ⓢ[CNG TV] 생성AI 시대 BIM 기술 동향과 해외 스마트 건설 사례_2024-05-14

[CNG TV] 생성AI 시대 BIM 기술 동향과 해외 스마트 건설 사례 - 줌라이브

발표자 : 이강 교수(연세대학교), 정숭용 대표(Build Doctor, 싱가포르) 
사회 : 강태욱 연구위원(한국건설기술연구원)
주최 : 캐드앤그래픽스
일시 : 2024-05-14 16:00 ~ 17:00

스마트 건설과 BIM 분야에도 생성형 AI를 중심으로 변화의 바람이 불고 있다.
건설 부문에서 생성형 AI는 어떻게 적용될 수 있고, 어떻게 적용되고 있는가? 이로 인해 건축과 BIM은 어떻게 변화할 것인가?

이번 방송은 국내 건설 환경과 함께 싱가포르의 BIM부터 VDC(Virtual Design and Construction), IDD(Integrated Digital Delivery)까지의 진행과 시사점에 대해 살펴볼 예정이다.

엔지니어링 IT미디어  '캐드앤그래픽스'에서 제공하는 동영상입니다.
캐드앤그래픽스 홈페이지 https://www.cadgraphics.co.kr
CNGTV 홈페이지 발표자료 다운로드  http://www.cngtv.co.kr

---

음성개요(내용설명):

유튜브 스트리밍 방송내용:

주요 연설자들은 건설 분야의 미래 기술 동향과 혁신 사례를 공유하며, 특히 BIM 기술과 인공지능(AI)의 통합에 초점을 맞추고 있습니다. 이강 교수는 한국의 AI 및 BIM 기술 연구 현황과 함께 정보 기반 의사 결정을 목표로 하는 디지털 전환의 중요성을 강조했습니다. 정숭용 대표는 싱가포르의 스마트 건설 여정을 소개하며, BIM 의무화와 통합 디지털 전달(IDD)과 같은 정책 추진과 실제 현장에서의 AI 활용 사례를 제시했습니다. 전반적으로 발표는 현재 건설 산업이 나아가야 할 방향과 데이터 표준화, 활용 시나리오 개발, 그리고 인력 교육의 필요성을 역설하며 마무리되었습니다.

 

---

1. BIM 기술 동향 및 발전 방향 (이강 교수):

• BIM 도입 현황: 현재 한국의 BIM 도입은 초기 단계(2D 도면 활용, 형식적 BIM)에서 점차 발전하여 협업 기반의 활용이 증가하고 있으며, 자동화 개념도 도입되고 있습니다. 특히 최근에는 ChatGPT와 같은 생성 AI를 활용한 데이터 및 이미지 처리 연구 및 활용 시도가 이루어지고 있습니다.
• 최종 목표: 정보 기반 의사 결정: 궁극적으로 BIM과 스마트 건설 기술은 정보 기반의 의사 결정을 지원하는 것을 목표로 합니다. 이는 하루 아침에 이루어지는 것이 아니라 점진적인 접근이 필요합니다. 디지털 트랜스포메이션(DX) 역시 정보의 디지털화 자체가 목표가 아니라 정보 기반 의사 결정을 위한 과정입니다.
• BIM 로드맵 2040: 'BIM 핸드북 4판' 작업에서 논의된 내용에 따르면, 전 세계적으로 BIM 활용은 협업 단계에 진입하고 있지만, 모든 참여자가 BIM을 사용하고 드론 등으로 현장을 모니터링하는 수준은 아직 달성되지 않았습니다. 건설 4.0 달성을 위한 BIM의 정보 제공 역할은 2030년대에, 모든 정보가 BIM과 연결되어 정보 기반 의사 결정이 가능한 단계는 2040년대에 도달할 것으로 예상하고 있습니다.
• 생성 AI의 활용: 최근 GPT-4o와 같은 대규모 언어 모델(LLM)은 음원, 이미지, 동영상 등 다양한 데이터 형식과 연동되어 발전하고 있습니다.
• 건축 설계 분야 활용: 종이를 구겨놓은 것을 특정 건축가 스타일로 변환하거나, 스케치업에 Stable Diffusion과 같은 생성 AI를 결합하여 쉽게 이미지를 생성하는 기술이 이미 활용되고 있습니다. 이는 소형 사무소나 학생들 사이에서 널리 사용되고 있으며, 상업화된 소프트웨어도 출시되고 있습니다.
• 자동 설계 및 생성 설계: 원하는 목표(예: 에너지 효율 극대화)를 입력하면 평면이 생성되는 생성 설계(Generative Design) 기술이 적용된 서비스(Finche 3D, Ares.com, Autodesk Forma)가 존재합니다. 국내에서도 법규 준수 단지 배치 자동화(101), 부동산 가치 평가 및 자동 설계(랜드북), 빠른 설계 모듈 및 초기 견적 AI(하우빌드, 빌더허브.io), 초기 설계(시티), 초기 견적(밸류맵, 푼다) 등 다양한 AI 기반 서비스가 활발히 개발 및 활용되고 있습니다.
• 엔지니어링 및 디테일링의 한계: 아직까지 엔지니어링 설계나 디테일링은 AI가 많이 수행하지 못하고 있습니다.
• 자연어 기반 BIM 소프트웨어 조작 연구: 연세대학교 연구실에서는 자연어 기반으로 BIM 소프트웨어를 조작하는 기술을 개발하고 있습니다. 이는 BIM 소프트웨어 학습의 어려움과 작업 시간 단축을 목표로 합니다. (예: "춘천 환경에 맞는 외벽 상세를 만들어", "새로 만든 춘천 환경에 맞는 외벽 상세에 맨 바깥쪽 벽을 흰색 마감으로 바꿔줘", "현재 건물에 2층 외벽을 새로 만든 춘청 환경에 맞는 외벽 형세로 바꿔줘"). 이러한 기술은 접합부 검토, 모델링 정확성 검토 등으로 확장될 가능성이 있습니다. 국내 업체(코스펙 랩의 KBSS Lite)에서도 AI 복 기능을 포함한 규칙 기반 검토 시스템이 개발되고 있습니다.
• 준비해야 할 것:기술 고도화: 당연히 기술 발전은 필수적입니다.
• 활용 시나리오 발굴 및 구체화: 가장 중요하게 강조된 부분입니다. BIM 또는 AI 기술을 어떻게 활용할 것인지 구체적인 시나리오(Use Case)를 발굴하고 상세화하며 그 효과를 측정하는 것이 중요합니다. 단순히 기술 도입 자체가 목표가 되어서는 안 됩니다. (예: 주간/월간 보고서 자동 생성 시나리오).
• 데이터 표준 및 데이터 축적: 활용 시나리오에 필요한 데이터를 정의하고, 이를 모을 수 있는 데이터 표준이 필요합니다. 건축 면적, 건물 높이 등 용어의 의미가 데이터베이스마다 다르면 AI 활용에 어려움이 있습니다. 신뢰할 수 있는 견적 데이터베이스 구축을 위해서도 데이터 표준과 지속적인 데이터 축적이 필수적입니다.
• 운용 인력 양성: 기술을 활용할 수 있는 인력을 키워야 합니다.
• 시장 조성: 국내 BIM 관련 시장이 탄탄하게 자리 잡을 수 있도록 정부 차원의 고민과 산업계, 학계의 협력이 필요합니다.

2. 싱가포르의 스마트 건설 사례 (정승용 대표):

• 싱가포르 BIM 및 스마트 건설 현황: 싱가포르는 현재 BIM 활용의 전환 단계에 있으며, 2D 도면에서 3D 모델로 전환하고 계약상 2D 도면을 기준으로 BIM 모델은 참조로 활용하는 경우가 많습니다. BIM 수행 책임은 주로 건설사에 있습니다. 현재는 발주처에서 BIM 모델만 제공되는 프로젝트도 등장하고 있습니다.
• 한국과 싱가포르의 비교: 싱가포르는 정부 정책, 지원, 가이드라인 등 준비는 잘 되어 있으나, 한국은 BIM 실무 능력이 더 우수하다고 평가했습니다. 한국도 BIM 기본/실무 지침 등이 나오고 있어 몇 가지 문제점 해결 시 선진국 수준으로 도약할 수 있을 것으로 예상했습니다.
• 스마트 건설 시작 및 로드맵: 싱가포르의 스마트 건설은 2010년 건설 생산성 로드맵 발표와 함께 시작되었습니다. 이는 타 산업 대비 낮은 건설 생산성을 높이고, 저품질 노동력을 줄이며, 장비, 모듈러 시스템, BIM 등의 신기술/공법 활용 및 재정 지원을 목표로 했습니다. 로드맵 발표 후 생산성이 매년 2-3% 향상된 것으로 자체 평가하고 있습니다.
• BIM 도입 강제화 및 확대: 건축 분야에서 먼저 BIM 도입이 시작되어 2015년까지 5,000 sqm 이상 건물에 대해 BIM 서브미션이 강제화되었습니다. 2015년부터는 메이저 인프라 프로젝트 입찰 시 BIM이 의무화되었습니다.
• As-Built BIM 비용 명기 사례: 수자원 상하수도청 발주 프로젝트에서 공사비의 1%를 As-Built BIM 비용으로 의무적으로 입찰에 포함하도록 명기한 사례가 있습니다. 이는 유지 관리를 위한 정보 입력의 중요성과 기존 시공사의 낮은 준공 BIM 수준에 대한 실망감에서 비롯된 것으로 추측됩니다.
• BIM 핸드오버 가이드라인: 최근 발표된 가이드라인은 BIM 활용의 문제점(설계사의 2D-BIM 정합성 문제, 중복 업무로 인한 효율 저하 등)을 해결하기 위해 노력하고 있습니다. 입찰 전부터 2D 도면을 3D에서 직접 추출하고 설계사 간 3D 코디네이션을 진행하자는 내용을 담고 있습니다.
• VDC 및 IDD 개념 도입: 싱가포르는 BIM에서 점차 스마트 컨스트럭션으로 발전하고 있습니다.
  • VDC (Virtual Design and Construction): 2017년 발표된 개념으로, 3D BIM뿐만 아니라 인력 및 프로세스 관리까지 포함합니다. "두 번 수행한다 (컴퓨터에서 한번, 실제 시공에서 한번)"는 개념에 기반하며, 가상 Mock-up, 가상 리뷰, 물량 산출, 시공 도면 추출, 현장 인스펙션 등 BIM 활용 방안을 포함합니다.
  • IDD (Integrated Digital Delivery): 2020년 발표된 개념으로, BIM 및 VDC 활용을 근간으로 작업 프로세스 통합, 계약 당사자 간 협업을 위한 디지털 기술 활용에 초점을 맞춥니다. AI까지 포함하며 설계부터 유지보수 단계까지 건설 전반에 걸쳐 적용됩니다. 스마트 건설 항목과 유사한 부분이 많습니다.
  • IDD 적용 사례:PPVC 모듈러 시스템: 설계 시공 전 단계에서 모듈러 타입 줄이기, 리드 타임/생산 사이클 줄이기, 패브리케이션 단계 자동화, 유지보수 단계 자료 활용 등 모듈러 프로젝트에 IDD가 적용됩니다.
  • 키바라 체육 시설 (정부 발주): 프로젝트 준공 시간 준수를 목표로 설계 단계부터 계약 당사자들이 모여 프로세스 개선 방안을 논의하고 해결책을 모색했습니다. 이는 단순히 기술 도입뿐만 아니라 건설 프로세스 상의 비효율성을 함께 해결하려는 IDD의 특징을 보여줍니다.
  • 디지털 Prefabrication: 프리캐스트 콘크리트 공장에서 BIM 정보를 활용하여 철근 절단/배근/조립, 홈 설치, 콘크리트 타설까지 자동화된 설비를 활용하는 사례를 소개했습니다. 공장 내부에서 최소한의 인력만 관여하는 것을 직접 확인했다고 합니다.
  • 펀 파운 허브 (시공 단계 활용): 드론 활용 공사 진도 체크, 현장 검측을 위한 VR BIM 활용, PC 부재/철골 부재 물류 추적 시스템, 클라우드 협업 시스템 등을 통해 시공 시간 단축(35-39%) 및 협업 시간 단축(20%) 효과를 거두었습니다.
  • 건설사의 전사적 IDD 적용: 일부 건설사는 자체적인 디지털 로드맵을 만들고 BIM 도입(2011)을 시작으로 IDD 적용, AI 적용(2025 계획), 스마트 시티 정책 연계(2030) 등 장기 계획을 추진하고 있습니다. 직급별 사내 교육 프로그램 등을 통해 전사 목표 달성을 위한 노력을 기울이고 있습니다.
  • 철근 조달 및 패브리케이션 프로세스 개선: 철근 공급업체의 노하우를 바탕으로 정보 공유 및 프로세스 개선을 통해 철근 물량을 절감한 사례를 소개했습니다.
  • 싱가포르의 AI 활용:APAC 지역 선도 국가: 싱가포르는 APAC 지역에서 AI 도입/적용에 있어 선도적인 국가로 평가됩니다. 많은 사업체가 AI를 활용 중이거나 활용 계획을 갖고 있습니다.
  • 건설 산업 AI 활용 분야: 하자/준공 검사(장비 활용 인스펙션), 안전 관리(AI 시스템 도입/활용), 프로젝트 관리 프로그램(AI 적용 개발) 등에서 AI 활용이 이루어지고 있습니다. 2D 이미지를 통한 모델링, 법규 기반 자동 설계 등도 실제 설계사에서 활용되고 있을 것으로 예상되나 외부에 노출된 사례는 많지 않습니다.
  • AI 발전의 더딘 이유 (추측): 사이버 보안에 대한 강한 규제와 외국인 노동자의 비중이 높은 노동 시장에 미칠 영향(노동 시장 고려) 때문에 건설업에서의 AI 발전이 다소 더디게 느껴진다고 언급했습니다.
  • 레미콘 업체 AI 활용: 페누 유나이티드 레미콘 업체는 자체 운영 시스템에 AI를 활용하여 배치 플랜트 생산성, 트럭 관리, 품질 관리, 재고 관리 등에서 코스트/인력 4-5% 절감 효과를 거두고 있다고 합니다.
• 결론 및 한국 스마트 건설 제언: 싱가포르는 3D에서 6D로 점진적으로 확대 적용하고 있으며 스마트 건설 및 IDD 적용을 위해 장기 계획과 교육을 실시하고 있습니다. AI 활용에서도 적극적이지만, 엔지니어의 BIM/스마트 건설 의지 부족, 2D-3D 정합성 부족 등의 문제점도 존재합니다. 한국 스마트 건설에 대해 싱가포르처럼 한꺼번에 많은 것을 시작하기보다는 작은 것부터(스몰 BIM) 시작하여 점진적으로 확대 적용할 것을 제언했습니다. 또한 혁신적인 기술 적용뿐만 아니라 건설 전반의 프로세스 개선, 건설 인력 교육에 대한 관심이 중요하다고 강조했습니다.

3. 질의 응답:

• 생성 AI의 건설 시장 파급력: 건설 산업이 느리다고 생각하지 않으며, 이미 회의록 작성, 출장 보고서 작성 등 개인적인 차원에서는 생성 AI를 활용하고 있습니다. 설계 대안 자동 생성 등 실무적으로도 많이 사용되고 있으며, CAD에서 BIM, 손그림에서 CAD로 전환되는 것보다 더 빠르게 받아들여지는 것 같다고 언급했습니다. 다만 자율주행 등 멀리 있는 AI 기술처럼 느껴지는 부분도 있습니다.
• 싱가포르 IDD 추진 동기: 건설업 생산성 향상이 가장 큰 이유이며, 과거 태국/말레이시아 등 외국인 노동력의 갑작스러운 이탈 경험으로 인해 사람이 리스크라고 판단하고 고급 기술/공법 활용을 통해 하이퀄리티 노동력으로 건설업을 이끌어 가려는 배경이 있습니다.
• 자연어 기반 BIM 소프트웨어 조작 시스템 발표 시점: 연구 개발 단계에서 상용화까지는 많은 추가 노력과 투자가 필요하며 시간이 걸릴 수 있습니다. 하지만 학교에서도 이 정도 속도라면 상용 소프트웨어 개발 업체에서는 더 빨리 갈 수도 있을 것으로 예상했습니다. BIM 도입의 어려움(툴 학습)을 낮추는 데 기여할 것으로 기대하고 있습니다. 특정 소프트웨어(Revit)에 한정될 필요는 없다고 언급했습니다.
• 건축 분야 AI 진행 방향 및 시점 (특히 설비 분야): 기본적인 방법은 비슷하게 적용될 것으로 예상하며, 설비 분야에서는 자동 라우팅, 충돌 회피 등이 이미 이루어지고 있습니다. 생성 디자인 기법을 활용한 최적 경로 찾기 등도 연구되고 있어 부분적으로 접목될 것으로 예상했습니다.
• 싱가포르 생산성 향상 정량적 판단 척도: 구체적인 척도는 알 수 없으나, KPI 등을 활용하고 있으며 가장 단순하게는 면적 대비 인원 투입을 기준으로 계산하는 것으로 알고 있다고 답변했습니다.
• 시공사/설계사의 BIM 도입 베네핏 및 전환 인사이트: 활용 시나리오 발굴이 중요하며, 개인/회사/정부 차원에서 도움이 되는 부분을 고민해야 합니다. 노동 생산성 향상, 안전 사고 감소 등 다양한 관점에서 베네핏을 찾을 수 있습니다. 도면 생성 등 구체적인 활용 시나리오를 통해 BIM 사용의 필요성을 느끼는 것이 중요하며, 끊임없이 혜택을 고민하면 분명히 얻을 수 있는 부분이 있다고 강조했습니다. 개인의 노력과 함께 활용 시나리오를 잘 만들면 돈을 벌거나 업무 만족도를 높이는 등 긍정적인 결과로 이어질 수 있을 것이라고 언급했습니다.
• 싱가포르 소규모 엔지니어링 설계 사무소 지원: 공식 웹사이트(BCA)에서 프로그램별 템플릿은 다운로드 가능하지만, 라이브러리 등은 사이버 보안 및 지적 재산권 보호가 강하기 때문에 다운로드가 어려울 수 있다고 답변했습니다. 설계사에게 도면을 요구할 때 PDF로 받는 경우가 많으며, 캐드 파일을 유료로 구매해야 하는 경우도 있다고 설명했습니다.
• 생성 AI 및 스마트 건설 시대 준비: AI는 사람을 대체할 수 없지만, AI를 사용하는 사람이 나를 대체할 수 있다고 강조했습니다. BIM 초기 도입 시처럼 전공 지식을 열심히 쌓고 현재 업무에 최선을 다하는 것이 기본이며, BIM이나 AI와 같은 툴은 자신의 일을 효율적으로 만들고 개인 시간을 확보하기 위한 수단으로 활용해야 한다고 조언했습니다. 무엇이든 직접 해보고 시도하는 것이 중요하며, 하나의 프로그램이나 앱에 집중하여 숙달되면 다른 어플리케이션 학습도 쉬워질 것이라고 언급했습니다.

4. 클로징 멘트:

• 이강 교수: AI 시대에도 전통적인 건축 분야 지식(설계, 시공, 구조, 환경)을 탄탄히 쌓는 것이 매우 중요하며, 여기에 더해 기술을 배우는 것이 필요합니다. 기술은 활용하는 것이므로 활용할 대가 없으면 의미가 없습니다. 활용 시나리오를 잘 고민하면 무궁무진한 기회가 있을 것이며, 이는 돈벌이, 행복, 워라밸 등과 잘 연결될 수 있을 것이라고 마무리했습니다.
• 정승용 대표: 과거 건설업의 낮은 생산성, 야근 문제를 언급하며, BIM, 스마트 건설, AI와 같은 툴을 적극 활용하면 개인의 행복과 시간 확보에 도움이 되고, 결국 회사 발전에도 기여할 것이라고 언급했습니다.

 

---

NotebookLM을 이용해서 작성되었습니다.

디이씨(D.E.C)

martin@dec-w.com