4차 산업혁명으로 건설 현장까지 첨단 IT 기술의 경연장으로 바뀌고 있습니다. 제조 현장에서 사용되고 있는 디지털 트윈(Digital Twin)이 건설 패러다임을 바꾸고 있는 것입니다.

디지털 트윈이란 현실 세계와 똑같은 쌍둥이를 사이버 세계에 만들어 다양한 시뮬레이션을 해보는 첨단 기법을 말하는데요. 건설 현장에서도 실제 건설할 건물을 미리 가상으로 만들어 최적의 건축물을 짓는 혁신적인 아이디어를 제공하고 있습니다. 2022년 월드컵 주경기장 ‘디지털 트윈’ 설계

2022년 월드컵을 유치한 카타르는 첨단 기술을 총동원해 월드컵 주경기장을 짓고 있습니다. 이른바 3D 설계 SW인 빌딩 정보 모델링(BIM)을 이용해 무려 3년간 주경기장을 시뮬레이션으로 설계했는데요.

3차원의 설계도면과 가상현실(VR) 기술을 적용해 건물이 들어섰을 때의 완성된 모습을 다양한 각도에서 입체적으로 조망해본 뒤 실제 경기장 건설을 시작한 것입니다. 증강현실(AR)을 이용해 벽이나 바닥에 들어갈 자재까지 자세히 들여다보며 시공할 수 있습니다. 건설 현장에 BIM이 온다

BIM(Building Information Modeling)이란 시설물의 생애 주기에 걸쳐 발생하는 모든 정보를 통합해 활용이 가능하도록 시설물의 형상, 속성 등을 3차원으로 표현한 디지털 모형을 뜻합니다.

기존의 2차원 도면으로 구현하기 어려웠던 것들을 3차원의 디지털 모형으로 구현함으로써 기획, 설계, 시공, 유지 관리와 관련된 모든 정보를 통합 관리할 수 있는데요. 그만큼 설계 품질과 생산성을 높일 수 있고 시공 오차를 최소화할 수 있습니다.

건설 과정에서 현장 인력들은 태블릿을 들고 현장을 다니며 건설 현장을 관리할 수 있습니다. 설계 결과와 건설 공정이 모두 시스템에 입력돼 있어 건설에 참여하는 사람들은 누구나 ‘BIM 상황실’을 통해 실시간으로 공사 진척 상황을 알 수 있습니다.

국내 최고층 빌딩 롯데월드타워 역시 3차원 기반 BIM의 시뮬레이션을 통해 태어났습니다. 롯데는 건물을 짓기 전 현재의 월드타워와 똑같은 가상의 ‘디지털 쌍둥이 빌딩’을 만들어 지하 6층 ~ 지상 123층 높이의 초고층 건물을 완성했습니다.

건물 안에 들어설 다양한 시설과 초고층 구조물의 복잡한 설계를 디지털로 먼저 구현한 뒤 그대로 현실 세계의 건물로 표현해낸 것인데요. 이를 통해 초고층 골조공사를 안전하면서도 체계적으로 끝낼 수 있었고 공사 기간도 대폭 단축할 수 있었습니다. 나아가 마감과 기계 설비 장착, 장비 시공 등의 공사 품질을 높여 재공사율을 낮출 수 있었습니다. 

싱가포르, ‘쌍둥이 싱가포르’ 만들다

싱가포르는 지속 가능한 도시 모델을 만들기 위해 BIM 개념을 확대해 3D 플랫폼을 기반으로 전 국토를 가상현실로 구현하는 ‘쌍둥이 싱가포르’를 만들고 있습니다. 3차원 모델링 된 도시 내의 모든 건물의 실시간 에너지 사용량을 모니터링할 수 있고 각 건물 옥상이 받아들이는 태양 일사량을 분석해 태양광 발전량까지 정확하게 계산해낼 수 있습니다.

모델이 완성되면 도시에서 움직이는 모든 것을 포착하고 도시에서 일어나는 모든 일을 실시간 추적할 수 있습니다. 버추얼 싱가포르(Virtual Singapore) 프로젝트는 빅데이터와 IoT(사물인터넷), 3D 모델링, 인공지능, 머신러닝 등 4차 산업혁명 기술을 활용해 ‘스마트 네이션(Smart Nation)’을 만들겠다는 구상에서 나온 것입니다. BEMS, 에너지 줄이는 건물로 발전

건물들이 대형화되면서 건물은 수많은 에너지를 소비하는 하마가 되고 있습니다. 하지만, IT 기술들이 건물의 내부 시스템을 모니터링해 에너지 사용을 최적화해주고 있습니다. 이른바 건물 에너지 관리 시스템(BEMS, Building Energy Management System)이 건물 스스로 에너지 사용을 통제하고 에너지 소비를 절감시켜주는 역할을 하고 있는 것입니다.

BEMS는 에너지 사용량, 요금, 시설 사용 시간 등 다양한 요소들을 측정하고 분석해 건물 관리자에게 알려주는 시스템을 말합니다.

조명은 물론 냉•난방 설비, 환기 설비, 콘센트 등에 센서와 계측 장비를 통신망과 연결해 에너지원별, 용도별 사용량을 실시간 모니터링하고 수집된 에너지 사용 정보를 분석해 에너지 사용을 최적화할 수 있습니다.

첨단 기술들이 다양한 영역에 파고들면서 업무 방식을 바꿔 놓고 있습니다. 현재 관행적으로 하고 있는 일의 방식을 어떻게 하면 혁신할 수 있을지, 새롭게 등장하는 기술에 주목해야 합니다.

글 l 최은수 미래 경영전략학 박사•MBN 산업부장(mk9501@naver.com)

최은수 박사는 10년 뒤 승자의 길을 제시한 필독서 ‘4차 산업혁명 그 이후 미래의 지배자들’을 비롯해 21세기 예언서 ‘넥스트 패러다임’ , ‘제4의 실업’ 등 18권의 책을 저술한 미래경영 전략학 박사 겸 관광학 박사로 네이버 미래이야기(post.naver.com/mk9501) 칼럼리스트이다. 현재 MBN 부국장 겸 산업부장으로 활동하고 있다.