건설 관리 솔루션의 시각화를 위해 가상현실(VR) 공간을 마련한 종합 건축 서비스 회사 포스코 A&C는 기존 건설 산업의 한계에 도전하고 있다.  

최근 포스코 A&C는 국내 광양제철소 고로 개수공사 프로젝트에서, VR을 활용하여 트럭의 운전 경로를 미리 시뮬레이션 했다. 특히나 현장에서 거대한 철강 제품과 고온단계에서 융해된 철을 트럭으로 운반하는 것은 쉽지 않은 일이었기 때문이다. 포스코A&C 플랜트CM사업실 변성진 차장은 “가상 시뮬레이션을 통하여, 플랜트 주변 도로에서 제한 속도 40km/h 속도로 주행한다면 안전하다는 것을 확인할 수 있었다” 라고 말했다.

또한, VR은 주요 이해관계자들이 공사현장을 실시간으로 상세하게 시각화하여 미비한 부분을 직관적으로 파악할 수 있고, 상호 이해관계자의 의도를 정확히 파악, 대체방안을 수립할 수 있다. 변성진 차장은 “포스코A&C는 건설사업관리를 위한 이해관계자의 시각적 협업을 목적으로 많은 VR Review회의를 주관하고 있으며, 카티아의 3D 기능 역시 큰 도움이 되고 있습니다. 실제로 카티아의 시각적 효과는 포스코A&C의 주요 방문객들에게 높은 평가를 받고 있습니다. 이러한 이유로 주요 설계 사무실과 현장의 BIM Room에 VR 공간을 설치하여 상시운영 하고 있습니다” 라고 말했다.

포스코A&C의 새로운 접근방식은 3DEXPERIENCE 플랫폼을 기반으로 하고 있다. 포스코A&C 플랜트CM사업실 임석곤 실장은 “3DEXPRIENCE 플랫폼은 저희 스마트 건설사업관리 (CM) 플랫폼 구축의 기반이 되었습니다” 라고 말했다.  Smart CM Platform®은 3D 모델링, 시뮬레이션, VR 기능, 설계 변경 등과 같은 실제 작업에 사용되는 디지털 협업 플랫폼이다.

포스코A&C는 2018년, 3DEXPERIENCE 플랫폼을 도입했다. 임석곤 실장은 “버추얼 트윈 기술은 저희에게 정말 매력적으로 다가왔습니다. 디지털 혁신을 원했지만, 3D 모델링으로 발생되는 대량의 데이터를 관리하기가 어려웠으며 유지비용이 계속 증가했습니다. 이런 문제들을 해결하기 위해, 통합 플랫폼으로 접근하는 방식이 필요하다고 생각했습니다”라고 말했다.

이러한 생각을 바탕으로, 포스코 A&C는 대형 글로벌 사의 소프트웨어 활용사례를 찾아보기 시작했다. 임석곤 실장은 “시장의 다양한 제품 중 버추얼 트윈이 건축기간 단축, 인력 생산성 증가 및 안전 확보, 실제 환경 구축을 통한 장애물 예방 등 저희 플랜트 건축에 어떤 영향을 줄 수 있는지 분석했습니다. 그 과정에서, 3DEXPRIENCE 플랫폼이 위 3가지 문제를 모두 해결해 줄 수 있다는 것을 알게 되었습니다. 또한, 3D 설계, 3D 모델, 시뮬레이션, 문서, 진행상황 등 모든 건설 정보를 3DEXPERIENCE 플랫폼을 통하여 한 곳에 연결시킬 수 있다는 것을 알게 되었습니다” 라고 말했다.

플랫폼을 통해서 계획, 설계, 시공, 안전 등 건설 생애주기에서 생산된 모든 정보와 데이터를 축적하여 프로젝트에 참여한 이해관계자들이 실시간으로 상세한 정보를 확인하는 것이 가능하다.

이는 기존의 포스코A&C의 시스템과 큰 차이가 있었다. 임석곤 실장은 “저희는 기존 파일 기반 관리시스템을 사용했습니다. 모든 문서들이 발주사, 설계자, 건설 프로젝트 담당자, 공급사 등의 개별 PC에 저장되었죠. 이런 방법은 매우 비효율적이었으며 특히 정보전달시에는 오류가 발생하기 쉬었습니다.”라고 말했다.

실제 사용자들이 새로운 접근방법과 사용법에 익숙치 않은 만큼, 새로운 플랫폼을 도입하는 것이 쉽지는 않았다. 하지만 다쏘시스템이 제공하는 체계적인 플랫폼 교육과 세심한 기술 지원 덕분에 사용자 들은 플랫폼 사용법을 빠르게 익혔다. 변성진 차장은 “저희는 3DEXPERIENCE 플랫폼의 아주 기초적인 사용법부터, 고급 기능까지 차근차근 배워 나가야 했습니다. ENOVIA를 통해 플랫폼 사용법을 익히고, CATIA를 통해 시설의 3D 모델링을 제작하는 방법, 그리고 DELMIA를 통해서는 건설 장비의 구조적 조건에 따른 시뮬레이션 및 일정을 구현하는 법을 배웠습니다” 라고 말했다.

플랫폼 교육을 받은 후 얼마 지나지 않아서, 포스코 A&C는 플랫폼 사용으로 상당한 이점을 누릴 수 있었고, 특히 협업에 큰 도움이 되었다. 변성진 차장은 “플랜트 건설 산업 특성상 공정과 설비가 복잡하고 조업이 병행됨에 따라 공사기간이 짧기 때문에 주어진 시간 안에 빠르게 협업하는 것이 매우 중요합니다”라고 말하며, “스마트 CM 플랫폼은 주요 설계자, 계약사, 파트너, 관리자 그리고 구매자 등과 같은 주요 이해관계자들 간에 건설 생애주기(계획단계 ~ 유지보수단계) 동안 수행하는 모든 업무에서 온라인 협업을 가능하게 했습니다. 대면 미팅과 보고 없이, 이해관계자들이 실시간으로 프로젝트를 이해하고 결정할 수 있었으며, 유지보수 단계에서 의견 충돌, 설계 오류 및 누락을 방지하고, BIM 데이터를 제공할 수 있었습니다” 라고 덧붙였다.

3DEXPERIENCE에 탑재된 ENOVIA는 프로젝트 관리에 있어 큰 장점을 가지고 있다. 다쏘시스템의 혁신적인 소셜 어플리케이션 3DSwYm를 통해서 공지, 제안, 협력을 진행할 수 있다.

변성진 차장은 “건설 프로젝트 관리가 성공적으로 이루어지기 위해서는 공정, 품질, 원가, 안전, 측정, 인허가 등 종합관리기술을 바탕으로 이해관계자들 간의 효율적인 협업이 필수적이다”라며, “스마트 CM 플랫폼에는 ENOVIA의 협업 및 3D 모델 관리 기능을 적극 활용할 수 있는 위젯 기능 대시보드가 포함되어 있다. 또한, 플랫폼은 멀티 CAD환경을 지원하고 다양한 공급업체의 구성요소를 통합할 수 있다. 이를 통해 건설 프로젝트 관리를 최적화하고, 이해관계자들이 직관적인 이해가 가능하며 프로젝트에 적용할 수 있다“라고 말했다.

ENOVIA의 간트(Gantt)를 통해 그래픽을 활용하여 프로젝트 스케쥴을 검토, 편집할 수 있다. 변성진 차장은 “각 작업의 프로세스, 비용, 3D모델을 연결하는 것이 가능했습니다. Gantt 차트를 이용하여 일일 미팅 중 진행 상황을 실시간으로 모니터링 할 수 있었습니다” 라고 언급했다.

건설 프로젝트에 관여하는 이해관계자들이 대부분의 작업을 스마트 CM 플랫폼을 통해 처리하기 시작하면서 효율성 또한 크게 증가했다. 변성진 차장은 “건설현장에서 다양한 문제가 복합적으로 발생하는 것은 흔한 일입니다” 라며, “이런 문제를 해결하기 위해 통합된 정보를 활용하는 것이 중요합니다. 이를 통해 현장에서 발생하는 문제에 대해 합리적인 결정을 내릴 수 있으며, 이는 작업 지연시간을 최소화합니다. 더 나아가서, 시스템에 프로세스, 품질, 안전 관리를 위한 표준화된 포맷이 있기 때문에 이해관계자들은 일관성 있는 성과를 확인할 수 있으며 더 이상 흩어져 있는 정보를 취합하고 검증하는데 시간을 할애하지 않아도 됩니다” 라고 말했다.  

플랫폼을 적용하기 전, 포스코A&C는 각 프로젝트의 3D 모델 제작을 위해 다양한 어플리케이션을 사용하였고, 이로 인해 수많은 호환성 문제를 겪었다. 하지만 이는 이제 과거에 불과하다.

변성진 차장은 “제철플랜트 대부분의 프로젝트는 토목, 건축, 기계, 전기/통신, 소방 등 불특정 다수의 전문가들의 참여가 불가피하고, 업무특성 상 통합 공사관리를 목적으로 다양한 출처의 불규칙한 설계 데이터를 하나의 플랫폼에 입력, 변환, 활용해야 합니다” 라며 “CATIA의 3D 디자인 어플리케이션을 저희 스마트 CM에 사용함으로써 불특정 다수의 설계 데이터를 입력, 관리하기에 용이하며, 각 파트너의 3D 설계를 하나의 3D 마스터 모델에 통합할 수 있다. 클라우드 서버에 저장된 데이터는 ENOVIA, DELMIA에 활용이 가능하여 업무효율이 뛰어납니다.

또한 CATIA는 포스코A&C의 수많은 설계자들에게 복합 CAD 환경을 제공해준다. 변성진 차장은 “이는 통합 프로젝트 관리에 매우 필수적입니다. 다양한 CAD 솔루션 중, 수많은 불특정 설계자로부터 받은 데이터를 관리할 수 있는 CAD 솔루션은 많지 않습니다” 라고 말했다.

한국 광양제철소 개수공사에서 솔루션은 빛을 발했다. 변성진 차장은 “50명이상의 설계자들이 참여한 한국 광양제철소의 대규모 프로젝트 개수 공사에서는 약 3천개의 제품과, 3백만개가 넘는 부품들의 3D 모델이 있었습니다. 이런 대규모 스케일의 모델링을 하나의 파일로 통합관리 하는데, 카티아가 상당히 중요한 역할을 했습니다” 라고 말했다.

포스코A&C는 산업 장비의 물리적 제약 및 건설현장의 상태를 확인하기 위해 DELMIA를 활용하여 다양한 건설 현장의 배치를 시뮬레이션 하고 조정하며 현장 사용 효율성을 증진시키고 있다.

변성진 차장은 “이 덕분에, 시공단위 재구성을 통해 최적 시공 안을 제시함으로써 시공성 검증 및 잠재적 이슈를 사전에 조치 가능하고 빠르게 아이디어를 테스트해볼 수 있다” 며, “예를 들어 저희는 포항공장에 전체 길이 300m, 지름6m, 총 12개의 부품으로 구성된 대형 덕트를40m 이상의 높은 곳에 설치해야 했습니다. 시뮬레이션을 통해 현장에서 이를 조립할 만한 공간과 자원이 부족하다는 것을 알게 됐고, 이를 시도하는 것은 매우 위험했습니다. 하지만 시뮬레이션을 통해서, 설치 가능한 위치를 파악했으며, 이 덕분에 현장 밖에서 조립하여 크레인을 이용해 시뮬레이션으로 검증한 위치에 설치할 수 있었습니다. 작업 프로세스를 3D 가상 모델로 확인하여, 시공 기간을 15일 이상 줄일 수 있었습니다” 라고 말했다.

추가적으로, 현장의 건설 장비는 DELMIA를 통한 시뮬레이션 대로 적용되기에, 포스코 A&C는 현장 사고에 영향을 미치는 주변 시설의 간섭여부를 파악, 예방하고 필요시, 임시 안전시설 설치 여부를 사전에 결정할 수 있었다.

장점은 이 뿐만이 아니다. 변성진 차장은 “다양한 이종 CAD를 플랫폼에 통합하여 3D 모델을 구축하기 때문에 유지보수, 운영, 건축 단계의 문제점들을 가상에서 발견하고 시뮬레이션 할 수 있었습니다” 라고 언급했다.

임석곤 실장은 3DEXPERIENCE를 통해 기대보다 많은 이점을 얻었다고 생각한다. 그는 “3D익스피리언스  플랫폼 기반의 스마트 CM 플랫폼을 통한 건설 사업 관리로 인해 공사 기간과 투입 인력이 획기적으로 절감돼 생산성과 공사품질은 물론 안정성까지 크게 향상시켰습니다, 이를 통해 프로젝트 기한 준수, 품질 개선과 같은 품질에 영향을 주는 사항들에 대한 시뮬레이션과 개선이 가능합니다”라며 “최근 포스코 제철소의 소결 공장에 설치한 NOx 저감설비 공사의 경우 CATIA의 3D Review를 통해 설계를 개선하였고, DELMIA를 통해 시공방안을 최적화하면서, 1년동안 공사비를 24억(9%)절감하는 등 생산성을 크게 향상시켰습니다”라고 말했다.

매우 성공적인 결과를 성취한 포스코A&C는 다음달, 그리고 내년에 이 기술을 어떻게 더 확장하여 활용할지 연구하고 있다.

임석곤 실장은 “저희는 계획, 설계, 구매·조달, 시공, 유지관리 등을 스마트 CM 플랫폼에 연결하려 하고 있습니다. 시공 전 설계 단계에서 4D로 가상 시공을 진행하고 스마트 트래킹 시스템과 연결하여 공정을 관리한 후, 각종 전자 매뉴얼을 만들어 발주사의 조업 생산혁신을 돕는 건설업계 파트너가 되도록 노력할 것입니다” 라고 말했다.

또한, 포스코A&C는 건설 유지 보수 사업으로 확장을 도모하고 있으며, 이는 3DEXPERIENCE 플랫폼으로 쉽게 이룰 수 있다. “국내의 많은 제조 플랜트들이 건축된 지 20~30년이 되어가고 있으며, 다른 선진국과 마찬가지로 유지비 또한 급격하게 상승할 것으로 예상됩니다”라며, “따라서 시설의 노후도를 평가하고 미래를 예측할 수 있는 기술이 필요합니다”라고 말했다.