특수교량 유지관리를 위한

BIM 기반 시스템 개발

이덕근, 한국시설안전공단

기술현황

BIM 기반 유지관리시스템

향후 적용 방안

CONTENTSCONTENTS

1.

2.

3.

1. 기술현황

Web 기반의 정보 공유

다수 특수교량 정보의 통합 관리

ICT 융합

시설물 유지관리

활용성 증대

현장 점검 정보 활용성 증대

정보의 생성과 소비의 지능화

정보 표준화, 교환 체계 구축

구조물 생애주기 유지관리 정보 관리

BIM 유지관리 Web 관련자(기관)의 정보 공유손상사진

측정, 시험 Smart Solution

설계 정보

유지관리 이력 계측, 시험

BIM

Model

Integrated

DB

점검야장

차세대 유지관리 시스템 개발의 목표 설정

4

BIM관련 국내 기술동향

인프라 자산의 자원 요구량 : 계획 · 설계 · 시공단계 유지 · 관리 · 운영단계

유지관리 시장에서 BIM 기술의 가치

Maintenance

Operations

Viability of Asset Inventory

Co

st

Va

lue

Time

BusinessReq.

DesignConstruct Use

프로젝트수행 기간준공납품

운영 및 유지관리자산 관리

Work upstream and downstream to make value flow

Retire

$ $$ $$$$

인프라 자산 관리적 측면에서 BIM의 필요성 부각

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영국 BS 표준 : BS1192

UK BIM Standards

Digital Planof Works+ClassificationSystem(Uniclass 2?)

PAS 1192:2 PAS 1192:3 BS 1192:4 BS1192:2007

April 2005CIC PIInsurance

CIC InformationManagement

CIC BIMProtocol

유지관리주체의 정보요구사항(EIR)에 따라 자산정보모델 정의

Database 기반 다양한 시스템과의 연계성 확보

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사업 수행시 공유정보환경을 통해 시설물 정보 축적

BIM관련 기술동향

유지관리 정보모델 정의를 통해 새로운 비즈니스 창출

BIM관련 기술동향

FHWA & NIBS : OpenBrIM (Open Bridge Information Modeling)

OpenBrIM APP

OpenBrIM Library

모델생성및시각화를위한모듈

사용자가변수기반으로정의

Cloud에공유되어누구나생성및접근가능

모델의구성과조합을위한모듈

Library 의모델의 방향과선형을설정

Open BrIM Volume 3 Released : Dec. 2015Volume Object for Tapered Column

다양한 어플리캐이션 사용자간의 자유로운 정보 및 모델 데이터 교환을 위한 대안

변수기반 XML을 이용한 모델링 이용자가 자유롭게 변환 및 가공 가능

미국에서 표준적으로 사용하는 30개의 교량형태 Library로 구축 (IFC 현황 반영 노력)

14

BIM관련 기술동향

IBAM : Integrated BIM Asset Manager

독립형(Standalone) 데이터베이스 운영 가능

부재 모델에 관련 정보가 연결되는 IBAM 형태로 운영

BIM model 과 Game Engine 조합 운영 : 다양한 어플리케이션 개발 가능15

BIM관련 기술동향

i – construction Japan

BIM CIM I-construction

2009 2012 2016

2016년 공사금액 $3M 이상의 토공을 i-construction 시범적으로 실시

2020년 목표 : 모든 공종을 i-construction으로 진행하도록 발주기관에서 요구

일본은 BIM의 확장단계로 국가차원의 i-construction 도입을 준비

i-construction : 무인체, 영상 이미지와 3차원 스캐너 등을 이용하여측량, 설계, 시공, 유지관리단계를 아울러 총체적으로 건설을 관리하는 체계

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2. BIM 기반 유지관리시스템

연구 개발 내용

• BIM 관련 기술조사 및 표준 분석

• 유지관리 체계 분석

• 정보요구사항 정의

• 3D Model Inventory 정의, 정보전달체계 정의

• 3D 모델 및 연계정보의 구성

• 프로토타입(Prototype) 구축

• BIM기반 유지관리 운영체계 정보 연계

• 정보 조회/획득/전달 체계 구현 : 30 FPS

• 실교량 Pilot Test

• 실무적용성 검증 결과 보완

• 문서화 지침화

1. BIM기반 정보운영체계 구성

2. 유지관리 운영시스템 구현

3. 실교량 검증 및 적용성 확보

연구 내용

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시범적용 대상 교량: 제2진도대교

기술여건 분석사용자요구 정의아키텍쳐 설계

요소별 응용구현단위 시험연계(통합) 시험

T/B 구축현장 Feed back문서화 및 지침화

운영주체 특수교량 확장국도상 특수교량 통합유지관리시스템 구현

설계,기반자료

구축

요소기술구현

시제품검증,보완지침화

기술활용통합 확장

추진방안

산출결과

기능명세서정보(데이터) 명세서

모델정의서인벤토리 구성체계

프로그램 및 웹 설계서연계 데이터 명세서요소별, 연계 시험서

시스템 구축 보고서T/B 검증 보고서

시스템 운영 및 데이터연계 가이드

통합 시스템 매뉴얼T/B 포함 전체 특수교량

관리 문서 구성

연구개발 기술 실시

문제점 및 현황파악1차년도 2차년도 3차년도 실무 운영

기술의 실증과 단계적 구현

기술의 단계적 구현과 실증 시험을 통한 완성

연구 추진방안

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정보요구사항에 따른 정보 DBMS 구축

교량의 기본정보를 포함 점검정보 및 연계정보와 같은 유지관리 정보를 구성

DBMS(DataBase Management System) 구축

Attribute 정보 Archive 정보

주탑

보강형 교대

교각

케이블

점검정보

BIM 기반 정보체계

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정보요구사항 정의

시스템 ERD 반영을 위한 특수교량 정보요구사항 일반화

BIM 기반 정보체계

부재속성

정보

시공설계

정보

점검관리

정보

정보요구사항 EIR에 따른 모델 연계 정보 획득

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BIM 기반 특수교량 BMS정보요구사항

단위 부재별 Preset(속성정보), Archive정보(참조 및 부가정보)정의 및 ID 정의

Archive정보는 ID 기반으로 3D모델과 각 정보들 연계하여 관리

구 분 종류 정보형태

Preset

(부재속성정보)

• 부재 고유코드 • 부재 TYPE• 재질 및 속성 • 부재 치수• 설계속도 • 제작비용

• txt 파일

• D/B table

Archive

(설계/시공정보)

• 설계단계정보(Design)- 설계보고서, 유지관리 매뉴얼, 해석보고서, 기본도면• 시공단계정보(Construction)- 준공도서, 시험성적서, 제품사양서- 준공도면, 준공사진, 시방서• 점검관련정보(Inspection)- 초기점검보고서, 정밀안전진단보고서- 점검 매뉴얼(점검요령)- 시기별 점검보고서, 시기별 외관조사망도- 시기별 점검결과표 및 실시결과 요약표• 유지관리관련정보(Maintenance)- 시기별 보수/보강 상세 이력표• 모니터링정보(Health Monitoring)- 계측센서 데이터- 계측센서 위치도, 센서사양서

• pdf• jpg• dwg

DataBase

(점검생성정보)

• 시기별 점검계획 • 외관조사, 시험 및 조사• 점검사진, 동영상, 음성, 점검자의견• 상태평가 결과 • 시기별 점검이력정보

• jpg, avi, mp3• dwg• D/B table

이외 손상점검 및 계측정보 요구사항에 대해 정의 생성정보 관리 및 활용

BIM 기반 정보체계

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정보요구사항 및 모델 연계 정보 정의

특수교량 정보요구사항 일반화정보연계를 위한 정보요구사항 상세화

BIM 기반 정보체계

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BIM기반 특수교 유지관리 가이드 라인 제시 : 인벤토리 체계 및 코드 구성

시설레벨

HW

구조레벨

BR

교량형식

CS(Cable-Stay)

교량코드

CS(Conc’-Steel)

주탑01 - 점검세그먼트01PY01 – SEG01

주탑01 - 점검세그먼트01PY01 – SEG01

주탑01 - 점검세그먼트02PY01 – SEG02

주탑01 - 점검세그먼트02PY01 – SEG02

주탑01 - 점검세그먼트03PY01 – SEG03

주탑01 - 점검세그먼트03PY01 – SEG03

⁞⁞주탑01 - 점검세그먼트57

PY01 – SEG57주탑01 - 점검세그먼트57

PY01 – SEG57

주탑01 - 앵커소켓 001PY01 – AS 001

주탑01 - 앵커소켓 001PY01 – AS 001

주탑01 - 앵커소켓 002PY01 – AS 002

주탑01 - 앵커소켓 002PY01 – AS 002

주탑01 - 앵커소켓 003PY01 – AS 003

주탑01 - 앵커소켓 003PY01 – AS 003

⁞주탑01 - 앵커소켓 104

PY01 – AS 104주탑01 - 앵커소켓 104

PY01 – AS 104

주탑PY주탑PY

보강거더SG

보강거더SG케이블

CA케이블

CA타이다운

TD타이다운

TD신축이음

EXP신축이음

EXP교량받침

BE교량받침

BE교각

P교각

P

주탑02 - 점검세그먼트01PY02 – SEG01

주탑02 - 점검세그먼트01PY02 – SEG01

⁞⁞

목포대교

BIM 기반 정보체계

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BIM기반 특수교 유지관리 가이드 라인 제시 : 점검코드 일반화 (손상)

손상코드 구성 분류체계 및 ‘콘크리트 바닥판 손상코드’ 예시

BIM 기반 정보체계

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BIM기반 특수교 유지관리 가이드 라인 제시 : 점검코드 일반화 (인벤토리)

인벤토리 점검코드 생성을 위한 하위구조계 세분화추후 Big Data 기반의 예측 모델 수립 활용

점검코드 구성 예시

BIM 기반 정보체계

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BIM기반 특수교 유지관리 가이드 라인 제시 : QR코드를 활용한 점검 과정 효율화

ImageEncodingProperties imgFormat = ImageEncodingProperties.CreateJpeg();// create storage file in local app storage

StorageFile file = await ApplicationData.Current.LocalFolder.CreateFileAsync("temp.jpg",CreationCollisionOption.GenerateUniqueName);

// take photoawait captureMgr.CapturePhotoToStorageFileAsync(imgFormat, file);

// Get photo as a BitmapImageBitmapImage bmpImage = new BitmapImage(new Uri(file.Path));bmpImage.CreateOptions = BitmapCreateOptions.IgnoreImageCache;using (IRandomAccessStream fileStream = await file.OpenAsync(FileAccessMode.Read))

{wrb = await Windows.UI.Xaml.Media.Imaging.BitmapFactory.New(1, 1).FromStream(fileStream);}

점검 부재 QR코드 부착

QR코드 스캔기반 부재 ID 인식

940-SG04ITUR-E02D01SD01AS05-170601

알고리즘 : ID인식 및 자동 검색

점검 부재 관리 상세 표출점검 수행 및 반영

BIM 기반 정보체계

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유지관리 정보 조회/획득/전달

체계구현

BIM기반 유지관리 정보 관리 시스템

Prototype 구축BIM기반 유지관리 운영체계

정보연계

사장교 전교 모델: 유지관리정보 조회 및 관리

유지관리 정보 인벤토리 대응 모델: 유지관리 정보의 생성/조회

유지관리 시스템

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BIM기반 유지관리정보 관리 시스템 Prototype 구축

국도상의 특수교량 중 사장교 형식의 제2진도대교 대상으로 Prototype 구축

현장점검 정보 생성 프로그램과 유지관리정보 관리 프로그램으로 구성

Client PC 유지관리정보 관리 ProgramBIM모델과 유지관리 정보 결합Preset정보 및 Archive정보 조회 및 관리점검이력 및 계측이력 정보 조회

정보의 생성 및 활용 정보의 조회 및 관리

Smart Mobile 기기(Tablet) 기반기존 정보 입력 환경 대체 Program점검정보, 사진, 영상 결합네트워크 기반 양방향 정보 교환

유지관리에 필요한 정보를 3D모델과 연계하여 관리하는 시스템 구축

유지관리 시스템

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실교량 적용 Pilot Test

공단의 관리 대상교량인 제2진도대교(사장교) 대상으로 Pilot test 수행

제2진도대교 전체구조계 모델: 유지관리정보 조회 및 관리

유지관리 정보 인벤토리 대응 모델: 유지관리 정보의 생성/조회

현장점검 과 유지관리정보 조회 등 시스템 운영 테스트 수행

시스템 검증 및 적용성 확보

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3. 향후 적용 방안

BIM기반 유지관리 정보 관리시스템 활용 및 확장성

시공정보3D 형상모델(준공모델)

체계화된정보구성 타교량확장용이

BIM기반 특수교량 유지관리 가이드 라인 반영 정보 구성 및 전달

한국시설안전공단에서 관리중인 타 교량 확장 방안

설계정보

점검정보

시스템 검증 및 적용성 확보

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Network 기반 데이터 통합 시스템

Project A

Open Bridge Data

교량유지관리Platform

전문가서비스개발자정책결정자

Project B

Project C

Project Z

NBMS

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공개데이터기반분석기능

및서비스개발

BIM 기반 특수교 자산관리

정보표준 : 디지털 기반 정보교환 체계 – Paperless 및 클라우드 기반 프로세스 진행

O&MConstructionDetailed Des

ignConcept De

signPlanning

Project/Asset Productivity & Business Process

생산성향상솔루션

공유데이터환경

Context Share Optioneering

AutomationIssuesResolution

Components Center Project PerformanceDashboards

Project Share DeliverablesManagementMicrosoft Azure

Design Review Road Rail Bridge Site BuildingAnalyze

협업시스템

자산관리시스템

소프트웨어 : 시설물 자산관리까지 정보를 전달할 수 있는 체계 및 서비스 생성

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감사합니다.