KR101936121B1 - 기상 데이터와 bim 데이터를 이용한 해상구조물 시공관리 시스템 - Google Patents
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Abstract
선박을 이용하여 해상처분장 등의 해상구조물을 시공할 경우, 기상 데이터와 BIM 데이터를 이용하여 선박작업에 의한 해상구조물 시공관리를 최적화할 수 있고, 또한, 기상 데이터와 BIM 데이터를 이용하여 해상구조물 시공관리를 수행함으로써 선박작업의 진행, 선박작업의 중단 또는 선박의 피항을 결정할 수 있고, 이에 따라 풍랑이나 태풍 발생시 선박을 피항지로 안전하고 신속하게 피항시킬 수 있으며, 또한, 해상구조물 시공을 위한 선박작업 가능시간을 포함한 선박운용 계획을 수립할 수 있고, 해상구조물 시공의 전반적인 일정을 수립 및 예측할 수 있는, 기상 데이터와 BIM 데이터를 이용한 해상구조물 시공관리 시스템이 제공된다.
Description
본 발명은 해상구조물 시공관리에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 선박을 이용하여 해상처분장 등의 해상구조물을 시공할 경우, 선박작업의 진행, 선박작업의 중단 또는 선박의 피항을 결정하도록 기상 데이터와 BIM(Building Information Modeling) 데이터를 이용하여 해상구조물 시공관리를 수행하는 해상구조물 시공관리 시스템에 관한 것이다.
통상적으로, 해상에 해상풍력발전 터빈, 해상처분장 등과 같은 해상구조물이 설치되고 있으며, 이때, 해저에 해상구조물을 지지할 수 있도록 해상구조물 기초가 안착된다.
이러한 해상구조물 기초는, 예를 들면, 잭업바지나 일반선박에 탑재된 후 설치 위치로 이동되며, 이러한 해상구조물 기초는 크레인 등을 이용하여 해수면으로 이동된 후 침수되어 안착되고, 이후 해상구조물 기초 상에 해상구조물이 설치된다. 이때, 이러한 해상구조물 기초는 잭업바지나 일반선박에 탑재된 후 설치 위치로 이동되므로, 여러 대의 예인선이 해상구조물 기초를 설치 위치로 이동시키는데 사용될 수 있다.
또한, 해상구조물 중에서 해상처분장은 해상 폐기물처리장(Offshore Waste Landfill)으로서, 저투수성 해저지반의 상부에 호안구조물과 물의 이동을 차단하는 연직차수공으로 구성되는 제방 형식의 차폐시설을 설치하고, 이러한 차폐시설 내부에 소각재, 비가연성 고형폐기물, 준설토 등을 매립하는 시설로 호안과 차수공을 설치한다. 이러한 해상처분장은 전술한 해상풍력발전 터빈과 마찬가지로 바지선이나 일반선박을 이용하여 시공된다.
한편, 도 1은 종래의 기술에 따른 해상구조물 시공시 선박의 피항을 예시하는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 해상구조물(11), 예를 들면, 해상처분장은 크레인(12a), 일반선박(12b) 또는 바지선(12c)과 같은 선박을 이용하여 시공된다.
해상에서의 작업은 육상보다 기후에 영향을 더 많이 받지만 기후요소를 고려한 해상작업 가능시간을 구체적으로 파악하는 것은 사업 타당성 조사 단계에서는 물론 시공시 공사계획 수립 및 운영시 유지보수계획 수립에 있어 매우 중요하다.
하지만, 종래의 기술에 따르면, 이러한 해상처분장 시공을 위해 해상에서 선박작업을 필요로 하는 공사는 기후에 대한 공사기간 산정에 있어서 정확한 자료 없이 해상구조물 시공관리자, 예를 들면, 현장관리자 또는 감독관의 직관에 의존하여 작업일수를 산정하고 있는데, 특히, 해상구조물(11)이 시공되는 지역에 풍랑이나 태풍 발생시 해상구조물 시공관리자의 주관에 의해 피항지(13)로의 선박의 피항을 결정하고 있고, 이에 따라 안전하고 신속한 해상구조물 시공관리가 필요한 실정이다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 선박을 이용하여 해상처분장 등의 해상구조물을 시공할 경우, 기상 데이터와 BIM 데이터를 이용하여 선박작업에 의한 해상구조물 시공관리를 최적화할 수 있는, 기상 데이터와 BIM 데이터를 이용한 해상구조물 시공관리 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 기상 데이터와 BIM 데이터를 이용하여 해상구조물 시공관리를 수행함으로써 선박작업의 진행, 선박작업의 중단 또는 선박의 피항을 결정할 수 있는, 기상 데이터와 BIM 데이터를 이용한 해상구조물 시공관리 시스템을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 기상 데이터와 BIM 데이터를 이용한 해상구조물 시공관리 시스템은, 기상 데이터 제공자로부터 해상구조물이 시공되는 지역에 대한 기상 데이터를 수집하여 분석하는 기상 데이터 분석부; 상기 해상구조물에 대한 BIM 데이터를 수집하는 BIM 데이터 수집부; 상기 BIM 데이터 수집부로부터 수집된 BIM 데이터 및 상기 기상 데이터 분석부로부터 분석된 기상 데이터에 따라 선박작업에 의한 상기 해상구조물의 시공 공종을 관리하는 BIM 기반 공종 관리부; 상기 기상 데이터 분석부로부터 분석된 기상 데이터에 따라 상기 해상구조물이 시공되는 지역에 대한 선박작업이 가능한 기상조건을 판단하는 기상조건 판단부; 상기 해상구조물의 시공을 위한 선박작업 가능시간을 기상조건별로 산출하는 기상조건별 선박작업 가능시간 산출부; 상기 기상조건 판단부에서 판단한 기상조건이 선박작업이 가능하지 않은 경우, 기설정된 선박작업의 중단 기준과 선박의 피항 기준에 부합하는지 확인하는 선박작업 기준 및 피항 기준 확인부; 상기 선박작업의 중단 기준과 선박의 피항 기준에 부합하는 경우, 상기 산출된 선박작업 가능시간에 따라 선박작업 진행을 중지하거나 피항을 결정하는 선박작업 진행 및 피항 결정부; 및 상기 기상조건별 선박작업 가능시간 산출부에서 산출된 선박작업 가능시간에 따라 선박작업을 진행하거나 피항지로의 피항을 선박에게 안내하는 선박작업 진행 및 피항 안내부를 포함하되, 상기 기상 데이터 분석부는 상기 기온, 강설량, 강우량, 파고 및 풍속을 포함하는 기상조건 중에서 풍속정보와 파고정보에 따라 선박작업 가능시간을 분석하고; 그리고 상기 BIM 기반 공종 관리부는 상기 기상 데이터와 BIM 데이터를 이용하여 선박작업에 의한 해상구조물 시공을 최적화하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 해상구조물 시공을 위한 선박작업 가능시간은 기온, 강설량, 강우량, 파고, 풍속, 공사 관리조건, 발주시기, 법정공휴일, 선박 및 공사장비의 특성에 따라 달라질 수 있다.
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여기서, 상기 기상 데이터 분석부는, 기상 데이터 제공자로부터 해상구조물이 시공되는 지역의 기상 데이터를 수집하는 기상 데이터 수집부; 상기 기상 데이터 수집부에서 수집된 기상 데이터를 저장하는 기상정보 DB; 상기 기상 데이터에 대한 주기정보를 추출하는 주기정보 추출부; 상기 기상 데이터에 따른 기상을 분석하여 과거 기상정보, 실시간 기상정보 및 기상 예측정보를 생성하는 기상 분석부; 상기 기상 데이터 중에서 파고정보를 분석하는 파고정보 분석부; 상기 기상 데이터 중에서 풍속정보를 분석하는 풍속정보 분석부; 및 상기 파고정보 분석부에서 분석된 파고정보로부터 유의파고를 산정하는 유의파고 산정부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 기상 분석부는 상기 기상 분석된 결과로 생성된 수치상의 정보를 기반으로 유전자 알고리즘을 통하여 상기 해상구조물 시공에 이용되는 선박의 스펙에 따른 기상정보 한계치를 파악할 수 있다.
여기서, 상기 BIM 기반 공종 관리부는, 상기 BIM 데이터 및 상기 기상 데이터에 따라 선박작업에 의한 상기 해상구조물의 시공 공종을 분류하는 BIM 기반 공종 분류부; 상기 BIM 기반 공종 분류부에서 분류된 각각의 공종에 따른 선박장비 조합을 도출하는 공종별 선박장비 조합 도출부; 상기 기상 데이터에 대응하는 기상조건 각각에 대한 우선작업 공종을 상기 BIM 데이터를 기반으로 선정하는 기상조건별 우선작업 공종 선정부; 및 상기 기상조건에 따라 일일 기상조건에 맞게 선정된 선박작업 공종을 선정하여 수행하는 기상조건별 수행공종 선정부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 해상구조물은 해상에서 폐기물을 처리하는 해상 처분장 또는 해상풍력발전 터빈일 수 있다.
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본 발명에 따르면, 선박을 이용하여 해상처분장 등의 해상구조물을 시공할 경우, 기상 데이터와 BIM 데이터를 이용하여 선박작업에 의한 해상구조물 시공관리를 최적화할 수 있다.
본 발명에 따르면, 기상 데이터와 BIM 데이터를 이용하여 해상구조물 시공관리를 수행함으로써 선박작업의 진행, 선박작업의 중단 또는 선박의 피항을 결정할 수 있고, 이에 따라 풍랑이나 태풍 발생시 선박을 피항지로 안전하고 신속하게 피항시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 해상구조물 시공을 위한 선박작업 가능시간을 포함한 선박운용 계획을 수립할 수 있고, 해상구조물 시공의 전반적인 일정을 수립 및 예측할 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 해상구조물 시공시 선박의 피항을 예시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 해상구조물 시공시 해상구조물 시공관리 시스템에 의한 선박의 피항을 예시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기상 데이터와 BIM 데이터를 이용한 해상구조물 시공관리 시스템의 구성도이다.
도 4는 도 3에 도시된 해상구조물 시공관리 시스템에서 기상 데이터 수집부의 구체적인 구성도이다.
도 5는 도 3에 도시된 해상구조물 시공관리 시스템에서 BIM 기반 공종 관리부의 구체적인 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기상 데이터와 BIM 데이터를 이용한 해상구조물 시공관리 시스템에서 선박의 피항지를 예시하는 사진이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 기상 데이터와 BIM 데이터를 이용한 해상구조물 시공관리 방법의 동작흐름도이다.
도 8은 7에 도시된 기상 데이터 수집 단계를 구체적으로 나타내는 동작흐름도이다.
도 9는 7에 도시된 BIM 기반 공정 관리 단계를 구체적으로 나타내는 동작흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 해상구조물 시공시 해상구조물 시공관리 시스템에 의한 선박의 피항을 예시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기상 데이터와 BIM 데이터를 이용한 해상구조물 시공관리 시스템의 구성도이다.
도 4는 도 3에 도시된 해상구조물 시공관리 시스템에서 기상 데이터 수집부의 구체적인 구성도이다.
도 5는 도 3에 도시된 해상구조물 시공관리 시스템에서 BIM 기반 공종 관리부의 구체적인 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기상 데이터와 BIM 데이터를 이용한 해상구조물 시공관리 시스템에서 선박의 피항지를 예시하는 사진이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 기상 데이터와 BIM 데이터를 이용한 해상구조물 시공관리 방법의 동작흐름도이다.
도 8은 7에 도시된 기상 데이터 수집 단계를 구체적으로 나타내는 동작흐름도이다.
도 9는 7에 도시된 BIM 기반 공정 관리 단계를 구체적으로 나타내는 동작흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
[기상 데이터와 BIM 데이터를 이용한 해상구조물 시공관리 시스템(100)]
먼저, 건설 프로젝트는 사업기획에서부터, 설계, 시공, 유지관리의 연속적인 단계를 포함하며, 각 단계마다 건축, 토목, 설비, 전기, 통신 등 다양한 전문분야가 참여하게 된다. 이러한 전문분야들은 프로젝트 각 과정에서 다양한 건설정보를 생성, 수정 및 전달하게 되며, 이러한 건설정보들은 전문분야 간의 업무의 상관성에 따라 공유되고 통합 활용된다.
이러한 건설정보들의 전산화 측면에서 현재 국내외 건설시장은 2D CAD에서 3D CAD로, 그리고 건물의 전 생애주기의 정보를 통합하고자 하는 BIM(Building Information Modeling) 환경으로 빠른 전환이 이루어지고 있다. 이러한 BIM 기술은 건물의 전 생애주기 동안의 다양한 빌딩정보를 저장하고 활용할 수 있게 해주며, 기하학적 형상정보와 속성정보를 연계하여 관리할 수 있는 환경을 제공함으로써 건설 프로젝트의 효율을 증가시키고, 팀워크를 증진시키며, 프로젝트 비용을 절감시키고, 공기단축에 따른 수익성을 증가시키는 등의 효과가 있는 것으로 분석되고 있다.
구체적으로, BIM이란 건축 또는 건설의 초기 개념설계에서 유지관리단계에까지의 건물(프로젝트)의 전 수명주기 동안에 다양한 분야에서 적용되는 모든 정보를 생산 관리하는 기술의 정보체계를 의미하며, 이러한 정보체계의 호환성을 촉진시키기 위하여 건물의 생애주기에 대한 전체적인 표준데이터셋(standardized data sets)으로 개발된 것이 표준정보모델(Industry Foundation Class: IFC)이다. 따라서 IFC는 BIM 데이터를 교환 공유하는 표준 데이터 포맷으로 적용된다. 이에 따라 미리 BIM 데이터를 저장하고, 재난에 대피하는 기준 등에 대한 정보로서 이용할 수 있다.
이러한 BIM은 정보전달의 매개체로서, 공사관리에서 발생하는 정보들을 저장하고 가공하여 다양한 분야의 복잡하고 많은 정보의 이해를 도와서 공사관리의 효율성을 향상시킬 수 있다. 그리고 공정 및 원가정보는 다른 정보와 비교해서 사용 빈도가 높아 건설공사의 효율적이고 효과적인 수행에 미치는 영향이 크다. 이에 따라 BIM의 형상정보를 기반으로 하여 공정/원가 정보를 연계하여 4D(3D+Time) 또는 5D(4D+Cost) 시뮬레이션 등 다양한 방법으로 BIM 정보가 분석되고 활용된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 해상구조물 시공시 해상구조물 시공관리 시스템에 의한 선박의 피항을 예시하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 해상구조물(210), 예를 들면, 해상처분장 시공시 본 발명의 실시예에 따른 해상구조물 시공관리 시스템(100)에 의해 선박작업의 진행, 선박작업의 중단 또는 피항지(230)로의 선박(220a, 220b, 220c)의 피항을 결정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 해상구조물 시공관리 시스템(100)에서, 기상조건에 의한 피항 대상은 해상구조물(210) 시공에 필요한 선박들(220a, 220b, 220c), 예를 들면, 크레인(220a), 일반선박(통선)(220b) 또는 선적된 잭업바지(220c) 등이 될 수 있으며, 이러한 피항 대상은 주요 피항지(230), 예를 들면, 물양장(230a) 또는 항구(또는 항만)(230b)로 대피시키게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 해상구조물 시공관리 시스템(100)은 기상 데이터 및 BIM 데이터를 이용하여 해상구조물(210)의 시공관리를 수행하며, 이때, 해상구조물(210)이 해상처분장인 경우, 상기 BIM 데이터는 해상처분장 공간정보라고 할 수 있으며, 이것은 해상처분장의 위치, 해수면 높이, 해상처분장 면적 등의 다양한 요소가 될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 해상구조물 시공관리 시스템(100)은, 기상청 태풍정보 또는 풍랑정보 등의 기상 데이터를 해상구조물(210)에 대한 BIM 데이터와 연계하여 선박작업의 진행, 선박작업의 중단 또는 피항지로의 선박(220a, 220b, 220c)의 피항을 결정하게 된다.
따라서 전술한 BIM 데이터를 이용한 해상구조물 시공관리 시스템을 구현할 경우, 비상상황 단계별 보고 및 전파체계, 대피경로를 3차원으로 가시화하여 신속한 비상대피계획을 구축할 수 있다.
한편, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기상 데이터와 BIM 데이터를 이용한 해상구조물 시공관리 시스템의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기상 데이터와 BIM 데이터를 이용한 해상구조물 시공관리 시스템(100)은 기상 데이터 분석부(110), BIM 데이터 수집부(110), BIM 기반 공종 관리부(130), 기상조건 판단부(140), 기상조건별 선박작업 가능시간 산출부(150), 선박작업 기준 및 피항 기준 확인부(160), 선박작업 진행 및 피항 결정부(170) 및 선박작업 진행 및 피항 안내부(180)를 포함한다.
기상 데이터 분석부(110)는 기상청 등과 같은 기상 데이터 제공자(240)로부터 무선통신 네트워크를 통해 해상구조물(210)이 시공되는 지역에 대한 기상 데이터를 수집하여 각각 분석한다. 이때, 상기 기상 데이터 분석부(110)의 기상 데이터 분석에 대한 구체적인 설명은 도 4를 참조하여 후술하기로 한다.
BIM 데이터 수집부(120)는 상기 해상구조물(210)에 대한 BIM 데이터를 수집한다. 이때, 상기 해상구조물(210)에 대한 BIM 데이터는 해상구조물(210) 설계자로부터 제공받을 수 있다.
BIM 기반 공종 관리부(130)는 상기 BIM 데이터 수집부(120)로부터 수집된 BIM 데이터 및 상기 기상 데이터 분석부(110)로부터 분석된 기상 데이터에 따라 선박작업에 의한 상기 해상구조물(210)의 시공 공종들을 관리한다. 이때, 상기 BIM 기반 공종 관리부(130)에 대한 구체적인 설명은 도 5를 참조하여 후술하기로 한다.
기상조건 판단부(140)는 상기 기상 데이터 분석부(110)로부터 분석된 기상 데이터에 따라 상기 해상구조물(210)이 시공되는 지역에 대한 선박작업이 가능한 기상조건 등을 판단한다.
기상조건별 선박작업 가능시간 산출부(150)는 상기 해상구조물(210)의 시공을 위한 선박작업 가능시간을 기상조건별로 산출한다. 구체적으로, 해상에서의 해상구조물(210) 시공을 위한 선박작업 가능시간은 기온, 강설량, 강우량, 파고, 풍속, 공사 관리조건, 발주시기, 법정공휴일, 선박 및 공사장비의 특성에 따라 달라질 수 있지만, 본 발명의 실시예에 따른 해상구조물 시공관리 시스템(100)은 상기 기온, 강설량, 강우량, 파고 및 풍속을 포함하는 기상조건 중에서 서로 관련성을 갖고 해상구조물 시공에 가장 큰 영향을 끼치는 요소인 풍속정보와 파고정보를 주요 고려대상으로 하여 선박작업 가능시간 분석을 진행하는 것이 바람직하다.
선박작업 기준 및 피항 기준 확인부(160)는 상기 기상조건 판단부(140)에서 판단한 기상조건이 선박작업이 가능하지 않은 경우, 기설정된 선박작업의 중단 기준과 선박(220)의 피항 기준에 부합하는지 확인한다.
선박작업 진행 및 피항 결정부(170)는 상기 선박작업의 중단 기준과 선박(220)의 피항 기준에 부합하는 경우, 상기 산출된 선박작업 가능시간에 따라 선박작업 진행을 중지하거나 피항을 결정한다. 즉, 상기 선박(220)의 피항은 상기 기상 데이터를 BIM 데이터와 결부시킨 현재 상태를 기준으로 결정된다.
선박작업 진행 및 피항 안내부(180)는 상기 기상조건별 선박작업 가능시간 산출부(150)에서 산출된 선박작업 가능시간에 따라 선박작업을 진행하거나 선박(220)의 피항을 선박(220)에게 안내한다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 해상구조물 시공관리 시스템(100)이 선박(220)을 피항시키는 기상요건은 풍속정보와 파고정보에 따라 의사결정되며, 예를 들면, 풍속정보는 풍랑의 강도 및 크기에 따라 선박(220)의 피항을 결정하고, 파고정보는 태풍의 강도 및 크기에 따라 선박(220)의 피항을 결정할 수 있다.
구체적으로, 풍량의 강도 및 크기는 표 1로 나타낸 바와 같고, 주의보 및 경보로 구분하여 결정될 수 있다.
여기서, 물양장(lighters wharf)은 소형 선박이 접안하는 부두로 주로 어선, 부선 등이 접안해 하역하는 접안 시설로서, 구체적으로, 물양장은 선박이 안전하게 접안하여 화물 및 여객을 처리할 수 있도록 부두의 바다 방향에 수직으로 쌓은 전면 수심 4.5m 이내인 벽을 말하며, 일반적으로, 1천 톤 미만의 소형선박이 접안하는 간이 부두시설로서, 전면의 수심이 4.5m 이상인 안벽과 구별되며, 주로 어선, 부선 등의 접안에 사용된다.
또한, 태풍의 강도 및 크기는 표 2로 나타낸 바와 같고, 소형, 중형 및 대형으로 구분하여 결정되며, 예를 들면, 중형(B급) 태풍시 Jack up Barge(J/B)는 물양장에서 Air gap 5m을 유지하고, 통선은 Jack up Barge에 선적 조치할 수 있다.
예를 들면, 상기 기상 데이터 분석부(110)는 최근 3년간의 데이터를 기준으로 산술평균하여 해당 지역의 월별 작업일수를 산정하면, 이에 따라 상기 BIM 기반 공종 관리부(130)가 공정계획을 수립할 수 있다.
기상조건 판단부(140)는 상기 산정된 유의파고를 기준으로 기상조건을 판단한 후, 상기 선박작업 진행 및 피항 결정부(170)가 동시간에 수행되는 공종 특성을 고려하여 선박작업 중지 및 선박의 피항 의사를 결정할 수 있다.
예를 들면, 0m<유의파고(H1/3)≤0.5m인 경우, 정밀공종 시공시에도 선박작업이 가능하며, 또한, 0m<유의파고(H1/3)≤1.0m인 경우, 일반공종 시공시 선박작업이 가능하고, 또한, 1.0m<유의파고(H1/3)≤1.5m인 경우 현장에서 선박작업을 판단하고, 또한, 1.5m<유의파고(H1/3)인 경우, 선박(220)을 피항지, 예를 들면, 인근항 및 지정항으로 피항시킬 수 있다.
이러한 기상 데이터는 해상구조물(210)이 시공되는 지역에 대해 기상 데이터 제공자(240)로부터 수집될 수 있는데, 상기 기상 데이터 제공자(240)는 기상청(기상연보 등), 국립해양조사원(수로조사성과 및 실시간 해양관측정보 시스템) 및 웹 기상정보 제공자, 예를 들면, www.buoyweather.com(Marine Forecasting Solution)로부터 수집할 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.
예를 들면, 최근 전 지구 영역을 대상으로 한 파랑 및 기상 실시간 예측 시스템이 운용되고 있으며, 이를 통해서 파랑 및 기상자료의 활용이 가능하다. 현재 미국 NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration)에서 제공하는 WWIII(Wave Watch III)모형을 이용한 전 지구 파랑 예측 자료 및 WRF(Weather Research and Forecasting) 모형을 이용한 전 지구 기상예측 자료를 이용하여 과거 관측치와 물리적 및 화학적 모형 간의 자료 동화를 통해 입력 조건 등을 결정할 수 있으며, 그 결과물로서, 예측 기간은 최대 7일 이상 제공할 수 있고, 예를 들면, 국내의 기상청 자료를 사용할 경우, 국내 연안의 파랑은 2일전 예측이 가능하다.
또한, 선박(220)의 항해 및 작업중지 기준은, 표 3으로 나타낸 바와 같이, 시계, 풍속 및 파고에 따라 일반작업선 항해 중지, 크레인작업선 항해 중지 및 현장작업 중지 등으로 구분할 수 있다.
또한, 선박(220)의 피항 기준은 주의보 발효시, 경보 발효시 및 피항 시기에 따라 설정되며, 예를 들면, 주의보는 풍속 14㎧ 이상이 3시간 이상 지속되고, 유의파고가 3m 이상인 경우에 발효되며, 경보는 풍속 21㎧ 이상이 3시간 이상 지속되고 유의파고가 5m 이상인 경우에 발효되며, 또한, 피항 시기는 기상악화 2시간 전으로 설정된다.
구체적으로, 이러한 기상 특보 발효 기준은, 표 4로 나타낸 바와 같이, 강풍, 풍랑, 호우, 대설, 폭풍해일, 지진해일 및 태풍에 따라 주의보 또는 경보를 발효할 수 있다.
한편, 도 4는 도 3에 도시된 해상구조물 시공관리 시스템에서 기상 데이터 수집부의 구체적인 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 해상구조물 시공관리 시스템에서 기상 데이터 수집부(110)는 기상 데이터 수집부(111), 기상정보 DB(112), 주기정보 추출부(113), 기상 분석부(114), 파고정보 분석부(115), 풍속정보 분석부(116) 및 유의파고 산정부(117)를 포함한다.
기상 데이터 수집부(111)는 해상구조물(210)이 시공되는 해당 지역의 기상에 대한 원시데이터(RAW DATA)를 수집한다. 즉, 상기 기상 데이터 수집부(111)는 기상 데이터 제공자(240)로부터 상기 해상구조물(210)이 시공되는 지역에 대한 기상 데이터를 수집하고, 기상정보 DB(112)는 상기 기상 데이터 수집부(111)에서 수집된 기상 데이터를 저장한다.
주기정보 추출부(113)는 상기 기상 데이터에 대한 주기정보를 추출한다. 여기서, 상기 BIM 데이터는 장기간 기상조건으로부터 구현되며, 상기 기상조건별 선박작업 가능시간 산출부(150)가 기상조건별 작업가능 시간을 산출할 수 있도록 상기 기상 데이터 분석부(110)로부터 제공되는 주기정보에 따라 구현된다. 예를 들면, 상기 기상조건별 선박작업 가능시간 산출부(150)는, 예를 들면, 파랑 주의보 발생 전후의 기상정보를 분석하여 파랑 주의보 발생 전 일정 기간 동안의 파랑의 주기, 높이 등의 자료를 정량화하고, 실제 일일 기상정보와 비교함으로써 주의보 발생을 예측하고 선조치하여 활용할 수 있다.
기상 분석부(114)는 유전자 알고리즘에 따라 상기 기상 데이터에 따른 기상을 분석한다. 예를 들면, 상기 기상 분석부(114)는 과거 기상정보(분석 시점으로부터 10년간 데이터), 실시간 기상정보 및 기상 예측정보(예를 들면, 단기 예보, 중기 예보, 기상 특보, 태풍 정보 등)를 신속하고 유용하게 수학적 알고리즘을 통해 분석함으로써 효과적으로 의사결정을 하는데 도움을 줄 수 있는 수치상의 정보를 제공한다. 이후, 이러한 기상 분석된 결과로 생성된 수치상의 정보를 기반으로 유전자 알고리즘을 통하여 해상구조물 시공에 이용되는 선박(220)의 스펙(제원)에 따른 기상정보 한계치를 파악할 수 있고, 이에 따라, 해상구조물(210) 시공을 위한 선박작업 가능시간을 포함한 선박운용 계획을 수립할 수 있고, 해상구조물(210) 시공의 전반적인 관리, 즉, 일정 수립 및 예측이 가능하다.
파고정보 분석부(115)는 상기 기상 데이터 중에서 파고정보를 분석하고, 풍속정보 분석부(116)는 상기 기상 데이터 중에서 풍속정보를 분석한다.
유의파고 산정부(117)는 상기 파고정보 분석부(115)에서 분석된 파고정보로부터 유의파고를 산정한다. 이때, 상기 유의파고(H1/3: Significant Wave Height) 는 기준 시간 내에서의 모든 파고를 대상으로 높은 순서로부터 1/3 범위 내에 해당하는 파고를 평균한 값을 나타낸다.
한편, 도 5는 도 3에 도시된 해상구조물 시공관리 시스템에서 BIM 기반 공종 관리부의 구체적인 구성도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 해상구조물 시공관리 시스템에서 BIM 기반 공종 관리부(130)는 BIM 기반 공종 분류부(131), 공종별 선박장비 조합 도출부(132), 기상조건별 우선작업 공종 선정부(133) 및 기상조건별 수행공종 선정부(134)를 포함한다.
BIM 기반 공종 분류부(131)는 상기 BIM 데이터 및 상기 기상 데이터에 따라 선박작업에 의한 상기 해상구조물(210)의 시공 공종을 분류하며, 예를 들면, 전체 공정 중에서 핵심공정(CP)을 제외한 공정에서의 정밀공종 및 일반공종으로 분류할 수 있다.
공종별 선박장비 조합 도출부(132)는 상기 BIM 기반 공종 분류부(131)에서 분류된 각각의 공종에 따른 기상조건별 선박장비(선단) 조합을 도출할 수 있으며, 예를 들면, 각 공종별 선박장비 구성시 모델링을 통해 최적의 선박장비 조합을 도출한다.
기상조건별 우선작업 공종 선정부(133)는 상기 기상 데이터에 대응하는 기상조건 각각에 대한 우선작업 공종을 선정하며, 예를 들면, 공종의 경중에 따라 선박작업이 가능한 기상조건이 서로 상이하기 때문에 상기 BIM 데이터를 기반으로 일일 우선 작업공종을 선정할 수 있다.
기상조건별 수행공종 선정부(134)는 상기 기상조건에 따라 일일 기상조건에 맞게 선정된 선박작업 공종을 선정하며, 예를 들면, 일일 기상조건에 맞게 선정된 선박작업 공종을 우선적으로 시행하고, 보유한 선박장비를 재조합하여 후행 공정일지라도 핵심공정(CP)에 영향이 없는 공종을 선시행할 수 있다.
한편, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기상 데이터와 BIM 데이터를 이용한 해상구조물 시공관리 시스템에서 선박의 피항지를 예시하는 사진이다.
본 발명의 실시예에 따른 기상 데이터와 BIM 데이터를 이용한 해상구조물 시공관리 시스템(100)에서, 도 6의 a)는 피항지가 물양장(230a)인 경우를 나타내며, 도 6의 b)는 피항지가 항구(230b)인 경우를 각각 나타낸다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 해상구조물 시공관리 시스템(100)의 피항 안내에 따라 선박(220)을 물양장(230a) 또는 항구(230b)로 피항시킬 수 있다.
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 선박을 이용하여 해상처분장 등의 해상구조물을 시공할 경우, 기상 데이터와 BIM 데이터를 이용하여 선박작업에 의한 해상구조물 시공관리를 최적화할 수 있고, 또한, 기상 데이터와 BIM 데이터를 이용하여 해상구조물 시공관리를 수행함으로써 선박작업의 진행, 선박작업의 중단 또는 선박의 피항을 결정할 수 있고, 이에 따라 풍랑이나 태풍 발생시 선박을 피항지로 안전하고 신속하게 피항시킬 수 있다.
[ 기상 데이터와 BIM 데이터를 이용한 해상구조물 시공관리 방법]
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 기상 데이터와 BIM 데이터를 이용한 해상구조물 시공관리 방법의 동작흐름도이고, 도 8은 7에 도시된 기상 데이터 수집 단계를 구체적으로 나타내는 동작흐름도이며, 도 9는 7에 도시된 BIM 기반 공정 관리 단계를 구체적으로 나타내는 동작흐름도이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기상 데이터와 BIM 데이터를 이용한 해상구조물 시공관리 방법은, 선박작업에 의한 해상구조물(210)의 시공을 관리하는 해상구조물(210) 시공관리 방법으로서, 먼저, 상기 해상구조물(210)이 설치되는 지역의 기상 데이터를 수집하여 분석한다(S110).
구체적으로, 도 8을 참조하면, 기상 데이터 제공자(240)로부터 해상구조물(210)이 시공되는 지역의 기상 데이터를 수집하여 저장하고(S111), 이후, 상기 기상 데이터에 대한 주기정보를 추출한다(S112). 이후, 상기 기상 데이터에 따른 기상을 분석하여 과거 기상정보, 실시간 기상정보 및 기상 예측정보를 생성하고(S113), 이후, 상기 기상 데이터 중에서 파고정보를 분석한다(S114). 이후, 상기 기상 데이터 중에서 풍속정보를 분석하고(S115), 이후 상기 분석된 파고정보로부터 유의파고를 산정한다(S116). 이때, 상기 S113 단계에서, 상기 기상 분석된 결과로 생성된 수치상의 정보를 기반으로 유전자 알고리즘을 통하여 상기 해상구조물(210) 시공에 이용되는 선박(220)의 스펙에 따른 기상정보 한계치를 파악할 수 있다.
다음으로, 도 7을 다시 참조하면, 선박작업에 의해 시공되는 해상구조물(210)에 대한 BIM 데이터를 수집한다(S120).
다음으로, 상기 기상 데이터 및 상기 BIM 데이터에 따라 선박작업에 의한 상기 해상구조물(210)의 시공 공종을 관리한다(S130).
구체적으로, 도 9를 참조하면, 상기 BIM 데이터 및 상기 기상 데이터에 따라 선박작업에 의한 상기 해상구조물(210)의 시공 공종을 분류하고(S131), 이후, 상기 분류된 각각의 공종에 따른 선박장비 조합을 도출한다(S132). 이후, 상기 기상 데이터에 대응하는 기상조건 각각에 대한 우선작업 공종을 상기 BIM 데이터를 기반으로 선정하고(S133), 이후, 상기 기상조건에 따라 일일 기상조건에 맞게 선정된 선박작업 공종을 선정하여 수행한다(S134).
다음으로, 도 7을 다시 참조하면, 상기 기상 데이터에 따라 상기 해상구조물(210)이 시공되는 지역에 대한 선박작업이 가능한 기상조건을 판단한다(S140).
다음으로, 상기 해상구조물(210)의 시공을 위한 선박작업 가능시간을 기상조건별로 산출한다(S150). 이때, 상기 해상구조물(210) 시공을 위한 선박작업 가능시간은 기온, 강설량, 강우량, 파고, 풍속, 공사 관리조건, 발주시기, 법정공휴일, 선박 및 공사장비의 특성에 따라 달라지며, 상기 기온, 강설량, 강우량, 파고 및 풍속을 포함하는 기상조건 중에서 풍속정보와 파고정보에 따라 선박작업 가능시간을 분석한다.
다음으로, 상기 산출된 선박작업 가능시간에 따라 선박작업 진행을 선박(220)에게 안내한다(S160).
다음으로, 상기 기상조건이 악화되었는지 판단한다(S170).
다음으로, 상기 기상조건이 악화되었는지 판단하여 상기 기상조건이 선박작업이 가능하지 않은 경우, 기설정된 선박작업의 중단 기준과 선박(220)의 피항 기준에 부합하는지 확인한다(S180).
다음으로, 상기 선박작업의 중단 기준과 선박(220)의 피항 기준에 부합하는 경우, 상기 산출된 선박작업 가능시간에 따라 선박작업 진행을 중지하거나 피항을 결정한다(S190).
다음으로, 상기 산출된 선박작업 가능시간에 따라 선박작업을 중단하거나 선박(220)의 피항을 선박(220)에게 안내한다(S200).
이에 따라, 상기 기상 데이터와 BIM 데이터를 이용하여 선박작업에 의한 해상구조물(210) 시공을 최적화할 수 있다.
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 해상구조물 시공을 위한 선박작업 가능시간을 포함한 선박운용 계획을 수립할 수 있고, 해상구조물 시공의 전반적인 일정을 수립 및 예측할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 해상구조물 시공관리 시스템
110: 기상 데이터 분석부
120: BIM 데이터 수집부
130: BIM 기반 공종 관리부
140: 기상조건 판단부
150: 기상조건별 선박작업 가능시간 산출부
160: 선박작업 기준 및 피항 기준 확인부
170: 선박작업 진행 및 피항 결정부
180: 선박작업 진행 및 피항 안내부
111: 기상 데이터 수집부
112: 기상정보 DB
113: 주기정보 추출부
114: 기상 분석부
115: 파고정보 분석부
116: 풍속정보 분석부
117: 유의파고 산정부
131: BIM 기반 공종 분류부
132: 공종별 선박장비 조합 도출부
133: 기상조건별 우선작업 공종 선정부
134: 기상조건별 수행공종 선정부
210: 해상구조물
220, 220a, 220b, 220c: 선박
230: 피항지
230a: 물양장
230b: 항구(항만)
240: 기상 데이터 제공자
110: 기상 데이터 분석부
120: BIM 데이터 수집부
130: BIM 기반 공종 관리부
140: 기상조건 판단부
150: 기상조건별 선박작업 가능시간 산출부
160: 선박작업 기준 및 피항 기준 확인부
170: 선박작업 진행 및 피항 결정부
180: 선박작업 진행 및 피항 안내부
111: 기상 데이터 수집부
112: 기상정보 DB
113: 주기정보 추출부
114: 기상 분석부
115: 파고정보 분석부
116: 풍속정보 분석부
117: 유의파고 산정부
131: BIM 기반 공종 분류부
132: 공종별 선박장비 조합 도출부
133: 기상조건별 우선작업 공종 선정부
134: 기상조건별 수행공종 선정부
210: 해상구조물
220, 220a, 220b, 220c: 선박
230: 피항지
230a: 물양장
230b: 항구(항만)
240: 기상 데이터 제공자
Claims (13)
- 선박작업에 의한 해상구조물(210)의 시공을 관리하는 해상구조물 시공관리 시스템에 있어서,
기상 데이터 제공자(240)로부터 해상구조물(210)이 시공되는 지역에 대한 기상 데이터를 수집하여 분석하는 기상 데이터 분석부(110);
상기 해상구조물(210)에 대한 BIM 데이터를 수집하는 BIM 데이터 수집부(120);
상기 BIM 데이터 수집부(120)로부터 수집된 BIM 데이터 및 상기 기상 데이터 분석부(110)로부터 분석된 기상 데이터에 따라 선박작업에 의한 상기 해상구조물(210)의 시공 공종을 관리하는 BIM 기반 공종 관리부(130);
상기 기상 데이터 분석부(110)로부터 분석된 기상 데이터에 따라 상기 해상구조물(210)이 시공되는 지역에 대한 선박작업이 가능한 기상조건을 판단하는 기상조건 판단부(140);
상기 해상구조물(210)의 시공을 위한 선박작업 가능시간을 기상조건별로 산출하는 기상조건별 선박작업 가능시간 산출부(150);
상기 기상조건 판단부(140)에서 판단한 기상조건이 선박작업이 가능하지 않은 경우, 기설정된 선박작업의 중단 기준과 선박(220)의 피항 기준에 부합하는지 확인하는 선박작업 기준 및 피항 기준 확인부(160);
상기 선박작업의 중단 기준과 선박(220)의 피항 기준에 부합하는 경우, 상기 산출된 선박작업 가능시간에 따라 선박작업 진행을 중지하거나 피항을 결정하는 선박작업 진행 및 피항 결정부(170); 및
상기 기상조건별 선박작업 가능시간 산출부(150)에서 산출된 선박작업 가능시간에 따라 선박작업을 진행하거나 피항지(230)로의 피항을 선박(220)에게 안내하는 선박작업 진행 및 피항 안내부(180)를 포함하되,
상기 기상 데이터 분석부(110)는 기온, 강설량, 강우량, 파고 및 풍속을 포함하는 기상조건 중에서 풍속정보와 파고정보에 따라 선박작업 가능시간을 분석하고; 그리고 상기 BIM 기반 공종 관리부(130)는 상기 기상 데이터와 BIM 데이터를 이용하여 선박작업에 의한 해상구조물(210) 시공을 최적화하는 것을 특징으로 하는 기상 데이터와 BIM 데이터를 이용한 해상구조물 시공관리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 해상구조물(210) 시공을 위한 선박작업 가능시간은 기온, 강설량, 강우량, 파고, 풍속, 공사 관리조건, 발주시기, 법정공휴일, 선박 및 공사장비의 특성에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는 기상 데이터와 BIM 데이터를 이용한 해상구조물 시공관리 시스템. - 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 기상 데이터 분석부(110)는,
기상 데이터 제공자(240)로부터 해상구조물(210)이 시공되는 지역의 기상 데이터를 수집하는 기상 데이터 수집부(111);
상기 기상 데이터 수집부(111)에서 수집된 기상 데이터를 저장하는 기상정보 DB(112);
상기 기상 데이터에 대한 주기정보를 추출하는 주기정보 추출부(113);
상기 기상 데이터에 따른 기상을 분석하여 과거 기상정보, 실시간 기상정보 및 기상 예측정보를 생성하는 기상 분석부(114);
상기 기상 데이터 중에서 파고정보를 분석하는 파고정보 분석부(115);
상기 기상 데이터 중에서 풍속정보를 분석하는 풍속정보 분석부(116); 및
상기 파고정보 분석부(115)에서 분석된 파고정보로부터 유의파고를 산정하는 유의파고 산정부(117)를 포함하는 기상 데이터와 BIM 데이터를 이용한 해상구조물 시공관리 시스템. - 제4항에 있어서,
상기 기상 분석부(114)는 상기 기상 분석된 결과로 생성된 수치상의 정보를 기반으로 유전자 알고리즘을 통하여 상기 해상구조물(210) 시공에 이용되는 선박(220)의 스펙에 따른 기상정보 한계치를 파악하는 것을 특징으로 하는 기상 데이터와 BIM 데이터를 이용한 해상구조물 시공관리 시스템. - 제4항에 있어서, 상기 BIM 기반 공종 관리부(130)는,
상기 BIM 데이터 및 상기 기상 데이터에 따라 선박작업에 의한 상기 해상구조물(210)의 시공 공종을 분류하는 BIM 기반 공종 분류부(131);
상기 BIM 기반 공종 분류부(131)에서 분류된 각각의 공종에 따른 선박장비 조합을 도출하는 공종별 선박장비 조합 도출부(132);
상기 기상 데이터에 대응하는 기상조건 각각에 대한 우선작업 공종을 상기 BIM 데이터를 기반으로 선정하는 기상조건별 우선작업 공종 선정부(133); 및
상기 기상조건에 따라 일일 기상조건에 맞게 선정된 선박작업 공종을 선정하여 수행하는 기상조건별 수행공종 선정부(134)를 포함하는 기상 데이터와 BIM 데이터를 이용한 해상구조물 시공관리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 해상구조물(210)은 해상에서 폐기물을 처리하는 해상 처분장 또는 해상풍력발전 터빈인 것을 특징으로 하는 기상 데이터와 BIM 데이터를 이용한 해상구조물 시공관리 시스템. - 삭제
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| KR1020170171170A KR101936121B1 (ko) | 2017-12-13 | 2017-12-13 | 기상 데이터와 bim 데이터를 이용한 해상구조물 시공관리 시스템 |
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ID=66165237
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