Civil BIM 활용서 : 토공 및 코리더 편

토목 BIM 분야, 그 중에서도 특히 실무 중심의 단지 설계에 필요한 핵심 지식과 실용적인 방법론을 깊이 있게 다루고 있다. 본 교재 단지 설계는 주거, 상업, 공업 등 다양한 용도로 활용될 특정 지역을 대상으로 계획 수립부터 실제 개발까지 전 과정을 포괄하는 작업이다.

[머리말]
본 교재는 토목 BIM 분야, 그 중에서도 특히 실무 중심의 단지 설계에 필요한 핵심 지식과 실용적인 방법론을 깊이 있게 다루고 있습니다. 본 교재 단지 설계는 주거, 상업, 공업 등 다양한 용도로 활용될 특정 지역을 대상으로 계획 수립부터 실제 개발까지 전 과정을 포괄하는 작업입니다. 일반적으로 단지 설계는 기본 계획 수립, 설계 구상, 세부 설계, 시공 및 관리의 네 가지 주요 단계로 진행됩니다. 각 단계에서는 대상지의 지형, 토양, 기후, 기존 인프라 등을 면밀히 분석하고, 이를 바탕으로 건물 배치, 도로망, 공원 및 녹지 공간 등 구체적인 계획안을 수립하며, 최종적으로 시공 및 유지관리 계획까지 포함합니다. 이러한 과정은 다양한 분야의 전문가들이 긴밀하게 협력하며 진행되며, 각 단계에서의 철저한 계획과 면밀한 검토가 프로젝트의 성공에 결정적인 역할을 합니다. 본 교재는 바로 이러한 단지 설계의 전반적인 과정을 토목 BIM의 관점에서 어떻게 효율적으로 수행할 것인가에 중점을 두고 내용을 구성하였습니다.

<토목 BIM의 도입 배경과 필요성>
건설 산업은 오랜 기간 동안 수작업과 2차원 도면을 기반으로 발전해 왔습니다.
1970~1990년대에는 제도대와 T자 등으로 설계도면을 작성했으나, 1990년대 중반부터 디지털 도면과 CAD, 엑셀 기반 자동화 프로그램이 도입되며 설계의 효율성과 정확성이 크게 향상되었습니다. 이러한 디지털화의 흐름은 2000년대 들어 BIM(Building Information Modeling)이라는 혁신적 패러다임으로 빠르게 전환되고 있습니다.
BIM은 건축 분야에서 시작되었으나, 최근에는 도로, 철도, 교량, 터널, 댐 등 토목인프라 전반에 걸쳐 필수 기술로 자리잡고 있습니다. 특히, 국내외 발주기관들이 BIM을 의무화하거나 적극적으로 도입을 유도하면서, 토목 분야에서도 BIM의 활용은 선택이 아닌 필수로 인식되고 있습니다. 이는 프로젝트의 복잡성과 규모가 커질수록 다양한 이해관계자 간의 협업과 정보 통합의 중요성이 커지기 때문입니다.

<토목 BIM의 정의와 특징>
BIM은“ 시설물의 물리적·기능적 특성을 디지털로 표현한 모델”로 정의됩니다. 국토교통부, 미국 GSA, NIBS 등 여러 기관은 BIM을 시설물의 생애주기 전반에 걸쳐 신뢰할 수 있는 정보를 제공하는 디지털 모델 및 업무 절차로 설명합니다. 즉, BIM은 단순한 3D 모델링을 넘어, 설계·시공·운영·유지관리 등 전 과정에서 데이터를 통합·관리하는 정보 플랫폼입니다.
토목 BIM은 다음과 같은 특징을 가집니다.
● 3차원 모델 기반의 설계 : 기존 2D 도면 대비 공간적 이해도와 시각화가 뛰어나며, 복잡한 구조물의 간섭 검토 및 설계 오류를 사전에 파악할 수 있습니다.
● 정보 통합 및 협업 강화 : 구조, 토목, 설비, 전기 등 다양한 분야의 정보를 하나의 모델에 통합해 각 부서 간 협업을 촉진하고, 설계 변경이나 시공성 검토를 신속하게 수행할 수 있습니다.
● 생애주기 관리 : 설계, 시공, 유지관리, 해체까지 시설물의 전 생애주기에 걸쳐 데이터를 축적·활용함으로써 유지관리 효율성과 비용 절감 효과를 극대화합니다.

<토목 BIM의 주요 효과와 적용 사례>
토목 BIM은 다음과 같은 효과를 제공합니다.
● 의사결정 지원 : 3D 모델과 속성정보를 바탕으로 계획 단계에서 신속하고 정확한 의사결정을 지원합니다.
● 설계·시공 오류 예방 : 복잡한 구조물의 간섭 검토, 시공성 검토 등을 통해 재시공과 비용 낭비를 최소화합니다.
● 공정 및 원가 관리 : 4D(공정), 5D(원가) 등으로 확장되어 시공 일정 및 예산을 체계적으로 관리할 수 있습니다.
● 유지관리 효율화 : 시설물의 속성정보가 유지관리 시스템과 연동되어, 자산 관리와 유지보수의 효율성이 크게 향상됩니다.
실제 국내외에서는 호남고속철도, 부산지하철, 대형 교량 및 터널 등 다양한 토목 프로젝트에서 BIM이 적용되어 설계 품질, 시공성, 안전성, 공정 관리 등에서 높은 성과를 거두고 있습니다. 예를 들어, 호남고속철도 현장에서는 주요 구조물과 지형을 3D로 모델링하고, 가상현실 기반 안전관리, 장비 운영관리 등 선진 기법을 도입해 현장 관리의 혁신을 이끌었습니다.

<단지 설계 BIM 프로세스>
단지 설계는 주거, 상업, 공업 등의 용도로 사용될 특정 지역을 계획하고 개발하는 과정입니다. 보통의 경우 아래의 4단계로 진행됩니다.
● 기본 계획 수립 : 대상지의 현황을 분석하고, 토지 이용 계획을 수립합니다. 이 단계에서는 지형, 토양, 기후, 인프라 등을 고려합니다.
● 설계 구상 : 기본 계획을 바탕으로 구체적인 설계안을 작성합니다. 건물 배치, 도로망, 공원 및 녹지 공간 등을 포함합니다.
● 세부 설계 : 구체적인 건축 설계와 엔지니어링 설계를 진행합니다. 이 단계에서는 건축물의 구조, 전기, 기계, 배수 시스템 등을 상세히 설계합니다.
● 시공 및 관리 : 설계된 내용을 바탕으로 실제 시공을 진행하고, 시공 중 발생할 수 있는 문제를 해결합니다. 또한, 완공 후 유지 관리 계획을 수립합니다.
단지 설계는 다양한 전문가들이 협력하여 진행되며, 각 단계에서의 철저한 계획과 검토가 필요합니다.