한국환경정책평가연구원이 2019년 12월 6일 서울 양재동 엘타워에서 개최한 KEI환경포럼에서 발표한 자료입니다. CAD/BIM/GIS의 융복합 활용 동향, 현실적 어려움, 그리고 궁극적 방향으로서 디지털 트윈에 관해 발표했습니다.

1. CAD/BIM/GIS 융복합 활용 방향과
디지털 트윈
2019년 12월 6일
가이아쓰리디㈜ 대표이사
신상희(shshin@gaia3d.com)
<KEI환경포럼>

2. VS
<CAD>
<BIM>
<GIS>
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3. CAD/BIM 분야 특성
1. 특별한 SW가 필요 - CAD/BIM 데이터에 접근하거나
가시화하기가 어려움
2. 독점적이고 폐쇄적인 기술
3. 공간적 맥락과 약한 결합
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CAD/BIM 분야 특성

4. Geospatial
분야 특성
1. 특별한 SW 없이 웹 상에서 서비스하는 게 일상화
2. 활성화된 오픈소스 프로젝트와 표준화(OGC)
3. 실외 공간을 주로 다룸
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Geospatial 분야 특성

5. BIM/CAD GeoSpatial
GeoBIM
• 미시적
• 설계
• 적지 선정
• 자산 관리
• 공정 관리
• 안전 관리
• 에너지 관리
• 패러메트릭(Parametric) 모델
• 거시적
• 도시 계획
• 스마트시티
• 실내외 공간 모니터링
• 소방/방재
• 에너지 관리
• 비상 계획
• 서피스(Surface) 모델
GeoBIM 개념의 등장
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6. 배경
1990년대 2000년대 2010년대 2020년대?
<Source : 이기준, 2012, “공간정보관련 현안 이슈와 대응전략” 발표 자료를 재구성 >
> 10km
전문가 사용자
- 도시계획
- 국토건설
> 1km
일반 사용자
- 네비게이션
- 인터넷 지도
> 100m
일반 사용자
- 보행자
- SoLoMo
> ?m
기기?
- 실내?
- Invisible?
사용자 층의 변화 사용자 역할 변화 어떤 변화???
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7. 배경
<Source: Steve Liang(2016)>
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8. CAD/BIM/GIS의 이상적인 통합 모습
CAD/BIM + GIS = GeoBIM
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9. GeoBIM의 기대 효과
• 건축, 토목 분야의 계획, 설계, 시공 단계에
효율적으로 공간정보 제공
• 광역적 기간 시설 건설 시 BIM 사용 효율성 증대
• 지역적, 국가적 차원의 시설물 관리 용이
• 빠르게 변화하는 건물, 인공구조물 등을 생애주기
측면에서 추적하고 관리
• BIM 데이터를 재활용함으로써 스마트시티
등의 3차원 모델 구축 비용 및 시간 절감
• 스마트시티 등의 도시 관리 분야에서 건물
부터 지구, 시 단위까지 통합적 관리
• 각 시설물의 생애주기에 맞춘 다양한 수준의
공간분석과 시뮬레이션
• 디지털 트윈의 기본 정보 중 하나로 활용
<Source : F. Noardo 외, 2019, EUROSDR GEOBIM PROJECT A STUDY IN EUROPE ON HOW TO USE THE POTENTIALS OF BIM AND GEO DATA IN PRACTICE>
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10. EuroSDR(유럽 국가지도제작기구 협회)의 GeoBIM 연구
<Source : http://www.eurosdr.net/research/current>
<Source : https://3d.bk.tudelft.nl/projects/eurosdr-geobim/>
The spatial data research interests of European countries
are represented through the membership in EuroSDR of
national organisations from their production and research
sectors.

11. 표준화 기구들의 통합을 위한 활동(IDBE)
“… to increase interoperability between the geospatial and
built environment domains, specifically through
coordination of standards development… “
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12. 산업계의 시도들
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13. 오픈소스 진영의 도전

14. 쉽지 않은 도전 – 정보의 손실
ADE
(Application Domain Extension)
<Source : Filip Biljecki, 2019, Extending CityGML for IFC-sourced 3D city models>
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15. 쉽지 않은 도전 - 서로 다른 언어
ត ើអ្នកកំពុងនិយាយអ្វី?మీరు దేని గురించి
మాట్లా డుతున్నారు?
• 다양한 전문용어와 약어
• 동일한 용어에 대한 다른 이해
• BIM/CAD의 속성 정보 통합의 어려움
• 자신의 분야에 대한 자부심
BIM/CAD GeoSpatial
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16. 쉽지 않은 도전 - 음악 없는 MP3 플레이어
• 당신이 평생 동안 본 BIM 데이터의 개수는?
• BIM/CAD로 된 데이터가 많을까? 아니면, 그냥 종이도면이 많을까?
• BIM/CAD 소유자들은 자신들의 데이터 공유에 비우호적
• 3차원 데이터를 구축하는데 많은 비용이 들지만, BIM/CAD 데이터 구축은 그 이상의 비용이
소요됨
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17. 쉽지 않은 도전 – 표준!
• BIM/CAD 분야는 산업계 전반적으로 표준 활용이 저조
“왜 Revit 파일을 IFC로 변환해서 드려야 하죠?”
“정부가 시켜서 어쩔 수 없이 IFC나 CityGML로 납품하죠.”
• 포맷 변환 과정에서 설계 데이터의 도형/속성 정보가 손실되는 경우가 많음
• 산업계 고객들은 설계 소프트웨어의 자체 포맷을 선호
• 포맷 변환은 고객이나 사용자에게 부담으로 작용
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18. 쉽지 않은 도전 – 데이터 생애주기에 대한 이해
• 고객에게 받은 BIM/CAD 파일은 거의
대부분 최종본이 아님
• 수많은 버전의 BIM/CAD가 존재
• CAD/BIM은 생애주기에 따라 지속적으로
수정, 갱신
BIM/CAD
Format
IFC CityGML
활용
서비스
• 당신의 고객도 어느 파일이 최종본인지
모르는 경우가 많음
• BIM/CAD 데이터가 깨끗할 것(!)이라는
기대를 버릴 것 – 소위 Dark Data!
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19. 쉽지 않은 도전 – 시각화
• 대용량 BIM/CAD 데이터의 시각화는 여전히 도전적 과제
• 많은 고객들은 예쁜(!) 시각화를 바람
• 예쁜 시각화를 만족시켜주면 이제 고객들은 뭔가 다른 기능을 원하기 시작함
• 궁극적으로 3차원 분석, 3차원 시뮬레이션 등을 희망
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20. 디지털 트윈(Digital Twin)
<Source: https://www.pbctoday.co.uk/news/bim-news/digital-twin-4-0/64519/>
Digital Twin
A realistic digital representation of assets, processes or systems in the built or
natural environment. The complexity of that representation, and degree of
connectedness, varies depending on maturity.
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21. 디지털 트윈(Digital Twin) - 가트너의 2018, 2019년 주목해야 할 10대 기술
<Source: https://gartner.com/SmarterWithGartner> 21

22. 디지털 트윈(Digital Twin) – 연원
Concept: Digital Informational Construct
Vision: Create, Test, Build
➔ 통제된 환경(Controlled Environment)이 가능한 제조업에서 활용 시작
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23. 디지털 트윈(Digital Twin) – 디지털 트윈의 단계와 기본 요소
Element Defining principle Outline usage
0 Reality capture As-built survey
1 2D map/system or 3D
model
Design/asset
optimisation and
coordination
2 Static data, metadata
and BIM Stage 2
4D/5D simulation
3 Real-time data Operational efficiency
4 Two-way data
integration and
interaction
Remote and immersive
operations
5 Autonomous
operations and
maintenance
Self-governance,
oversight and
transparency
<Source: https://theiet.org/digital-twins><Source: https://blog.lgcns.com/1864 >
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24. 디지털 트윈(Digital Twin) – 정부 차원의 움직임
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25. 디지털 트윈(Digital Twin) – 정부 차원의 움직임(영국)
Building Locale Neighborhood City Region Nation
<Source: https://www.cdbb.cam.ac.uk/national-digital-twin-programme, and Jeremy Morley>
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26. 디지털 트윈(Digital Twin) – 정부 차원의 움직임(한국)
<Source: 2019년 스마트시티 시범도시(세종, 부산) 디지털트윈 마스터플랜 수립 및 시범시스템 구축용역 제안요청서, LX공사> 26

27. 디지털 트윈(Digital Twin) – 기회와 위험요소
기회 위험요소
• 건축 및 운영 비용 감소 • 사이버 보안 문제
• 보다 효율적인 각종 설계 • 과대 홍보와 과도한 기대
• 장단기 효율성 및 생산성
향상
• 시스템의 복잡도에 따라
증가하는 디지털 트윈 구
축과 관리 비용
• 각종 자산 상태에 대한 더
나은 이해
• 미흡한 표준화와 산업계
협력
• 가상공간에서 시뮬레이션
혹은 리허설을 해 봄으로
써 사전 위험 요소 파악 및
갈등 비용 저감
• 부족한 인력
• 협력 증진 • 공통 용어와 지식의 부재
<Source: IET, Digital twins for the built environment> 27

28. 시사점
• 목적에 맞는 정확도와 정밀도 데이터 구축 및 활용 필요
• CAD/BIM/GIS 같은 데이터 뿐만 아니라 Point Cloud, Mesh, Geo-Media 같이 새롭게 등장하는
다종다기한 센서, 데이터의 통합 필요
• GeoBIM과 디지털 트윈이 만병통치약이 아님
• 상호운용성 확보를 위한 표준이 매우 중요 – 포맷이나 최소한 인터페이스 표준
• 데이터의 생애주기를 이해하고 이에 따른 활용 방안 모색 필요
• GeoBIM과 디지털 트윈 구축은 긴 여정. 지치지 않고 각 단계별 성과물과 가치에 집중할 필요
• 정부, 산업계, 학계, 연구계의 협력과 소통이 중요
• GeoBIM, 디지털 트윈의 진정한 가치는 타 영역과 연동될 때 발휘됨 – 개별 산업 위주 관점에서 벗어나
국가적, 통합적 정책과 통찰 필요
• 그럼에도 산업현장과 사회는 Digital Transformation을 통해 디지털 트윈 세상으로 급속히 이동 중이며,
UN SDG 목표를 달성하기 위한 필수 도구로 점차 인식되어지고 있음
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29. 분석
시뮬레이션
가시화
정적/
동적
지상 / 지하
실내/
실외
객체/
현상
다출처/
이기종 센서
<Source: https://www.arcweb.com/ja/node/149 수정> 29
국가 디지털 트윈의 미래상
National Digital Twin

30. 감사합니다.
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신상희
shshin@gaia3d.com