1. 머리말

건물의 수명 연장에는 건축설비의 리뉴얼이 필수적이다. 일반적으로 건축설비의 내용연수는 15~25년이고 건물의 수명을 연장함에 있어서는 리뉴얼 공사가 2~3회 정도 발생하는 것으로 알려져 있다. 리뉴얼 공사는 신축과 다른 조건 즉 공사가 제한적으로 진행된다. 완성된 기존의 골격(구체), 공간상의 제약 (반입 경로, 설비 공간), 시간상의 제약(공사기간, 작업시간) 등으로 인해 공사의 난이도가 높다. 그러므로 제대로 된 조사·계획·설계가 불가피하다.

건설 근로자 수가 감소하는 추세이고 건설업의 잔업 상한 규제가 눈앞에 다가오면서 설비공사업도 업무효율 향상이 강력히 요구된다. 본고에서는 리뉴얼 공사에 있어서의 업무효율·품질·고객만족 향상으로 이어지는 BIM·3D 레이저 스캐너의 활용 사례를 소개하고 그 효과와 과제에 대해 상세히 기술한다.

2. 리뉴얼 공사 계획 시의 고민

리뉴얼 공사를 계획해 나가는 중에 자주 부딪히는 고민으로는 다음과 같은 3가지를 들 수 있다.

2.1 기존의 정보를 정리하기 어렵다

리뉴얼 공사 계획은 기존의 도면을 토대로 현지 조사를 통해 작성된다. 건축년수가 오래된 건물은 과거에 리뉴얼 공사가 여러 차례 진행됐고 매번 그 공사의 준공도가 작성된다. 통합 현황도가 작성되는 경우는 드물고 복수의 준공도 정보를 통합하는 작업이 발생한다. 장기적으로 건물정보 관리를 일원화 하는 데 어려움이 있다.

2.2  건물의 현황을 정확하게 파악하기 어렵다

열원기계실은 층고가 높고 다수의 배관·덕트가 높이를 달리하면서 간섭이 교차해 층처럼 수납돼 있는 경우도 적지 않다. 또 배관이나 덕트는 보온되고 있는 것도 있어 보온 외장의 일부를 철거해야만 실물 배관이 확인된다. 그리고 천장 내에 은폐된 배관·덕트는 점검구를 통해 조사할 수밖에 없어 천장을 뜯고 살펴야만 알 수 있는 경우도 많다.

이 같이 현장을 방문한다고 해서 모든 것을 알 수 있는 상황은 아니어서 현황 조사에 시간이 걸린다.

2.3  공사 이미지를 공유하기 어렵다

리뉴얼 공사에는 제약이 있어 기기·배관·덕트를   노출 설치하는 경우도 적지 않다. 그러나 설계도에 패스 등의 완성 이미지가 기재되는 일은 전무하다. 패스·3D-CG 등이 없으면 발주자·공사 관계자는 완성 이미지를 공유하기 어렵다. 만약 공사 완성형이 발주자의 이미지와 달라지면 만족도가 떨어진다.

3. BIM·3D 레이저 스캐너 활용 사례 

BIM과 3D 레이저 스캐너 자체는 하도급(subcontractor) 각사에서 활용되고 있다. (주)산코공조도 2016년에 3차원 설비 BIM 소프트웨어(이하 BIM 소프트웨어라고 한다), 2017년에 점군처리 소프트웨어, 2018년에 소형 3D 레이저 스캐너(이하 소형 스캐너라고 한다)를 각각 도입했다. 이하에서는 BIM, 3D 레이저 스캐너, 점군 데이터를 활용해 실시한 예 3가지를 소개한다.

3.1  모 오피스 빌딩의 공조 시스템 개수(改修) 

지상 32층, 지하 3층, 73,000㎡의 오피스 빌딩 지하 열원기계실(약 600㎡, 층고 8m)의 공조 시스템을 개수했다(냉온수 펌프 갱신·계통 변경). 

프로젝트는 담당자가 1달 정도 현장에 상주하면서 종전의 방식으로 현장을 계측하고 BIM 소프트웨어로 현황도를 작성하는 작업이 진행됐다. 그러나 층고가 높고 높은 곳에는 방치된 배관이 다수 존재했다. 그 배관들의 위치를 효율적으로 파악하기 위해 현장 담당자가 3D 레이저 스캐너를 이용해 계측(이하, 스캔이라고 한다)했다.

본 프로젝트에서는 2종류의 3D 레이저 스캐너를 사용했다. 낮은 곳(바닥면 1.5m 정도)에서는 고정밀도의 스캐너를 사용하고 높은 곳에서는 소형 스캐너를 사용했다. 고정밀도의 스캐너는 중량(4.2kg)이 있기 때문에 높은 곳에서 작업하기에는 적합하지 않지만 계측점에 편차가 적어 점군처리 소프트웨어에 의한 자동 모델링 정밀도가 높다. 소형 스캐너는 정밀도는 약간 낮지만 1.0kg으로 가벼워 높은 곳에서 촬영하기에 적합하다. 

삼각대 폴(5m)을 사용하면 높은 곳에 있는 배관 등을 쉽게 촬영할 수 있다. 높은 곳에서 스캔할 경우에는 높은 곳과 낮은 곳의 점군 데이터 위치를 맞추기가 어렵다. 높은 곳에서든 낮은 곳에서든 스캔할 수 있는 개소에 위치 맞추기의 기준인 마커를 설치하기가 곤란하기 때문이다. 

그래서 점군 데이터의 특징점(위치를 두드러지게 특정할 수 있는 점군상의 점)을 사용하는 마커리스로 위치를 맞춘다. 

이때 높은 곳에서 스캔하는 스캐너 설치 위치에서 낮은 곳과의 중간 높이(고소와 저소의 중간)에서도 스캔해 중간 높이의 특징점을 이용하면 위치 맞추기가 쉽다.

두 반으로 작업해 약 5시간 만에 70점을 스캔했다. 신속하고 안전하게 현황을 파악할 수 있었다. 그리고 점군 데이터와 종전의 방식으로 계측해 작성한 현황도 데이터를 합성해 차이(종전 방식의 계측 오류)를 확인했다<그림 1>. 

처음부터 점군 데이터가 있으면 현장에 상주해 도면을 작성하는 시간이 단축되고 정확도 향상으로 이어진다. 이른 단계에서 스캔하면 활용 기회가 더 늘어난다는 것을 새삼 실감했다.

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본 원고는 일본공업출판주식회사 발행하는 ‘建築設備と配管工事’잡지에서 발췌하여 번역한 것입니다.

전체 기사는 2022년 7월호 ‘월간 설비기술’에 게재되어 있습니다.(월간지 구입문의(02)2633-4995)

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