Research Paper

Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea. 31 December 2023. 381-389
https://doi.org/10.7734/COSEIK.2023.36.6.381

ABSTRACT


MAIN

  • 1. 서 론

  •   1.1 연구의 배경

  •   1.2 WBS-CBS 매핑 및 CBS 수량 분개

  •   1.3 CBS 코드의 문제점

  •   1.4 선행연구

  •   1.5 국외표준현황

  • 2. 본 론

  •   2.1 연구의 범위 및 방법

  •   2.2 효율적인 수량분개 방법

  •   2.3 CBS 코드 표준화

  • 3. 결 론

1. 서 론

1.1 연구의 배경

국토교통부는 2022년 7월에 스마트 건설 활성화를 위해 2030년까지 1,000억 원 이상 모든 공사에 BIM(Building Information Modeling)의무 적용을 골자로 하는 󰡔스마트 건설 활성화 방안(S-Construction 2030)󰡕을 발표하였다. 이에 따라 2022년부터 발주처는 1,000억 원 이상 공공공사에 대해 발주 단계에서 BIM 의무 도입을 추진하고 있다. 이 방안은 제도정비, 공공 중심 BIM도입 확대, 전문인력 양성의 건설산업 디지털화와 건설기계 자동화 및 로봇 도입, 제조업 기반의 탈현장 건설(OSC; Off- Site Construction) 활성화, 스마트 안전장비 확산의 생산시스템 선진화 그리고 스마트 건설산업 육성 등을 목표로 하고 있다.

주요 기관별 BIM 적용현황을 살펴보면, 건축 분야가 조달청, 한국토지주택공사, 서울주택도시공사 등에서 활발하게 BIM 사업을 추진하고 있고 토목분야(도로 및 철도)에서도 전면 BIM도입을 진행하고 있다. 정보전달체계에 대한 국제표준인 ISO 19650 인증을 한국공항공사가 획득한 이후 민간기업인 삼성물산 등이 획득하였고 최근 한국도로공사도 추진하고 있다. 이는 자체적인 디지털 기반의 정보 전달체계가 혁신되었음을 대외적으로 공인받는 효과를 가지게 된다. 또한 국토교통부가 지원한 “스마트건설기술개발사업”에서는 대규모 연구개발을 통해서 설계와 시공단계의 데이터를 디지털 방식으로 수집하고 이를 Data Lake에 축적하여 새로운 기술이나 서비스 개발에 활용될 수 있도록 추진하고 있다(Kim et al., 2021).

SOC 분야에 BIM 도입 이래로 적용 수준은 단순한 모델링과 간섭검토 등 3D 기본 기능을 활용하는데 그쳤으나, 최근에는 속성 정보와 연계하여 수량산출, 공정관리 및 시설물 유지보수까지 체계적인 정보구축과 활용을 위한 다각적인 연구가 추진되고 있다. 특히 한국도로공사는 BIM 데이터의 납품과 품질관리를 위한 BIM 통합관리시스템을 개발하여 BIM 적용을 위한 준비를 마쳐, 향후 BIM 데이터의 효율적인 활용이 가능해질 것으로 전망된다. BIM 모델 정보를 체계적으로 구축하고 활용할 수 있도록 하는 추가적인 중요한 요건은 객체분류체계와 속성분류체계 등 표준화된 정보체계의 도입과 개발이다.

이와 관련하여 국토교통연구개발로 부재 단위의 객체로 방대한 시설물을 구축할 수 있어 효율성과 정보관리 측면에서 매우 유리한 ISO 12006-3 기반의 객체지향 객체분류체계(Nam and Kim, 2018)와 수량산출과 공정 및 공사비 관리가 가능하고 표준을 사용하는 과정에서 임의 구성이 가능한 융통성이 있는 속성분류체계(Nam and Kim, 2019)가 제안된 바 있다. 흔히 BIM을 3차원 모델에서 출발한다고 생각할 수 있으나 가장 중요한 항목은 데이터이며, 이 데이터는 표준체계를 확립하고 적용함으로써 BIM의 많은 데이터가 체계적으로 관리되고 다양한 분야에서 BIM 적용의 확장성이 커지게 된다.

그러나 BIM 적용에 어려움을 느끼는 분야가 바로 공정 및 기성 관리이다. 이는 모델 객체에 WBS(Work Breakdown Structure)와 CBS(Cost Breakdown Structure)의 정보가 입력되어야 가능하다. 표준WBS는 국토교통부에서 󰡔전자설계도서_작성・납품지침(도로・하천분야)󰡕의 부속서로서 표준안을 마련하였고(KICT, 2017) 이에 관해 논의된 바 있다(Nam et al., 2017).

1.2 WBS-CBS 매핑 및 CBS 수량 분개

WBS가 실제 프로젝트에서 사용되기 위해서는 PWBS(Project Work Breakdown Structure)로 전개가 필요하다. 즉 구체적인 위치, 순번(NN) 등을 부여하여 실제 구조물의 부재와 연계시키는 작업이 필요한데 알고리즘이 단순하여 현재 충분히 자동화가 가능하다. 예를 들어 배수공의 경우 측구나 개거에 일련번호를 부여하거나 교량의 경우 교각이나 거더의 개수 및 위치정보 등을 입력하면 PWBS가 구성되는 시스템은 국책연구기관(KICT, 2018) 또는 민간에서 자체적으로 개발이 된 바 있다.

하지만 CBS는 내역서에 항목별로 합산이 되어 있고 WBS와 같이 작업별로 구분되어 있지 않으며 시간개념이 포함되어 있지 않아 공정과 바로 연계하기 어렵다. 또한 CBS 셋트(기존 CBS 모집단)가 표준WBS 7레벨과 미리 매핑이 되어있다 하더라도 단위 프로젝트의 내역서 상의 PCBS(Project Cost Breakdown Structure)는 신규 공종 또는 규격 상이 등의 이유로 CBS 셋트와 다른 경우가 많아 방대한 양을 비교하는 작업을 거쳐야 하는 어려움이 있다. 따라서 어떻게 하면 효율적으로 내역서상의 PCBS의 물량을 분개하여 PWBS에 매핑시키는 일이 문제로 대두된다.

1.3 CBS 코드의 문제점

이러한 PWBS와 PCBS의 매핑의 또 다른 걸림돌 중의 하나가 바로 일관되지 않은 CBS 코드이다. CBS 코드는 데이터베이스에서 키(key)가 되는 값으로서 대부분의 관계형 데이터베이스의 테이블끼리 연결되는 중요 근간이 된다. 현재 공사 계약에 사용되는 내역서는 대부분 상용 견적프로그램에서 만들어지는데 각 프로그램마다 생성되는 CBS 코드가 상이하고 같은 내역(공종/규격)일지라도 표현(문자열)이 달라 전산 시스템상에서는 다른 내역으로 분류되어 사람이 수작업으로 분류하던가 다른 표현이 발생할 때마다 예외 조건을 끊임없이 주어 해결해야 한다.

이러한 CBS 코드의 문제점은 계속 제기되어 왔으며, 이러한 점을 극복하고자 조달청에서는 공사원가통합관리시스템(PPS, 2010)를 만들어 2010년 8월부터 일관된 CBS 코드가 부여된 표준공사 코드를 매월 갱신하여 발표하고 있다. 하지만 이는 신규 공종이 많이 발생하지 않는 종합심사낙찰제(舊 최저가낙찰제)에 해당하는 것으로서 발주처에서 설계를 실시하고 시공사에 공내역서를 제공하는 체제에 해당되고 새로운 아이템이 많이 발생하는 턴키/대안이나 VE(Value Engineering)가 근간이 되는 기술제안 입찰제에서는 새로운 CBS 내역이 지속적으로 발생하게 되어 기존 표준공사 코드의 사용에 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 공정관리와 기성처리에 보다 효율적인 BIM 적용을 위해 이러한 문제를 해결하는 방안에 대해 연구를 수행하였다.

1.4 선행연구

현재까지 BIM을 이용하여 단순 수량검토나 간섭검토 등의 작업을 넘어 정보화 관점에서 여러 가지 연구가 진행되었다. 일찍이 적산 과정에서 WBS-CBS 통합정보 외에 객체의 개념을 도입하여 객체와 공정과 그리고 공종정보를 아우를 수 있는 통합정보를 생성하여 기성은 공간 부위 등의 객체의 개념을 기반으로 관련된 공종항목의 실적 수량을 추출하여 공종별 기성내역을 작성하고 객체단위의 기성처리는 공정과도 관계를 맺어 객체 개념을 도입한 기성을 처리하고 처리된 정보를 Activity의 실적 수량으로 처리하며 기성과 공종을 동시에 처리할 수 있는 시스템을 수립한 바 있다(Ahn and Lee, 2009). 이는 BIM적용에 앞서 WBS와 CBS통합의 개념을 정립한 것으로서 의미 있는 연구라 판단된다.

시공회사로서는 선도적으로 대림산업(現 DL이앤씨)에서 EVMS(Earned Value Management System)개념을 도입하여 CBS 수량을 미리 분개하고 이에 해당하는 WBS에 매핑하여 내역기반의 사내 기성관리시스템을 개발한 바 있다(Jung et al, 2011). 하지만 액티비티(WBS 7레벨)이 아닌 서브액티비티(WBS 8레벨)에서 CBS가 매핑되어 수량 분개작업의 복잡도가 가중되었고 적절한 로직 없이 수작업으로 이루어지다보니 현장 초기에 공무팀에서 다른 업무를 못하고 여기에만 매달려 3~4개월 동안 작업기간이 소요되는 불합리한 점이 다수 발생하는 문제점이 있었다.

또한 BIM 기반 표준 WBS를 기존의 건설사업 정보화시스템의 토목시설 BIM 라이브러리의 속성 정보에 연계한 새로운 BIM 라이브러리 데이터베이스로 구축하여 기 개발 구축된 도로/하천 수량-공사비 산출시스템의 BIM 라이브러리 데이터베이스로 연계 구축하고 도로/하천 수량-공사비 산출시스템에 매트릭스 공정-공사비 연계 활용 모듈을 추가하여 토목분야 도로/하천에 대한 수량-공정-공사비를 통합 관리할 수 있는 프로세스를 확립하는 방법을 연구하여 제시한 사례도 있다(Lee et al., 2019). 이러한 연구는 특정 모델링 프로그램에 데이터베이스를 미리 연계(매트릭스 형태)하여 모델링 완성시 WBS와 CBS가 자동으로 연동되는 사례를 단위 프로젝트에서 보여주었다.

하지만 여러 프로젝트를 수행할 때 새로운 CBS의 유입과 기존 WBS의 매핑 및 BIM으로 수량계산이 불가능한 경우 수량처리 문제 등의 문제는 다루어지지 않았다. 처음부터 전면적으로 BIM 모델로부터 수량산출이 적용되지 않는 이상 전술한 방식으로 시스템에 바로 적용하기에 어려움이 많을 것으로 판단된다.

1.5 국외표준현황

CBS의 수량분개 및 코드 정립에 대한 참고를 위해 국외 표준현황에 대해 정리하면 Table 1과 같다(Nam, 2022). 전반적으로 국제표준(ISO)은 객체지향의 BIM 기반 표준체계 개발추세로 IFC(Industrial Foundation Classes; BIM 표준정보 교환포맷)를 국제표준으로 제정, 인프라 분야로 확장개발하고 있으며 통합된 환경에서 협업을 위한 공통데이터 환경(CDE)하에 국제표준을 제정하여 레거시 데이터 연계와 실무 도입을 위한 건설정보분류체계를 적용하고 있다. 하지만 북미나 유럽에서는 수량산출시 국내처럼 정미량(精微量) 산출을 하지 않으므로 참고할 만한 CBS 수량 분개나 코드 체계는 존재하지 않는 것으로 판단된다.

2. 본 론

2.1 연구의 범위 및 방법

BIM을 공정 및 기성관리에 적용하기 위해서는 내역서의 모든 수량이 해당 WBS 하위 분류에 맞게 분개되어 CBS에 편입되고 이 CBS가 해당 WBS에 매핑되어야 한다. 이를 위해서 필수적으로 CBS의 수량분개가 수반된다. 다수의 보고에 의하면 BIM 객체에 의해 전체 수량산출이 가능한 것처럼 나타나고 있으나 실제 적용의 경우를 살펴보면 BIM 객체와 연관된 수량은 전체 내역서 수량에 최대 60%를 넘지 못한다. 이 비율은 교량이나 터널 및 배수 구조물의 경우가 대다수이고 토공, 구조물의 부대시설, 포장공 및 부대공은 토공 유동이나 BIM 모델 표현의 한계 등으로 인해 모델링이 불가능하거나 가능하더라도 경제적이지 않아 생략하는 경우가 많다.

예를 들어 교량일지라도 강교의 경우 LOD(Level of Detail)에 따라 세부 보강재나 볼트는 수량으로 표현하지 않는 경우도 많다. 터널의 강지보재(트러스 모양의 격자지보), 록볼트나 강관다단그라우팅 등 터널 지보재나 스틸그레이팅은 수량의 단위는 개수인데 이 수량을 나타내기 위해 복잡한 기하하적 구조의 모델링이 요구되어 모델링 효율이 크게 저하될 수 있다. 이러한 요인으로 BIM 전체 수량을 산출하는 것이 현실적으로 불가능하므로 이러한 수량에 대해 적절한 처리하는 문제에 직면한다. 또한 앞서 언급한 바와 같이 데이터베이스를 구성하는 테이블의 근간이 되는 키값(CBS 코드)이 프로젝트 내역서 마다 달라 CBS를 구축에 많은 어려움이 있다.

따라서 본 연구에서는 구조물 모델링으로 표현이 가능한 수량은 제외하고 내역서의 대부분을 차지하는 요소별 연장과 관련된 CBS의 수량 분개에 관한 효율적인 방법과 CBS의 코드 표준화 방안을 제시하였다.

Table 1

BIM standards in overseas

Standard Contents
ISO 12006-2 Construction Information Classification System
- Classified as 17 Classes
(Facilities, Work, Space, Location, Business Stage, Properties and ETC)
ISO 12006-3 Object-Oriented Data Exchange Basic Model Classification
(BIM based Object, Set, Relationship and ETC)
ISO 16739 IFC Format (BIM Standard Format)
- Extensively Developed in Road,
Bridge, Tunnel, River and ETC
ISO 19650 BSI : International Standards based on
BS 1192, PAS 1192-2 (Degign & Construction),
PAS 1192-3 (Maintenance)
ISO 19650-1 (Concept & Principle),
ISO 19650-2 (Assets Supply, CDE),
ISO 19650-3 (Assets Operation) and
ISO 19650-5 (Information Management, Security)
Omni Class Construction Industry Information Classification
in North America - Conventional
(Facilities, Space, Work, Location, Stage, Properties)
Uniclass 2015 Civil and Building Construction Industry Information Classification in the UK
- ISO 12006-2 based Classification System
(Field, Business, Facilities, Space, Work, Properties)

2.2 효율적인 수량분개 방법

대개 내역서(BOQ; Bill of Quantity) 수량은 수량산출서의 각 공종별로 가장 앞에 있는 총괄표(내역서 적용수량)를 보고 얻게 된다. 내역서의 각 CBS를 해당 공종의 수량산출서를 참고하여 작업명(표준WBS의 6,7레벨)을 부여하고 형식(분류), 구분(세분류) 및 상세(세세분류)로 3단계로 구성하고, 연장과 단위수량도 마찬가지 방법으로 구성한다. 즉 작업명, 형식, 구분 및 상세의 4가지 항목이 각 CBS, 연장, 단위수량의 공통점을 연결하는 키값이 되며, 이를 도식화하면 Fig. 1과 같다. WBS- CBS가 n개가 있다면 이에 해당하는 수량은 m개가 발생할 수 있고 경우의 수는 n × m개가 된다. 이와 같이 CBS, 연장, 단위수량에 대한 테이블을 구성하고 각 경우별로 수량분개 방법을 제시하였다.

https://static.apub.kr/journalsite/sites/jcoseik/2023-036-06/N0040360604/images/Figure_jcoseik_36_06_04_F1.jpg
Fig. 1.

Relation between CBS, length and unit quantity

위의 관계가 적용되는 공종은 토공의 연장관련 수량(비탈면 등), 구조물공의 연장관련 수량(방호벽, 난간, 슬래브 등), 배수공, 포장공 및 터널공 등으로서 대부분을 차지한다.

2.2.1 연장 → 수량

가장 간단한 경우로서 연장 자체가 수량이 되는 경우로, Fig. 2에서 보이는 바와 같이 연장표와 CBS 테이블에서 작업명, 형식, 구분 및 상세의 4가지 항목이 일치하는 경우만 계산하여 수량을 분개하는 방식이다.

https://static.apub.kr/journalsite/sites/jcoseik/2023-036-06/N0040360604/images/Figure_jcoseik_36_06_04_F2.jpg
Fig. 2.

(a) Case #1 : length → quantity (logic), (b) Case #1 : length → quantity (example)

2.2.2 개수 → 수량

이 경우는 연장 사례와 흡사하지만 연장 대신 개수가 수량이 되는 경우로, Fig. 3에서 보이는 바와 같이 개수표와 CBS 테이블에서 4가지 공통항목이 일치하는 부분만 추려내서 개수를 계산하게 된다.

https://static.apub.kr/journalsite/sites/jcoseik/2023-036-06/N0040360604/images/Figure_jcoseik_36_06_04_F3.jpg
Fig. 3.

(a) Case #2 : number → quantity (logic), (b) Case #2 : number → quantity (example)

2.2.3 연장×단위수량 → 수량

연장과 단위수량의 곱이 수량이 되는 경우로서 수량분개의 대부분을 차지한다. 터널의 굴착관련 수량(발파, 버력, 숏크리트, 배수, 공동구, 라이닝 등), 포장공(표층, 기층, 보조기층 등) 및 도로안내판이나 옹벽 등 구조물의 연장 내부에 단위수량이 존재하는 경우이다. 마찬가지로 Fig. 4에서 보이는 바와 같이 연장표와 CBS 테이블에서 4가지 공통항목이 일치하는 부분만 추려내되 별도의 단위수량(도로안내판이나 옹벽의 경우로 예를 들면 터파기, 되메우기, 거푸집 등) 테이블로부터 수량을 계산하게 된다.

https://static.apub.kr/journalsite/sites/jcoseik/2023-036-06/N0040360604/images/Figure_jcoseik_36_06_04_F4.jpg
Fig. 4.

(a) Case #3 : length × unit quantity → quantity (logic), (b) Case #3 : length × unit quantity → quantity (example)

2.2.4 별도연장 → 수량

2.2.1절과 동일하지만 연장표상에 연장 외에 별도 연장(면적, 가드레일/울타리 지주 간격 등)이 수량이 되는 경우로서 Fig. 5에서 보이는 바와 같이 연장표와 링크되는 별도 연장표 테이블을 구성하고 CBS 테이블에서 마찬가지로 4가지 공통항목이 일치하는 부분만 추려 수량을 계산하게 된다.

https://static.apub.kr/journalsite/sites/jcoseik/2023-036-06/N0040360604/images/Figure_jcoseik_36_06_04_F5.jpg
Fig. 5.

(a) Case #4 : alternative length → quantity (logic), (b) Case #4 : alternative length → quantity (example)

2.2.5 별도연장×단위수량 → 수량

2.2.3절과 동일하지만 연장이 별도 연장으로 변경된 경우로서 별도 연장, 즉 연장표상에 연장 외에 다른 연장에 단위수량을 곱해서 수량이 되는 경우이다. 다른 연장은 면적, 가드레일/울타리 지주 간격 등이 될 수 있으며, 단위 수량은 터파기, 되메우기, 콘크리트 타설 등 연장 내부에 존재하는 수량을 의미한다. 마찬가지로 Fig. 6에서 보이는 바와 같이 CBS 테이블에서 4가지 공통항목이 일치하는 부분만 추려 수량을 계산하게 된다. 수량을 계산하고 나서의 과정은 2.2.3절의 과정과 같이 나머지 과정을 수행하게 된다.

https://static.apub.kr/journalsite/sites/jcoseik/2023-036-06/N0040360604/images/Figure_jcoseik_36_06_04_F6.jpg
Fig. 6.

(a) Case #5 : alternative length × unit quantity → quantity (logic), (b) Case #5 : alternative length × unit quantity → quantity (example)

2.2.6 별도계산 → 수량

지금까지는 연장과 관련하여 수량을 계산했는데 이제부터는 규칙적으로 발생하는 간격의 길이나 개수에 대한 수량 산출이다. 이 경우는 정형화되어 있지 않아 계속 다른 계산식이 추가될 수 있다. 마찬가지로 Fig. 7(a)에서 보이는 바와 같이 CBS 테이블에서 4가지 공통항목이 일치하는 부분만 추려 수량을 계산하게 된다.

30m마다 1개씩 나타나는 조인트 마감처리(마지막 단부는 없음)나 4m마다 1개씩 나타나는 앵커볼트 개수가 이에 해당한다. 다음의 Fig. 7(b)는 교량부와 L형 방음벽에서의 계산 예시를 보여준다.

https://static.apub.kr/journalsite/sites/jcoseik/2023-036-06/N0040360604/images/Figure_jcoseik_36_06_04_F7.jpg
Fig. 7.

(a) Case #6 : alternative calculation → quantity (logic), (b) Case #6 : alternative calculation → quantity (example)

2.2.7 별도 상세계산 → 수량

안전지대나 주차장 및 과속 방지턱 등의 도색이나 공사용 진입도로의 여러 수량 산출 아이템들이 이에 해당하는데, 규칙을 찾기 힘든 불규칙 계산을 상세하고 복잡하게 수행해야 할 경우 이 방식을 채택하게 된다. 마찬가지로 Fig. 8에서 보이는 바와 같이 CBS 테이블에서 4가지 공통항목이 일치하는 부분만 추려 수량을 계산하게 된다. 이 또한 경우별로 계산식을 추가해야 한다.

https://static.apub.kr/journalsite/sites/jcoseik/2023-036-06/N0040360604/images/Figure_jcoseik_36_06_04_F8.jpg
Fig. 8.

(a) Case #7 : alternative detailed calculation → quantity (logic), (b) Case #7 : alternative detailed calculation → quantity (example) - category1, (c) Case #7 : alternative detailed calculation → quantity (example) - category2

2.2.8 최적 CBS 후보군 표시

전체 표준 WBS에 해당하는 CBS 셋트를 구성하는 것은 쉬운 일이 아니다. 대상 수량이 방대할 뿐만 아니라 개별 CBS 공종/규격의 명칭을 정규화하는 과정이 필요하기 때문이다. 간단히 생각하면 전체 WBS에 대한 CBS 셋트(母집단 구성)를 구성하여 해당 CBS에 입력하면 된다고 생각하는 경우가 많은데, 만약 이러한 셋트를 구성했다고 하더라도 수량을 직접 분개하여 일일이 해당 CBS를 찾아 입력해야 하는데 이는 보통 문제가 아니다. 하지만 위와 같은 7가지 경우로 계속 WBS와 CBS의 조합이 생성되고 이들을 매 프로젝트마다 별도의 데이터베이스로 저장하면 Fig. 9에서 보이는 바와 같이 추후 특정 WBS 선택시 해당 WBS와 조합(매핑)의 이력이 있는 CBS 후보들이 표시됨으로써 최적의 CBS이 자동으로 연결되어 일일이 방대한 양의 CBS를 수동으로 표준 WBS에 연결할 수고가 없어진다.

https://static.apub.kr/journalsite/sites/jcoseik/2023-036-06/N0040360604/images/Figure_jcoseik_36_06_04_F9.jpg
Fig. 9.

(a) Recommend CBS based on learned DB (logic), (b) Recommended CBS based on learned DB (example)

본격적인 인공지능처럼 충분히 많은 수의 샘플링을 통해 학습하는 것은 아니지만 WBS와 매핑되는 CBS의 관계를 계속 학습하여 향후 최적의 후보군을 보여주는 방법이다. 물론 이 경우에도 미리 수량분개가 필요하지만 이 과정이 충분한 크기의 큰 횟수로 증가하면 반복 공종에 대해서는 확실한 WBS- CBS 관계가 얻어지게 된다.

2.2.9 소결

전술한 바와 같이 BIM 모델로 표현하기 힘든 CBS 내역의 연장과 관련된 물량 분개에 대한 7가지 방법과 기존 WBS와 매핑된 CBS 이력으로부터 최적의 CBS를 도출하는 방법에 대해 살펴봤다. 이 방법에 의해 최대한 규칙을 찾아 테이블을 구성하여 데이터베이스를 생성하고 이를 7가지 규칙이 실행되는 프로그램을 개발하여 BIM 모델로 표현되지 않는 연장표와 관련된 물량, 즉 BOQ에 대다수를 차지하는 배수공, 터널공, 포장공 및 부대공에 대한 분개를 실시하였다.

그 결과 시범으로 적용한 단일 프로젝트에 대해 PWBS가 대략 5,000여 개가 작성되었고, PCBS를 매핑하였더니 총 PWBS- PCBS의 조합이 대략 16,000여 개 작성되었다. 이를 엑셀 등으로 일일이 따져가면서 수작업으로 분개하는 것은 거의 불가능하며 이러한 어려움으로 인해 일부 주요 수량은 가능하나 전체 수량에 대해 공정 및 기성 처리에 BIM 적용이 현실적으로 불가능했던 것으로 판단된다.

2.3 CBS 코드 표준화

일반적으로 데이터베이스의 키는 중복되지 않은 유일한 코드가 부여되어야 하며 방대한 CBS도 이 원칙(키 제약조건)을 준용하여 유일한 코드를 확보하여야 한다. 그러나 국내의 CBS 코드는 각 발주처마다 동일한 내역(공종/규격)임에도 불구하고 서로 다른 코드를 사용하고 있다. Fig. 10 예시를 보면 ‘거푸집/매끈한마감’이라는 CBS에 대해 발주처별로 상이한 코드를 사용하고 있는 것을 알 수 있다.

https://static.apub.kr/journalsite/sites/jcoseik/2023-036-06/N0040360604/images/Figure_jcoseik_36_06_04_F10.jpg
Fig. 10.

Different CBS code (but same content)

Fig. 11의 각 발주처별 CBS코드 구성 사례를 보면, 국토교통부 도로분야의 경우 코드는 공종분류체계와 건설정보분류, 코드확장 알련번호로 조합 구성되며 각 발주처도 각 기관별로 특성에 맞게 별도의 코드 규칙에 의해 코드를 부여하고 있다.

https://static.apub.kr/journalsite/sites/jcoseik/2023-036-06/N0040360604/images/Figure_jcoseik_36_06_04_F11.jpg
Fig. 11.

Different CBS code system (but same content)

이렇게 다른 CBS 코드를 사용하는 것은 BIM 통합화나 정보화에 큰 장애요인이 된다. 이러한 내역과 하위 모든 데이터들을 국가의 데이터베이스 자산으로 본다면 통일되지 않은 코드 때문에 다수의 귀중한 데이터 관리가 어려워져 큰 손실이 아닐 수 없다. SOC 시설물의 토공사, 콘크리트공사, 교량공사 등은 대부분 각 발주처 공통 건설 대상으로 중복시설임에도 불구하고 각 발주처가 별도 CBS 코드를 사용함으로써 디지털 전환(DX, Digital Transformation)과 정보통합 그리고 글로벌 경쟁력 확보에 심각한 장애요인으로 스마트 건설 추진단계에서 시급하게 논의되어야 한다.

Fig. 12와 같이 건설분야의 표준공사코드를 관리하는 조달청의 공종 및 물품코드체계로 CBS 코드체계를 표준화하여 통일한다면 이러한 문제점을 해결할 수 있고 지속 가능한 관리가 가능해진다.

https://static.apub.kr/journalsite/sites/jcoseik/2023-036-06/N0040360604/images/Figure_jcoseik_36_06_04_F12.jpg
Fig. 12.

Unified CBS code

조달청의 표준공사코드로 표준화할 경우 현재 법제화하여 관리되고 있는 표준시장단가 코드와 연관이 있기 때문이다. 표준시장단가는 기존 표준품셈에 의한 단가가 현실성이 떨어지기 때문에 실적단가를 중심으로 개편한 단가로서 이미 법제화된 바 있다(MOLIT Instruction No.439, 2015). 이 단가는 2015년부터 1년에 2번(상/하반기) 공표하고 있다. 또한 표준공사코드는 이미 표준화된 물품(자재)분류코드를 포함하고 있기 때문에 논리적이고 여러모로 확장성이 크다. 아직 표준시장단가의 비율은 표준공사코드의 10%에 불과하지만 향후 표준시장단가의 실시간 축적과 활용이 가능해질 것으로 전망되어 표준공사코드로 표준화하는 것은 필수적인 요건으로 판단된다.

한국도로공사에서 고속도로 건설공사에 사용되는 토목분야의 내역 13,558개(2023.3 기준)를 조달청 표준공사코드 8,774개와 매핑 비교 분석한 결과 Fig. 13과 같이 일치율이 26%에 불과하다.

https://static.apub.kr/journalsite/sites/jcoseik/2023-036-06/N0040360604/images/Figure_jcoseik_36_06_04_F13.jpg
Fig. 13.

Match rate of EX code wrt standard CBS code

표준공사코드로 통합 운영하기 위해서는 조달청과 국토교통부가 표준코드를 관리하고 운영하는 전담 조직을 신설하여, 새로운 공법의 도입에 따른 공종의 추가, 불필요한 공종의 삭제와 개정 등 상시 관리체계를 구축하여 코드의 일관성과 지속성을 확보하여야 한다. Fig. 14와 같이 조달청의 표준공사코드에 한국도로공사나 기타 기관들이 CBS 내역을 제안하면 전담 조직의 평가와 조정을 거쳐 표준공사코드를 관리하고 보급하게 됨으로써 CBS 표준화를 통한 통합관리가 가능해질 것이다.

https://static.apub.kr/journalsite/sites/jcoseik/2023-036-06/N0040360604/images/Figure_jcoseik_36_06_04_F14.jpg
Fig. 14.

Realization of statistical master unit price

3. 결 론

본 연구에서는 BIM을 공정 및 기성관리에 적용하려면 각 객체마다 WBS 분류와 최하위 분류에 매핑되는 CBS의 수량 분개가 필요하다. 이를 위해 객체의 연장에 근거한 수량의 전체분을 분개하는 방안, 축적된 WBS-CBS 이력으로부터 최적 CBS를 도출하는 방안과 합리적인 CBS 데이터베이스 구축을 위해 필수적인 CBS 코드 정립에 대한 방안을 제시하였다.

CBS는 양이 매우 방대하고 공종이나 규격의 명칭 및 CBS 코드가 발주처마다 상이하여 WBS나 BIM 모델에 맞는 수량 분개 작업을 엑셀 등을 이용해서 수작업으로 수행하는 것은 사실상 불가능하다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 PWBS를 분류하고 CBS 수량 분개를 위한 방안을 총 7가지로 나누고 CBS, 연장표 및 단위수량이 관련 있는 것끼리 매핑되어 합산되도록 작업명(WBS 6,7레벨), 형식, 구분 및 상세에 공통 사항을 미리 정의하여 데이터베이스를 구성하고 프로그램 모듈에 의해 경우별로 자동화하여 PCBS를 얻어 이를 PWBS 및 BIM 모델과 매핑하는 방식으로 수량분개 방안을 제시하였다. 이는 별도의 복잡한 시스템을 요하지 않으며 데이터베이스의 기본 개념만 있으면 쉽게 접근이 가능하다.

그러나 이러한 방안을 적용하기 위해서는 데이터의 무결성이 보장된 CBS 데이터베이스가 필요한데 이를 위해 조달청에서 매월 발표하는 표준공사코드로 각 발주기관별로 상이한 CBS 코드를 표준화하여 통합하고, 지속적이고 일관성 있게 관리하고 갱신할 수 있도록 조달청과 국토교통부 주관으로 전담 조직을 신설과 운영을 위한 관련 법・제도 정비가 필요한 것으로 사료된다. 향후 표준품셈에 의한 견적단가에서 실적공사비가 반영된 표준시장단가의 활성화를 위해서도 이와 관련된 표준공사 코드 통합화는 더욱 설득력이 있는 것으로 판단된다.

BIM 모델에 의해 직접적인 수량 산출 결과에 본 연구에서는 제시한 연장표 위주의 수량 분개의 자동화에 의한 결과를 더하면 선형기반의 토목시설물의 경우 90% 이상까지 물량 분개 적용이 가능하다. 하지만 토공의 경우는 BIM 모델링도 복잡하지만 모델 객체에 의해 절/성토량 이외에도 매 단계마다 구간별 토공유동(1차, 2차), 공제토, 유용토 및 타공종 이기수량 등 고려해야 할 요인이 많아 BIM 객체 기반 수량분개와 모델 표현에 한계가 있어 별도의 연구가 필요한 것으로 판단된다. 또한 신규 프로젝트 발생시 보다 효율적인 내역 분개작업을 위해 내역서에서 유입되는 CBS를 기존 DB와 비교하고 신규코드를 부여하는 일련의 작업을 인공지능의 자연어 처리에 의한 방법으로 작업성을 개선하는 것이 필요할 것으로 사료된다.

최근 국토교통부에서는 󰡔스마트 건설 활성화 방안󰡕을 발표하여 기존 BIM의 정보프레임워크를 근본적으로 개선하고자 하고 있으며, 오랜 숙제인 건설 디지털화에 진일보하는 구체적인 실행방안이 마련되어 매우 고무적인 일이 아닐 수 없다. 본 연구 결과가 향후 스마트 건설 공정정보의 효율적인 구축과 적용을 위한 기술 발전에 밑거름이 되기를 기대해 본다.

Acknowledgements

본 연구는 국토교통부/국토교통과학기술진흥원이 시행하고 한국도로공사가 총괄하는 “스마트건설기술개발 국가R&D사업(과제번호 22SMIP-A158708-03)”의 지원으로 수행하였습니다.

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