2025 스마트건설 챌린지 [BIM 분야 스마트 기술] 05 ARCHONIX | Al-driven Pre-con (공정•물량)자동화

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2025 스마트건설 챌린지 [BIM 분야 스마트 기술] 05 ARCHONIX | Al-driven Pre-con (공정•물량)자동화
(2025 스마트 건설 챌린지: 아르코닉스(ARCHONIX) 팀 발표 요약)

요약

아르코닉스(ARCHONIX) 팀은 '2025 스마트 건설 챌린지' BIM 분야에서 AI 기반 프리콘(공정·물량) 자동화 기술을 선보였습니다. 서울 화양동 창업 지원 센터 신축공사 프로젝트에 BIM과 AI를 융합한 14가지 핵심 기술을 적용하여 '리스크 제로', '시공 최적화', '시간 단축', '스마트 안전 관리'를 목표로 삼았습니다.

주요 혁신 기술로는 거대 언어 모델(LLM)을 활용한 비정형 곡면 비계의 안정성 검토, 제너레이티브 디자인을 통한 커튼월 패널 최적화, 다이나모 스크립트 기반 거푸집 자동 생성, 그리고 자체 개발 AI 솔루션 'MEPI'를 통한 MEP 설비 간섭 해결 등이 있습니다. 특히 MEPI는 MEP 간섭을 60% 이상 감소시키는 성과를 보였습니다.

팀은 4D·5D 시뮬레이션을 통해 설계 변경에 신속하게 대응하고 공사비와 공정을 통합 관리했으며, VR/AR, 로봇 기술, 피난 시뮬레이션 등을 활용하여 시공성, 안전성, 에너지 효율성을 종합적으로 검토했습니다. 컨소시엄은 클라우드 기반 협업 플랫폼(CDE)을 통해 유기적인 협업 체계를 구축하여 프로젝트를 성공적으로 수행했으며, 이를 통해 스마트 건설 기술의 현장 적용 가능성과 효과를 입증했습니다.

 

원본영상: https://youtu.be/BXzXAb5mLms?si=jQpmtphvk35eGKuV

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1. 프로젝트 개요

1.1. 아르코닉스(ARCHONIX) 팀 구성 및 역할

'건축을 선도하여 무한한 혁신을 추구한다'는 의미를 담은 아르코닉스 팀은 설계, 시공, BIM, 학계 전문가들로 구성된 컨소시엄으로, 각자의 전문성을 바탕으로 시너지를 창출했습니다.

조직명	담당 역할
itm 건축사 사무소	비용 및 일정 관리
현대 건설	시공 BIM 활용 및 공정 관리
빔스탑 엔지니어링	모델링 및 시뮬레이션
가천대학교	AI 및 다이나모 스크립트 개발

1.2. 사업 내용

• 사업명: 화양동 창업 지원 센터 신축공사
• 위치: 서울특별시 광진구 화양동
• 시설 유형: 교육 및 업무 시설
• 규모: 계획 연면적 17,400㎡
• 핵심 목표:
  • 리스크 제로 시공
  • 시공 최적화
  • 시간 단축
  • 스마트 안전 관리

1.3. 주요 적용 기술 및 설계 변경 대응

총 14가지의 핵심 스마트 건설 기술을 적용하여 프로젝트 현안 해결을 시도했습니다. 특히 경연 과정에서 발생한 설계 변경(5층 복도 상부 매스 추가)에 신속하게 대응하여 시공 계획을 재검토하고, BIM 데이터 기반의 의사결정 체계의 효율성을 증명했습니다.

2. BIM 모델 및 데이터 활용 기술

2.1. 통합 모델링 구축

시공 계획의 효과적 수행을 위해 건축, 구조, MEP, 토목, 가설, 펜스 모델을 LOD 300~350 수준으로 상세하게 구축하고 이를 단일 통합 모델로 구성했습니다. 이를 통해 통합적인 시공 관리가 가능한 기반을 마련했습니다.

2.2. 4D·5D 기반 공정 및 비용 관리

• 스마트 매핑 기술: 공사비 코드, 일정 알고리즘, BIM 모델 기반 물량 및 단가를 연동하여 복잡한 공정표를 자동으로 생성하는 기술을 적용했습니다.
• 통합 모니터링: 가설, 토공사부터 건축, 구조, MEP 공사까지 전체 공정을 통합하여 공정별 일정과 공사비를 실시간으로 확인했습니다.
• 변경 관리: 설계 변경이나 추가 공정이 발생할 경우, 일정 지연 및 추가 기성을 즉각적으로 파악하고 여유 공기를 검토하여 최적의 공정 상태를 유지할 수 있는 시스템을 구축했습니다.

2.3. 시공 중 변동 사항 대응 시뮬레이션

가설 계획 변경, C.I.P 2열 보강, 5층 증축 등 주요 변경 사항을 반영한 시뮬레이션을 통해 다양한 대안을 검토했습니다. 공사비와 공정을 연계한 통합 모니터링 시스템을 통해 신속하게 대응함으로써, 인접한 노후 벽돌 구조물에 피해 없이 2027년 4월까지 준공 가능함을 확인했습니다.

3. 혁신성: 독창적 아이디어 및 첨단 기술

3.1. LLM 기반 비계 안정성 검토

• 문제: 비정형 곡면 구간의 비계 설치는 복잡하고 위험도가 높습니다.
• 해결: BIM 데이터를 AI(제미나이)와 연계하여 비계 설치 계획의 안정성을 검토했습니다. AI가 제안한 구조해석 수식과 계수를 바탕으로 타당성을 재검토하고, 최적의 비계 시공 범위와 구조 보강 방안을 도출했습니다.

3.2. 커튼월 패널 자동 분할 및 배치 검토

• 위험도 산출 알고리즘: 작업 높이, 형상 복잡도(정적 요인)와 장비 운영, 기상 상태(동적 요인)를 종합하여 패널별 위험도를 정량적으로 평가했습니다.
• 제너레이티브 디자인: 다양한 패널 배치 대안을 시뮬레이션하고, 생성된 패널 크기가 실제 현장의 상차, 운반, 시공 인력 작업에 적합한지 실시간으로 검토하여 설계 단계부터 시공성을 극대화했습니다.

3.3. 거푸집 자동 생성 및 수량 산출

레빗(Revit)과 다이나모(Dynamo)의 자동화 알고리즘을 활용하여 콘크리트 부재 형상에 따라 거푸집 유형(유로폼, 합판 등)을 분류하고 BIM 모델을 자동으로 생성했습니다. 이를 통해 거푸집 설계 시간을 단축하고, 설계 변경 시 신속한 물량 산출 및 공사비 최적화가 가능해졌습니다.

3.4. AI 기반 MEP 최적화 솔루션 'MEPI'

• 기술: 자체 개발한 국산 소프트웨어 'MEPI'는 AI를 통해 복잡한 배관 및 덕트 간의 간섭을 자동으로 분석하고 최적의 경로를 생성합니다.
• 성과: 기준층 MEP 간섭 검토 결과, 기존 657건의 간섭이 255건으로 약 60% 이상 감소하는 효과를 확인했습니다. 이는 수작업 대비 정확도를 높이고 현장 변경을 최소화하여 설계 및 시공 효율성을 극대화합니다.

4. 효과성: 현장 적용 및 기대 효과

4.1. 시공성 및 안정성 검토

• 흙막이 공법 개선: 국토정보포털의 시추 정보와 3D 공간 정보를 활용하여 인접 노후 구조물을 분석한 결과, 기존의 C.I.P 1열 계획이 취약하다고 판단하여 C.I.P 2열 보강으로 설계를 변경해 안정성을 확보했습니다.
• 게이트 재배치: 초기 계획된 차량 최단 동선 중심의 게이트 배치가 자재 운반 효율성 저하 및 충돌 위험을 야기함을 시뮬레이션으로 확인하고, 시공 효율과 통행 안전성을 모두 확보하는 위치로 재배치했습니다.
• 장비 선정 최적화: 계획된 10톤 크레인이 구조물과 간섭됨을 발견하고, 안전한 작업 반경을 확보할 수 있는 50톤급 플라잉 지브형 크레인으로 변경했습니다.
• 커튼월 시공법 개선: 5층 증축부 하부의 협소한 공간에서 발생할 수 있는 작업자 협착 위험을 제거하기 위해 커튼월 로봇을 활용한 무인화 시공 방안을 제안했습니다.

4.2. VR/AR을 활용한 가상 안전 검토

• 사용자 충돌 위험 제거: VR 환경에서 증축부 로비와 체육관 연결 동선 중간에 돌출된 구조물을 발견하고, 사용자의 충돌 위험을 인지했습니다. 아치 거더를 통로 좌우측으로 재배치하여 구조 안정성을 유지하면서 위험 요소를 제거했습니다.
• 차량 동선 개선: 주차장 램프 진출입 시 회전 반경이 취약하여 차량 충돌 위험이 있음을 확인하고, 회전 반경을 조절하여 안전한 차량 흐름을 확보하도록 설계안을 개선했습니다.

4.3. 환경 성능 및 피난 안정성 분석

• 에너지 효율: 지붕 일조 분석을 통해 1,172㎡ 면적에 태양광 패널 설치 가능성을 확인했습니다. 연간 예상 발전량은 약 323 MWh로, 건물 전체 에너지 소비량의 약 10%를 감당할 것으로 기대됩니다. 또한, 벽체 단열 시뮬레이션을 통해 벽체 열손실을 최대 37.5%까지 감소시킬 수 있음을 확인했습니다.
• 피난 시뮬레이션: 피난 시뮬레이션 소프트웨어 '패스파인더'를 활용하여 병목 현상을 분석하고 최적의 피난 경로를 도출했습니다. 이를 통해 최대 피난 소요 시간을 기존 대비 약 13%(28초) 단축시켜 재난 발생 시 안전 확보 시간을 늘렸습니다.

5. 협업 체계

5.1. 유기적 협업 프로세스 및 플랫폼

• BIM 수행 계획서(BEP): 각 컨소시엄 구성원의 역할과 책임을 명확히 규정했습니다.
• 통합 소프트웨어 활용: P6, Revit, Dynamo와 자체 개발한 V-Manager, MEPI 등 다양한 소프트웨어를 유기적으로 활용했습니다.
• 공통 데이터 환경(CDE): 클라우드 기반 협업 플랫폼을 구축하여 실시간으로 BIM 모델 변경 사항을 공유하고, 이슈를 등록 및 추적 관리하며 신속한 의사결정을 지원했습니다.
• 지속적인 소통: 경연 기간 내내 꾸준한 온·오프라인 회의를 통해 긴밀하게 소통하고 협력했습니다.

5.2. 결론

아르코닉스 팀은 이번 챌린지를 통해 AI와 BIM 기술을 융합한 스마트 건설 기술이 실제 현장에서 얼마나 효과적으로 적용될 수 있는지를 입증했습니다. 앞으로도 건설 사업의 자동화와 혁신을 위해 지속적으로 노력할 것임을 밝혔습니다.

 

 

 

 

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추가설명(해설): https://info.dec-w.com/243

ⓐ스마트건설 챌린지 2025 브리핑: ARCHONIX의 BIM 기반 Pre-con 자동화 기술 분석

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Google Gemini, NotebookLM 을 이용해서 작성되었습니다.

디이씨(D.E.C)

martin@dec-w.com