Research Article

Journal of Korean Institute of Architectural Sustainable Environment and Building Systems. October 2021. 560-571
https://doi.org/10.22696/jkiaebs.20210047

ABSTRACT


MAIN

  • 서 론

  • 이론적 고찰

  • 개방형 BIM기반의 활동공간 산출

  •   속성정보를 통한 검토대상 식별

  •   문에서의 활동공간 산출

  •   공간에서의 활동공간 산출

  •   위생시설에서의 활동공간 산출

  • 개방형 BIM기반 활동공간 검토 방안 검증

  •   파일럿 테스트 개요

  •   파일럿 테스트 결과

  • 결 론

서 론

활동공간(Manoeuvring Space)이란 장애인, 노인 등의 사회적 약자가 시설물을 이용하는 데에 있어서 불편함이 없도록 각 시설물의 형태 및 작동방식 등에 따라 확보되어야 하는 공간이다. 특히 대변기, 소변기 등과 같이 사람의 생활에 필수적인 위생 시설물인 경우 활동공간이 확보되지 못하면 이용이 불가능할 정도로 건축물의 생활환경에 지대한 영향을 미친다. 이러한 활동공간의 중요성으로 인해, 현재 국내외로 활동공간에 관한 다양한 기준을 제시하고 있다. 예를 들어, 한국의 장애인·노인·임산부 등의 편의 증진 보장에 관한 법률에서 출입문의 측면 활동공간과 유효거리를 확보하도록 하고 있다. 해외의 경우, 보다 엄격한 기준이 적용되며, 대표적인 예로는 ISO 21542가 있다(ISO 21542, 2011). 해당 표준에서 활동공간은 휠체어 사용자의 접근방식에 따른 전면 유효거리, 회전공간 등에 관한 종합적인 고려가 요구된다. 이와 마찬가지로 싱가포르, 독일 등의 국가에서도 활동공간을 위해 휠체어 사용자 동선에 따른 회전반경, 폭, 유효거리 등에 관한 기준을 제시하고 있다(DIN 18040-1, 2010; Building Construction Authority, 2019).

현재 활동공간의 검토는 유효거리와 유효 바닥 면적에 관한 검토로 나뉘며, 이는 건축물 내에 출입문, 대변기, 공간을 대상으로 검토가 이루어진다. 이 과정에서 각 객체를 대상으로 측정 기준에 따른 객체 간의 거리, 면적에 관한 검토가 이루어진다. 예를 들어, 유효 거리 및 면적의 산출을 위해 검토 대상이 되는 출입문, 대변기 등의 객체 형상을 기반으로 측벽까지의 거리, 타 시설물 간의 거리, 바닥 유효면적 등이 요구된다. 이는 대상 시설물에 관한 일람표, 시방서 등과 같은 도서에 의해 검토될 수 없으며, 도면 검토 또는 현장시찰에 의해 평가가 이루어진다. 즉 활동 공간의 검토대상 혹은 주변 시설물이 늘어남에 따라 검토에 고려되어야 할 사항이 늘어나는 것을 의미하며, 이는 검토에 소요되는 시간과 노동력의 증가로 이어진다. 또한, 건축물의 규모가 커지면 커질수록 이는 큰 부담으로 적용된다(Hong and Kim, 2018).

하지만 기존의 검토 방식인 도면 기반의 검토는 2D 도면이 가지는 정보의 한계로 인해 활동공간에 관한 검토 자동화가 어려운 실정이다. 이에 3D 형상, 객체, 물량 정보 등의 정보를 저장하고 활용할 수 있는 Building Information Modeling (BIM)이 검토 매개로써 주목을 받고 있다. 또한 BIM을 활용한 설계 품질의 자동검토에 관한 연구가 활발하게 이루어지는 중이다. 특히 장애물 없는 생활환경 설계(Barrier Free, BF)에 관한 설계 품질 검토 자동화를 위한 가이드라인, 시스템 개발 등이 이루어졌으나, 생활환경 품질에 관한 검토를 위해 도면 기반의 검토 결과를 별도의 속성정보로 입력하여야 한다. 즉 현재 건축법규 및 인증제도에서 요구되는 활동공간의 평가 자동화에 관한 연구 및 개발은 전무한 실정이다.

본 연구는 수작업에 의해 이루어지는 활동공간 관련 검토 업무를 자동화하기 위해 BIM으로부터 활동공간을 산출하는 방안을 제안한다. 이를 위해, 기존의 BIM 모델을 활용한 활동공간 산출 자동화에 관한 문헌조사를 통하여 기존의 BIM 기반의 활동공간 산출 방안의 문제점과 개선된 산출 방안을 제시하고자 한다. 또한, 활동공간의 산출을 위해 필요로 하는 항목들과 그에 따른 산출 방법론을 제안하였다. 본 연구에서 사용되는 BIM 모델은 국제 BIM 정보교환 표준인 Industry Foundation Classes (IFC) 파일 형식을 기반으로 하였으며, 제안한 방법을 검증하기 위해 기존의 산출 방식과 BIM기반 활동공간 산출 방식 간의 결과를 비교하여 정확도를 검증하였다.

이론적 고찰

활동공간이 요구되는 건축법규 혹은 BF 인증 평가 자동화에 관한 연구가 이루어지는 중이며, 주로 BIM 모델을 활용한 평가가 주를 이루고 있다. 특히, 건축 법규 검토 자동화에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 이를 위한 데이터 생성 가이드 제시, 도면 생성 등과 같은 기초 연구가 이루어졌다. 하지만 법규 검토 자동화 시스템 개발의 범위가 피난 법규에 국한되어 있다(Choi and Kim, 2017; Kim et al., 2021). 즉 기존의 건축 법규에 관한 검토 자동화의 연구는 피난 법규에 관한 연구가 주를 이루고 있으며, 활동 공간이 요구되는 장애인·노인·임산부 등의 편의 증진 보장에 관한 법규 검토 자동화 연구는 전무한 실정이다.

BF인증의 경우, 건축 법규 검토 자동화 연구와 마찬가지로 BIM 모델을 주요 매개로 평가 자동화 기술에 관한 연구가 이루어졌다. 상용 BIM 저작도구인 Revit 소프트웨어를 기반으로 BF 인증의 보행환경에 해당하는 통로의 단차와 기울기 검토 자동화 기술이 개발되었다(Lee, 2019). 이 외에도, BIM 모델의 속성정보를 활용하여 BF 인증 평가 방안을 제시하고, 그에 따른 가이드라인, 정보체계를 제시하여 BIM 기반의 BF 인증 평가 자동화 연구가 이루어졌다. 특히 위생시설에 관한 생활 환경 인증 평가 방안을 제시하였으며, 이는 대변기에서의 활동공간에 관한 평가 항목을 포함하고 있다(Hong et al., 2017). 하지만 해당 항목의 평가를 위해 활동공간 확보 여부를 별도의 값으로 입력되어야 한다. 즉 활동공간에 검토는 수작업에 의해 이루어지며, 본 연구의 범위인 활동공간에 관한 검토 자동화가 구현되지 못하였다.

이 외에도, 싱가포르의 경우 개방형 BIM 데이터를 기반으로 설계단계에서 요구되는 장애인의 생활환경에 관한 법규 검토를 위해 별도의 BIM 템플릿을 제공하고 있다. 템플릿의 라이브러리를 통하여 출입문에서의 활동공간 영역을 직접 모델링한다. 이는 활동공간이 요구되는 대상 객체에 별도의 Clear Box를 삽입하여 활동공간이 포함된 도면을 출력하여 제출한다(Kim et al., 2020; Corenet, 2021). 즉 BIM 모델로부터 도면을 추출하기 위한 모델링으로 활동공간을 표현하며, 그에 따른 입력된 모델의 도면을 기반으로 별도의 검토가 이루어진다. 이처럼 국외의 BIM 기반 활동 공간의 검토 자동화에 관한 연구의 경우 2D 도면에 의한 검토를 지원하는 수준에서 그치고 있다.

이처럼 BIM데이터를 활용한 법규 혹은 인증평가에 관한 검토 자동화 연구가 활발히 이루어지고 있으나, 기존의 연구들의 경우 속성정보를 이용한 평가로 기존의 도면을 기반으로 검토된 결과를 별도로 입력하여야 한다. 또한, 건축 법규, BF 인증 평가 자동화에 관한 연구가 이루어졌음에도, 활동공간에 관한 검토는 기존의 검토 방식을 벗어나지 못하고 있는 실정이다. 이에 본 연구는 IFC 포맷에서 저장되는 정보를 분석하여 활동공간 검토에 요구되는 속성 및 형상 정보를 정의 및 추출한다. 추출된 속성 및 형상 정보를 활용하여 활동공간의 산출을 자동화하고자 한다. 이에 따른 정확하고 신속한 검토로 수작업에 의해 발생하는 업무 부하를 최소화하여, BIM기술의 활용 범위를 넓히고자 한다.

개방형 BIM기반의 활동공간 산출

본 연구에서는 BIM에서 활동공간의 산출을 위해 IFC 데이터의 속성정보와 형상정보를 활용하여 활동공간의 검토가 요구되는 법규 및 인증 평가항목의 검토 대상과 방식에 따른 활동공간 산출 방안을 제안하고자 한다. BIM 모델 내에 입력된 정보를 토대로 활동공간을 산출하기 위해서는 각 객체의 식별이 이루어져야 한다. 또한, 식별된 객체 유형에 따른 요구정보가 상이하기 때문에 각 유형에 따른 활동공간 산출 방안이 요구된다.

이를 위해, 각 객체가 요구하는 정보를 토대로 활동공간의 검토를 위한 각 대상 객체의 유형에 따라서 문, 공간, 위생시설로 활동공간 검토 유형을 분류하였다. 검토 대상 객체의 유형에 따른 활동공간 산출 과정은 Figure 1과 같다. BIM 모델의 속성정보 및 객체정보를 통하여 활동공간의 검토 대상이 되는 객체를 식별한다. 식별된 객체를 바탕으로 각 객체별로 요구되는 활동공간을 산출하기 위해 각 객체와 활동 공간에 영향을 미치는 객체의 형상정보를 추출한다. 추출된 형상 정보의 좌표정보를 토대로 활동공간을 산출하며, 각 활동공간의 기준에 따른 검토가 이루어진다.

/media/sites/kiaebs/2021-015-05/N0280150512/images/Figure_KIAEBS_15_5_12_F1.jpg
Figure 1.

Process of IFC-based manoeuvring space calculation automation by object type

활동공간이 요구되는 BF 인증의 평가 항목에 관한 분석을 통하여 요구 정보를 도출하며, 도출된 요구정보를 바탕으로 BIM 모델 내에서 이를 정의한다. IFC 구조에 따라 정의된 요구정보를 토대로 검토대상을 식별하며, 이를 바탕으로 각 객체 유형에 따른 속성정보 및 형상정보를 추출하고 각 형상 엔티티 유형에 따른 활동공간 산출 방안을 도출한다. 즉 객체의 유형에 따라서 형상 정보를 추출하고, 추출된 형상정보를 토대로 활동 공간을 산출하고자 한다.

속성정보를 통한 검토대상 식별

IFC 내에서 정의되는 속성정보는 식별정보 및 기타 물리적 특성에 관한 정보를 저장한다. 이를 통하여 활동공간 산출에 요구되는 정보에 따른 각 객체의 식별이 가능하며, BIM 모델 내에서 정의되는 여러 객체를 대상으로 검토에 필요한 객체를 판별하고자 한다. 즉 객체의 식별을 위해 객체에 저장되는 객체정보와 속성정보를 활용하여 검토 대상 객체를 식별한다.

객체정보의 이름, 유형 등의 정보로 객체를 인식하고, 인식된 객체의 속성정보를 토대로 대상 객체의 식별이 이루어진다. 속성정보는 관계 엔티티(IfcRelDefinesByProperties)를 통하여 각 객체(IfcObject)와 연계된다. 이는 IFC 객체의 비명시적 속성정보에 해당되는 IsDefinedBy의 속성값을 참조하여 열람이 가능하며, 속성정보에는 불리언(Boolean), 정수, 문자열 등의 형태로 정보가 저장된다. 이 외에도, IFC 클래스에서 기본적으로 입력되는 객체정보가 있으며, ID, 이름(Name), 사용자 정보 등과 같은 객체 정보부터 좌표(ObjectPlacement), 형상(Representation)의 참조 엔티티까지 포함하고 있다. 문의 좌표 엔티티에 포함된 문의 설치 방향은 IfcDirection 엔티티를 통하여 열람이 가능하며, 이를 통해 문의 작동 방향을 알 수 있다. 또한 IfcDoorStyle OperationEnum으로 문의 작동 방식에 관한 정보가 정의된다.

이처럼 각 객체의 속성정보를 통하여 활동공간에 필요로 하는 정보들의 열람이 가능하다. 특히 장애인이 이용 가능한 시설물에 관한 명확한 형상적 특징 혹은 정량적 특성에 의해 정의되기 어려워, 별도의 속성 정보에 의해 장애인이 이용 가능한 시설물의식별이 가능하다. 이는 장애인이 이용 가능한 시설물에 관한 검토가 요구되는 출입문, 접근로, 대변기, 공간 등에 입력되어야 한다. 이를 위해, 건축 요소에서 정의되는 HandicapAccessible 속성값을 통하여 일반 시설물과 장애인 이용 가능한 시설물의 식별이 가능하다. 이 외에도, 복도, 객실, 대변기 등에 관한 식별을 위해 객체명, 객체 유형 등의 객체정보에 입력되어야 하며, 그 내용은 Table 1과 같다.

Table 1.

IFC mapping table for manoeuvring space certification evaluation by object/property information

Category Required Information Applicable Entity Property Name Value Type
Object
Information
Toilet IfcSpace LongName Toilet IfcLabel
Guestroom IfcSpace LongName Guestroom IfcLabel
Bedroom IfcSpace LongName Bedroom IfcLabel
Water Closet IfcFlowTerminal Type Water Closet IfcLabel
Guestroom IfcSpace LongName Guestroom IfcLabel
Lift Door IfcDoor Type Lift Door, Elevator Door IfcLabel
Property
Information
Main
Entrance
IfcDoor Pset_DoorCertification – MainEntrance True IfcBoolean
Accessible
Door
IfcDoor Pset_DoorCommon – HandicapAccessible True IfcBoolean
Accessible
Toilet
IfcSpace Pset_SpaceCertification – HandicapAccessible True IfcBoolean
Door Type IfcDoorStyle OperationType SWING, SLIDING IfcDoorStyle Operation Enum

문에서의 활동공간 산출

BF인증의 활동 공간에 해당하는 항목 중, 문에 관한 활동공간의 검토는 유효거리, 측면 활동공간, 전면 활동공간이 요구된다. 이를 검토하기 위해서 앞서 객체 및 속성정보에 의해 식별된 장애인이 이용 가능한 문 객체를 선정한다. 선정된 문 객체의 객체 좌표(ObjectPlacement)를 추출한 뒤, 활동공간 유형에 따른 검토를 위해 대상 객체의 활동공간을 산출하고자 한다.

이를 위해, 문 객체가 가지고 있는 좌표를 토대로 검토 항목에 따른 측정 기준을 산출한다. 하지만 기존의 IfcDoor객체의 좌표는 문의 열림 방향을 기준으로 전면부에 위치하기 때문에 후면부, 측면 등에 관한 평가 또한 요구되는 본 평가에 그대로 활용되기 어렵다. 이를 해결하고자 문의 작동형태와 문이 소속된 벽체의 방향을 토대로 문의 작동 뱡향과 유형, 그에 따른 활동공간 검토의 측정 기준점을 추출한다.

이를 위해, 본 연구의 선행 연구(Lee et al., 2021) “개방형 BIM 기반 장애물 없는 생활환경 인증의 통과 유효폭 산출을 위한 정보체계 제안” 연구를 토대로 문의 통과 유효폭을 산출한다. 선행연구를 통해 BIM 모델 내에서 문 객체들이 가지는 객체정보와 속성정보를 토대로 문의 전체적인 치수 정보를 추출할 수 있으며, 이는 IfcElementQuantity에 의해 정의되는 여러 치수 정보들 또한 열람이 가능하다. 이를 활용하여 문의 두께, 유효폭 등의 정보를 추출하고, 문의 방향에 따른 전면부, 후면부의 활동공간 측정 기준점을 산출한다.

이 외에도, 활동공간의 산출을 위해 활동공간에 영향을 미치는 객체에 관한 인식이 요구되며, 이를 위해, 문 객체 근접한 벽체(IfcWall), 기둥(IfcColumn), 가구(IfcFurnishingElement), 기타객체(IfcBuildingElementProxy)의 형상정보를 추출한다. 각 객체의 형상 정보를 기반으로 해당 객체의 영역을 생성하여 문에서의 활동공간 영역 간의 간섭검토를 통하여 활동공간 확보 여부를 판단한다. 이처럼 식별된 문을 바탕으로 문 객체의 객체 좌표 및 작동 방향에 따른 각각의 보정 과정을 거쳐 문의 활동공간 측정 기준점을 찾고, 이를 기반으로 검토 항목에 따른 활동공간 산출을 위해 경계 상자(Bounding box)를 생성한다. 생성된 경계 상자와 각 객체의 형상경계 간의 간섭 검토를 통하여 활동공간을 산출하며, 그 과정은 Figure 2와 같다.

/media/sites/kiaebs/2021-015-05/N0280150512/images/Figure_KIAEBS_15_5_12_F2.jpg
Figure 2.

Calculation process of manoeuvring space (distance & area) at the door

공간에서의 활동공간 산출

침실과 객실에서의 활동공간은 휠체어 사용자의 회전 공간의 확보가 요구되며, 이는 공간 객체를 토대로 대상 객체의 식별과 활동공간의 산출이 이루어진다. 이를 위해, 공간 객체의 실명(Longname) 정보를 바탕으로 객실 혹은 침실을 식별하여 검토 대상을 선정한다. 선정된 공간을 대상으로 IfcRelContainedInSpatialStructures 엔티티를 통하여 실내에 소속된 건축요소 및 가구 객체를 추출한다. 추출된 공간객체와 건축 요소 및 가구 객체의 형상 좌표를 토대로 각 객체 형상의 경계를 평면에 투영한다. 투영된 각 객체의 경계를 바탕으로 공간 객체 내에서의 활동공간 산출을 진행하며, 이 과정은 Figure 3과 같다.

/media/sites/kiaebs/2021-015-05/N0280150512/images/Figure_KIAEBS_15_5_12_F3.jpg
Figure 3.

Calculation process of manoeuvring space (area) at the space

공간 객체 내에서의 활동 공간 검토의 경우, 앞선 문에서의 활동공간 산출과 달리 측정에 기준이 되는 객체가 존재하지 않으며, 별도의 측정 기준 산출 방안이 요구된다. 이를 위해, 공간 객체의 바닥 영역을 추출한 뒤, 0.01 × 0.01 m 간격의 지점들을 각 활동공간 검토의 기준점으로 삼는다. 각 지점에서 해당 검토 항목에서 요구되는 회전공간인 직경 1.2 m에 해당하는 가상의 원을 생성한다. 앞서 추출된 각 요소 및 가구 객체의 경계 형상 간의 간섭 검토를 통하여 공간 내에서 요구되는 활동공간 확보 여부에 관한 검토를 실시한다. 만일 BF인증에서 요구하는 활동공간 규격인 1.2 m의 조건을 만족할 경우, 직경 1.4 m에 해당하는 가상의 원을 따라 재검토를 진행하며, 각 조건에 따른 활동공간을 산출한다.

위생시설에서의 활동공간 산출

BF인증에서 요구되는 활동공간의 항목 중, 위생시설에 관한 활동공간의 검토를 위해 Table 1에 명시된 객체 및 속성정보에 따라 화장실 공간과 대변기 객체를 식별한다. 대변기의 활동공간 항목에서 요구되는 항목에는 유효바닥 면적, 측면 활동공간, 전면부 활동공간이 있으며, 각 항목에서 요구하는 활동공간을 산출하기 위해 화장실과 대변기를 추출한다. 객체 정보에 의해 정의된 화장실 중, 장애인이 이용 가능 여부의 속성값이 참(True)값을 가지는 화장실을 대상으로 활동공간 산출이 이루어진다.

대변기의 유효바닥 면적의 경우, 화장실 바닥의 형상 좌표를 통하여 산출이 가능하다. 이를 식별하기 위해서는 장애인 이용 가능한 화장실 공간에 소속한 대변기의 식별 방안이 요구된다. 이를 위해, IfcRelContainedInSpatialStructures 엔티티를 통해 장애인이 이용 가능한 대변기가 소속된 화장실 공간을 추출한다. 추출된 공간 객체의 바닥 형상을 추출하기 위해 IfcRelSapceBoundary 엔티티의 해당 공간과 연결된 바닥 객체를 식별한다. 또한 바닥과 연결된 공간의 바닥 형상은 별도의 엔티티에 의해 정의되며, 이는 ConnectionGeometry 속성정보를 통해 IfcConnectionSurfaceGeometry 엔티티로 저장된다. 즉 공간과 바닥객체 간의 관계정보를 통하여 화장실 바닥의 평면 형상을 추출하여 대변기 바닥의 유효면적을 산출한다.

이 외에도, 대변기에서의 전면 활동공간 및 측면 활동공간의 검토를 위해 대변기의 측면부와 전면부의 식별이 요구된다. 이를 위해, 앞서 출입문에서의 활동공간 산출 과정과 마찬가지로 객체의 좌표 및 치수정보를 토대로 전면부와 측면부의 측정 기준점을 추출한다. 추출된 전면부의 꼭지점을 기준으로 경계 상자를 생성하고 간섭 검토를 통하여 전면부의 활동공간을 산출한다. 측면부의 경우도 이와 마찬가지로, 측면의 꼭지점을 기준으로 타 객체의 형상 경계 까지의 거리를 산출하여 측면 활동공간을 산출한다. 해당 과정은 Figure 4와 같다.

/media/sites/kiaebs/2021-015-05/N0280150512/images/Figure_KIAEBS_15_5_12_F4.jpg
Figure 4.

Calculation process of manoeuvring space (distance & area) at the Water Closet

개방형 BIM기반 활동공간 검토 방안 검증

파일럿 테스트 개요

개방형 BIM을 활용한 활동공간 검토 자동화 방안의 정확도를 검증하기 위하여 한국 개방형 BIM 연구단에서 제공하는 표준 BIM 모델 중 근린시설 ‘S’모델을 대상으로 파일럿 테스트를 실시하였다. 테스트 모델은 Revit 2017 버전으로 모델링 되었으며, IFC 2×3 버전의 표준파일 포맷으로 데이터를 생성하였다(OpenBIM Research Group, 2021). 본 연구에서 이용된 테스트 모델의 2D 도면과 3D 이미지는 Table 2와 같으며, 테스트 모델의 활동공간 관련 검토의 식별 및 측정 기준점 산출 등을 위해 입력된 시설물의 정보는 Table 3과 같다.

Table 2.

2D & 3D view images of test model

2D (Floor Plan) 3D View (Revit 2017)
/media/sites/kiaebs/2021-015-05/N0280150512/images/Figure_KIAEBS_15_5_12_T2-1.jpg /media/sites/kiaebs/2021-015-05/N0280150512/images/Figure_KIAEBS_15_5_12_T2-2.jpg
Table 3.

Object / Attribute Information of test model (only accessible object)

Category Type Name Width Depth Operation Type Connected Space
Main Entrance CW520 1800 mm 100 mm Double_Door
Single_Swing
Corridor
Door CW510 810 mm 95 mm Double_Swing_Lefr Corridor, Office
DR110 900 mm 240 mm Single_Swing_Right Corridor, Stair Room, Lift Lobby,
1000 mm 240 mm Single_Swing _Right Corridor, Toilet
DR120 1800 mm 240 mm Double_Door Single_Swing Corridor, Office
Lift Door EE111 950 mm 300 mm Elevator Door Lift Lobby
1100 mm 295 mm Elevator Door Corridor
1240 mm 295 mm Elevator Door Corridor
Water Closet PF127 400 mm 700 mm Water Closet Toilet (Male),
Toilet (Female)

또한, 본 연구에 제안한 방법의 국내 BIM 설계 환경에 관한 실무 적용 가능성을 입증하기 위해, 현재 국토교통부의 주관으로 개발이 이루어지고 있는 BIM 표준에 따라 설계된 모델을 테스트 모델로 선정하였다. ‘S’ 모델 내의 라이브러리, 속성정보 등이 한국형 BIM 표준(KBIMS)에 의거하여 작성되었으며, 이를 활용하여 파일럿 테스트를 진행하였다.

기존의 활동공간 산출 방식과 BIM 기반의 활동공간 산출 방식에 의한 결과물 간의 비교를 통하여 정확도를 검증하고자 하였다. 이를 위해, ‘S’ 모델의 도면을 기반으로 직접 BF 인증의 활동공간에 관한 검토를 진행하였으며, 이를 통해 산출된 활동공간에 관한 인증 점수와 활동공간의 치수 값을 산출하였다. 정확도 검증을 위해 직접 검토에 의해 산출된 BF 점수 및 활동공간의 치수 값과 본 연구에서 제안한 방법에 의해 산출된 활동공간에 관한 점수 및 치수 값 간의 비교를 통하여 오차율을 산출하였다.

파일럿 테스트 결과

BF 인증의 활동공간에 관한 검토를 위해 모델링된 객체는 출입구(일반 출입문 172개, 주출입문 3개) 175개, 화장실 20개소, 승강장 10개, 승강기 3개, 승강기 출입구 36개가 설치되어 있다. 특히, 출입문은 4가지 유형의 출입문 라이브러리로 구성되어 있으며, 각 유형에 따른 유효거리 및 유효공간의 치수 정보를 산출하여 최소값을 도출하였다. 이를 토대로 각 대상객체에서 요구되는 BF 인증 점수를 산출하였다. 이 외에도, 승강기 문 또한 세가지 유형이 사용되었으며, 각 유형의 승강기가 설치된 위치와 형상 정보로부터 활동공간을 산출하였다. 산출된 활동공간의 치수 값에 따른 BF 인증에서 요구되는 활동공간의 평가 결과는 Table 4와 같다. 수작업으로 산출한 BF 점수와 자동으로 추출된 점수 값은 일치하는 것으로 나타났다.

Table 4.

The comparison of test results (BF Score)

Evaluation Item Manual Method Automation Method Error (%)
1.3.5 Main Entrance 2.0 / 2.0 2.0 / 2.0 0
2.1.3 Door 0.0 / 3.0 0.0 / 3.0 0
2.5.1 Lift 2.0 / 2.0 2.0 / 2.0 0
3.3.2 Water Closet 0.0 / 3.0 0.0 / 3.0 0

이 외에도, 도출된 결과물의 정량적 오차를 분석하기 위해, 수작업으로 산출한 활동공간의 치수 값과 자동으로 산출한 치수 값을 비교하였다. 각 객체의 유형에 따라 요구되는 전면 유효거리, 유효바닥 면적의 치수 값을 산출하였으며, Table 5는 비교 결과를 나타낸다. 표에서 확인할 수 있듯이 수작업으로 도출한 결과와 본 연구에서 제안한 산출 방안을 통해 도출한 결과 간에 차이는 없는 것으로 나타났다.

Table 5.

The comparison of required information extraction results for manoeuvring space review

Evaluation Item Target Object Manual Method Automation Method Error (%)
1.3.5
Main Entrance
Clear Distance at Main Entrance CW520 2,225 mm 2,225 mm 0
2.1.3
Door
Manoeuvring space
at the Door
CW510 2,498 mm 2,498 mm 0
DR 110_900 1,140 mm 1,140 mm 0
DR 110_1000 1,360 mm 1,360 mm 0
DR 120 2,500 mm 2,500 mm 0
2.5.1 Lift Manoeuvring
Space at the Lift Lobby
EE111_950 2,100 × 3,292 mm 2,100 × 3,292 mm 0
EE111_1100 5,700 × 2,496 mm 5,700 × 2,496 mm 0
EE111_1240 5,700 × 2,496 mm 5,700 × 2,496 mm 0
3.3.2
Water Closet
Internal Clear
Dimension
Toilet (Male),
Toilet (Female)
1,420 × 1,183 mm 1,420 × 1,183 mm 0
Side Clear
Distance
PF127 708 mm 708 mm 0
Manoeuvring
Space at WC
PF127 1,168 × 1,405 mm 1,168 × 1,405 mm 0

결 론

본 연구에서는 IFC 모델을 활용하여 건축물의 활동공간 산출 자동화 방안을 제안하였다. 이를 위해, 활동공간 관련 인증 항목에 대한 요구정보를 추출하고, 그에 따른 정보체계를 정의하였으며, 활동 공간이 요구되는 대상 객체의 유형에 따른 산출방안을 제안하였다. 또한, 활동공간 검토 유형에 따른 평가 프로세스를 도출하고, 테스트를 통하여 정확성을 검증하였다. 본 연구의 주요 결과는 다음과 같다.

첫번째, 건축물 생활환경에 관한 인증제도 중, 장애물 없는 생활환경 인증의 활동 공간에 관한 검토를 위해 요구되는 항목에 관한 요구정보를 추출하고, 이를 IFC 내에서 표현하기 위해 정보체계를 정의하였다. 요구정보는 형상과 속성정보로 나뉘며, 우선적으로 대상 객체의 식별을 위해 입력되어야 하는 객체정보와 속성정보를 정의하였다. 이는 이름, 유형, 참조 엔티티 등의 정보를 포함하고 있으며, 이를 통하여 여러 객체 클래스가 입력되는 BIM 모델 내에서 정확한 객체의 인식이 가능하다.

두번째로는 IFC 객체의 유형에 따른 활동공간 산출 방안을 제안하였다. IFC 파일에서 추출한 객체정보를 바탕으로 각 유형에 따른 평가 요구사항을 분석하고, 각 요구사항에 따른 활동공간 산출 방안을 제시하였다. 예를 들어, 출입문의 활동공간은 전, 후면 유효거리가 요구됨을 확인하였으며, 객체의 속성보로부터 문의 유형 및 작동 방향을 추출하였다. 또한 출입문 객체를 정의하는 유형 엔티티로부터 작동 방식을 추출하고, 문의 방향, 작동 방식 등의 속성정보를 토대로 활동공간을 산출하였다. 이 외에도 승강기, 공간 객체, 대변기 객체 유형에 따른 활동공간 산출 방안을 도출하였다.

세번째, 본 연구에서 제안한 방법의 정확성을 검증하기 위해 파일럿 테스트를 수행하였다. 파일럿 테스트 대상으로 선정된 모델의 IFC 파일에 적용하여 자동으로 속성 및 형상정보를 추출하고 이를 토대로 활동 공간을 산출하였다. 또한 수작업으로 산출한 BF 인증 점수와 활동공간의 산출 결과와 비교한 결과, 완전히 일치하는 것으로 나타났다.

본 연구에서 제안한 방안은 IFC 파일로부터 활동공간 검토에 필요한 정보를 자동으로 산출할 수 있기 때문에 활동공간 검토 과정에서 발생하는 업무 부하를 줄일 수 있다. 특히, BF 인증 및 인허가 단계에서 요구되는 장애인 시설물의 활동공간 기준 평가에 필요한 자체평가서, 산출 계산서 등과 같은 증빙서류 작성에 필요한 정보를 제공할 수 있다.

또한 본연구에서 개발한 산출방안은 한국에서 제공하는 평가 기준에 따른 검토가 이루어졌으나, 룰셋(Rule-Set) 형태로 개발되어 검토 대상, 검토 기준 등에 따라 유동적인 검토가 가능하다. 예를 들어, 국외의 경우 대변기 뿐만 아니라 장애인이 이용 가능한 소변기에 대한 활동공간이 요구되며, 이는 위생시설물에서의 활동공간 산출 방안에서 대상 객체를 소변기로 변경하여 검토가 가능하다. 이처럼 유동적인 활동공간 산출 방안을 제안함으로써, 연혁별/국가별 법규 혹은 인증기준에 따른 평가가 가능하다.

본 연구에서는 생활환경에 관한 인증평가 항목 중에서 활동공간에 대한 설계기준만을 대상으로 하였다. 향후 연구를 통하여 통행환경(단차, 기울기, 접근성) 및 재질, 연속손잡이, 계단, 경사로 등의 평가에 대한 연구도 진행할 계획이다.

Acknowledgements

본 논문은 2021년도 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 연구입니다(NRF-2020R1C1C1011268).

References

1
Choi, J.S., Kim, I.H. (2017). Development of openBIM-based Quality Checking System for Evacuation Regulation Application. Korean Journal of Computational Design and Engineering, 22(3), 329-337. 10.7315/CDE.2017.329
2
Hong, S.C., Kim, S.T. (2018). A Basic Study on Review the Classification System and the Process of BIM Information for and Automatic Review of Certification Method of Health and Barrier Free Environment. Journal of the Korean Institute of Interior Design, 27(2), 154-165. 10.14774/JKIID.2018.27.4.104
3
Hong, S.C., Park, J.K., Kim, S.T. (2017). A Study on Certification Method of Health and Barrier Free Environment by the BIM for Aged Person - With Sanitary Facilities of Elderly Housing Facility -. Journal of the Korean Institute of Interior Design, 26(3), 13-24.
4
Kim, I.H., Kim, J.Y., Lee, S.J., Lee, A.J., Choi, J.S. (2021). A Study on Escape Stairs Classification Method for openBIM-based Automated Building Code Checking. Korean Journal of Computational Design and Engineering, 26(3), 172-182. 10.7315/CDE.2021.112
5
Kim, I.H., Lee, Y.H., Han, C.H., Kim, G.T., Choi., J.S. (2020). Validation of Support for Creation of License Drawings Using Application for open BIM-based Automatic Generation of 2D drawings. Applied Sciences. 10(18), doi: 10.3390/app10186470. 10.3390/app10186470
6
Lee, Y.G. (2019). Developing a BIM-based technology for evaluating the performance of barrier-free in the architectural design process. Journal of Multimedia Services Convergent with Art, Humanities and Sociology, 9(12), 1509-1516. 10.35873/ajmahs.2019.9.12.132
7
Lee, Y.H., Kim, C.M., Park, C.Y., Jang, H.I. (2021). Proposal of Information System for Calculating the Clear Width of Barrier Free Certification based on openBIM. Journal of Korean Institute of Architectural Sustainable Environment and Building Systems, 15(2), 138-151.
8
Building Construction Authority. (2019). Code on Accessibility in the built Environment 2019. Building Construction Authority.
9
DIN 18040-1. (2010). Barrierefreies Bauen - Planungsgrundlagen - Teil 1: Öffentlich zugängliche Gebäude", Beuth Verlag GmbH.
10
ISO 21542. (2011). Building Construction - Accessibility and usability of the built environment. International Organization for Standardization.
11
CORENET. (2021). Available Online: https://www.corenet-ess.gov.sg/ess/ (Accessed on 13 September 2021).
12
OpenBIM Research Group. (2021). Available Online: http://www.kbims.or.kr/ (Accessed on 13 September 2021).
페이지 상단으로 이동하기