1. 서문 

건설관리학회 영남지회에서는 2022년 9월 30일(금), ‘2022 추계CM포럼 및 이사회’를 성황리에 개최하였다. 이번 추계CM포럼은 부산대 김대영 교수가 사회를 맡았으며 계명대학교 신상윤 교수와 경일대학교 엄신조 교수가 발제자로 참여하였다. 또한, 김경주 한국건설관리학회 회장(중앙대학교 교수)은 오랜 역사를 가진 영남지회가 앞으로도 지속적인 활동을 기대한다는 축사를 했다. 이번 CM포럼은 BIM의 미래라는 주제를 가지고 진행하였다. 

2. 포럼 주요 내용
2.1. BIM과 온톨로지(계명대학교 신상윤 교수) 
BIM이 국내에 본격적으로 도입되기 시작한 지 10년이라는 세월이 넘었다. BIM에 관한 관심과 집중은 최근 3~4년간 정부 기관을 중심으로 확산하기 시작했다. 그뿐만 아니라 인공지능 기술의 발달은 BIM에 대한 활용성을 더욱 확장했다. 하지만 인공지능 기술이 BIM에 활용되고 있는 분야는 데이터와 관련된 분야가 주를 이루었다. 이러한 한계를 극복하기 위해서는 BIM이 가지고 있는 지식체계를 컴퓨터가 이해할 수 있도록 하는 절차가 필요하다. 이와 같은 역할을 해주는 개념이 바로 온톨로지(Ontology) 이다. 온톨로지의 핵심은 데이터를 주어-서술어-목적어로 이루어진 트리플 형태로 표현하는 것이다. 이를 통해 이 관계들 속에서 추론할 수 있으며, 추론을 통해 데이터가 가지는 개념과 관계 정보를 컴퓨터가 그 의미와 개념을 해석할 수 있도록 만들어 준다. 이 과정을 통해 인간이 만든 지식체계를 컴퓨터가 이해할 수 있게 된다. BIM의 지식체계를 온톨로지로 구축할 수 있다면 인공지능 기술과 함께 더 많은 시너지 효과를 얻을 수 있다. 

1) BIM과 온톨로지 연구1 – IFC to IFCOWL for Linked Open Data on Web Environment
BIM과 온톨로지 관련 연구에서 소개할 첫 번째 연구는 항만시설물 유지관리를 위해 BIM 데이터를 Linked Open Data로 발행하여 웹 환경에서 수행할 수 있도록 하기 위함이다. 이를 위해 항만시설물들을 IFC 포맷을 추출할 수 있도록 항만시설물의 유지관리데이터를 저장 및 표현할 수 있는 IFC의 새로운 구조를 개발하였다. 그 후 IFC 구조를 온톨로지로 구축하기 위해 Ifcowl 형태로 변환했고 이를 기반으로 웹상에서 활용할 수 있는 Linked Open Data (LOD)로 발행하였다. 이 과정을 통해 항만시설물의 유지관리 데이터를 웹상에서 관리 할 수 있는 체계가 만들어졌을 뿐만 아니라 데이터를 검색하여 통계 데이터로도 활용할 수 있도록 하였다. 

2) BIM과 온톨로지 연구2 – 엔지니어링 문서의 기술평가를 위한 온톨로지 모델 구축
엔지니어링 문서는 전문가들만 알 수 있는 용어와 지식으로 구조화 되어 있다. 입찰문서와 같은 엔지니어링 문서는 입찰문서의 내용을 기반으로 수주받기 위하여 다양한 회사들이 제안서를 제출하게 된다. 이때 기계(컴퓨터)가 제출된 제안서를 자동으로 평가하기 위해서는 엔지니어링 문서가 가진 지식과 용어들을 이해할 수 있어야 한다. 온톨로지는 엔지니어링 문서, 즉 입찰 관련 문서를 기반으로 온톨로지 모델을 구축함으로써 컴퓨터가 이 지식체계를 이해할 수 있도록 만들어 준다. 이를 통해 제안서가 제출되면 입찰문서를 기반으로 제안서 부족한 부분이 무엇인지, 어떤 데이터가 부재한지와 같은 사전평가를 가능하게 한다. 

온톨로지가 한 분야의 지식체계를 인간이 이해는 수준만큼 구축하기에는 한계가 존재한다. 하지만 온톨로지의 또 다른 핵심은 구축된 온톨로지의 재활용성과 확장성에 있다. 이를 통해 부족한 온톨로지는 다른 전문가에 의해 개선될 수 있고(재활용성), 다른 분야와의 연계를 통해 현 온톨로지에서 가진 한계 역시 극복할 수 있는 환경(확장성)을 제공할 수 있다.

2.2. 인공지능기반 건축설계 자동화(경일대학교 엄신조 교수)
건설산업은 지속적으로 성장하는 산업이지만, 전 산업 중에서 가장 디지털화가 더딘 분야이기도 하다. 이는 건설산업의 특수성, 즉 복잡하고 비싸고 시간이 걸리는 프로젝트산업으로 많은 참여자간의 협업이 필요하기 때문으로, 건설생산방식은 지난 50년간 큰 변화가 없었다. 하지만, 사이버물리시스템(CPS)과 AI로 차별화되는 네 번째 산업혁명은 건설산업에도 디지털전환(Digital Transformation)에 대한 필요성을 배가시켰다. 건설가치사슬내 디지털기술은 사용자 인터페이스와 어플리케이션(빅데이터 및 분석, 시뮬레이션과 가상현실, 모바일인터페이스 및 증강현실), 소프트웨어플랫폼과 컨트롤(BIM과 클라우드, IOT기반 유비쿼터스 연결과 트래킹), 디지털 및 물리적 통합레이어(3D스캐닝, 무인항공기/드론, 임베디드센서)로 구별할 수 있으며(BCG,2016)) 이러한 디지털기술을 관통하는 키워드는 인공지능이다. 

1) 딥러닝과 인공지능
인공지능(AI; Artificial Intelligence)은 인간의 지능으로 할 수 있는 사고, 학습, 자기개발 등 컴퓨터가 대체할 수 있도록 하는 방법을 연구하는 분야로 데이터를 학습하고 성능을 향상시키는 딥러닝(DL; Deep Learning)과정을 거쳐 단순한 정보를 활용가능한 지식 및 지능으로 변환하게 된다. 건설산업에서 이러한 인공지능기술은 순환신경망(RNN; Recurrent Neural Network) 및 자연어처리(NLP; Natural Language Processing)를 통해 계약서 등 텍스트와 음성분석에 활용되고, 또 합성곱신경망(CNN; Convolutional Neural Network)을 활용하여 이미지나 동영상분석으로 자동화설계, 작업자모니터링, 시설물유지관리 등에 활용될 수 있다. 

2) 디지털디자인 플랫폼과 건축설계자동화
디지털전환은 기획에서 디자인, 생산, 유통 소비에 이르는 제품의 전 생애주기에 디지털방식을 통한 혁신을 도모하며, 제품 생산 초기 과정에서부터 디지털디자인 플랫폼을 활용하게 된다. 가상공간의 3D모델과 실제 제품을 센서로 연결하는 디지털트윈이나 가상공간 내에서 컨텐츠를 생성하는 메타버스, 3D프린팅 모듈러 제조, 실시간 반응형 로보틱스, 3차원 비전인식기술을 활용한 자율주행기술, 실시간 현장 모니터링 및 3D 인식 등 건설생산프로세스 상에서 3차원 공간을 기반으로 하는 BIM(건축정보모델)이 구축되며, 이러한 건축정보모델을 구축하거나, 활용하는 과정에서 인공지능이 활용될 수 있다. 즉, 인공지능을 활용한 제너러티브 설계로 최적화된 디자인을 자동으로 구현하고, 디지털트윈은 3D모델 내의 객체들과 연계된 센서 네트워크를 통해 다양한 데이터를 수집, 시뮬레이션으로 사전 진단, 해결책을 제시하는 등 다양한 활용이 가능하다. 

인공지능기반의 건축설계는 현재 2D평면을 3D로 전환하고, 부지기반 기획 및 법규검토, 사업성분석 지원 등 다양한 분야에서 활발히 시도되고 있으나 그 수준 및 완성도는 높지 않다. 이는 컴퓨터 그래픽스, 제너레이티브디자인, 컴퓨터비전, 머신러닝, 프로그래밍언어, 건축공학(설계, 시공, 구조, 환경 등) 등 복합적인 기술이 동시에 필요하고, 학습할 수 있는 데이터가 부족한 산업특성에 기인한다. 그러나 사례발표한 AI기반의 설계자동화 디지털디자인 플랫폼  ZYXCAD와 같이 나날이 진화하는 컴퓨팅기술과 지속적인 노력을 통해 인공지능기반의 설계자동화 기술은 향후 건축가를 지원하는 강력한 도구로 진화할 것으로 예상된다. 

■ 작성자: 손기영 울산대학교 교수 / 영남지회 총무