WAYSS & FREYTAG INGENIEURBAU AG
고속 차선의 BIM: 하벨란드 아우토반 확장
제조의 미래
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프로젝트 개요
A10/A24 하벨란드 아우토반 구간은 교통량이 많은 유럽을 관통하는 핵심 축입니다. 1970년대에 동독에서 건설한 이 도로는 노후화되어 여러 단계에 걸쳐 개보수를 진행할 예정입니다. A10/A24 Availability Model 프로젝트는 이를 위한 조치 중 하나로, 계획부터 실행 및 유지보수까지 BIM 접근 방식이 통합적으로 적용되는 독일 최초의 공공-민간 파트너십(PPP) 파일럿 프로젝트입니다.
- 특징: 도로 운영 중에도 확장이 가능하며, (계획 및 시공부터 운영 및 유지보수까지) 전체 수명주기 동안 BIM이 적용됩니다.
- 프로젝트: A10/A24 Availability Model; 하벨란드 아우토반
- 시공 컨소시엄: Wayss & Freytag Ingenieurbau AG와 HABAU Hoch- und Tiefbau GmbH.
- 투자: 14억 유로
- 완공: 2022년
이미지 제공: Wayss & Freytag.
하벨란드 아우토반을 위한 개방형 BIM
A10/A24 아우토반은 베를린과 함부르크를 잇는 주 도로지만, 전체 경로에서 기반 인프라가 더 이상 증가하는 교통량을 따라잡지 못하고 노면은 마모 징후를 보이고 있습니다.
이 노선은 이제 6차선으로 확장 및 현대화될 것이며 그동안에도 차량 통행은 계속해서 이루어질 예정입니다. 프로젝트의 발주자는 독일 연방 정부와 브란덴부르크주이며, DEGES Deutsche Einheit Fernstraßenplanungs- und -bau GmbH가 이들을 대변합니다. 2020년은 독일 연방 정부의 디지털화 전략에 따라 BIM을 교통 인프라 프로젝트를 위한 새로운 표준으로 도입하려는 목표 연도로, 이 아우토반 구간은 정부의 2020년 로드맵에 속한 BIM 파일럿 프로젝트 중 하나입니다.
하벨란드 아우토반의 이 구간은 계획, 설계부터 실행 및 유지보수까지 BIM 접근 방식이 통합적으로 적용되는 독일 최초의 공공-민간 파트너십(PPP) 파일럿 프로젝트입니다.
Royal BAM Group의 자회사인 Wayss & Freytag Ingenieurbau AG와 HABAU Hoch- und Tiefbaugesellschaft가 시공 컨소시엄을 구성하여, 계획 및 시공 단계에서의 BIM 관리를 함께 담당합니다.
이 BIM 계약은 이 아우토반의 5.5km 구간을 대상으로 합니다. A24의 이 구간은 종합적인 보수 작업이 진행될 예정이며, 페어벨린과 크레멘 출구 사이의 여러 지점에 갓길을 건설하여 필요할 때 차량 통행이 가능하도록 할 예정입니다. 또한 두 개의 휴게소, 두 개의 교통 표지판 캔틸레버, 교체 교량, 방음벽, 경로를 따른 야생동물 보호 울타리 등이 시공될 것입니다.
Wayss & Freytag의 디지털 시공 책임자인 다니엘 크라우스는 이 프로젝트가 "도전적이고 흥미롭다"고 말합니다. 이미지 제공: Wayss & Freytag.
당면 과제: 인터페이스 및 데이터 품질
이 대규모 프로젝트에는 수많은 기획 전문가(교량 설계자, 도로 설계자, 운영 기술 설계자 등)뿐만 아니라 여러 소프트웨어 프로그램과 시스템의 상호 운용성이 필요합니다. 관련된 모든 참여자들이 공통의 표준을 개발하는 것이 중요하지만 독일에는 아직 그러한 표준이 존재하지 않습니다. 이는 단지 계획 단계에만 적용되는 것이 아니라 연방 정부의 BIM 파일럿 프로젝트로서 계약을 통해 30년의 유지보수 기간에도 BIM을 적용할 것을 규정하고 있습니다.
Wayss & Freytag의 디지털 시공 책임자인 다니엘 크라우스는 이 프로젝트를 "도전적이고 흥미롭다"고 설명하며, 계획 및 시공 과정에서 수집된 데이터가 이후 유지보수에 사용될 예정이기 때문에 "필요한 데이터 품질을 보장하기 위해 사전에 데이터 표준을 정의하는 것이 필요하다"고 말합니다. 크라우스는 진행 중인 디지털 프로세스를 매핑하여 정보를 한 번만 시스템에 입력하면 여러 번 다양한 형식으로 검색할 수 있도록 하는 점에 있어서는 기존의 프로젝트 관리가 아직 갈 길이 너무 멀다고 말합니다. 다양한 도구들 간의 인터페이스 문제는 아직 완전히 해결되지 않았습니다.
이해관계자 간의 BIM 적용
다음 과제는 전체 밸류 체인에서 데이터의 품질을 보장하는 것이었습니다. 크라우스는 말합니다. “우리는 고객으로부터 받은 데이터를 기반으로 작업을 이어갈 수 있어야 합니다. 이 데이터를 바탕으로 수량을 결정하고 계산할 수 있어야 합니다.” 그래야만 효율성 향상, 품질 개선, 위험 감소 등 BIM의 잠재력을 최대한 활용할 수 있습니다.
크라우스는 최종 도전 과제가 계획의 복잡성이 아니라 필수적인 변화 관리, 즉 다양한 이해관계자 사이에서 BIM을 적용할 방법을 찾는 것이라고 말합니다. 크라우스는 말합니다. “프로젝트 초기에는 프로젝트 컨소시엄 전체에 걸쳐 새로운 프로세스를 구현하기 위해 투자해야 합니다. 이 변화 과정은 순조롭게 진행되고 있지만, 상당한 노력이 필요합니다.” Wayss & Freytag 팀이 이러한 변화를 주도하고 있습니다.
“우리의 목표는 순수한 건설 회사에서 벗어나, 전체 밸류 체인에 걸쳐 디지털 데이터를 활용하고, 평가 및 관리할 수 있는 회사로 전환하는 것입니다.”
— 다니엘 크라우스(Daniel Krause), Wayss & Freytag Ingenieurbau AG 디지털 시공 책임자
이미지 제공: Wayss & Freytag.
해결 방법: 디지털화를 통한 위험 감소
Wayss & Freytag의 엔지니어들은 이러한 과제를 해결하기 위한 명확한 전략을 가지고 있습니다. 크라우스는 “우리의 목표는 순수한 건설 회사에서 벗어나 전체 밸류 체인에 걸쳐 디지털 데이터를 활용하고, 평가 및 관리할 수 있는 회사로 전환하는 것입니다”라고 말합니다.
BIM을 사용하면 SSOT(단일 정보 저장소 - Single Source Of Truth) 원칙에 따라 고유한 데이터 소스가 생성됩니다. 이렇게 하면 각기 다른 정보 소스의 수가 감소할 뿐만 아니라, 그 결과로 복잡성 감소, 리드 타임 단축, 생산성 향상, 협업 개선, 품질 향상, 비용 절감으로 이어집니다.
Wayss & Freytag은 여기서 한 걸음 더 나아가 혁신적인 역량을 입증했습니다. 크라우스는 말합니다. “우리에게 디지털화는 BIM 로드맵을 넘어서는 것입니다. 이는 또한 전체 밸류 체인 프로세스의 현대화를 의미하기도 합니다. 예전에는 문서와 출력물이 주를 이루었다면, 이제는 디지털 도구가 건설 현장, 입찰 준비 및 모든 업무에 적용되어 프로세스를 개선하고, 작업을 더 쉽게 만들고, 현장에서의 위험을 줄이고, 효율성을 향상시킵니다.”
BIM 파일럿 프로젝트의 계약 조건 중 하나는 개방형 파일 형식 *.ifc를 사용하고, 일부 경우 *.cpixml을 사용해야 한다는 것이었습니다.
Wayss & Freytag의 디지털 시공 관리자인 토마스 치카르트는 “오토데스크의 내보내기 기능 덕분에 작성 프로그램에서 데이터를 전송할 수 있었고, 이를 조정 소프트웨어를 사용하여 처리할 수 있었습니다”라고 말합니다.
이미지 제공: Wayss & Freytag.
일관된 디지털 구현
치카르트는 오토데스크가 프로젝트 팀의 좋은 파트너라고 믿습니다. 치카르트는 말합니다. “오토데스크의 제품은 거의 모든 밸류 체인을 아우릅니다. 자사 제품 간의 상호 운용성이 보장될 뿐만 아니라, 다른 제품과의 인터페이스를 위한 훌륭한 솔루션도 제공합니다.”
시공 관리 프로세스의 디지털화에 사용되는 BIM 360 플랫폼은 향후 모든 프로젝트의 표준이 되어 종이 기반 프로세스를 대체하고 클라우드를 통해 디지털 모바일 액세스를 지원할 것입니다.
지반 공사, 토양 및 지하수 수준을 포함한 토양층, 도로 구간의 임시 측정, 갓길의 임시 개방 장비, 조경 작업, 그리고 디지털 지형 모델 등 컨텍스트 모델은 Civil 3D로 설계되었습니다. 이 3D 모델은 프로젝트별 활용을 개발하는 기반으로 사용되었으며, 시공 과정에 참여한 모든 회사가 기하학적, 지형적, 영숫자 정보를 보완했습니다.
BIM을 사용한 설계 및 계획
도로를 따라 설치된 야생동물 보호 울타리는 한 구역에서 프로토타입으로 수작업으로 모델링한 후, Dynamo를 사용해 변환하여 나머지 전체 BIM 구간을 자동으로 생성함으로써 팀은 엄청난 시간을 절약할 수 있었습니다.
Autodesk Revit 팀은 교량의 모든 콘크리트 부품과 요소에 대한 작업을 수행할 때 Dynamo를 사용함에 따라 (프로젝트의 핵심 영역인) 교량과 도로 간의 인터페이스를 초기 단계에서 파악할 수 있었습니다. 3ds Max로 생성한 시각화 자료는 지역 주민들과의 소통 과정에서 유용하게 활용됩니다.
이 도로 구간의 초기 계획, 실현, 유지보수 과정을 BIM으로 진행하면서 시간(4D), 비용(5D) 등의 정보를 BIM 360에 추가하여 신속한 정보 기록, 데이터 관리, 투명한 커뮤니케이션이 가능하도록 보완했습니다. 이를 통해 조율의 문제를 조기에 해결하고, 계획 오류로 인한 위험을 최소화하며, 일정 및 비용 계획을 개선할 수 있었습니다.
그런 다음 도로 운영 데이터를 모델에 연결하여 시공 과정을 시뮬레이션하고 시각화합니다. 이렇게 시각화된 자료는 건설 현장에서 시공 및 기획 회의를 위한 도구 또는 보조 도구로 사용될 수 있을 뿐만 아니라 발주처 또는 건설 과정에 참여하는 다른 업체와의 조율에도 활용될 수 있습니다.
“BIM을 통해 우리는 SSOT를 구축하고 있습니다. 이러한 노력은 복잡성 감소, 리드 타임 단축, 생산성 향상, 협업 개선, 품질 향상, 비용 절감으로 이어지고 있습니다."
—다니엘 크라우스(Daniel Krause), Wayss & Freytag Ingenieurbau AG 디지털 시공 책임자
이미지 제공: Wayss & Freytag.
상호 운용성을 통한 구축 프로세스 최적화
실제 사례를 소개해 보겠습니다. 현장 관리자는 프로젝트의 전체 수명주기를 고려하여 기획 회의에 참여하고 필요한 시공 기계에 대한 의견을 제공합니다. 이를 통해 계획된 시트 파일링 설치에 계획과 다른 건설 기계가 필요하다는 것을 사전에 명확히 할 수 있습니다. 모든 데이터를 연결하는 공통 모델 덕분에 시공이 시작되기 전에 오류를 감지하여 피할 수 있는 비용을 절감할 수 있습니다.
현장 감독은 건설 현장에서 이 모델을 사용합니다. 그는 건설 현장에서 실제 일정과 실제 수량을 직접 입력합니다. 이러한 정보는 일일 시공 보고서 또는 엔지니어의 관리 시스템으로 다시 들어갑니다. 이것이 일반적으로 5D가 적용되는 방식입니다. 계획 단계의 모든 데이터는 시공 단계에서 추가된 데이터로 보완되어 전체 프로젝트에 대한 진정한 360도 관점을 제공합니다. 이는 시공 과정을 최적화할 수 있습니다.
치카르트는 “프로젝트 전반에서 높은 품질을 유지하고 위험을 낮추면서 업무 효율은 높아졌습니다”라고 말합니다.
이 모든 것이 가능하게 해준 것은 오토데스크의 BIM 360 솔루션으로, 디지털 결함 관리를 가능하게 하고 현장 관리자가 태블릿에서 최신 디지털 평면도를 사용할 수 있도록 보장합니다.
“저희 회사가 느끼는 오토데스크의 가장 큰 장점은 솔루션이 전체 밸류 체인을 아우르고 상호 운용성을 보장한다는 점입니다.”
—토마스 치카르트(Thomas Tschickardt), Wayss & Freytag Ingenieurbau AG 디지털 시공 관리자
Wayss & Freytag의 디지털 시공 관리자인 토마스 치카르트는 전체 수명주기에 걸쳐 도로 건설에 BIM을 사용하는 것에 대한 관심이 커지고 있음을 느끼고 있습니다. 이미지 제공: Wayss & Freytag.
결과: 도로 시공에서 성공적인 BIM 시범 운영
Wayss & Freytag의 전략이 성과를 거두고 있습니다. 이 기업은 순수한 건설 회사에서 데이터 기반 회사로의 전환 과정에서, A10/A24 Availability Model 프로젝트의 전체 수명주기에 걸쳐 BIM 적용을 모델링하는 데 성공했습니다.
조정 모델 덕분에 계획 단계부터 A10/A24 Availability Model에 대한 시공 순서를 가시화할 수 있었습니다.
치카르트는 “땅을 파기도 전에 이미 건설을 시작했습니다”라고 말합니다. 이를 통해 계획 및 시공 과정에서 발생할 수 있는 오류를 조기에 식별하고 수정할 수 있습니다
즉시 확인 가능한 BIM의 정량적 이점
Wayss & Freytag 팀은 현재 주로 정성적인 측면에서의 부가 가치를 바라보고 있습니다. 치카르트는 전체 구간에 BIM 360을 사용하는 것이 “팀 전체에 갖는 가치가 크며” 기획 회의가 “3D를 통해 완전히 다른 방식으로 진행될 수 있다”고 말합니다. 그는 특히 BIM 계약 구간의 경우 위험이 최소화되었다고 설명합니다. 그는 말합니다. “우리는 완전한 비용 투명성을 확보하고 있으며 일정 지연에 따른 영향을 파악하고 있습니다. 4D 모델 덕분에 현장 시공 중에 관로를 발견하는 것이 아니라 관로가 지하에 있다는 사실을 사전에 파악하고 대체 솔루션을 찾기 위한 계획을 수립할 수 있습니다.”
BIM의 정량적 장점은 결함 관리에서 즉각적으로 드러납니다. 전에는 관리를 위해 이메일을 통해 전송된 Excel 시트와 사진을 사용했습니다. 클라우드 기반 솔루션 덕분에 현장 관리자는 전보다 훨씬 짧은 시간에 5~8배 많은 결함을 제거할 수 있습니다.
개방형 BIM과 계획부터 시공, 유지보수까지 디지털 솔루션을 사용한 덕분에 도로 건설 파일럿 프로젝트가 성공할 수 있었습니다.
“전체 수명주기에 걸쳐 도로 건설에 BIM을 사용하는 것에 대한 관심이 커지고 있습니다. 이 프로젝트에서 개발한 데이터와 표준은 중요한 토대가 될 것입니다. 업계 문화의 변화가 시작되었습니다.”
—다니엘 크라우스(Daniel Krause), Wayss & Freytag Ingenieurbau AG 디지털 시공 책임자
