안전관리 변동성 업무 효율향상을 위한 자동화된 위험성평가 및 BIM안전객체 배치 시스템 개발 연구 금대연 국내석사학위논문, 성균관대학교 일반대학원, 2025. 서울 건설 현장의 가변성 높은 안전관리 업무를 자동화하기 위한 시스템 개발 연구이다. 저자는 사고율 감소를 위한 제도적 노력과 기술 발전에도 불구하고, 여전히 사고가 줄지 않는 원인 중 하나로 수작업 중심의 비표준화된 안전관리 방식을 지적한다. 특히, 위험성 평가 업무는 정보의 제한성과 수작업 의존도가 높아 비효율적이며, BIM 기술이 도입되었음에도 현장 인력의 활용 능력 부족이 또 다른 장애 요소로 작용한다고 본다.

해당 연구는 BIM 기반의 안전 객체 배치와 위험성 평가 과정을 RPA 방식으로 자동화하고, 직관적인 사용자 인터페이스와 파라메트릭 BIM 라이브러리를 통해 실무 적용성을 높이는 방안을 제시한다. 요 내용은 반복적이고 변동성 높은 현장 안전업무를 효율적으로 자동화하면서도, 엔지니어의 전문적 판단과 책임 있는 결정이 가능한 시스템 구조를 설계한 것이다. 단순한 기술 도입이 아닌, 현장의 실질적인 문제를 해결하기 위한 실용적인 접근을 알아 보고자 하였다.

현장의 일상 안전업무에 대한 실질적인 이해를 바탕으로 문제를 정의하고, 이를 해결하기 위한 기술과 시스템을 개발·검증하는 방식이었다. 왜냐하면 단순히 기술을 도입하는 것이 아니라, 실제 현장의 장애요인을 명확히 파악하고 그에 맞춘 실질적 개선이 이루어져야 지속적인 효과를 기대할 수 있기 때문이다. 먼저, 현장 안전업무의 흐름과 실무자의 업무 방식에 대한 조사를 통해 실태를 파악하고, 관련 선행연구를 분석하여 기존의 문제점과 개선 시도들을 정리하였다.

이후 분석된 문제를 기반으로 자동화 기술(RPA)과 BIM 기술을 활용한 시스템을 설계하고, 이를 현장에 적용해 실제 효과를 측정하였다. 반복성과 변동성이 높은 건설 현장의 안전관리 업무에 자동화를 접목한 사례를 구체적으로 제시하고 있었다. BIM 기반의 디지털 정보와 RPA 기술을 연계하여, 안전 관련 문서 작성, 검토, 승인 등 복잡한 절차를 효율화한 점이 인상 깊다.

나의 연구에서도 이러한 BIM과 자동화의 조합 방식은, 사례 비교 시 기술 적용의 실질적 효과를 분석하는 기준점으로 활용할 수 있을 것으로 예상한다. 왜냐하면, 단순한 기술 나열이 아닌 현장 중심의 실제 적용 사례가 비교의 깊이를 더해주기 때문이다.

해당 논문은 자동화 시스템을 실제 공동주택 리모델링 현장(A 프로젝트)과 초고층 주상복합 현장(B 프로젝트)에 적용하여 기존 수작업 방식과 성능을 비교한 실증 분석을 수행하였다. 연구에 따르면, 위험성 평가 업무는 약 6배, 작업계획서 작성은 3배, 교육과 결재는 각각 3배, 5배의 시간 효율을 기록했다. 특히 불안전선행관리의 경우 15배라는 높은 효율 향상이 나타났는데, 이는 가변적이고 반복적인 안전업무에 자동화가 매우 효과적임을 시사한다.

이러한 결과는 자동화 시스템이 전면적으로 도입되기보다는, 현장 엔지니어의 판단을 보조하고 책임 있는 의사결정을 지원하는 방식으로 적용될 때 더욱 높은 성과를 낸다는 점을 강조한다. 따라서 단순 자동화가 아닌, 인간 중심의 기술 통합 방식이 핵심이라는 점에서, 나의 연구 역시 기술 도입이 현장에 어떻게 융합되었는지를 중심으로 분석할 필요가 있다.

위험성 평가를 활용한 BIM 안전관리 시스템 제안 주형우 국내석사학위논문, 성균관대학교 일반대학원, 2017. 서울 이 논문은 건설 현장의 안전관리 업무에 BIM 기술과 위험성 평가 기법을 통합하여 보다 체계적인 안전관리 시스템을 구축하려고 하였다. 특히 기존의 정성적이고 주관적인 안전관리 방식에서 벗어나, 사고 가능성과 위험 요인을 사전에 모델링하고 시각화함으로써 객관적인 의사결정을 가능하게 하는 시스템의 필요성을 중심으로 한 연구이다.

연구자는 BIM 기술을 통해 위험요소를 공간정보와 연계하여 구조화하고, 이를 안전관리 절차에 직접 활용할 수 있도록 모델을 설계했다. 연구는 기존 관리 방식의 한계점을 실증적으로 분석하고, BIM 기반의 대안이 실제로 적용 가능한지를 검증하는 데 집중되어 있다.

연구 방법은 먼저 위험성 평가에 대한 이론적 검토를 진행하고, 이를 바탕으로 사고 유형, 공종, 공간 정보를 체계화하는 BIM 모델을 개발하였다. 왜냐하면 기존 안전관리는 사고 예방보다 대응 중심의 방식이 많았기 때문에, 사전 예측과 가시화 기반의 안전계획이 필요하다고 판단했기 때문이다. 이후 전문가 델파이(Delphi) 기법을 통해 모델의 실효성과 활용 가능성을 두 차례에 걸쳐 검증하였다.

또한, BIM 모델의 실제 적용 방안을 제시하기 위해 기존 소프트웨어 및 Model Viewer를 활용하여 현장 중심의 실무 활용 시나리오까지 포함시켰다. 이 논문은 BIM을 단순한 설계 도구가 아닌, 사고 예방을 위한 안전관리 플랫폼으로 확장한 점이 흥미롭다.

특히 모델링 과정에서 위험요소를 코드화하고, 이를 사고 유형과 공정에 따라 구분하여 구조화한 방식은 나의 연구에서도 참고할 수 있을 것이다. 왜냐하면 국내외 BIM 안전관리 사례 비교에서 기술 적용의 깊이와 시스템화 수준은 중요한 평가 요소이기 때문이다.

또한 연구가 단순히 모델을 제안하는 데 그치지 않고, 실제 활용을 고려한 프로세스 설계와 전문가 검증까지 포함하고 있다는 점이 돋보인다. 나의 연구는 여러 사례를 비교해 성공 요소를 도출하는 것이 목적이기 때문에, 이처럼 모델 구축뿐 아니라 그 실행력까지 검증한 접근은 유의미한 비교 기준이 될 수 있다고 생각한다. 논문에서는 BIM을 기반으로 구축된 위험성 평가 모델이 기존의 안전관리 방식보다 더 정밀하고 일관된 안전계획 수립이 가능하다는 결과를 제시하였다.

특히 전문가들의 델파이 평가를 통해 시스템의 활용 가능성과 실효성에 대한 긍정적인 피드백이 확인되었고, 이는 실무 적용에 있어서도 높은 가능성을 보여주는 결과였다. 이러한 연구 결과는 BIM 기술이 단지 설계 단계에서 머무르지 않고, 건설현장의 실질적인 위험관리 도구로 작동할 수 있음을 시사한다.

이 시스템은 특히 반복적이고 복잡한 위험요소를 시각적으로 명확히 하고, 작업자 교육 및 의사결정 과정에서도 유용하게 활용될 수 있음을 나타낸다. 향후 연구에서는 실현 가능성과 경제성을 고려한 현장 적용 확대 전략이 필요하다는 점을 시사한 것이기도 하다.

BIM을 활용한 건축물의 외벽 개구부 화재안전설계에 관한 연구 이병흔 국내박사학위논문, 호서대학교 대학원, 2023. 충청남도 이 논문은 외벽 창호를 통한 화재확산의 위험성을 BIM 기술을 통해 예측하고, 그에 기반한 화재안전설계 프로세스를 제안하려는 연구다. 단열 성능 위주의 기존 설계 방식으로는 외부 분출화염, 창호 탈락, 상층부 피해 등 다양한 실제 위험요소를 반영하기 어렵다는 문제의식에서 출발했다. 따라서 연구자는 건축물 외벽 개구부를 통한 화재 확산을 정량적으로 예측할 수 있는 BIM 기반 시뮬레이션 시스템과 설계지침을 개발하는 데 초점을 맞췄다.

특히 단순히 모델링에 그치는 것이 아니라, 가연물 분포, 화재하중 밀도, 플래시오버 발생 한계, 열 방출률, 구조 해석까지 종합적으로 다뤘다. 실물 실험과 시뮬레이션 데이터를 바탕으로 Tool을 정교화했고, 이를 설계단계에 실제로 적용할 수 있도록 프로세스를 구축했다는 점에서, 기술-정책-현장 간 연결 고리를 만든 연구라고 평가할 수 있다.

다양한 레이어의 데이터를 융합해 실제 화재 상황을 정밀하게 예측하는 프로세스를 설계했다. 먼저 건축물의 용도에 따라 화재하중을 분류하고, 각 가연물의 연소특성을 반영한 화재성장률과 플래시오버 발생 조건을 수치화했다. 왜냐하면 단일 기준으로는 다양한 건축 유형의 위험도를 제대로 설명하기 어렵기 때문이다.

이후 실험실 조건과 실제 사례를 모두 반영해, 화염의 분출 시점, 외벽 창호 탈락 시점, 그리고 열 방출의 강도와 범위를 예측할 수 있는 알고리즘을 구축했다. 이후 BIM 소프트웨어와 연동 가능한 시뮬레이션 Tool을 개발하고, 이를 통해 설계 단계에서 분출화염의 궤도, 온도 변화, 복사열 확산 범위 등을 시각화할 수 있게 했다.

특히 Grenfell Tower 같은 실제 대형 화재사례를 적용해 Tool의 신뢰성을 검증했고, 이 과정에서 창호 재질의 차이에 따라 탈락 시점과 화재 확산 범위가 얼마나 달라지는지도 실험적으로 입증했다. 단순 도구 개발이 아닌, 해석 기반 설계 환경을 구축한 것이 핵심이다.

화재라는 특수 상황에 대해 시뮬레이션과 실험 데이터를 BIM에 결합한 방식은 내 연구에서 해외 사례의 적용 수준을 평가할 때 참조할 수 있는 유용한 기준이 될 수 있었다. 기술이 도입되었다는 사실보다도, 그것이 어떻게 위험 예측과 대응에 구체적으로 쓰였는지를 보여준 점이 특히 흥미로웠다. 또한, 외벽 창호의 탈락 시점을 실험을 통해 수치화하고, 그 데이터를 BIM 모델과 연동한 부분이 인상적이었다.

왜냐하면 이는 단순히 형상 정보를 시각화한 수준을 넘어서, 재료 특성과 구조 안전성까지 통합한 해석 기반 설계를 가능하게 했기 때문이다. 이런 방식은 내 연구에서 기술 도입이 '정책'이나 '성과'로 이어지기 위한 조건을 분석할 때 매우 실질적인 참고 사례가 될 수 있다고 판단했다.

이 논문은 BIM을 기반으로 화재 확산 경로, 플래시오버 발생 시점, 창호의 탈락 가능성 등 기존 설계로는 고려되지 않았던 외벽 개구부의 화재 확산 시나리오를 수치적으로 예측할 수 있도록 했다. 그간 외부로 분출된 화염이 인접 건축물 또는 상층부로 확산되는 과정은 정량적으로 해석되기 어려웠지만, BIM 연동 Tool을 통해 시공 전 단계에서 공간 분석과 위험 예측이 가능해졌다는 점이 가장 큰 성과다. 단순히 도면 기반의 수동적인 방어가 아닌, 디지털 예측 기반의 선제 대응 설계가 실현된 셈이다.

이 연구에서는 알루미늄과 PVC 프레임을 대상으로 실제 열응력 실험을 진행하고, 이 데이터를 바탕으로 창호의 구조적 탈락 시점을 정량화했다. 이를 통해 외벽 창호가 화재 시 언제 무너질지를 예측할 수 있게 되었고, 그 순간 분출될 화염의 높이, 축상 온도, 복사열 범위 등을 BIM상에서 시뮬레이션 할 수 있게 되었다. 즉, 실험 기반 해석과 BIM의 연동이라는 두 영역이 기술적으로 결합된 결과물이다.

이러한 결과는 단순한 설계 툴을 넘어, 법적 기준 정립을 위한 근거 자료로도 활용 가능한 수준의 정량 모델임을 보여준다. 실제 Grenfell Tower 사례를 적용한 시뮬레이션에서도 분출화염의 궤도, 피해 범위 예측이 현실 사례와 유사한 결과를 보였으며, 이는 향후 건축 화재안전설계에 있어 BIM 기반 Tool이 현실적인 대안이 될 수 있음을 입증한 것이다. 요약하자면, 이 논문은 ‘가능성’을 말하는 것이 아니라, ‘될 수 있는 방법’을 실험과 수치로 입증해낸 결과물이다.

노후건축물의 안전진단을 위한 BIM기반 역설계 조사방안 박혜진 국내석사학위논문, 경북대학교 대학원, 2018. 대구 도면이 없거나 불완전한 노후 건축물의 안전진단 과정에 BIM 기반 역설계 기법을 적용해, 조사정확도 향상과 자료 표준화를 달성하려는 연구이다. 기존의 조사 방식이 가지고 있는 한계, 즉 정보 단절, 조사자의 경험 의존, 수기 기록의 오류 등을 극복하기 위해 BIM을 조사 전 단계부터 구조적으로 활용하는 방안을 모색하고 있다.

특히 이 연구는 조사–기록–진단의 전 과정을 디지털 기반으로 정리하여, 후속 진단 및 보수계획 수립에 이르기까지 정보를 일관되게 활용할 수 있도록 한다. 따라서 본 논문은 BIM이 신축 단계뿐 아니라, 노후 건축물의 유지관리와 생애주기(LCC) 기반 진단에도 활용될 수 있다는 점을 실질적으로 보여주는 데 초점을 맞춘 연구이다. 연구자는 먼저 BIM의 기본 구성요소를 분석하고, 노후건축물에서 정보 취득이 어려운 점을 보완하기 위한 현장 중심의 조사 체계를 설계하였다.

3D 실측, 사진 촬영, 기존 도면 복원 등의 다양한 데이터를 통합한 후, 이를 기반으로 실제 건축물의 구조를 BIM 환경 내에 구현하는 방식으로 진행하였다. 왜냐하면, 기존의 수기 중심 조사 방식은 정확성과 일관성에서 한계가 있기 때문이다.

이후 생성된 BIM 모델을 통해 부재 간 연결관계, 구조물의 변형 상태, 결함 요소 등을 시각적으로 분석하고, 진단 보고서로 전환할 수 있는 템플릿도 함께 개발했다. 또한 공공기관에 제출 가능한 형식의 문서 출력, 데이터 변환 기능도 검토하여 실무 적용성 확보에 중점을 두었다.현장 사례를 통해 이 시스템이 실제 안전진단 작업의 시간 절감과 품질 향상에 기여할 수 있음을 검증하였다.

이 논문을 읽으며, BIM의 활용 범위가 단순히 신축 단계에 국한되지 않고 건축물의 수명 전체에 걸쳐 확장될 수 있다는 점이 인상적이었다.특히 도면이 존재하지 않거나 노후화된 건축물에서도 BIM 모델이 실측과 역설계를 통해 재구성될 수 있다는 발상은 흥미로웠다. 나는 이 연구를 통해, 나의 논문에서 비교하게 될 해외 BIM 사례 중 유지관리 및 진단 분야의 접근 방식을 보다 구체적인 시각으로 분석해야겠다고 생각했다.

또한 BIM 모델이 행정보고와 안전진단을 동시에 만족시킬 수 있도록 설계된 구조도 주목할 만했다. 왜냐하면, 내 연구에서도 단순히 기술 도입 자체보다 BIM이 ‘어디까지 실무에 통합되고 있는가’라는 깊이 있는 질문이 중요하기 때문이다. 이 논문은 그러한 관점에서 매우 구체적이고 실용적인 해답을 주었으며, 나는 이 논문에서 많은 아이디어를 얻을 수 있었다.

결과적으로, 이 연구는 기술의 실효성과 현장 연결성을 동시에 고려한 좋은 참고 사례인 것이다. 후 건축물의 안전진단 과정에 BIM 기반 역설계를 적용함으로써, 정밀한 정보 수집과 공간 분석이 가능하다는 점을 실증적으로 입증했다.

기존 조사 방식은 도면 누락, 기록 오류, 현장정보 미비 등의 한계가 컸지만, 역설계 기법을 통해 실제 구조물의 상태를 디지털 모델로 재구성함으로써 이 문제를 상당 부분 해소할 수 있었다. 특히 복잡하고 오래된 건축물일수록 이 방식의 효율성은 더욱 두드러졌다.

연구 결과, 조사자는 수기 도면 작업 대신 3D 스캐닝, 실측, 사진, 기존 문서 등의 다양한 정보를 통합하여 BIM 모델을 구축했고, 이 모델은 후속 안전진단의 기준 정보로 작용했다. 이 과정을 통해 단순한 시각적 재현을 넘어서, 부재 간 간섭, 열화 요소, 구조 균열 등 실질적인 위험 요소의 사전 탐지가 가능해졌다는 점이 강조되었다. 데이터의 통합성과 정확도가 높아짐에 따라, 진단 보고서의 신뢰도도 동반 상승하였다.

또한 BIM 기반 조사 결과는 관계기관 제출용 보고서로도 활용되며 행정 처리 시간을 단축시키는 효과도 확인되었다. 이는 BIM 모델이 단지 내부 기술자용 정보 도구가 아닌, 대외 소통 수단으로서의 기능도 충분히 수행할 수 있음을 보여준다.