관/덕트는 해당 장비, 기구와 연결되어 자동으로

해당 시스템으로 등록됨

- Revit MEP의 시스템 브라우저에서 관리

- 시스템 툴 오류 및 한계가 있음

- 모델링시 배관/덕트를 시스템별로 구분하여 Type을 정의

- 위생배관 (급수, 급탕, 오수, 배수 등)

- 공조배관 (공급, 리턴, 배수 등)

- 공조덕트 (급기, 리턴, 외기 등)

- 환기덕트 (외기, 배기 등)

- 시스템별 배관/덕트 물량 산출

- 용도 / 종류 / 사이즈 등으로 세분화 가능

- 시스템 또는 패밀리(배관/덕트)가 기준이 되어야함

BIM활용 – 물량산출

32HANAHANA ㈜하나기연HANA Consulting Engineers Co., Ltd.Walkthrough Image

BIM활용 – 가시화

Contents01. BIM기반 설계 프로세스02. BIM 모델링 및 활용 프로세스03. 가상건설시스템 개발 연구 개요


가상건설시스템 연구 개발 개요

• 사업명 : 첨단융합건설기술개발사업• 과제명 : 가상건설시스템 개발• 주관연구기관 : ㈜두올테크• 연구기간 : 2006.12.29~2011.10.28• 참여 세세부 :

– 1-4세세부– 한양대학교 송규동 교수 연구팀


주요 연구 내용

• 설비 라이브러리 개발 및 보완• 냉난방 부하계산을 위한 데이터 전달• 파일럿 테스트


설비 라이브러리 개발

• 설비 라이브러리 작성 지침 개발• 설비 자재/기기 유형별 라이브러리 프로토타입 개발


냉난방부하 계산을 위한 데이터전달

• IFC vs. gbXML

• 외국의 유명 프로그램의 경우 공간

의 형상 정보 등을 IFC로 format에

선 import 못하나 gbXML형식은 가

능한 것이 많음

• 국산 냉난방부하계산 프로그램의

경우 IFC와 gbXML모두 지원 안됨

• 1차적으로 국산 냉난방부하계산

프로그램을 위한 gbXML 데이터

입력 인터페이스 모듈 개발

▶ gbXML 지원- Trane사의 TRACE 700- Carrier사의 HAP- Elite Software사의 CHVAC- Autodesk사의 ECOTECT- IES, Ltd.의 Virtual Environment- EDSL사의 TAS 등

▶ IFC 지원- Autodesk사의 ECOTECT - Design Builder (차기 버전 예정)

외국 주요 프로그램의BIM 표준 포맷 지원 상황


gbXML 파일에서 냉난방부하계산용 데이터 추출


건축물 개요건축물 : 성균관대학교 기숙사

(자연과학캠퍼스)

설 계 : ㈜삼우종합건축사사무소

용 도 : 숙박시설

시스템 : AHU / FCU

층 수 : 지상 13층, 지하 2층

연면적 : 약 6,000 평

파일럿 테스트-1


프로젝트 중점사항

Collaboration1. 협업 체계2. BIM 모델 통합

Engineering3. 냉,난방 부하계산

파일럿 테스트-1

㈜하나기연Consulting Engineers Co., Ltd.

Tel. 02-562-3894Fax. 02-538-5119

기술연구소김영돈 소장(ex.340)

HANAHANA