건축문화유산 HBIM 기반 수리단계별 구축체계 연구 = A Study on the Construction System of HBIM-Based Repair of Architectural Cultural Heritage

국문 초록 (Abstract)

최근 첨단 IT 기술의 발달과 함께 문화유산의 조사, 수리, 유지관리 분야에서 관련 기술들이 보급되면서 문화유산에 대한 합리적이고 체계적인 디지털 구축사업이 활발히 진행되고 있다. 특히, 국보와 보물 등의 국가유산 중 건축문화유산(한식 목구조)을 중심으로 형상정보와 속성정보를 통합 구축하는 HBIM 기반의 구축 방법론이 적극적으로 도입되고 있다.
건축문화유산은 그 고유한 물리적, 환경적 특성으로 인해 지속적인 유지관리가 필요한데, 이를 위해서는 생애주기(Life-Cycle)를 고려한 수리단계별 구축 데이터를 기반으로 관리되어야 한다.
이에 본 연구는 생애주기(수리과정)를 반영한 HBIM "Historic Building Information Modeling" 기반의 구축 방법에 대해 살펴보고, 수리단계별 구축 데이터의 연계와 통합방법에 대해 구체적 사례를 분석하여 제시하고자 한다.
이를 위해 지금까지의 선행연구를 통해 수리과정이 반영되어 있지 않은 HBIM 구축의 문제점과 한계를 도출하고, 현재 일반화되어 있는 HBIM 구축 방법에 대해 분석하였다.
또한, 수리단계별로 HBIM 구축 방법의 차이점과 연계 및 통합방법을 도출하기 위해 실제 구축사례를 분석대상으로 삼았는데, 수리단계별[실측조사단계, 계획 및 설계단계, 수리(해체)단계] HBIM 구축 특성이 잘 드러나는 사례로 선정하여 단계별 형상정보와 속성정보의 구축 수준 및 방법에 대해 살펴보았다. 이를 바탕으로 각각의 수리단계별 개선사항과 단계별 연계방법의 핵심사항을 도출하였다.
이상을 바탕으로 개선사항과 연계방법을 다음과 같이 정리하였다.
첫째, 작업환경 표준화를 통해 수리단계별 HBIM 연계방안이다. 실측조사 데이터가 계획/설계, 수리(해체) 단계에서도 일률적인 부재별 코드화, 부재별 색상, 레이어, 펜 두께 및 색깔 등의 작업환경 설정과 단계별 표준데이터(결과물)에 IFC, 표준도면, 수량산출과 작업환경 설정이 서로 연동되는 구축 방법을 도출하였다.
둘째, 건축문화유산 중 전통건축의 목구조 특성을 반영한 수리 정보(형상정보, 속성정보)의 구축 방법 연계이다. 수리단계별 수리정보 구축에 대해서는 사례분석을 통해 형상정보(LOD) 표현수준, 변위 조정(조정 방법), 속성정보(LOI) 표현수준 등 수리과정에서 추가된 정보를 구축하기 위한 표현수준과 변위 조정 방법을 도출하였다.
마지막으로 디지털 데이터 간 상호 운용성을 향상하기 위해 품질검사 및 IFC 4.0으로의 전환 시 발생하는 오류와 호환성을 높이기 위한 건축문화유산 IFC 포맷 변환기 작성을 해야 함과 작성된 IFC 파일은 HBIM에서 내보내기와 불러오기가 원활하게 이루어져야 함을 확인하였다.
정리하면, HBIM 기반 수리단계별 구축된 데이터는 표준화된 데이터로 작성되어야 하고, 각각의 수리단계별 건축문화유산의 특성을 지속해서 연계될 수 있는 구현하는 방법이 적용되어야만 생애주기와 수리단계를 반영한 지속 가능한 건축문화유산 보존관리시스템 구축의 기초가 마련될 수 있을 것이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

With the recent development of advanced IT technology and the spread of related technologies in the field of investigation, repair, and maintenance of cultural heritage, rational and systematic digital construction projects for cultural heritage are actively underway. In particular, an HBIM-based construction methodology that integrates shape information and attribute information centered on architectural cultural heritage (Korean food structure) among national heritages such as national treasures and treasures is being actively introduced.
Due to its inherent physical and environmental characteristics, architectural cultural heritage requires continuous maintenance, and for this, it should be anaged
based on construction data for each repair stage considering the life-cycle.
Therefore, the purpose of this study is to examine theconstruction method based on HBIM "Historical Building Information Modeling" reflecting the life cycle (repair), and to specifically suggest the linkage and integration method of repair step-by-step construction data.
To this end, the problems and limitations of HBIM construction that do not reflect the repair process have been derived through previous studies so far, and the current generalized HBIM construction method has been analyzed.
In addition, the actual construction cases were analyzed to derive differences in HBIM construction methods and linkage and integration methods for each repair stage, and the level and method of constructing shape information and attribute information for each stage were selected as examples that clearly show the characteristics of HBIM construction. Based on this, the improvements of each repair step and the key points of the step-by-step linkage method were derived.
Based on the above, the improvements and linkage methods are summarized as follows.
First, it is an HBIM linkage plan for each repair stage through standardization of the work environment. A construction method was derived in which the actual survey data were linked to the IFC, standard drawings, quantity calculation, and work environment setting, such as uniform coding for each member, color for each member, layer, pen thickness, and color for each member, and step-by-step standard data (output).
Second, it is linking the construction method of mathematical information (shape information, attribute information) that reflects the characteristics of the wooden structure of traditional architecture among architectural cultural heritages.
For the construction of repair information by repair stage, through case analysis, the expression level and displacement adjustment method were derived to construct information added during the repair process such as the expression level of shape information (LOD), displacement adjustment (adjustment
method), and attribute information (LOI).
Finally, to improve interoperability between digital data, it was confirmed that the architectural cultural heritage IFC format converter should be created to increase compatibility with errors that occur when switching to IFC 4.0 and that the created IFC file should be exported and imported from HBIM smoothly.
In summary, the HBIM-based repair stage data should be prepared with standardized data and there should be a way to continuously implement the characteristics of architectural and cultural heritage at each repair stage to serve as the basis for the continuous construction and cultural heritage preservation
management system during the life cycle and repair.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론 1
• 제1절 연구의 배경 및 목적 1
• 제2절 연구의 대상 및 범위 4
• 제3절 연구의 방법 및 흐름 8
• 제2장 고찰 및 선행연구 분석 17
• 제1절 건축문화유산 고찰 17
• 제2절 문화유산 보존관리체계 20
• 제3절 HBIM 개념 및 기술적 배경 33
• 제4절 기존연구 검토 47
• 제5절 HBIM의 문제 제기 및 한계 57
• 제3장 HBIM 구축절차 및 사례조사 61
• 제1절 HBIM 구축체계 및 방법 61
• 제2절 건축문화유산 수리과정 78
• 제3절 수리단계별 HBIM 구축과정 81
• 제4절 수리단계별 HBIM 사례조사 85
• 제5절 소 결 93
• 제4장 수리단계별 HBIM 구축 방법 95
• 제1절 HBIM 구축 방향 95
• 제2절 실측조사단계 99
• 제3절 계획 및 설계단계 114
• 제4절 수리(해체)단계 140
• 제5절 소결 : 수리단계별 HBIM 구축 방법 분석 161
• 제5장 HBIM 기반 수리단계별 구축체계 164
• 제1절 구축체계 방안 164
• 제2절 환경설정 표준화 167
• 제3절 수리정보 연계방법 176
• 제4절 표준데이터 189
• 제5절 소결 197
• 제6장 결 론 198
• 참고문헌 204
• ABSTRACT 208