2.1 실증을 위한 협업체계 환경

ISO 19650 체계를 적용한 공통정보환경은 데이터의 관리 측면에서의 장점이 존재한다. 특히, 정부의 지침인 의 건설산업 BIM 시행지침에서도 공통정보환경을 사용한다면, ISO 19650을 따라야 한다고 기록하고 있다^{(MOLIT, 2022b)}. 한편 기존의 공통정보환경에서는 ISO 19650을 적용하기 위해 사용자가 상당히 많은 조작을 요구하곤 한다. 따라서 본 연구의 선행연구 ^{Lee et al.(2022)}에서는 ISO 19650의 내용이 최소한의 조작으로 반영될 수 있도록 시스템 체계를 구성하고자 하였다. 한편, ISO 19650에서 요구하는 여러 사항의 경우 정보의 공유, 승인 절차와 같이 국내 건설 설계환경과는 동떨어진 내용이 존재하는 부분도 있었다. 이를 개선하기 위하여 국내 고속도로 설계 프로세스를 기반하여 시스템을 기술적으로 개선하는 부분도 함께 연구를 수행하였다.

개발된 공통정보환경 소프트웨어는 언제 어디서든 인터넷 환경에서 활용할 수 있는 클라우드 기반의 시스템이다. 특히, 공통정보환경 기반 협업체계에서는 국내 인프라 시설물의 BIM 발주 및 설계 업무에 디지털 협업을 지원할 수 있도록 클라우드 기반의 저장공간을 제공하고, 다양한 BIM 데이터를 통합뷰어 환경에서 가시화, 검토, 분석, 변환할 수 있으며, 다수의 BIM 사업참여자가 가상공간에서 협업(회의, 검토, 이슈 관리 등)을 수행할 수 있다. 특히 데이터별 변경에 대한 승인·결재 기능을 탑재하여 성과물 작성의 책임소재를 파악 및 정보 변경 이력을 기록하여 활용할 수 있도록 도움을 줄 수 있다.

2.2 실증 대상 설계 사업 선정

개발된 공통정보환경을 활용하여 디지털 협업체계를 실증하기 위한 실증 대상 설계 사업을 선정하였다. 실증 대상 사업으로는 한국도로공사가 실제 수행하고 있는 설계 사업들을 후보 사업으로 선정하고자 하였으며, 후보 사업들을 대상으로 현재 설계단계, 사업유형, 사업 기간, 시설물 현황, 저작도구, 설계참여자의 설계 역량을 검토하여 선정하고자 하였다(Table 1 참고).

검토 결과, 실증 대상 사업으로, 2022년 기준 사업이 시행되고 있던 N개 설계 사업 중 수행 기간이 연구 기간과 일치하고, 실질적인 BIM 모델이 개발되는 설계단계인 기본설계와 실시설계 과업을 포함하는 고속도로 설계 사업 A 노선이 선정되었다. 고속도로 설계 사업 A 노선의 여러 공구들 중, 다양한 교량, 교차로 및 나들목, 터널 시설물 중 2개 이상 포함하며, 공통정보환경 소프트웨어의 호환성을 판별하기 위해 다양한 BIM 설계 저작도구를 사용하는 공구를 선정하고자 하였으며, 이에 해당하는 A 노선의 B, C 공구를 최종 실증 대상 설계 사업으로 선정하였다.

2.3 실증계획

본 연구의 선행연구 ^{Lee et al.(2024)}에서는 고속도로 설계사업 중 기본설계 과정에서 공통정보환경 기반의 디지털 협업체계를 실증한 바 있으므로, 본 연구에서는 실시설계 단계의 실증을 중점적으로 서술하였다. 실시설계 과정에서는 BIM 모델을 직접적으로 다룸에 따라 기본설계 단계보다 다양하고 복잡한 데이터를 다루게 된다. 따라서, 본 연구에서는 고속도로 설계사업 A 노선 B, C 공구의 실시설계 단계를 대상으로 실증 시나리오를 수립하였다.

먼저 실시설계 사업에 대한 실증은 A 노선 B, C 공구에서 설계를 진행하는 작업자들을 대상으로 시행되었다. Fig. 1은 전면 BIM 설계 프로세스의 흐름도를 보여준다. 전면 BIM 설계에 참여하는 주요 참여자들은 발주자, 종합설계사, 협력설계사로 나뉠 수 있으며, 발주자는 승인과 검토의 역할을 진행하며, 종합설계사는 협력설계사와 함께 통합 BIM 모델을 개발하는 역할, 협력설계사는 세부 분야별 BIM 모델 작성 역할을 수행한다. BIM 모델 개발의 전반적 프로세스는 기획·발주·입찰 후 BIM 수행계획서(BEP, BIM Execution Plan)를 작성한 뒤 계획을 따라 성과품(분야별 BIM 모델 및 통합모델을 개발하는 과정으로 이뤄지며, 준공된 성과품은 발주자에게 납품하는 과정으로 구성된다. 여기서 BIM 수행계획서는 원청설계사가 발주자의 과업지시서를 충실히 이행하기 위한 BIM 모델 개발의 계획을 작성한 문서를 말한다. 본 연구에서 설정한 실증의 범위은 Fig. 1에서 보는 전면 BIM 설계 프로세스 중 BIM 수행계획서 문서 작성부터 도면 및 BIM 모델 성과품 제작, 공구별 통합모델 개발까지로 설정하였다.

참여자들의 이해도와 실증의 효과를 높이기 위해 실증 전, 공구별 각 분야의 BIM 설계에 대한 세부적인 시나리오를 작성하였다. Fig. 2는 다양한 분야의 시나리오 중 A노선 B공구에서 시행된 구조분야 교량 BIM 모델 개발 시나리오의 예를 보여주고 있다. Fig. 2에서 보는 것 같이, 교량 BIM 모델을 개발하기 위한 프로세스는 시작노드부터 종료노드까지 진행되며 도로선형 공유 및 검토, 교량모델작성 및 수정, 구조분야 검토 후 PM 검토 순서로 이루어진다. 각 순서에 필요한 정보는 첫 행에 표현되어 있으며, 프로세스 진행을 통해 개발된 정보는 세 번째 행에 표현된다. 협업에 필요한 과정은 정보 제작(사각형 표기), 정보 전달(화살표 표기), 정보 검토(마름모 표기)이며, 이 과정 모두에 공통정보환경을 활용하는 것으로 한다. 교량 뿐 아니라 지반, 터널, 도로 등 다른 분야의 실증시나리오도 공통정보환경을 통해 수행되며, 세부적으로는 공통정보환경을 통한 분야별 정보공유, 검토, 의견조회, 승인, 뷰어활용 등 협업에 필요한 모든 과정을 포함한다.

한편, 실증참여자들은 BIM 데이터 제작에는 익숙하나, 공통정보환경을 통한 디지털 협업에 대한 이해도가 떨어졌기 때문에 실증의 효과를 높이기 위해 실증참여자를 대상으로 한 협업체계 개념 및 활용 사전 교육을 실증 전에 먼저 실시하였다. 교육되는 내용은 디지털 협업체계를 기반하는 BIM 설계 프로세스에 대한 교육과 연구단이 개발한 공통정보환경 소프트웨어의 기능에 대한 교육이며 Table 2와 같다. 특히, 공통정보환경 기반 디지털 협업체계를 활용한 협업설계 계획을 수립하고, 문서로 작성하는 내용을 포함하였다. 디지털 협업체계의 원활한 실증을 위해 작성되어야 하는 문서의 종류로는 BIM 수행계획서와 MID (Master Information Delivery Plan) 등이 있다. 여기서 MIDP는 Fig. 2의 모든 분야의 단계별 프로세스 진행에 따라 생성되는 모든 정보의 전달계획(정보명, 제작자, 수신자, 정보 전달 일정 등)을 한눈에 확인할 수 있도록 표로 나타낸 문서를 말한다. 본 연구에서는 이에 대한 개념과 BIM 수행계획서 및 MIDP를 활용해 협업할 수 있는 방안도 함께 교육하였다.

Fig. 2. Example of Demonstration Scenario for Collaborative BIM Design of Bridge

Fig. 1. Overview of Integrated Model Process and Scope of Demonstration during Front BIM Design

3.1 실증 전 설문조사 : 디지털 협업체계에 대한 인식 및 필요성

실증 전 설문조사는 실증참여자들이 가지고 있는 디지털 협업체계에 대한 인식, 필요성 향후 도입 의지 등을 조사하는 것을 목표로 한다. 한편, 국내에서는 공통정보환경 및 ISO 19650의 개념이 생소할 수 있으므로, 디지털 협업체계에 대한 인식이 설문조사 결과에 제대로 반영되지 않을 수 있다. 따라서, 설문조사의 시행은 공통정보환경 및 ISO 19650에 대한 기본적인 교육을 통해 이해도가 확보된 후 수행하였다.

디지털 협업체계에 대한 인식 및 필요성은 각 참여자와 업체에 따라 주관적인 응답이 나타날 수 있을 것으로 판단하였다. 또한, 많은 참여자의 다양한 의견을 들을 수 있도록 객관적인 문항뿐 아니라 주관식 문항도 함께 구성하였다. 설문 문항의 구성에는 공통정보환경의 프레임워크를 개발한 연구진, 소프트웨어 개발을 수행한 연구진, 실증 수행을 담당하는 연구진을 포함한 공통정보환경 관련 전문가 집단의 검증을 수행하였다. 설문유형의 구성을 통해 본 연구진은 공통정보환경의 효과뿐 아니라, 관련 제도·지침의 제·개정 필요성, 실증에 따른 교육의 효과 등도 함께 확인하고자 하였다.

이를 위해 구성된 설문 문항 유형은 (1) 디지털 협업체계에 대한 이해도, (2) 공통정보환경의 중요도 및 기존업무 개선 전망, (3) 공통정보환경 도입 확대에 대한 인식으로 세 가지 유형으로 구성하였다. 객관식 답변은 사지선다형으로 구성하였으며, 문항에 따라 복수 응답도 가능하도록 구성하였다.

주목할 만한 답변 결과를 살펴보면, 디지털 협업체계에 대한 이해도 문항 유형에 대해서는 실증참여자의 대부분이 BIM과 협업의 필요성에 대해 알고 있었으나 이번 실증을 통해 공통정보환경을 처음 접했다고 답변했다. 이는 국내의 건설산업은 공통정보환경에 관심을 두고 있지 않았으며 BIM 설계에서도 공통정보환경 활용의 필요성을 느끼고 있지 않았음을 보여준다. 한편, 정부 정책변화에 따른 건설사업 환경의 변화를 고려할 때 BIM 데이터 활용을 위한 공통정보환경 활용을 적극 권장하고 건설산업의 디지털화를 추진해야 할 필요가 있을 것으로 판단된다.

특히, 공통정보환경의 중요도 및 기존업무 개선 전망 문항 유형에 대해서 공통정보환경 사용 시 프로젝트 문서 및 데이터 접근성 개선 정도에 대하여, 67 %의 응답자가 프로젝트 문서와 데이터 접근성을 개선할 것으로 기대한다고 밝혔으며(Fig. 3), 84 %의 응답자는 다양한 유형의 정보를 관리하는 데 있어 정보관리의 효율이 극대화될 것으로 전망하였다(Fig. 4).

또한, 실증참여자 중 94 %가 이번 교육과 실증을 통해 협업체계에 대한 이해도와 필요성에 대해서 인식했다고 답변하였으며, 공통정보환경을 활용하는 데 중요한 점으로는 구성원 참여 의지(23 %), 공통정보환경 활용 지침(20 %), 리더의 역량(20 %), 공통정보환경 교육(18 %) 순으로 답변하였다(Fig. 5). 즉, 공통정보환경 활성화를 위해서는 사업 수행기관뿐 아니라 발주처의 적극적인 의지와 행동이 필요하다는 의미를 나타낸다고 판단되며, 프로젝트 리더의 역량 향상과 참여자의 활용 능력 향상을 위한 ‘공통정보환경 활용 교육’ 또한 필요한 것으로 나타났다.

향후 공통정보환경 도입의 필요 유형에 대해서는 참여자의 56 %가 필요할 것으로 밝혔으나 반대로 그렇지 않다는 의견도 많음을 확인하였다. 이에 대한 의견으로, 현재 공통정보환경을 의무적으로 사용하지 않기 때문에 현재 시행 중인 사업에 공통정보환경을 투입하는 것은 추가적인 업무로 받아들여진다는 의견을 확인할 수 있었다. 즉, 공통정보환경 도입과 함께 기존 업무체계의 변화를 위한 방안도 모색할 필요가 있다. 한편, 공통정보환경 도입을 시범사업으로 확대했으면 좋겠다는 의견이 93 %로 나타났으며, 이러한 의견은 앞선 발주처의 적극적인 의지가 필요하다는 것을 한 번 더 확인할 수 있던 의견이었다.

실증 전 설문조사 결과를 종합하여 볼 때, 공통정보환경의 사용은 건설 프로젝트의 데이터 관리와 협업 능력을 혁신시킬 수 있으며 그 효과 또한 긍정적으로 전망하지만, 공통정보환경의 기능적 불완전성, 정부 및 공공 발주기관들의 정책적 접근, 교육제도 신설 등의 과제도 존재함을 확인할 수 있었다.

Fig. 3. Example of Survey Results for “Improving Data Accessibility when Using CDE”

Fig. 4. Example of Survey Results for “Effectiveness of Data Management when Using CDE”

Fig. 5. Example of Survey Results for “What Matters Most in Utilizing CDE”

3.2 실증 후 설문조사 : 개발된 공통정보환경의 효용성

두 번째 설문조사에서는 선행연구를 통해 개발된 공통정보환경 소프트웨어가 실제로 사업을 관리할 때 사용될 수 있을지에 대한 응답 확보를 목적으로 설문조사를 시행하였다. 따라서, 실증이 완료된 이후 응답자들에 대한 설문조사를 수행하였다. 첫 번째 설문조사와는 다르게 모든 문항을 Likert 5점 척도(1점=매우 그렇지 않다, 5점=매우 그렇다)를 활용해 구성하였으며 주관식 문항을 배제하여 참여자들의 설문조사를 통해 얻은 결과를 수치화하고자 하였다. 두 번째 설문조사는 실증에 참여했던 모든 인원(21명)이 참여하였다. 설문 문항의 영역은 (1) 사용자 인터페이스 및 사용성, (2) 협업커뮤니케이션, (3) 설계품질 및 효용성, (4) 프로젝트관리, (5) 데이터관리로 5개 영역을 구분하여 시행되었으며, 영역별 문항은 6∼9개로 구성하여 총 37개의 문항에 대한 응답을 수집하였다.

응답자들은 공통정보환경 소프트웨어 사용에 따른 설계 사업에 적용될 수 있는 효용성에 대해 37개 응답의 평균으로 3.7점을 나타내었으며, 영역별 평균 응답 값으로도 3.7∼3.8점으로 나타났다. 이는 모든 사용자가 비교적 공통정보환경에 대해 긍정적인 평가를 보이고 있음을 확인할 수 있으며, 개발된 공통정보환경이 설계 업무에서 요구하는 소프트웨어의 수준을 전반적으로 보통 이상으로 만족할 수 있음을 보인다.

특히, Table 3에서 보는 것과 같이 응답자 전체의 응답 값 평균 중 가장 높은 5가지 점수에 대한 설문 문항은 데이터 및 프로젝트 관리에 대한 문항이었다. 이는 디지털 협업체계 이용에 있어 가장 중요한 데이터 및 프로젝트 관리가 용이하게 수행된다는 점을 보여주는 결과이다. 즉, 공통정보환경을 사용하게 되면 성과물의 생성, 저장 등 기존에는 산발적으로 수행되던 업무가 중앙 집중식 처리방식으로 변화되어 성과물 관리가 용이함을 확인할 수 있다. 이는 데이터 운영·관리방식 및 기록관리의 문제로 인한 담당자의 정보 파악 누락의 문제 등을 해결할 수 있어 공통정보환경이 나타낼 수 있는 효용성을 보여주었음을 증명하는 결과이다.

한편, Table 4에서 보는 것과 같이 낮은 점수를 받은 5개 설문 문항은 소프트웨어가 가지고 있는 기능 부족에 관한 내용이었으므로, 소프트웨어에 대한 기능 개선을 수행할 필요가 있는 것으로 조사되었다.

37개의 문항별로는 최소 3.1점에서 최대 4.2점으로 응답이 기록되었다. 가장 낮은 점수인 3.1점을 기록한 문항은 ‘소프트웨어의 사용자 매뉴얼과 지원문서가 충분하다.’ 였으며, 이는 소프트웨어 활용에 대해 수행되었던 교육과 매뉴얼 등의 기술지원이 상대적으로 충분치 않았음을 보여주고 있다. 이를 통해 연구프로젝트 후 실제로 시스템을 운영할 시기에는 사용자 친화적인 매뉴얼과 교육을 제공할 필요가 있음을 다시 한번 확인하였다. 반면 가장 높은 점수인 4.2점을 획득한 문항은 ‘소프트웨어를 사용하여 프로젝트 진행 상황을 쉽게 파악할 수 있다.’ 문항이었다. 공통정보환경의 가장 중요한 목적이 프로젝트 및 데이터 관리라는 측면을 고려할 때, 4.2점이라는 점수는 실증에 활용된 공통정보환경 소프트웨어가 실제로도 충분히 활용될 수 있음을 보여준다.

한편 응답에 있어 설계자의 역할(책임자, 실무진)에 따라 그 응답이 달라질 가능성이 있다. 이를 확인하기 위해 21명의 응답자를 책임자(7명)와 실무진(14명) 그룹으로 나누어 책임자 및 실무진 그룹 간 문항별 응답의 차이를 분석하기 위한 T-test를 시행하였다. 책임자 그룹과 실무진 그룹은 모두 0.08의 분산을 나타내었으므로 각 응답의 결과가 등분산을 만족할 수 있음을 확인하였다. T-test의 결과 P-value의 값은 0.39로 나타났으므로, 두 그룹 간의 문항별 응답 비교에서는 통계적으로 유의미한 차이가 없음을 확인하였다. 다시 말해, 공통정보환경 소프트웨어의 사용에 따른 응답은 설계자의 역할에 따라 구분되지 않음을 의미한다.

특히, 책임자 및 실무진 그룹의 문항별 응답 평균값의 절대적 차이를 비교했을 때도, 책임자와 실무진 그룹 간 응답은 ‘소프트웨어를 사용하여 설계 관련 데이터의 일관성을 유지하기 쉽다.’는 문항을 제외한 모든 문항에서 ±0.5 내로 나타나 큰 차이가 없음을 확인하였으므로, 전반적인 의견도 일치함을 확인하였다. 다만, ‘소프트웨어를 사용하여 설계 관련 데이터의 일관성을 유지하기 쉽다.’ 문항의 경우 0.7의 차이를 나타냈는데, 실제 점수는 책임자 그룹 3.4, 실무자 그룹 4.1의 값으로 나타났다. 이는 공통정보환경에서는 ISO 19650의 데이터 생성 단계(Work in progress, Shared, Publish, Archive) 사용에 따른 차이로 판단되었다. 데이터를 주로 생성하는 실무자 그룹에서는 데이터를 세분화해 구분하여 데이터의 일관성을 유지하는 것에 도움이 되나, 주로 실무자 그룹이 만든 데이터를 검토하는 책임자 그룹은 수많은 데이터가 세분되어 올라오게 되어 이로 인한 혼동이 일어난 것이 원인으로 판단된다. 이러한 문제들은 소프트웨어 차원의 기술적 지원이 필요할 것으로 보인다.

설문 결과를 분야별로(구조, 지반, 도로, BIM) 구분해 비교한 결과, BIM 분야의 평균 점수가 4.0으로 가장 높음을 확인하였으며, 지반, 도로, 구조의 순서로 3.8, 3.7, 3.6으로 나타났다. BIM 분야의 경우, 모든 분야에서 작성한 BIM 모델과 BIM 모델 관련 데이터들을 통합하는 업무를 수행하게 되므로 BIM 분야에서 다루는 데이터의 양이 다른 분야와 비교해 상대적으로 많고 복잡하다. 공통정보환경을 활용하게 된다면 일정 관리, 데이터 관리, 프로젝트 관리에 도움을 받을 수 있으므로 BIM 업무가 기존의 업무처리보다 수월해질 수 있다. 따라서, BIM 분야가 응답한 평균 4.0의 점수는 본 연구에서 개발된 공통정보환경이 BIM을 활용하는 설계 실무에 효과적으로 활용할 수 있음을 보여주는 결과라 판단된다.

한편, 본 연구 결과를 통해 공통정보환경 소프트웨어의 개선 필요 사항도 도출되었다. 먼저, 실무진의 업무 편의성을 높이기 위해 사용자 인터페이스와 초기 설정 과정을 보다 직관적이고 간소화하는 것이 필요할 것으로 판단된다. 또한, 소프트웨어가 기존의 협업방식(메신저, 이메일 등)보다 효율적인 방식으로 활용될 수 있도록 사용자 편의성을 개선할 필요성도 도출되었다. 따라서, 본 연구진은 연구단 참여기관들과의 협업을 통해 공통정보환경의 편의성과 협업 기능을 개선하기 위한 추가연구를 수행할 수 있도록 결과를 공유하고 소프트웨어의 개선할 예정이다.