국내에서 BIM(빌딩정보모델링) 활성화는 주로 설계와 시공분야에 치중되어 있었습니다. 그러나 한국도로공사가 처음으로 유지 관리 분야에도 BIM을 확대 도입하여, 사회간접자본(SOC : Social Overhead Capital) 노후화를 정확히 예측하고 목표 수명을 고려하여 최적의 사업시기를 결정한다고 하는데요. 오늘은 마이다스캐드가 도로 및 교량 유지 관리에 도입되는 BIM에 대해 알아보려고 합니다.

목차

01. INTRO
02. BIM 디지털화 추진
03. 유지 관리 BIM 표준 활용
04. 도로 및 교량 유지 관리의 중요성

01. INTRO

<고속도로 교량을 건설 중인 모습>
*출처: http://www.pmnews.co.kr/105392

<한국도로공사 BIM 활용방안 개념도>
*출처: 한국도로공사 EX-BIM 가이드라인

도로나 건물을 건설 관리하기 위해 필요한 BIM(Building Information Modeling)은 건축물 및 다양한 구조물을 디지털 3D 모델로 표현하고 관리하는 프로세스와 기술을 말하며, 단순한 3D 모델링을 넘어 설계, 시공, 운영, 유지 보수, 폐기까지 건물 생애주기 전반에 걸친 정보를 통합하여 관리하는 체계적인 방법론을 의미합니다.

보통 국내에서는 BIM을 설계나 시공분야에서만 활용하고 있었지만 한국도로공사는 국내 발주기관 중에선 처음으로 유지 관리 분야에도 BIM을 확대 도입한다고 하는데요. 유지 관리 분야까지 확대하여 BIM을 적용한다면 한국도로공사는 유일하게 사회간접자본(SOC : Social Overhead Capital) 목적물의 목표 수명을 고려한 최적의 사업시기를 결정할 체계를 마련할 수 있게 됩니다.

02. BIM 디지털화 추진

<디지털 BIM 활성화에 따른 미래 건설 모습>
*출처: http://www.molit.go.kr

<기존 현황 시설물의 디지털화를 위한 도구로 활용되고 있는 레이저스캐닝>
*출처: 한국도로공사 EX-BIM 가이드라인

<양평~이천 고속도로 BIM>
*출처: https://dnews.co.kr

한국도로공사는 BIM 기반 유지 관리 디지털화 추진방안을 수립하겠다고 밝혔습니다. 현재 유지 관리 BIM을 디지털화하고, 유지 관리 생성 데이터 운영 체계를 마련하고자 소프트웨어 고도화를 추진 중인데요. 도로공사는 연내 공용 중인 교량 3D 구현과 유지 관리 데이터 입력 기능을 개발하기로 하여, 설계와 시공을 유지 관리까지 연계하여 소프트웨어를 개발하기로 했습니다.

또한 국토교통부에서는 기존의 종이 도면 • 인력 중심에서 첨단 기술 중심으로 전환하고자 2030년까지 건설 전 과정을 디지털화•자동화하는 것을 목표로 '스마트건설 활성화 방안'을 발표하였으며, BIM을 중심으로 건설산업을 디지털화하고 건설기계 무인 조종이나 탈현장건설(OSC) 활성화를 통해 생산 시스템을 선진화하겠다는 내용을 담았습니다.

스마트건설 활성화 방안을 살펴보면 BIM이 건설 현장에서 보다 효율적으로 정착할 수 있도록 데이터 작성 기준 등의 표준을 규정한 BIM 시행지침을 제정하면서, 설계도와 시공상세도를 BIM으로 작성해 납품할 수 있도록 관련 기준을 개정하였습니다.

이에 따라 올해 하반기부터 1천억원 이상의 도로 분야 공공 공사에 BIM를 우선 도입하고, 이를 철도•건축(2023년), 하천•항만(2024년) 등으로 순차 도입할 계획이라고 하는데요. 디지털화된 정보를 관리할 수 있는 BIM이 활성화되면, ICT•로봇 등 첨단기술 활용도를 높여 건설 자동화의 기본 토대가 마련됨으로써 시설물 준공 이후에는 디지털 트윈 기반의 유지 관리 체계도 구축이 가능할 것으로 전망됩니다.

03. 유지 관리 BIM 표준 활용

<도로교통연구원이 개발한 시스템인 BIMEX를 활용한 개요도>

<외관조사도를 맵핑한 모습>
*출처: https://dnews.co.kr

한국도로공사는 디지털 기술 개발과 연계한 유지 관리 BIM 표준활용안을 마련하기로 하였습니다. BIM 표준안을 마련하기 전에 우선 시범사업을 운영한다고 하는데요. 도로교통연구원이 교량 BIM 모델 생성을 위해 개발한 시스템 BIMEX를 활용하여 디지털시범지사 13곳에서 3D 모델을 생성할 계획이라고 합니다. 시범사업 대상은 정밀안전점검이 필요한 교량을 대상으로 선정하였으며, 1988년 준공한 부산의 경부선 노근철육교와 2000년 준공한 대전남부선 무수4교가 포함되었습니다. 

정밀안전진단 결과 보강 대상 교량에서도 3D 모델링에 필요한 데이터를 취합한다고 하며, 경부선이며 금강2~4교 노선이 대상으로 선정되었는데요. 이를 통해 도로공사는 점검 결과와 보수보강 결과는 BIM 맵핑하고 교면 포장, 교량 바닥판 등 첨단장비 조사결과를 층별로 입체화 할 방침입니다. 참고로 맵핑은 키(key) 역할을 하는 데이터와 값(value) 역할을 하는 데이터를 짝지어 저장하는 데이터 구조를 뜻합니다.

04. 도로 및 교량 유지 관리의 중요성

<보행로가 붕괴된 성남 정자교>
*출처: https://www.ajunews.com
<폭우로 인해 침수된 청주 궁평2지하차도>
*출처: https://www.hankyung.com

도로 및 교량 건설 시에는 설계와 시공도 중요하지만 건축이 완료된 후 안전하게 이용하기 위해서는 유지 관리 작업도 매우 중요합니다. 최근에 발생한 성남 정자교 붕괴 사고는 교량이 노후화된 것은 물론 사전 점검 이후 제기된 보수 및 보강 조치를 취하지 않았습니다. 사고조사위는 붕괴의 직접적인 원인으로 도로 하부 콘크리트와 캔틸레버부 인장철근 사이의 부착력 상실되었다고 설명하였으며, 정자교 콘크리트 코어에 대한 재료시험 결과 도로부 콘크리트가 동결융해와 제설제에 의해 손상돼 캔틸레버부를 지지하는 철근의 부착력이 감소하였다고 판단했죠.

추가로 점검 과정에서 포장 균열과 캔틸레버 끝단 처짐, 동결융해로 인한 균열, 파손 등이 관측된 것으로 확인되었는데요. 그러나 이에 대한 원인 분석과 보수·보강 조치는 미흡하여, 정자교 보도부 붕괴는 복합적인 요인으로 발생한 것으로 최종 결론지어졌습니다.

또한 올여름에 내린 폭우로 인하여 인근 하천이 범람하면서 청주 궁평2지하차도가 침수되었습니다. 이로 인해 지하차도가 침수되는 것을 방지하고자 대통령령으로 정하는 바에 따라 진입 차단시설을 설치하도록 하는 '지하안전관리에 관한 특별법 일부개정법률안'이 발의되었습니다.

이러한 침수 시설을 방지하기 위해서는 지하차도 설계 시 배수시설이 중요하므로, 집수유역 면적, 우수유입량, 강우강도도달을 산정해서 설계해야 합니다. 그리고 배수 시설은 U형 배수 측구 단면은 첨두 유입량을 수용할 수 있는 크기로 설계하여야 하며, 횡단 배수관 연결부에는 우수받이 설치가 필수입니다. 뿐만 아니라 집수정 용량은 집중호우를 고려하여 소요 용량의 1.2에서 1.5배를 할증해야하고, 펌프시설은 수위 변동에 따라 펌프시스템을 적용해야 합니다.

*출처: https://pixabay.com/

심각해진 지구온난화로 인하여 이상기후 현상이 발생하고 있고, 이로 인해 도로에도 많은 피해 사건이 발생하고 있습니다. 최근에 한반도를 중심으로 태풍 카눈이 강타하면서 전국 곳곳에서 도로가 침수되기도 하였죠. 특히 우리가 어딘가로 이동할 때 지나갈 수 밖에 없는 도로와 교량은 항상 안전하게 다닐 수 있는 환경을 갖추어야 된다고 생각되는데요. 설계와 시공분야에서만 적용되던 유지하고 관리할 때도 활용한다면 붕괴 또는 침수로 인한 피해를 줄일 수 있지 않을까 기대해봐도 좋을 것 같습니다.

해당 게시글이 유익했다면