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AI 에이전트가 BIM을 자동 조작하는 시대로: 최신 연구에 따른 CAD·BIM의 역사와 미래
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일본어 원문으로부터의 자동 번역입니다
시작하며
AI가 점진적으로 확산되어 일상부터 업무까지 많은 장면에서 활용되고 있습니다. 건축·토목 분야에서도 다양한 상황에서 AI의 활용이 기대되고 있으며, 그 중에서도 오랫동안 가능성을 시사해온 AI를 통한 설계 자동화가 현실화되고 있습니다. 여기서 개선된 CAD(Computer-Aided Design)와 BIM(Building Information Modeling)과 같은 디지털 도구가 건축·토목 업계의 업무를 어떻게 변화시켜왔는지 역사적 변천을 다시 한번 되돌아보고, 향후 어떻게 진행될 것인지 최신 학술 연구를 바탕으로 정리하고자 합니다.
CAD와 BIM의 역사: BIM은 CAD의 후속이 아니다
여기서는 CAD와 BIM의 역사를 되돌아봅니다. 전제로서 이해할 필요가 있는 점은 CAD와 BIM이 서로 다른 계보를 가지고 있기 때문에 BIM이 CAD의 후속이 아니며, 특히 큰 차이점으로는 CAD는 건축·토목 분야 외에도 적용되는 범용 도구인 반면, BIM은 건축·토목 분야에 특화된 도구라는 점입니다.
CAD의 역사
1950년대 - 1960년대: 개념의 탄생과 SKETCHPAD의 탄생
형상의 수학적 정의 기술: CAD의 기술적 뿌리는 1950년대 후반 군사·항공우주 산업의 제조 자동화 요구로 거슬러 올라갑니다. 매사추세츠공과대학교(MIT)에서 수치제어(Numerical Control: NC) 공작기계를 위한 자동 프로그래밍 도구 APT가 개발되었으며, 이것이 형상의 수학적 정의의 기초가 되었습니다. (Ball, 2013; Weisberg, 2008)
SKETCHPAD의 개발: 현대 CAD의 진정한 시조로 불리는 것이 1963년 MIT의 Ivan Sutherland 박사가 박사 논문 연구로 개발한 Sketchpad입니다. 이 시스템은 브라운관(Cathode Ray Tube: CRT) 디스플레이와 라이트펜을 사용하여 컴퓨터와 대화형으로 도형을 그리고 조작하며, 기하학적 제약(점, 선, 면 등의 요소 간의 상대적 위치 관계나 형상 관계를 정의·제한하는 규칙)을 줄 수 있는 획기적인 것이었습니다. (Alin & Stăncioiu, 2024; Tornincasa & Monaco, 2010; Weisberg, 2008; Wolfe, July-Sep 2025)
대기업의 사내 시스템 개발: 1960년대에는 자동차와 항공기 산업의 대기업들이 메인프레임 컴퓨터를 사용하여 자체 2D/3D 시스템을 개발하기 시작했습니다. 제너럴 모터스(GM)의 DAC-1, 록히드사의 CADAM, 르노의 UNISURF 등이 그 대표 사례입니다. (Tornincasa & Monaco, 2010; Weisberg, 2008)
1970년대: 상용 턴키 시스템의 대두와 기초의 확립
상용 시장의 개막: 1969년 Applicon사와 Computervision사가 설립되면서 CAD 기술은 연구실에서 상용 시장으로 이행했습니다. 그 후 Auto-trol사, Calma사, Intergraph사 등 초기의 주요 기업들이 대두했습니다. (Weisberg, 2008; Wolfe, July-Sep 2025)
턴키 시스템으로의 제공: 당시의 CAD 시스템은 미니컴퓨터(DEC의 PDP-11 등)와 스토리지 튜브 디스플레이나 디지타이저를 통합한 턴키 시스템(구입 후 전원을 켜면 바로 사용할 수 있는 상태의 시스템)으로 판매되었습니다. 이들은 대당 15만 달러 이상으로 매우 고가였기 때문에 주로 대기업에 한정된 기술이었습니다. (Weisberg, 2008; Wolfe, July-Sep 2025)
CAD/CAM의 아버지와 솔리드 모델링의 태동: Patrick Hanratty 박사가 설립한 MCS사는 ADAM 등의 설계·제조 소프트웨어를 개발하여 다수의 벤더에 라이선스를 공급함으로써 CAD 보급의 기반을 마련했습니다. 또한 이 시기에 Ian Braid 박사 등에 의해 경계 표현(Boundary Representation: B-Rep)과 구성적 입체 기하(Constructive Solid Geometry: CSG)와 같은 솔리드 모델링(내용이 채워진 입체 모델을 만드는 기법)의 기초 연구가 진행되었습니다. (Ball, 2013; Weisberg, 2008)
1980년대: PC의 확산과 AutoCAD의 등장
PC CAD에 의한 대중화: 1980년대에 진입하면서 하드웨어 가격이 극적으로 하락하자 CAD의 시장 구조는 완전히 바뀌었습니다. 1982년 Autodesk사가 퍼스널 컴퓨터(PC) 향 저가의 AutoCAD를 발표하면서 그때까지 CAD를 도입할 수 없었던 중소기업과 개인 설계자도 접근할 수 있게 되었고, 업계의 사실상의 표준이 되었습니다. (Tornincasa & Monaco, 2010; Weisberg, 2008)
워크스테이션으로의 이행: 한편, 더 고도의 처리를 필요로 하는 기업들에서는 메인프레임에서 Apollo나 Sun Microsystems 같은 UNIX 기반의 엔지니어링 워크스테이션으로의 이행이 진행되었습니다. (Weisberg, 2008; Wolfe, July-Sep 2025)
피처 기반 파라메트릭 설계의 등장: 1987년 Parametric Technology Corporation(PTC)사가 Pro/ENGINEER를 발표했습니다. 이는 사용자의 설계 절차를 히스토리(이력)로 유지하고 치수 등의 파라메터(변수)를 변경하기만 해도 모델 전체가 자동으로 업데이트되는 획기적인 시스템이었습니다. 이는 CAD 업계의 제5세대라 불리는 큰 패러다임 시프트였으며, 기존 시스템을 구식으로 만들 정도의 영향을 미쳤습니다. (Tornincasa & Monaco, 2010; Weisberg, 2008)
1990년대 - 2000년대: 미드레인지 CAD의 대두와 다이렉트 모델링으로의 진화
Windows 기반의 미드레인지 3D CAD: 1990년대 중반이 되면서 Windows OS와 Intel 프로세서의 성능 향상에 따라 SolidWorks(1995년)와 Solid Edge(1996년) 등 저가이면서도 조작성이 우수한 Windows 기반의 미드레인지 3D CAD(하이엔드와 로우엔드의 중간 수준의 CAD)가 등장했고, 고가의 UNIX 워크스테이션 시장을 잠식해갔습니다. (Tornincasa & Monaco, 2010; Wolfe, July-Sep 2025)
다이렉트 모델링 기술: 파라메트릭 모델링은 강력한 반면, 초기의 제약 조건이 너무 복잡해지면 다른 사람이 모델을 수정하기 어려워진다는 약점이 있었습니다. 이에 2000년대 후반에는 이력에 구속되지 않고 직관적으로 면이나 엣지를 직접 조작할 수 있는 다이렉트 모델링(히스토리 프리) 기술이 등장했습니다. 현재는 이 두 가지의 장점을 융합한 하이브리드 CAD 시스템이 주류가 되어 있습니다. (Tornincasa & Monaco, 2010)
PLM으로의 통합: 현대의 CAD는 단순한 기하학 모델링 도구를 넘어 해석(Computer Aided Engineering: CAE)과 제조(Computer Aided Manufacturing: CAM), 그리고 제품의 라이프사이클 전체를 관리하는 PLM(Product Lifecycle Management) 시스템의 핵심으로 기능하고 있습니다. (Weisberg, 2008; Wolfe, July-Sep 2025)
BIM으로의 전개: 건축·건설 분야에서는 속성 정보를 갖춘 빌딩 인포메이션 모델링(BIM)으로 발전하여 설계에서 유지 관리에 이르기까지의 포괄적인 정보 기반이 되고 있습니다. (Sacks et al., 2018)
BIM의 역사
1960년대 - 1970년대: 개념의 탄생과 프로토타입의 개발
파라메트릭 디자인의 미래 예측: Douglas C. Englebart 박사가 논문 『Augmenting Human Intellect』에서 객체에 기반한 파라메트릭 요소를 사용하여 건축 설계를 수행하는 미래를 예측했습니다. (Borkowski, 2023; Hız et al., 2023)
템플릿 개념의 제안: 건축가 Christopher Alexander 박사가 설계 프로세스를 자동화하기 위한 템플릿 개념을 제안하여 객체지향적 접근의 기초를 마련했습니다(이후 패턴 랭귀지로 이어짐). (Alexander, 1977; Borkowski, 2023)
BIM의 아버지에 의한 BIM의 원조 개발: 카네기멜론대학교의 Charles M. Eastman 박사 등이 현재의 BIM 로직을 갖춘 세계 최초의 소프트웨어인 Building Description System(BDS)을 개발·발표했습니다. BDS는 재료나 공급업체 정보 등 지속적으로 업데이트되는 데이터베이스를 갖추고 있으며, 단일 기술로부터 평면도, 입면도, 투시도 등을 자동으로 그리고 일관되게 생성할 수 있는 획기적인 시스템이었습니다. Eastman 박사는 BDS에 이어 유사한 논리를 갖춘 GLIDE를 개발하여 건축 라이프사이클에서 정보 모델링 개념의 실증을 계속했습니다. (Hız et al., 2023)
1980년대: 상용화의 여명과 「빌딩 모델링」의 등장
Radar CH(후의 ArchiCAD)의 발표: 헝가리의 Graphisoft사가 고가의 워크스테이션에 의존하지 않으면서 객체 기반의 3D 접근을 제공하는 Radar CH(후의 ArchiCAD)를 발표했습니다. 같은 시기 영국에서도 RUCAPS나 SONATA 등 선도적인 시스템들이 개발되었습니다. (Borkowski, 2023; C. Eastman et al., 2008)
BIM의 필수 요건 정의： Robert Aish 씨가 RUCAPS를 활용한 런던 히드로 공항 개수 프로젝트에 관한 논문에서 현재 우리가 BIM으로 알고 있는 방법을 Building Modelling(빌딩 모델링)이라는 용어로 처음 표현했습니다. 이 논문에서는 3D 모델링, 파라메트릭 컴포넌트, 관계형 데이터베이스, 건설 프로세스의 시간적 페이징 등 현대 BIM의 필수 요건들이 이미 명확하게 정의되어 있었습니다. (Borkowski, 2023; C. Eastman et al., 2008; Hız et al., 2023)
1990년대: "BIM"이라는 용어의 탄생과 상호운용성을 향한 도전
BIM이라는 용어의 탄생： G.A. van Nederveen 씨와 F.P. Tolman 씨가 『Modelling multiple views on buildings』 논문을 발표했습니다. 학술 문헌에서 "Building Information Model (BIM)"이라는 아크로니m(두문자어)이 처음 사용된 것이 이 논문이라고 널리 인정받고 있습니다. (C. Eastman et al., 2008; Hız et al., 2023)
IAI(이후 buildingSMART)의 설립： 벤더마다 독자적인 데이터 형식이 난립하고, 이종 분야 간 데이터 교환(상호운용성)이 큰 장벽이 되었습니다. 이를 해결하기 위해 Autodesk 사를 비롯한 기업 컨소시엄이 결성되었으며, 1995년에 IAI(International Alliance for Interoperability, 현재의 buildingSMART)가 공식적으로 설립되었습니다. (C. Eastman et al., 2008; Hız et al., 2023; Laakso & Kiviniemi, 2012; Sacks et al., 2018)
IFC의 릴리스： IAI에 의해 벤더 중립적 오픈 데이터 표준인 "IFC(Industry Foundation Classes)"의 첫 번째 버전(IFC 1.0)이 릴리스되어 이종 분야 연계를 위한 기술적 기반이 구축되었습니다. (Hız et al., 2023)
2000년대: 업계 표준으로서의 확립과 보급
Revit의 탄생： Charles River Software 사에 의해 강력한 파라메트릭 변경 엔진을 탑재한 Revit이 개발되었습니다(2006년 Autodesk 사가 인수). (C. Eastman et al., 2008; Hız et al., 2023)
BIM이라는 용어의 세계적 보급： 저명한 업계 분석가인 Jerry Laiserin 씨의 활동과 Autodesk 사가 발행한 백서를 통해 BIM이라는 용어가 세계적인 돌파구를 마련했습니다. 그간 각 사가 가상 빌딩 등 다른 이름으로 부르던 기술이 BIM이라는 공통 언어 아래 통합되었습니다. (Borkowski, 2023; C. Eastman et al., 2008)
BIM 성숙도 모델의 발표： 영국에서 BIM 성숙도 모델(Bew-Richards ramp)이 제시되어 BIM의 단계적 도입 수준(Level 0～Level 3)이 명확하게 정의되었습니다. 이 모델은 각국 정부가 BIM 추진 정책을 수립할 때의 중요한 지표가 되었으며, 기업이 자신의 BIM 숙련도를 측정하기 위한 기준이 되었습니다. (Borkowski, 2023; Borrmann et al., 2018)
2010년대 이후: 국가적 추진과 오픈 표준의 진화
각국의 BIM 의무화： 영국 정부는 2011년에 BIM 전략을 발표했으며, 2016년부터 모든 공공 조달 프로젝트에서 "Level 2 BIM"의 사용을 의무화했습니다. 그 외에도 싱가포르(CORENET), 미국(GSA), 핀란드 등 북유럽 국가들, 한국 등에서 공공 프로젝트에서의 BIM이나 IFC 형식 사용이 강력하게 추진·의무화되고 있습니다. (Borkowski, 2023; Borrmann et al., 2018; Sacks et al., 2018)
openBIM의 보급： Graphisoft 사와 Tekla 사 등의 주도로 openBIM 이니셔티브가 본격화했습니다. 이를 통해 특정 소프트웨어에 의해 제한되는 폐쇄형 BIM에서 벗어나, IFC 등 오픈 표준 포맷을 통해 최적의 도구들을 원활하게 연계하는 접근 방식이 널리 보급되었습니다. (Borkowski, 2023; Hız et al., 2023)
CAD의 데이터 아키텍처
CAD의 사상은 데이터의 설계 지침과 구조에 드러납니다. 여기서는 데이터 아키텍처에 대해 정리합니다.
DXF의 구조
CAD의 데이터 교환에서 사실상의 표준(데팩토 스탠더드)으로 전 세계에서 널리 이용되고 있는 것이 DXF(Drawing Interchange Format)입니다. Autodesk 사가 AutoCAD를 위해 개발한 DXF는 독자적인 내부 데이터 구조(DWG)의 정보를 다른 시스템에서도 포괄적으로 읽고 쓸 수 있도록 인간도 해독 가능한 ASCII 텍스트 형식(128개의 문자를 7비트의 수치로 표현하는 가장 기본적이고 세계 공통의 문자 코드 규격으로 작성된 텍스트)으로 설계되어 업계 내에 널리 보급되었습니다. (Autodesk, 1993)
그룹 코드 방식에 의한 데이터 기술： DXF 파일의 가장 특징적인 구조는 그룹 코드라고 불리는 독자적인 데이터 기술 방식입니다. 파일 내의 데이터는 무질서하게 배열되어 있지 않으며, 반드시 그룹 코드(양의 정수)와 그 값의 2줄 1쌍의 페어로 구성됩니다. 프로그램이 DXF를 읽을 때 1줄째의 그룹 코드를 보기만 해도 2줄째에 이어지는 값의 데이터형과 의미를 엄밀하게 판별할 수 있도록 설계되어 있습니다. 구체적으로는 코드가 "0～9"이면 문자열, "10～59"이면 X 좌표나 스케일 등의 부동소수점수, "60～79"이면 정수로 정의되어 있습니다. 특히 "0"이라는 코드는 특별하여 섹션이나 엔티티(도형)의 시작을 선언하는 마커로 기능합니다. (Autodesk, 1993)
파일 전체의 계층 구조： 텍스트 데이터가 무질서하게 비대화되는 것을 방지하기 위해 파일 전체는 "0"과 "SECTION"의 기술로 시작하고 "0"과 "ENDSEC"으로 끝나는 논리적인 "섹션"으로 분할하여 저장됩니다. 주요 섹션은 다음의 4가지입니다. (Autodesk, 1993)
HEADER(헤더) 섹션：도면의 버전 정보($ACADVER)나 도면의 한계 좌표($EXTMIN, $EXTMAX) 등의 시스템 변수가 변수명을 의미하는 "9"의 그룹 코드에 이어 저장됩니다.
TABLES(테이블) 섹션：선 종류, 화층(레이어), 문자 스타일 등 도면 내에서 반복적으로 사용되는 명명된 설정 목록을 보유합니다. 각 테이블의 시작 시에는 요소의 최대 개수가 선언되어 읽는 측이 효율적으로 메모리를 할당할 수 있도록 고안되어 있습니다.
BLOCKS(블록) 섹션：여러 도형을 하나로 묶은 "블록"의 정의를 저장합니다. 도면 내에서 같은 도형군을 재이용하기 위한 원본 데이터가 되며, 외부 참조 파일로의 경로 정보 등도 기록됩니다.
ENTITIES(엔티티) 섹션：실제로 화면에 그려지는 선분이나 원, 텍스트 등의 기하학 도형 데이터의 실체를 기술합니다. 파일은 마지막에 "0"과 "EOF(End of File)"라는 마커로 마무리됩니다.
형상 데이터의 저장： ENTITIES 섹션에는 선(LINE)이나 원(CIRCLE) 같은 도형의 좌표와 프로퍼티가 저장되지만, 텍스트 파일의 비대화를 방지하기 위한 최적화가 시행되고 있습니다. 예를 들어 도형의 색이나 선 종류 같은 프로퍼티가 "BYLAYER(화층의 설정에 따름)"와 같은 기본값과 같은 경우 해당 데이터는 파일에 출력되지 않고 기술 자체가 생략됩니다. 읽는 측의 프로그램은 데이터가 생략된 경우 자동으로 기본값을 보충하여 해석하는 구조가 되어 있습니다. 또한 긴 텍스트 데이터(MTEXT 등)는 255문자마다의 청크로 분할되어 저장되는 등의 문자열 표현 제약도 존재합니다. (Autodesk, 1993)
3D 공간 표현의 경량화： DXF에서는 3D 공간상의 도형 데이터를 저장할 때도 독자적인 압축 개념을 사용합니다. 3차원의 절대 좌표(월드 좌표계：WCS)를 모두 그대로 기록하지 않고, "엔티티 좌표계(ECS)"라는 로컬한 2D 평면을 기준으로 데이터를 저장합니다. 예를 들어 원이나 텍스트 같은 평면적인 도형은 해당 도형이 있는 ECS상의 2D 좌표(X, Y)와 WCS로부터의 높이(Elevation)로 기록됩니다. 그리고 그 평면이 3D 공간상에서 어느 방향을 향하고 있는지를 보이기 위해 "Z축 방향의 압출 벡터"만을 추가로 기록합니다. 데이터를 읽는 프로그램은 "임의 축 알고리즘(Arbitrary Axis Algorithm)"이라는 수학적인 계산 규칙을 사용하여 이 Z축 벡터로부터 일관된 X축과 Y축을 자동 생성하고 원래의 3D 공간에서의 도형의 자세를 정확하게 복원합니다. 이로써 데이터양을 대폭 삭감하고 있습니다. (Autodesk, 1993)
외부 데이터의 부여： DXF는 기하학적인 도형을 저장할 뿐만 아니라 서드파티의 소프트웨어가 독자적인 비기하학적 데이터(속성 정보 등)를 도형에 부여할 수 있는 "확장 엔티티 데이터(XDATA)"라는 유연한 구조를 갖추고 있습니다. XDATA에는 1000번대의 특별한 그룹 코드(예를 들어 1000은 문자열, 1040은 실수 등)가 할당되어 있으며, 등록된 애플리케이션 명을 선두로 하여 독자적인 정보를 도형 내에 매장할 수 있습니다. (Autodesk, 1993)
데이터 읽기 쓰기의 고속화： ASCII 텍스트 형식인 DXF는 인간이 읽을 수 있는 투명성을 갖는 한편 파일 크기가 커지고, 부동소수점수의 반올림 오차나 읽기 속도의 느림이 문제가 되는 경우가 있습니다. 이를 해결하기 위해 Autodesk 사는 "바이너리 DXF" 포맷도 제공하고 있습니다. 이는 ASCII판과 동일한 데이터 구조(그룹 코드 방식)를 유지하면서 데이터를 2진수의 바이너리 값(IEEE 배정밀도 부동소수점 등)으로 직접 기술하는 것입니다. 이로써 데이터의 정밀도를 완전히 보존하면서 파일 크기를 약 25% 감소시키고 읽기 쓰기의 속도를 약 5배로 향상시키고 있습니다. (Autodesk, 1993)
샘플 코드
그룹 코드의 샘플
그룹 코드에 관해 다음에 예를 기재합니다. DXF의 형식을 관청으로의 신청서에 비유합니다.
—
관청으로의 신청서는 다음과 같이 기술된다고 합니다.
1번 난(성명)：야마다 타로
2번 난(생년월일)：1990년 1월 1일
3번 난(주소)：도쿄도 지요다구...
—
이를 그대로 번호와 내용을 교대로 나열하는 형식으로 쓰면 이렇게 됩니다.
—
1
야마다 타로
2
1990년 1월 1일
3
도쿄도 지요다구...
1행목이 번호, 2행목이 그 번호의 내용. 이것이 DXF의 그룹 코드 방식의 기본 구조입니다.
—
DXF 파일에서는 위 신청서의 번호를 그룹 코드, 위 신청서의 내용을 값이라고 부릅니다.
—
0 ← 그룹 코드(엔티티(요소)의 종류를 나타냄)
LINE ← 값(선입니다, 라는 의미)
8 ← 그룹 코드(레이어를 나타냄)
0 ← 값(레이어 명은 「0」)
10 ← 그룹 코드(시작점의 X 좌표)
0.0 ← 값(X = 0.0)
20 ← 그룹 코드(시작점의 Y 좌표)
0.0 ← 값(Y = 0.0)
11 ← 그룹 코드(종료점의 X 좌표)
100.0 ← 값(X = 100.0)
21 ← 그룹 코드(종료점의 Y 좌표)
0.0 ← 값(Y = 0.0)
—
이것은 (0,0)에서 (100,0)에 선을 1본 그은, 이라는 정보가 됩니다.
파일 전체의 계층 구조의 샘플
파일 전체의 계층 구조에 관해 다음은 예가 됩니다. CAD로 그린 도면을 저장하는 파일(DXF)은 5단의 서랍이 있는 서류 캐비닛과 같은 것이 됩니다.
┌─────────────────────────┐
│ ▼ DXF 파일(캐비닛)
│
│ ┌─ SECTION ─┐
│ │ HEADER │ ← 도면 전체의 기본 정보
│ └───ENDSEC──┘
│
│ ┌─ SECTION ─┐
│ │ TABLES │ ← 자주 사용하는 설정의 등록
│ └───ENDSEC──┘
│
│ ┌─ SECTION ─┐
│ │ BLOCKS │ ← 재사용하는 부품의 등록
│ └───ENDSEC──┘
│
│ ┌─ SECTION ─┐
│ │ ENTITIES │ ← 실제로 그려진 도형
│ └───ENDSEC──┘
│
│ EOF ← 캐비닛을 닫음
└─────────────────────────┘
각 서랍에는 이름이 있으며, 서랍의 처음에 「0 SECTION」(여기서부터 서랍을 엽니다), 마지막에 「0 ENDSEC」(이 서랍은 닫습니다)라고 쓰여 있습니다.
HEADER(헤더)의 샘플
여기는 파일 전체의 메타 정보입니다. 도면 그 자체의 내용이 아니라 이 도면은 어떤 도면인가, 하는 설명서입니다. 가까운 예로서는 책의 표지에 해당합니다.
저자
출판사
출판년
DXF의 HEADER에는
AutoCAD의 버전($ACADVER)
도면의 표시 범위($EXTMIN, $EXTMAX)
단위(mm / m / inch 등)
현재의 레이어 설정
실물의 샘플은 다음과 같습니다.
—
0
SECTION
2
HEADER
9
$ACADVER ← 변수명 「AutoCAD의 버전」
1
AC1027 ← 값 「2013년판」
9
$EXTMIN ← 변수명 「도면의 좌하 모서리」
10
0.0 ← X 좌표
20
0.0 ← Y 좌표
9
$EXTMAX ← 변수명 「도면의 우상 모서리」
10
1000.0
20
500.0
0
ENDSEC
—
여기서 처음 나오는 그룹 코드인 9는 변수명(시스템 변수)을 나타냅니다.
TABLES(테이블)：자주 사용하는 설정의 등록 명부
여기는 반복해서 사용하는 이름이 붙은 설정을 등록하는 장소입니다. 가까운 예로서는 회사의 전화번호부입니다.
영업부 A：내선 100
경리부 B：내선 200
문서 본문에서 A씨에게 연락, 이라고 쓰고 싶을 때, 매번 A(영업부, 도쿄 본사, 1990년 입사…)」라고 쓰는 것은 번거롭습니다. 그래서 사전에 이름과 상세를 등록해 둡니다. 이것이 TABLES의 역할입니다.
DXF의 TABLES에는
레이어 테이블：레이어 명과 색, 선종의 대응
선종 테이블：「파선」「일점 쇄선」등의 패턴 정의
문자 스타일 테이블：폰트, 사이즈
치수 스타일 테이블
이 기재됩니다.
실물의 샘플(레이어 테이블만 발췌)은 다음과 같습니다.
—
0
SECTION
2
TABLES
0
TABLE
2
LAYER ← 레이어 테이블 시작
70
3 ← 레이어가 3개 있습니다(최대수의 선언)
0
LAYER
2
0 ← 레이어 명 「0」
62
7 ← 색 번호 7(흰색)
6
CONTINUOUS ← 선종 「실선」
0
LAYER
2
Wall ← 레이어 명 「Wall」
62
1 ← 색 번호 1(빨간색)
6
CONTINUOUS
0
LAYER
2
Door ← 레이어 명 「Door」
62
3 ← 색 번호 3(초록색)
6
CONTINUOUS
0
ENDTAB ← 레이어 테이블 종료
0
ENDSEC
—
BLOCKS(블록)의 샘플
여기는 복수의 도형을 정리한 부품을 등록하는 장소입니다. 가까운 예로서는 레고 블록의 부품 상자입니다.
창 유닛(프레임 ＋ 격자 ＋ 라벨이 세트)
문 유닛(프레임 ＋ 문 ＋ 손잡이가 세트)
타이틀 블록(도면의 우측 하단에 있는 도면명·축척·날짜의 틀)
이 부품들을 일단 등록해 두면 도면 여러 곳에서 몇 번이라도 재사용할 수 있습니다. 100곳에 문을 그릴 때 매번 문의 형태를 처음부터 그리지 않고 문 유닛을 여기에 배치한다, 고 지정하는 것만으로 끝납니다.
—
실물의 샘플:
0
SECTION
2
BLOCKS
0
BLOCK
2
DoorUnit ← 블록 명 「DoorUnit」
10
0.0 ← 블록의 기준점(X)
20
0.0 ← 기준점(Y)
0
LINE ← 이 블록을 구성하는 선 1
8
0
10
0.0
20
0.0
11
800.0
21
0.0
0
LINE ← 이 블록을 구성하는 선 2
8
0
10
0.0
20
0.0
11
0.0
21
2100.0
0
ENDBLK ← 블록 「DoorUnit」 종료
0
ENDSEC
—
그리고 본문(ENTITIES)에서는 이렇게 씁니다.
—
0
INSERT ← 블록을 삽입
2
DoorUnit ← 「DoorUnit」을 호출
10
1000.0 ← 배치 위치 X
20
0.0 ← 배치 위치 Y
—
이것만으로 그 위치에 문이 그려집니다.
ENTITIES（엔티티）의 샘플
여기가 메인 서랍입니다. 화면에 실제로 그려진 선·원·텍스트 등이 나열됩니다. 신체적인 예로는 지망 이유서의 본문입니다. ENTITIES는 파일의 주역입니다.
실물의 샘플
—
0
SECTION
2
ENTITIES
0
LINE ← 첫 번째 선
8
Wall
10
0.0
20
0.0
11
1000.0
21
0.0
0
LINE ← 두 번째 선
8
Wall
10
0.0
20
0.0
11
0.0
21
500.0
0
CIRCLE ← 원
8
Door
10
500.0
20
250.0
40
50.0
0
INSERT ← 「DoorUnit」을 호출하여 배치
2
DoorUnit
10
800.0
20
0.0
0
TEXT ← 문자
8
Annotation
10
500.0
20
600.0
40
20.0
1
LIVING ROOM
0
ENDSEC
—
이것은 벽을 2개, 문을 나타내는 원을 1개, 문 부품을 1개, LIVING ROOM이라는 문자를 1개 그린 상태입니다. 여기에 쓰인 내용이 CAD 화면에 보이는 것 그 자체(선, 원, 문자 등)가 됩니다.
EOF（파일 끝）의 샘플
마지막으로 파일의 끝을 나타내는 마커가 있습니다.
—
0
EOF
—
이것이 쓰여 있지 않은 파일은 CAD 측이 「중간에 끊겼다」고 판단하여 오류를 출력합니다. 책의 마지막, 이상, 끝, 페이지에 상당합니다.
CAD에서 도면이 그려져 DXF로 저장되는 프로세스
CAD에서 도면이 그려지고, 그것이 이종 간에 데이터 교환 가능한 DXF(Drawing Interchange Format)로 저장되기까지의 프로세스는 정밀한 계산과 데이터 변환의 연속으로 이루어집니다.
기하학적 도형의 배치（작도 프로세스）： 설계자는 CAD라는 전자화된 제도판 위에서 선분, 원호, 텍스트와 같은 기하학적 도형(프리미티브)을 조합하여 도면을 그립니다. BIM과 달리, CAD 시스템 자체는 그려진 선이 「벽」이라는 의미 정보를 이해하지 않으며, 순수한 그래픽 요소(선과 문자)의 집합체로 처리합니다. (Ball, 2013; C. M. Eastman, 1989)
파일의 논리적인 섹션 분할： DXF 형식으로의 저장(내보내기)이 시작되면, 데이터는 무질서하게 쓰여지지 않고, HEADER(시스템 변수), TABLES(화층 및 선종 설정), BLOCKS(재사용 가능한 도형군), ENTITIES(실제 도형 실체) 등의 논리적인 섹션으로 엄격히 분할되어 텍스트 파일로 출력됩니다. (Autodesk, 1993)
그룹 코드 방식에 의한 데이터의 직렬화：파일에 쓰여지는 모든 데이터는 그룹 코드(양의 정수)와 그 값의 2행 1조 쌍으로 직렬화(시리얼라이즈)됩니다. 예를 들어 코드 「10」 다음에는 X 좌표, 「8」 다음에는 화층명이 이어진다는 규칙에 따라, 다른 프로그램이 텍스트 데이터를 읽을 때 값의 데이터 타입과 의미를 정확히 해석할 수 있게 됩니다. (Autodesk, 1993)
기본값 생략에 의한 데이터 최적화： ASCII 텍스트 형식은 데이터가 비대화하기 쉬우므로, 출력 시 자동적인 최적화가 이루어집니다. 도형의 색이나 선종 등의 프로퍼티가 BYLAYER(화층 설정에 따름)와 같은 기본값과 동일한 경우, 그 기술 자체를 파일에서 생략함으로써 파일 크기를 줄입니다. (Autodesk, 1993)
ECS를 이용한 공간 표현의 경량화： 3D 공간의 도형을 저장할 때, 모든 절대 좌표를 기록하지 않고, 엔티티 좌표계(ECS)라는 로컬한 2D 평면 위의 좌표와 Z축 돌출 벡터만 기록합니다. 읽을 때는 임의의 축 알고리즘(Arbitrary Axis Algorithm)을 이용하여 수학적으로 원래의 3D 자세를 복원함으로써 데이터량을 대폭 삭감하고 있습니다. (Autodesk, 1993)
이와 같이 CAD에서 DXF로의 저장 프로세스는, 그려진 기하학 데이터를 독자적인 그룹 코드나 ECS 같은 메커니즘을 이용하여 최적화하고, 외부 프로그램에서 읽을 수 있는 표준화된 텍스트 데이터로 변환하는 정밀한 처리가 됩니다.
BIM의 데이터 아키텍처
BIM의 사상은 데이터의 설계 지침이나 구조에 나타납니다. 여기서는 데이터 아키텍처에 대해 정리합니다.
IFC의 메커니즘
IFC(Industry Foundation Classes)는 buildingSMART가 개발하고 ISO 16739으로 국제표준화되어 있는, 벤더 중립적인 BIM 데이터 교환을 위한 오픈 포맷입니다. 종래의 CAD 데이터가 주로 기하학적인 도형 정보의 집합체였던 것에 대해, IFC는 건물이나 인프라 구조물의 의미 정보(세맨틱스), 형상 정보(지오메트리), 오브젝트 간의 복잡한 관계성을 포괄적으로 기술할 수 있는 객체 지향의 데이터 모델로 설계되어 있습니다.
EXPRESS 언어에 의한 객체 지향의 데이터 정의：IFC의 데이터 스키마(데이터 구조의 정의)는 ISO 10303(STEP 표준)에서 정한 데이터 모델링 언어 EXPRESS를 사용하여 기술됩니다. EXPRESS는 객체 지향의 개념을 도입하고 있으며, 클래스(엔티티), 속성 및 상속 관계를 엄격히 정의할 수 있습니다. 또한 IFC의 스키마를 시각적으로 표현하기 위해 EXPRESS-G라는 그래픽 기술법도 사용됩니다. (Ball, 2013; Borrmann et al., 2018)
4개의 계층에 의한 엄격한 스키마 아키텍처：IFC의 스키마는 방대하고 복잡한 건설 프로젝트의 정보를 효율적으로 관리하고 향후 확장성을 유지하기 위해, 엄격한 의존 규칙(상위층에서 하위층으로의 참조만 허용)을 가진 4개의 레이어(계층)로 분할되어 있습니다. (Borrmann et al., 2018)
리소스층(Resource Layer)： 최하층에 위치하며, 기하학 표현, 위상(토폴로지), 재질, 수량 등의 기초적인 데이터 구조를 제공합니다. 이 층의 데이터는 독자적인 ID를 가지지 않으며, 상위층의 오브젝트에서 참조되는 형태로만 존재합니다.
코어층(Core Layer)： 데이터 모델의 골격이 되는 층입니다. 모든 물리적·개념적 요소의 근원이 되는 추상 클래스 IfcRoot나 IfcObject 등이 포함되며, 요소의 글로벌 유일 식별자(GUID)나 변경 이력 등의 메타데이터를 보유합니다.
공유/상호운용성층(Shared/Interoperability Layer)： 건축이나 설비 등 여러 전문 분야에서 공통으로 사용되는 「벽(IfcWall)」이나 「슬래브」 등의 일반적인 요소를 정의합니다.
도메인층(Domain Layer)： 최상위에 위치하며, 건축, 구조 해석, 공조(HVAC) 등 특정 분야에 특화된 고도의 전문적인 클래스군을 정의합니다.
의미(세맨틱스)와 형상(지오메트리)의 완전한 분리：IFC에서의 데이터 저장의 핵심적인 특징 중 하나가 "오브젝트의 의미적 정의"와 "기하학 표현"의 완전한 분리입니다. 예를 들어, 어떤 오브젝트가 「벽이다」라는 의미 정보(세맨틱스)는 그 형상 데이터와 독립적으로 정의됩니다. 이에 따라 단일의 의미를 가진 벽 오브젝트에 대해, BIM 저작 도구용의 정밀한 3D 솔리드 모델, 에너지 해석용의 간략화된 면 모델, 또는 평면도용의 2D 심볼 등 용도가 다른 복수의 형상 표현을 동시에 연결할 수 있게 됩니다. (Borrmann et al., 2018)
관계성의 객체화(Objectified Relationships)：IFC의 가장 혁신적인 접근이 「관계성의 객체화」입니다. IFC에서는 요소끼리 직접의 속성 포인터로 결합하지 않고, 관계성 그 자체를 독립된 오브젝트(IfcRelationship의 서브클래스)로 정의·저장합니다. 예를 들어, 「벽 안에 창이 내장되어 있다」는 상태는 벽과 창을 직접 링크하지 않고, 「개구부를 채우는 관계(IfcRelFillsElement)」라는 독립된 관계성 엔티티를 거쳐 기록됩니다. 또한 「건물이 복수의 층을 집약하고 있다」는 공간적 계층 구조도 집약 관계를 나타내는 「IfcRelAggregates」로 기록됩니다. 이에 따라 요소끼리가 왜 관련되어 있는지라는 논리적인 이유를 모델 내에 명시적으로 보존할 수 있게 됩니다. (Borrmann et al., 2018)
프로퍼티세트(Property Set)에 의한 동적인 확장성：지역이나 프로젝트마다 다른 무수한 속성 요건(특정의 내화성능값이나 제조사 정보 등)을 모두 표준 스키마에 포함시키면 데이터 모델이 비대화되어 버립니다. 이를 방지하기 위해 IFC는 프로퍼티세트라는 메커니즘을 사용합니다. 독자적인 속성군은 IfcPropertySet으로 정의되며, 관계성 오브젝트(IfcRelDefinesByProperties)를 이용하여 나중에 대상 요소에 동적으로 할당됩니다. 이 메커니즘에 의해 스키마 자체를 변경하지 않고도 유연한 메타데이터의 추가가 가능하게 됩니다. (Borrmann et al., 2018)
STEP 물리 파일 및 ifcXML에 의한 물리적 저장 형식: 메모리상에 구성된 IFC 데이터가 실제 파일로 저장될 때, 가장 표준적으로 사용되는 것은 STEP 클리어텍스트 인코딩(ISO 10303-21)을 기반으로 한 ASCII 텍스트 파일(확장자 .ifc)입니다. 이 파일 내부는 HEADER 섹션과 DATA 섹션으로 나뉩니다. DATA 섹션에 저장되는 데이터는 1줄씩 작성되며, 각 줄에는 「#123」같은 고유한 인스턴스 ID가 부여됩니다. 파일 내의 각 객체는 이 ID를 포인터로 사용하여 서로를 참조함으로써, 평탄한 텍스트 파일 위에 복잡한 데이터 네트워크를 재구축합니다. 또한 웹 서비스 등과의 연계를 용이하게 하기 위해, XML 기술을 기반으로 한 「ifcXML」형식으로도 데이터 저장 및 교환이 가능합니다. (Borrmann et al., 2018)
MVD(Model View Definition)에 의한 용도별 데이터 추출: 실제 데이터 교환에서 거대한 IFC 모델의 모든 정보를 주고받는 것은 비효율적입니다. 따라서 「누가, 언제, 어떤 정보를 필요로 하는가」라는 업무 요구사항을 IDM(Information Delivery Manual)으로 정의하고, 이를 기술적으로 구현 가능한 IFC의 부분집합(정보의 필터링 조건)으로 변환한 MVD라는 메커니즘이 사용됩니다. 소프트웨어는 특정 MVD(예: Coordination View 등)를 준수하여 데이터를 선택적으로 출력·저장함으로써, 파일 크기의 비대화를 방지하면서 과부족 없는 확실한 데이터 교환을 실현합니다. (Borrmann et al., 2018)
샘플 코드
CAD 파일(DXF)이 건물의 외형을 그린 그림이라면, IFC는 건물의 호적과 상관도입니다.
DXF: 여기에 선이 있다, 저기에 다른 선이 있다
IFC: 여기에 「벽」이라는 개체가 있다, 다른 장소에 「창」이 있다, 이 둘은 「내장되어 있다」는 관계에 있다
호적에는 「누가 누구와 부자 관계이고, 누구와 결혼했으며, 어디에 살고 있는가」라는 관계가 기록되어 있습니다. IFC도 마찬가지입니다. 건물의 구성 요소 간 관계성이 표현됩니다. 이를 염두에 두고 샘플 코드를 정리합니다.
EXPRESS 언어에 의한 객체지향 정의의 샘플
이것은 학교의 학급 분류와 유사합니다.
—
인간(기본 클래스)
├─ 학생(인간을 상속, 학번을 추가)
│ ├─ 초등학생(학생을 상속, 책가방 속성을 추가)
│ └─ 고등학생(학생을 상속, 자전거 통학 속성을 추가)
└─ 선생님(인간을 상속, 교과 속성을 추가)
—
여기서 「초등학생」은 「학생」의 특징을 모두 가지고 있으며, 그 위에 고유한 특징을 추가합니다.
IFC에서 동일한 내용을 작성하면 다음과 같습니다.
—
IfcRoot(모든 것의 근원, GUID와 이력을 가짐)
├─ IfcObjectDefinition
│ └─ IfcObject
│ └─ IfcProduct(위치와 형태를 가짐)
│ ├─ IfcElement(건물의 물리 요소)
│ │ ├─ IfcWall(벽)
│ │ ├─ IfcSlab(바닥)
│ │ ├─ IfcColumn(기둥)
│ │ └─ IfcWindow(창)
│ └─ IfcSpatialElement(공간 요소)
│ ├─ IfcSite(대지)
│ ├─ IfcBuilding(건물)
│ └─ IfcBuildingStorey(층)
—
「벽(IfcWall)」은 「건물의 물리 요소(IfcElement)」의 특징을 모두 가지고 있으며, 그 위에 벽 고유의 속성이 추가되어 있습니다.
실제 IFC의 스키마(간소화)는 다음과 같습니다.
—
ENTITY IfcWall
SUBTYPE OF (IfcBuildingElement);
PredefinedType : OPTIONAL IfcWallTypeEnum;
END_ENTITY;
—
「IfcWall은 IfcBuildingElement을 상속하며, PredefinedType이라는 속성을 추가로 가진다」고 작성되어 있습니다.
4층 아키텍처
IFC의 스키마는 4층 건물처럼 구조화되어 있으며, 위에서 아래로만 참조할 수 있다는 규칙이 있습니다. 예를 들자면, 회사의 조직도와 같은 계층 구조입니다.
—
[상층] 도메인 층(건축 특화·구조 특화·설비 특화)
↓ 참조 가능
[중층] 공유 층(벽, 바닥 등 공통 건물 요소)
↓ 참조 가능
[중층] 코어 층(IfcRoot, IfcObject 등 추상 클래스)
↓ 참조 가능
[하층] 리소스 층(좌표, 재료, 수량 등 부품형 데이터)
—
규칙: 상층은 하층을 사용해도 되지만, 하층은 상층을 알 필요가 없습니다. 이는 「전문 부서는 공통 부서의 서비스를 사용할 수 있지만, 공통 부서는 특정 전문 업무를 알 필요가 없다」는 건강한 조직 설계와 유사합니다.
· 도메인 층(특정 분야에 특화)은 다음과 같습니다.
—
# IfcSensor(센서)는 설비 분야(HVAC, BMS)에서 사용됨
sensor = IfcSensor(global_id=\"xyz789\", name=\"TempSensor1\")
—
· 공유 층(복수 분야에서 사용하는 요소)은 다음과 같습니다.
—
# IfcWall(벽)은 건축에서도 구조에서도 설비에서도 사용됨
wall = IfcWall(global_id=\"abc123\", name=\"W1\")
—
· 코어 층(IfcRoot를 상속하는 추상적인 객체)은 다음과 같습니다.
—
# IfcRoot는 모든 요소의 조상
class IfcRoot:
GlobalId # GUID(고유 ID)
OwnerHistory # 누가 언제 생성했는가
Name # 이름
Description # 설명
—
· 리소스 층(최하층, ID 없는 부품형 데이터)은 다음과 같습니다.
—
# IfcCartesianPoint(좌표)
point = IfcCartesianPoint(coordinates=[0.0, 0.0, 0.0])
# IfcMaterial(재료)
material = IfcMaterial(name=\"Concrete\")
—
의미(시맨틱스)와 형태(지오메트리)의 분리
IFC에서는 「이것은 벽이다」라는 의미와 「벽의 형태는 이러한 사각형이다」라는 형태를 별도로 기록합니다. 이는 인물 소개와 유사합니다.
A라는 사람이 있을 때, 용도별 복수의 사진이 연결되어 있는 이미지입니다.
얼굴 사진 A: 이력서용 정면 사진
얼굴 사진 B: 여권용 흰 배경 사진
얼굴 사진 C: SNS 아이콘용 자연스러운 미소
IFC도 마찬가지입니다. 「이것은 벽이다」라는 하나의 의미적 존재에 용도별 복수의 형태를 연결할 수 있습니다.
# 먼저 「벽이다」라는 의미적 존재를 만들기
wall = IfcWall(
global_id=\"abc123\",
name=\"LivingRoomWall_W1\"
)
# 다음으로, 그 벽에 여러 형태를 연결하기
# 형태1: 상세한 3D 솔리드(BIM 뷰어용)
representation_3d = IfcShapeRepresentation(
type=\"SweptSolid\",
items=[detailed_solid_geometry]
)
# 형태2: 간소화된 면(에너지 분석용)
representation_simple = IfcShapeRepresentation(
type=\"Surface\",
items=[simple_surface]
)
# 형태3: 평면도용 심볼(2D 도면용)
representation_2d = IfcShapeRepresentation(
type=\"Annotation2D\",
items=[wall_symbol]
)
# 하나의 벽에 3개의 표현을 연결하기
wall.Representation = IfcProductDefinitionShape(
representations=[representation_3d, representation_simple, representation_2d]
)
이로써 다음과 같이 활용할 수 있습니다.
BIM 뷰어는 「3D 솔리드」를 표시합니다
에너지 분석 소프트웨어는 「간소화된 면」을 사용하여 계산합니다
도면 출력 도구는 「2D 심볼」을 사용하여 평면도를 작성합니다
모두 같은 벽에서 파생되므로, 벽을 이동하면 모든 표현이 동기화됩니다.
관계성의 객체화
「A 안에 B가 있다」는 관계를 A와 B를 직접 연결하지 않고, 「관계 자체」를 독립된 존재로 기록합니다. 이는 결혼 기록과 유사합니다.
혼인 관계
├─ 당사자 A
├─ 당사자 B
├─ 혼인 날짜: 2020년 10월 10일
└─ 혼인지: XXX city
「벽 안에 창이 있다」는 관계를 IFC로 작성하면 다음과 같습니다.
・벽, 창, 개구부 기술
pythonwall = IfcWall(global_id=\"wall001\", name=\"W1\")
window = IfcWindow(global_id=\"win001\", name=\"WIN1\")
opening = IfcOpeningElement(global_id=\"op001\", name=\"OP1\")
・「벽에 개구부가 있다」는 관계
pythonrel_voids = IfcRelVoidsElement(
global_id=\"rel001\",
relating_building_element=wall, # 개구부가 열려있는 요소 = 벽
related_opening_element=opening # 그 개구부 = OP1
)
・「개구부에 창이 들어간다」는 관계
pythonrel_fills = IfcRelFillsElement(
global_id=\"rel002\",
relating_opening_element=opening, # 메워질 개구부 = OP1
related_building_element=window # 개구부를 메우는 요소 = WIN1
)
이렇게 하면 「벽→개구부→창」이라는 관계가 3개의 관계 객체를 통해 기록됩니다.
관계를 객체로 만들면 다음과 같은 이점이 있습니다.
관계 자체에 속성을 부여할 수 있습니다（예: 「언제 추가된 관계인가」「누가 승인했는가」）
관계의 이유를 남길 수 있습니다（「이 벽과 이 보가 연결되어 있는 것은 구조상의 이유로부터」）
관계를 나중에 검색할 수 있습니다（「이 벽에 관련된 모든 관계를 조회」）
프로퍼티셋에 의한 동적 확장
지역이나 용도에 필요한 속성은 무수히 많습니다. 모두를 스키마에 포함시키면 비대해지므로, 나중에 자유롭게 속성을 추가할 수 있는 메커니즘이 마련되어 있습니다. 스마트폰의 앱스토어와 유사합니다.
본체（스키마）：표준 기능만 가짐
앱（프로퍼티셋）：필요에 따라 추가
사용자마다 필요한 앱만 설치
모든 기능을 처음부터 본체에 포함시키면 본체가 비대해집니다.
표준 IfcWall이 갖고 있는 속성은 다음과 같습니다.
pythonwall = IfcWall(
global_id=\"wall001\",
name=\"W1\",
description=\"거실 남쪽 벽\"
)
추가로 속성을 갖게 하고 싶을 때는 프로퍼티셋을 만듭니다. 예를 들어 벽의 성능에 관한 속성을 추가하는 경우는 다음과 같습니다.
—
fire_props = IfcPropertySet(
global_id=\"ps001\",
name=\"Pset_WallCommon\",
has_properties=[
IfcPropertySingleValue(name=\"FireRating\", value=\"1H\"),
IfcPropertySingleValue(name=\"ThermalTransmittance\", value=0.35),
IfcPropertySingleValue(name=\"AcousticRating\", value=\"D-45\")
]
)
—
관계성 객체로 벽에 프로퍼티셋을 연결합니다
—
rel_defines = IfcRelDefinesByProperties(
global_id=\"rel003\",
related_objects=[wall], # 대상의 벽
relating_property_definition=fire_props # 연결할 프로퍼티셋
)
—
이렇게 하면 벽에 「내화 1시간, 열관류율 0.35, 차음 D-45」라는 정보가 사후에 추가됩니다.
이는 다음과 같은 이점이 있습니다.
스키마 본체를 변경하지 않고 속성을 추가할 수 있습니다
국가·지역·프로젝트 고유의 요건에 대응할 수 있습니다
같은 프로퍼티셋을 여러 요소에서 공유할 수 있습니다
buildingSMART가 표준 프로퍼티셋（Pset_*）을 다수 정의하고 있으며, 업계 공통의 어휘가 육성되고 있습니다
물리 파일 형식（.ifc / ifcXML）
메모리상의 IFC 데이터는 STEP 물리 파일 형식（STandard for the Exchange of Product model data（ISO 10303）는 서로 다른 3D CAD 소프트웨어 간에 형상 데이터를 정확하게 주고받기 위해 설계된 국제 표준 중간 파일 포맷）으로 텍스트 파일로 저장됩니다. #1, #2와 같은 ID로 서로를 참조합니다.
실제의 .ifc 파일은 다음과 같은 모습입니다（간략화）.
—
ISO-10303-21;
HEADER;
FILE_DESCRIPTION(('ViewDefinition [CoordinationView]'),'2;1');
FILE_NAME('example.ifc','2025-05-05T10:00:00',('Author'),('Org'),'IFC4','Software','');
FILE_SCHEMA(('IFC4'));
ENDSEC;
DATA;
#1=IFCPROJECT('0YvctVUKr0kugbFTf53O9L',$,'ExampleProject',$,$,'ExampleProject',$,(#10),#5);
#2=IFCSITE('1xS3BCk291UvhgP2dvNMKI',$,'Site',$,$,#15,$,$,.ELEMENT.,$,$,$,$,$);
#3=IFCBUILDING('2YeQrjMKTBLRrCu0v9wTAF',$,'Building',$,$,#20,$,$,.ELEMENT.,$,$,$);
#4=IFCBUILDINGSTOREY('1aAabcDeFgHiJkLmNoPqRs',$,'Level 1',$,$,#25,$,$,.ELEMENT.,0.);
#10=IFCWALL('3xYzAbcDe1234567890fGh',$,'W1','LivingRoomWall',$,#30,#40,$,.STANDARD.);
#11=IFCWINDOW('4xYzAbcDe1234567890fGh',$,'WIN1','LivingRoomWindow',$,#31,#41,$,1.5,1.0,.WINDOW.);
#50=IFCRELCONTAINEDINSPATIALSTRUCTURE('5relA12345',$,$,$,(#10,#11),#4);
#60=IFCRELVOIDSELEMENT('6relB12345',$,$,$,#10,#70);
#70=IFCOPENINGELEMENT('7opA12345',$,'OP1',$,$,#32,#42,$,.OPENING.);
#80=IFCRELFILLSELEMENT('8relC12345',$,$,$,#70,#11);
ENDSEC;
END-ISO-10303-21;
—
읽는 방법
#1=IFCPROJECT(...) → ID #1은 프로젝트
#2=IFCSITE(...) → ID #2는 대지
#10=IFCWALL(...) → ID #10은 벽 W1
#11=IFCWINDOW(...) → ID #11은 창 WIN1
#50=IFCRELCONTAINEDINSPATIALSTRUCTURE(...,(#10,#11),#4) → 「#10과 #11의 요소는 #4（Level 1）에 포함된다」는 관계
#60=IFCRELVOIDSELEMENT(...,#10,#70) → 「#10（벽）에 #70（개구부）이 열려있다」는 관계
#80=IFCRELFILLSELEMENT(...,#70,#11) → 「#70（개구부）에 #11（창）이 들어가 있다」는 관계
모든 요소가 평평한 행으로 나열되고 ID로 서로를 참조합니다. 이렇게 해서 네트워크 구조（의장·구조·설비 등의 각 데이터가 독립적이지 않고, 벽, 기둥, 배관 등의 요소가 속성（크기, 재료, 비용 등）을 가지고, 이들이 상호 관련되어 있는 상태）을 표현합니다.
MVD（Model View Definition）에 의한 용도별 데이터 추출
IFC 파일은 정보량이 방대하므로, 용도에 따라 필요한 부분만 추출하는 메커니즘（MVD）이 있습니다. 이는 이력서와 경력기술서의 차이와 유사합니다.
이력서：기본정보, 학력, 경력개요（인사부향）
경력기술서：프로젝트 상세, 기술 스택, 실적 수치（기술 면접관향）
마이너 번호 등록서：법적 개인 식별 정보（행정향）
즉, 모두 같은 「나」의 정보이지만, 상대방에 따라 건네주는 정보의 세트가 다릅니다.
IFC에는 표준적인 MVD가 몇 가지 있습니다. 다음은 자주 사용되는 MVD입니다.
—
CoordinationView 2.0
목적: 설계자 간 협조·충돌 검사
포함 정보: 지오메트리, 공간 구조, 요소의 관계
미포함: 상세 파라미터, 제조 정보
ReferenceView
목적: 참조 열람용（경량화）
포함 정보: 간략 지오메트리, 식별 정보
미포함: 상세 프로퍼티
DesignTransferView
목적: 설계 데이터의 양방향 교환
포함 정보: 거의 모두
미포함: 제한적
BasicFMHandoverView
목적: 시설 관리 인수인계
포함 정보: 설비, 공간, 운용 정보
미포함: 상세 지오메트리
—
실제의 Revit의 「IFC에 내보내기」 다이얼로그에서는 이런 선택지가 있습니다:
—
[내보내기 설정]
IFC 버전: [IFC4 ▼]
MVD: [Reference View ▼]
선택지:
- Coordination View 2.0
- Reference View
- Design Transfer View
- Basic FM Handover
- GSA Concept Design BIM 2010
—
선택한 MVD에 따라 생성되는 IFC 파일의 내용이 달라집니다. Reference View라면 경량, Design Transfer View라면 정보량이 많다는 트레이드오프가 있으며, 용도에 따라 구분해서 사용할 수 있습니다.
위의 전체를 1개의 코드 예제로 표현
여기까지의 모든 특징을 정리한 최소한의 IFC 모델 작성 코드는 다음과 같습니다.（Python의 ifcopenshell 라이브러리）
—
pythonimport ifcopenshell
from ifcopenshell.api import run
# 새로운 IFC 파일 생성
model = ifcopenshell.file(schema=\"IFC4\")
# 프로젝트 → 부지 → 건물 → 층의 계층을 만들기
project = run(\"root.create_entity\", model, ifc_class=\"IfcProject\", name=\"ExampleProject\")
site = run(\"root.create_entity\", model, ifc_class=\"IfcSite\", name=\"Site\")
building = run(\"root.create_entity\", model, ifc_class=\"IfcBuilding\", name=\"Building\")
storey = run(\"root.create_entity\", model, ifc_class=\"IfcBuildingStorey\", name=\"Level 1\")
# 계층 관계를 「집계 관계」로 기록
run(\"aggregate.assign_object\", model, relating_object=project, product=site)
run(\"aggregate.assign_object\", model, relating_object=site, product=building)
run(\"aggregate.assign_object\", model, relating_object=building, product=storey)
# 벽을 만들기
wall = run(\"root.create_entity\", model, ifc_class=\"IfcWall\", name=\"W1\")
# 벽을 층에 포함시키기（관계를 객체화）
run(\"spatial.assign_container\", model, product=wall, relating_structure=storey)
# 벽에 내화성 등의 속성 추가
pset = run(\"pset.add_pset\", model, product=wall, name=\"Pset_WallCommon\")
run(\"pset.edit_pset\", model, pset=pset, properties={
\"FireRating\": \"1H\",
\"ThermalTransmittance\": 0.35
})
# .ifc 파일로 저장
model.write(\"example.ifc\")
—
위의 코드 하나로 지금까지 설명한 특징이 모두 표현됩니다.
객체 지향: IfcWall은 IfcRoot로부터 상속
4계층: IfcWall（공유층）이 IfcRoot（코어층）을 상속하고, IfcCartesianPoint（리소스층）를 사용
의미와 형태의 분리: 벽의 의미는 이미 생성되었고, 형태는 별도로 추가 가능
관계성의 객체화: aggregate.assign_object, spatial.assign_container가 내부적으로 관계 객체를 생성
프로퍼티 세트: pset.add_pset으로 동적으로 속성 추가
물리 파일: model.write(\"example.ifc\")로 STEP 형식으로 저장
BIM에서 도면이 그려져 IFC에 저장되기까지의 프로세스
BIM에서 도면이 작성（그려져）되고, 이것이 국제 표준 데이터 교환 형식인 IFC에 저장되기까지의 프로세스는 기존 CAD의 「선을 긋는」 작업과는 완전히 다른, 고도한 데이터베이스 처리 메커니즘에 기반하고 있습니다.
통합 데이터베이스 구축 및 도면의 「추출」
파라메트릭 모델링을 통한 가상 건축의 구축: BIM 환경에서는 설계자가 캔버스에 도형을 그리는 것이 아니라, 「벽」이나 「문」과 같은 의미 정보（시맨틱스）와 기하학 정보（지오메트리）를 가진 지능형 객체를 가상 공간에 배치하여 건물의 통합 데이터베이스를 구축합니다. (Azhar, 2011; C. M. Eastman, 1991)
레포트로서의 도면 생성: Eastman 등이 지적하는 바와 같이, BIM의 평면도, 단면도, 입면도 등의 도면은 이 단일 3D 모델에 대해 가상의 절단면을 설정하여 그곳에서 동적으로 추출되는 「특별히 포맷된 레포트」로 기능합니다. (C. M. Eastman, 1991)
양방향 업데이트 및 일관성 보장: 도면은 모델의 특정 뷰（관점）에 불과하므로, 3D 모델에서 일부를 변경하면 관련된 모든 도면과 수량표가 자동으로 업데이트되어 설계 정보의 완전한 일관성이 보장됩니다. (C. Eastman et al., 2008)
IFC로의 내보내기 및 MVD에 의한 필터링
데이터 교환 요구사항 정의（IDM）: BIM 모델을 다른 시스템에 전달할 때, 모든 데이터를 내보내면 파일이 비대화됩니다. 따라서 ISO 29481（IDM: Information Delivery Manual）의 개념에 기반하여, 「어느 업무 프로세스에서, 어떤 정보가 필요한가」가 정의됩니다. (Borrmann et al., 2018; Sacks et al., 2018)
MVD에 의한 정보 추출: 이 요구사항을 소프트웨어가 처리할 수 있는 기술적 사양으로 변환한 것이 MVD（Model View Definition）입니다. 시스템은 지정된 MVD에 따라 거대한 BIM 데이터베이스에서 대상 용도에 필요한 객체와 속성의 서브셋만을 필터링하여 추출합니다. (Borrmann et al., 2018; Sacks et al., 2018)
의미와 형태의 분리 및 데이터 구조의 매핑
객체 지향 스키마로의 변환: 추출된 데이터는 ISO-STEP의 EXPRESS 언어로 정의된 IFC의 엄격한 데이터 스키마에 매핑됩니다. 이 과정에서 객체가 「벽이다」라는 「의미 정보」와 「그 3D 형태」라는 「기하학적 표현」은 데이터 구조상 완전히 분리된 후 서로 연결되며, 요소 간의 연결도 「관계성 객체」로서 독립적으로 정의됩니다. (Borrmann et al., 2018)
STEP 물리 파일로의 직렬화（저장）
텍스트 파일로의 직렬화: 메모리상에 구성된 복잡한 정보 네트워크는 최종적으로 「STEP 일반 텍스트 인코딩（ISO 10303-21）」에 기반한 ASCII 텍스트 파일（확장자 .ifc）로 저장（직렬화）됩니다. (Borrmann et al., 2018; Laakso & Kiviniemi, 2012)
인스턴스 ID에 의한 네트워크 재구성: 파일 내부는 HEADER 섹션과 DATA 섹션으로 대별됩니다. DATA 섹션에 기록되는 모든 객체（물리 요소, 관계성, 형태 데이터 등）에는 「#124」와 같은 고유의 인스턴스 ID가 1줄씩 부여되며, 각 데이터가 이 ID를 사용한 포인터 참조를 통해 서로를 연결함으로써 평탄한 텍스트 파일 위에 원래의 복잡한 네트워크 구조가 정확히 기록됩니다. (Borrmann et al., 2018)
이렇게 BIM에서 IFC로의 저장 프로세스는 도형을 그려서 저장하는 작업이 아니라, 지능형 가상 모델에서 용도에 맞게 정보를 동적으로 추출하여 고도로 구조화된 객체 네트워크로서 국제 표준 규격의 텍스트로 번역·기록하는, 매우 정교한 데이터 엔지니어링의 과정이 됩니다.
CAD와 BIM의 차이점 정리
건축·건설（AEC） 업계의 디지털화를 주도해온 CAD와 BIM이지만, 두 기술은 「도면을 그리는 프로세스」와 「데이터를 저장하는 파일 구조」에 있어 완전히 다른 접근 방식을 취하고 있습니다.
기본 개념과 데이터 구조의 차이
CAD（도형의 집합체）: 기존 제도판을 디지털 환경으로 전환한 「전자적 제도판」으로 발전해왔습니다. CAD 데이터는 선분, 호, 면과 같은 기하학적 도형（프리미티브）의 집합체로 표현되며, 시스템 자체는 그 선이 「벽」이나 「배관」인지와 같은 의미 정보（시맨틱스）를 이해하지 못합니다. (Borkowski, 2023; Borrmann et al., 2018)
BIM（의미를 가진 통합 데이터베이스）: 기하학 정보（지오메트리）뿐만 아니라 비기하학적 속성과 의미 정보（시맨틱스）를 포함하는 지능형 디지털 가상 모델의 구축을 목표로 합니다. 건물은 치수, 재질, 성능 등의 파라미터를 가진 객체들의 집합으로서 하나의 통합된 데이터베이스 위에 구축됩니다. (Borkowski, 2023; Borrmann et al., 2018; Deng et al., 2021; C. Eastman et al., 2008; Liu et al., 2019)
도면 작성 프로세스의 차이
CAD（수작업 작도）: 설계자가 2D 또는 3D 캔버스 위에 선이나 도형을 하나씩 명시적으로 배치하여 도면을 그립니다. 도면들 간에 설계 변경이 발생하면 관련된 모든 도면을 수작업으로 개별적으로 수정해야 합니다. (Borrmann et al., 2018)
BIM（모델에서의 추출）: BIM 환경에서 평면도나 단면도와 같은 도면은 수작업으로 그려지지 않습니다. 단일 통합 3D 모델에 대해 가상의 절단면을 설정하여 그곳에서 동적으로 추출된 레포트로 생성됩니다. 모델의 일부를 변경하면 모든 도면과 수량표가 자동으로 업데이트되므로 정보의 완전한 일관성이 보장됩니다. (Borrmann et al., 2018; C. Eastman et al., 2008)
데이터 저장·교환 형식의 차이
CAD（DXF）: 사실상의 표준 형식인 DXF는 기하학적 형태를 정확하고 효율적으로 전달하는 데 특화되어 있으며, 평탄한 리스트 구조를 사용하여 도형 데이터를 저장합니다. (Autodesk, 1993)
BIM（IFC）: 국제 표준인 IFC는 건물의 정보를 교환하기 위한 객체 지향 데이터 모델입니다. 객체의 의미적 정의와 기하학적 표현을 엄격히 분리하여 저장하며, 요소 간의 관계성（예: 「창이 벽에 뚫린 구멍에 위치한다」 등）도 독립된 데이터로서 복잡한 네트워크 형태로 저장됩니다. (Borrmann et al., 2018; Laakso & Kiviniemi, 2012)
프로젝트에서의 역할의 차이
CAD（작도 지원 도구）： 주로 설계 단계에서 도면 작성의 자동화 및 기하학적 모델링 작업의 효율화를 목적으로 하는 수동적 도구로 사용됩니다. (Ball, 2013; C. Eastman et al., 2008)
BIM（협업 플랫폼）： 설계에서 시공, 유지보수(FM), 해체에 이르는 건물의 전체 생애주기를 통해 "정보의 자산화"를 실현하고, 프로젝트 참여자 간의 협업을 촉진하는 능동적 플랫폼으로서의 역할을 담당합니다. (Borkowski, 2023; Deng et al., 2021; C. Eastman et al., 2008; Olawumi et al., 2017)
결론적으로, CAD가 "기하학적 도형의 디지털화와 작도의 효율화"에 특화된 기술인 반면, BIM은 "건물의 의미 정보와 관계성을 통합하여 생애주기 전체에서 관리·공유한다"는 완전히 다른 인식론에 기초한 정보 플랫폼이라고 할 수 있습니다.
CAD와 BIM의 미래
CAD와 BIM은 서로 다른 계보에서 발전해왔으며, 최근 건축 설계 분야에서 만나게 되었습니다. 여기서는 향후 CAD와 BIM의 미래에 대해 살펴보겠습니다.
CAD와 BIM은 어떻게 발전할 것인가
건축·토목(AEC) 업계에서 컴퓨터 지원 설계(CAD)와 빌딩 인포메이션 모델링(BIM)은 지금까지 얼마나 효율적으로 정확한 도면이나 모델을 작성하는가에 초점을 맞춰 발전해왔습니다. 그러나 현재 이러한 기술들은 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT), 확장현실·가상현실(XR) 등의 신흥 기술과 융합하여 자율적이고 지능형 정보 플랫폼으로 진화하고 있습니다.
요점은 다음과 같습니다.
클라우드 컴퓨팅과 협업 강화： 기존에는 개인의 고성능 워크스테이션에 의존하던 CAD 소프트웨어가 클라우드 기반 플랫폼으로 이행하고 있습니다. 하드웨어 기술의 발전에 따라 대규모 모델 처리 및 집약적인 분석·시뮬레이션을 클라우드에서 고속으로 실행할 수 있게 되었으며, 전 세계의 프로젝트 팀이 단일 데이터 소스에 실시간으로 접근하여 동시에 협업하는 것이 용이해집니다. (Alin & Stăncioiu, 2024)
BIM에 의한 CAD의 포함 및 패러다임 전환： AEC 업계에서 CAD는 과거 종이와 연필을 대체한 것처럼, 현재는 BIM에 의해 그 역할을 대체당하고 있습니다. 단순한 선분이나 면(2D/3D)을 그리는 기존 CAD 시스템은 의미 정보를 갖춘 객체 기반의 BIM 환경에 통합되며, CAD 단독의 발전에서 BIM 플랫폼을 구성하는 기하학 모델링 엔진으로서의 역할로 전환될 것으로 예상됩니다. (Borrmann et al., 2018; Hız et al., 2023)
IoT와의 통합을 통한 디지털 트윈 실현： BIM의 가장 중요한 발전 중 하나는 IoT 센서와의 통합을 통한 디지털 트윈 구축입니다. 실제 건물이나 인프라 시설에 설치된 센서로부터 온도, 습도, 에너지 소비량, 설비 가동 상황 등의 데이터가 실시간으로 BIM 모델에 피드백됩니다. 이를 통해 BIM은 단순한 정적 설계 데이터베이스에서 건물의 상태를 실시간으로 반영하고 자율적인 유지보수 및 이상 예측을 수행하는 살아있는 모델로 진화합니다. (Borrmann et al., 2018; Deng et al., 2021; Izbash & Babayev, 2024)
AI 및 기계학습에 의한 AI BIM과 자동화 추진： 2030년대를 향해 BIM은 인공지능(AI)과 기계학습(ML)과 깊이 있게 통합된 "AI BIM" 시대로 진입할 것으로 예측됩니다. AI는 과거의 방대한 데이터를 학습하여 에너지 효율이 높은 디자인을 자율적으로 제안하거나, 복잡한 건축기준법의 적합성을 실시간으로 자동 검토(자동 법규 검토)할 수 있게 됩니다. 이를 통해 설계자는 복잡한 법규 확인 및 반복 작업에서 벗어나 더욱 창의적인 업무에 집중할 수 있게 됩니다. (Borrmann et al., 2018; Deng et al., 2021; Sacks et al., 2018)
로봇 공학 및 무인항공기(UAV)와의 협업： 건설 현장에서는 BIM 데이터가 로봇이나 드론의 제어 기반으로 직접 활용되게 됩니다. 카메라나 레이저 스캐너를 탑재한 드론(UAV)이 자율적으로 현장을 순회하며 취득한 3D 점군 데이터를 BIM 모델과 비교함으로써 시공 진행 상황이나 품질을 인간의 개입 없이 자동으로 평가합니다. 나아가 BIM 데이터를 읽은 건설 로봇이나 대형 3D 프린터가 현장이나 공장에서 자율적으로 건물을 조립해나가는 기술도 실용화를 향해 진전하고 있습니다. (Borrmann et al., 2018; Izbash & Babayev, 2024)
XR(VR·AR·MR) 기술에 의한 직관적 환경 구축： BIM 모델은 가상현실(VR), 증강현실(AR), 혼합현실(MR) 등의 XR(확장현실) 기술과 통합됩니다. 설계 단계에서 클라이언트나 설계자는 헤드마운트 디스플레이를 착용하고 가상공간 내에서 건물을 체험하여 직관적 의사결정을 할 수 있습니다. 또한 시공 및 유지보수 현장에서는 작업원이 AR 안경을 통해 눈앞의 공간에 BIM의 숨겨진 배관 경로나 작업 절차를 겹쳐 표시함으로써 정확하고 안전한 시공을 지원받습니다. (Izbash & Babayev, 2024; Sacks et al., 2018)
프리팹리케이션과 모듈러 건축의 고도화： BIM이 제공하는 정확하고 일관성 있는 3D 데이터를 기반으로 건설업은 제조업에 가까운 프리팹리케이션(사전 공장 생산) 및 모듈러 건축으로 급속히 전환하고 있습니다. CNC(컴퓨터수치제어) 공작기계와 BIM이 직접 연동됨으로써 복잡한 형태의 부재도 공장에서 높은 정밀도로 대량 맞춤생산(매스 커스터마이제이션)할 수 있게 되어, 현장 작업 시간의 대폭 단축과 품질의 균일화가 실현됩니다. (Sacks et al., 2018)
GIS와의 통합을 통한 스마트시티로의 확장： BIM의 적용 범위는 단일 건물의 틀을 넘어 도시 수준으로 확대되고 있습니다. 지리정보시스템(GIS)과 BIM이 통합됨으로써 주변 인프라나 자연환경의 빅데이터와 연계한 시뮬레이션이 가능해집니다. 이를 통해 지역 커뮤니티나 도시 전체의 에너지 소비 및 교통 흐름을 시뮬레이션하고 최적화하는 "스마트시티(CIM：City Information Modeling)"의 핵심 정보 기반으로 기능하게 됩니다. (Borkowski, 2023; Borrmann et al., 2018; Deng et al., 2021)
CAD와 BIM은 AI 에이전트와 어떻게 관계하는가
특히 AI에 관해서는 여기에 자세히 기재하겠습니다. 설계 단계, 시공 단계, 운용·유지보수 단계 각각에서 정리합니다.
설계 단계
생성형 AI와의 융합(AIBIM)： 향후 BIM은 생성형 AI(생성 AI)와 통합되어 "AIBIM(AI 주도 BIM)"의 개념으로 진화하게 됩니다. 설계자가 요구사항을 입력하기만 하면 AI 에이전트가 GAN(생성적 적대 신경망) 등을 이용하여 수천 개의 설계안을 자동 생성하고, 고객의 필요와 환경에 최적화된 디자인을 실시간으로 제안하게 됩니다. (Izbash & Babayev, 2024)
자동 법규 적합성 검토 및 지속적 컴플라이언스： 건축기준법 등의 복잡한 규칙을 기계 판독 가능 형식으로 변환함으로써 AI 알고리즘이 BIM 모델을 분석하고 법규 위반 여부를 자동으로 지속적으로 검토하게 됩니다. 이를 통해 설계 초기 단계부터 규제를 준수한 설계가 보장되며, AI 에이전트가 위반 사항을 예측하고 해결 방안을 자율적으로 제안할 수도 있게 됩니다. (Izbash & Babayev, 2024)
의미 정보 자동 부여(시맨틱 엔리치먼트)： AI 에이전트는 기계학습이나 신경망을 이용하여 CAD 유래의 단순 기하학 데이터나 레이저 스캔의 점군 데이터를 해석하고, "이것은 벽이다"와 같은 의미 정보나 관계성을 자동(또는 반자동)으로 추론하여 BIM 모델에 부여하는 역할을 담당합니다. (Sacks et al., 2018)
시공 단계
AI 구동형 기계의 프로젝트 참여： 기존에는 건설 프로젝트가 인간 간의 협업을 중심으로 진행되었으나, 향후 AI 에이전트를 탑재한 기계, 로봇, 드론이 프로젝트의 "이해관계자(스테이크홀더)"로 참여하여 BIM 데이터를 바탕으로 통찰력을 제공하고, 의사결정을 내리며, 업무를 실행하게 됩니다. (Izbash & Babayev, 2024)
자율적 진행 상황·품질 관리： 컴퓨터 비전을 갖춘 드론이 건설 현장을 자율적으로 순회하며 취득한 데이터를 BIM 모델과 직접 비교함으로써 애즈빌트(시공 후) 모델의 자동 생성 및 시공 진행 상황·품질 평가를 인간의 개입 없이 수행하게 됩니다. (Borrmann et al., 2018; Izbash & Babayev, 2024)
시공 계획의 자동 최적화： ALICE(인공지능 건설 엔지니어링)와 같은 AI 도구가 등장하고 있으며, BIM 모델을 바탕으로 다양한 공법과 작업원 규모를 고려한 방대한 수의 시공 계획을 자동 생성하고, AI가 최적의 일정을 특정하여 제안합니다. (Sacks et al., 2018)
운용·유지보수 단계
차세대 디지털 트윈에 의한 건물의 자율 제어： BIM과 IoT 센서가 통합된 디지털 트윈의 최종 단계(Level 5)에서 AI 에이전트는 현실의 데이터를 분석할 뿐만 아니라, 최적화 전략에 기반하여 공조나 조명 등의 건물 시스템을 자동으로 실시간에 피드백 제어하게 됩니다. (Deng et al., 2021)
기계학습에 의한 예측적 유지보수： AI 에이전트는 IoT 센서로부터의 데이터와 과거의 유지보수 기록을 학습하여 설비(MEP 컴포넌트)의 향후 열화 상황과 생애주기 비용(LCC)을 예측하고 최적의 유지보수 계획을 자율적으로 수립합니다. (Deng et al., 2021)
역사적 건축물의 AI 진단(HBIM): 역사적 건축물을 관리하는 HBIM(Heritage BIM) 분야에서도 AI 에이전트가 드론 이미지와 3D 모델을 분석하여 건물의 균열, 재료의 열화, 구조적 손상을 자동으로 신속하게 감지·진단하는 기술의 실용화가 진행되고 있습니다. (Zhang & Zou, 2022)
맺음말
CAD와 BIM의 역사를 돌아보면, 계보와 사상이 다른 형태로 양자가 발전해 왔지만, 건축·토목의 구조물 데이터와의 연계라는 문맥에서 점차 가까워지고 통합되어 가는 상황임을 알 수 있습니다. 그리고 다양한 데이터가 통합되어 가는 와중에, 근년의 진보가 눈에 띄는 AI 에이전트와 어떻게 연계되어 가는지, 그 가능성이 다양하게 보입니다. 그리고 많은 기업에 있어서, AI 에이전트를 활용한 자동 설계를 활용하기 위해, 그동안 잘 보급되지 않았던 BIM이 급속도로 보급되는 계기가 되지 않을까 생각됩니다.
참고문헌
Alexander, C. (1977). A pattern language: towns, buildings, construction. https://jrap.neduet.edu.pk/arch-journal/JRAP_2020(SecondIssue)/JRAP-2020(2ndIssue).pdf#page=52
Alin, S., & Stăncioiu, E. L. (2024). The evolution and impact of cad in modern industries: A comprehensive review. Fiability & Durability/Fiabilitate Si Durabilitate, 33(1). https://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&profile=ehost&scope=site&authtype=crawler&jrnl=1844640X&AN=180240802&h=LyYzjst2wir3oNUfK%2BbvGNC0RDfEWIJ9hJYlcYGGKxjKf91F6BEHeQ6Mg%2BTTF7s5zzdOnldnQ%2FJbUL6JgYjYeQ%3D%3D&crl=c
Autodesk, I. (1993). DXF reference. Autodesk.
Azhar, S. (2011). Building information modeling (BIM): Trends, benefits, risks, and challenges for the AEC industry. Leadership and Management in Engineering, 11(3), 241–252.
Ball, A. (2013). Preserving Computer-Aided Design (CAD). DPC Technology Watch Report. https://scholar.google.com/citations?user=efU9l9oAAAAJ&hl=en&oi=sra
Borkowski, A. S. (2023). Evolution of BIM: Epistemology, genesis and division into periods. Journal of Information Technology in Construction. https://repo.pw.edu.pl/info/article/WUT82f55e934e0f47e09076418a8834e008
Borrmann, A., König, M., Koch, C., & Beetz, J. (2018). Building information modeling: Why? What? How? In Building Information Modeling (pp. 1–24). Springer International Publishing.
Deng, M., Menassa, C. C., & Kamat, V. R. (2021). From BIM to digital twins: a systematic review of the evolution of intelligent building representations in the AEC-FM industry. Journal of Information Technology in Construction, 26, 58–83.
Eastman, C. (1975). The use of computers instead of drawings in building design. AIA Journal. https://www.researchgate.net/profile/Charles-Eastman/publication/234643558_The_Use_of_Computers_Instead_of_Drawings_in_Building_Design/links/54aff5690cf2431d3531c7a7/The-Use-of-Computers-Instead-of-Drawings-in-Building-Design.pdf
Eastman, C. M. (1989). Architectural CAD: a ten year assessment of the state of the art. Computer Aided Design, 21(5), 289–292.
Eastman, C. M. (1991). The evolution of CAD: Integrating multiple representations. Building and Environment, 26(1), 17–23.
Eastman, C., Teicholz, P., Sacks, R., & Liston, K. (2008). BIM Handbook: A Guide to Building Information Modeling for Owners, Managers, Designers, Engineers and Contractors. https://doi.org/10.5555/1796500
Hız, Y., Altunel, E., Güngör, S., & Öztürk, S. (2023). Current research in architecture, planning and design. Gece Kitaplığı.
Izbash, Y., & Babayev, V. (2024). Digital evolution in AEC industry: Bridging BIM, building codes, and future technologies. IOP Conference Series. Earth and Environmental Science, 1376(1), 012004.
Laakso, M., & Kiviniemi, A. (2012). The IFC standard-A review of history, development, and standardization. Journal of Information Technology in Construction, 17, 134–161.
Liu, Z., Lu, Y., & Peh, L. C. (2019). A review and scientometric analysis of global Building Information Modeling (BIM) research in the architecture, Engineering and construction (AEC) industry. Buildings, 9(10), 210.
Olawumi, T. O., Chan, D. W. M., & Wong, J. K. W. (2017). Evolution in the intellectual structure of Bim research: A bibliometric analysis. Journal of Civil Engineering and Management, 23(8), 1060–1081.
Sacks, R., Eastman, C., Lee, G., & Teicholz, P. (2018). BIM handbook: A guide to building information modeling for owners, designers, engineers, contractors, and facility managers. https://books.google.com/books?hl=en&lr=&id=IU9mDwAAQBAJ&oi=fnd&pg=PR17&dq=BIM+Handbook+(3rd+ed.).+Wiley&ots=NgnvMw1vyJ&sig=vsq2-kPApnCwXaHInBfGTu7pVag
Tornincasa, S., & Monaco, F. D. (2010). THE FUTURE AND THE EVOLUTION OF CAD. tmt.unze.ba. https://tmt.unze.ba/zbornik/TMT2010/Keynote-Tornincasa.pdf
Weisberg, D. E. (2008). The engineering design revolution: the people, companies and computer systems that changed forever the practice of engineering. Cyon Research Corporation.
Wolfe, L. S. (July-Sep 2025). How CAD Became Universal. IEEE Annals of the History of Computing, 47(3), 14–25.
Zhang, Z., & Zou, Y. (2022). Research hotspots and trends in heritage building information modeling: A review based on CiteSpace analysis. Humanities & Social Sciences Communications, 9(1), 394.
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