KR20160113511A - 도로에 대한 3차원 정보모델을 위한 계층적 스키마 표현 방법 - Google Patents

Abstract

도로에 대한 3차원 정보모델을 위한 계층적 스키마 표현 방법을 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 도로에 대한 표준정보모델을 정의하기 위한 스키마(Schema)가 표현된 데이터 구조를 제공한다. 상기 스키마는, (a) Express 언어로 정의되고, (b) IFC4 또는 ISO 16739에 규정된 위계구조를 따르되, (c) 상기 도로를 구성하는 부재(Element)들의 형상을 나타내는 복수의 형상 엔티티(Entity) 및 각 형상 엔티티의 타입(Type)을 나타내는 복수의 타입 엔티티를 더 포함하고, 각 타입 엔티티는 복수의 상세 유형을 열거하는 열거형 데이터 타입(Enumeration data type)을 가지며, (d) 상기 복수의 형상 엔티티 및 상기 복수의 타입 엔티티는, 계층 구조를 이루는 복수의 개념적 엔티티의 하위에 위치한다.

Description

도로에 대한 3차원 정보모델을 위한 계층적 스키마 표현 방법{Method for Hierarchical Schema Representation for 3-Dimensional Information Model of Road}

본 발명은 토목시설에 대한 BIM(Building information Modeling) 기술에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

2013년 3월 IFC4가 ISO 16739로 정식 릴리즈(Release) 되었다. 본 표준은 건축시설, 부재, 부품 등의 형상을 구체적으로 정의하고 관련 속성의 Set을 상세히 포함하고 있다. IFC4는 3차원 건축 모델의 상호운용성을 상당 수준 확보하고 있으며, 그 결과 건축 형상에 관한 BIM 표준은 IFC4에서 거의 완성단계에 있다고 볼 수 있다. 최근 buildingSMART International(이하, bSI)에서는 건축분야 BIM 표준 개발을 위해 bSDD(buildingSMART Data Dictionaries), BCF(BIM Collaboration Format), COBie(Construction Operation Building information exchange) 등을 개발 및 적용하여 새로운 BIM 운용 환경을 구축하는 데 노력을 기울이고 있다. 그러나 교량, 터널, 도로 등과 같은 토목시설의 경우, 2012년 이전까지 별다른 노력을 기울이지 못하다가 2012년에 들어서 새로운 BIM 표준의 개발이 필요함을 인식하고 이에 대응하기 위해 bSI 산하에 InfraRoom Initiative가 구성되었다.

과거에 교량이나 도로의 일부에 대한 형상 표준이 일부 제안된 바 있다. 대표적인 도로분야 표준으로는 미국의 LandXML, 핀란드의 Inframodel3, 독일의 OKSTRA(Objektkatalog fur das Straßen-und Verkehrswesen) 및 일본의 JHDM (Japan Highway Data Model)이 참조형상 표준으로 활용되고 있다. 이러한 국가별 도로형상에 관한 참조모델 표준은 설계방식과 관련 기준에 따라 형상 정의 및 기하요소 표현 방식이 상이하다. 특히, 도로형상에 관한 기하 정의에 중점을 두고 있을 뿐 관련 속성을 구성하고 있지 못하여, 형상 특성을 반영한 정보를 연계하고 실무에 적용하는데 한계를 갖는다. 또한, 각 국가별로 정의한 참조모델은 범용성을 갖지 않아, BIM Tool을 제공하는 Autodesk, Bentley, Allplan 등에서 해당 표준을 수용하고 있지 못하다.

이에 따라, 국제적으로 통용 가능한 수준의 토목시설에 대한 형상표준의 정의와 속성 구성의 필요성이 요구되고 있다.

본 발명은 도로에 대한 3차원 정보모델을 위한 계층적 스키마 표현 방법을 제공하는 데 주된 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 도로에 대한 표준정보모델을 정의하기 위한 스키마(Schema)가 표현된 데이터 구조에 있어서, 상기 스키마는, (a) Express 언어로 정의되고, (b) IFC4 또는 ISO 16739에 규정된 위계구조를 따르되, (c) 상기 도로를 구성하는 부재(Element)들의 형상을 나타내는 복수의 형상 엔티티(Entity) 및 각 형상 엔티티의 타입(Type)을 나타내는 복수의 타입 엔티티를 더 포함하고, 각 타입 엔티티는 복수의 상세 유형을 열거하는 열거형 데이터 타입(Enumeration data type)을 가지며, (d) 상기 복수의 형상 엔티티 및 상기 복수의 타입 엔티티는, 계층 구조를 이루는 복수의 개념적 엔티티의 하위에 위치하는, 도로에 대한 표준정보모델을 정의하기 위한 스키마가 표현된 데이터 구조를 제공한다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스를 이용하여, 도로에 대한 BIM 중립포맷인 IFC 모델을 생성하는 방법에 있어서, BIM Authoring 도구를 이용하여, 도로에 대한 BIM 모델을 제작하는 과정; 제작된 BIM 모델을 구성하는 부재별로 사전에 정의된 스키마(Schema)에 포함된 엔티티 및 타입을 지정하는 과정; 상기 BIM 모델을 STEP 언어로 표현되는 IFC 모델로 변환하되, 부재별로 지정된 관계를 기초로 각 부재별로 상기 스키마의 엔티티를 매핑하고, 상기 스키마에 따라 상속되는 인스턴스(Instance)를 표현하기 위해 상기 스키마의 자원을 활용하여 STEP(Standard for Exchange of Product Model Data) 언어로 구조화하는 과정; 및 STEP언어로 구조화된 결과를 IFC 파일로 저장하는 과정을 포함하는, 도로에 대한 표준정보모델을 생성하는 방법을 제공한다.

본 발명의 또다른 측면에 의하면, 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스를 이용하여, 도로에 대한 BIM 중립포맷인 IFC 모델을 시각화하는 방법에 있어서, IFC 스키마 구조에 따라 저장된 IFC 파일을 로드하는 과정; 로드된 IFC 파일을 IFC 스키마 파서(Parser)를 이용하여, IFC 모델의 공간요소와 물리적인 부재요소의 위계구조를 분석하는 과정; 상기 공간 및 상기 부재를 표현하는 IFC 엔티티 단위의 요소에 대한 형상 구성정보를 분석하는 과정; 객체 속성(Property)을 표현하는 정보를 분석하는 과정; 분석된 정보를 관계형 DB 테이블에 저장하는 과정; 및 저장된 정보를 기초로, 객체들을 형상화하고, 각 객체의 속성정보를 표시하는 과정을 포함하는 도로에 대한 표준정보모델을 시각화하는 방법을 제공한다.

상기 방법들의 실시예들은 다음의 특징들을 하나 이상 더 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 스키마는, IFC4 또는 ISO 16739에 규정된 개념적 엔티티인 IfcCivilElement의 하위 엔티티로서, 도로를 구성하는 부재(Element)들의 집합을 나타내는 개념적 엔티티인 IfcRoadElement_K을 더 포함한다. 또한, 상기 복수의 형상 엔티티는 IfcBridgeElement_K의 하위 엔티티로 구성된다.

일부 실시예에서, 상기 IfcRoadElement_K는, 하위 엔티티들이 갖는 공통 속성을 상속하며, IFC4 또는 ISO 16739에 규정된 개념적 엔티티인 IfcBuildingElement에서 정의하는 기능적 연계 요소를 참조하도록 구성된다.

일부 실시예에서, 상기 복수의 형상 엔티티는, 도로 내에서 단위구간으로 구분되는 도로 본체를 구성하는 하나 이상의 형상 엔티티와, 도로 횡단면을 구성하는 복수의 형상 엔티티를 포함한다. 상기 도로 횡단면을 구성하는 복수의 형상 엔티티는, 도로의 차선, 길어깨, 측도, 중앙분리대, 보도, 연석, 측대, 및 포장 중 적어도 일부를 나타내는 형상 엔티티들을 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 열거형 타입은, 사용자정의 유형, 미정의 유형, 및 하나 이상의 사전 정의된 유형을 포함한다.

일부 실시예에서, 상기 스키마는, 상기 도로의 선형적 공간 위계를 나타내는 복수의 공간 엔티티를 더 포함하고; 상기 복수의 형상 엔티티는 대응되는 공간 엔티티에 연계되며; 상기 복수의 공간 엔티티는 토목시설이 설계되는 구간에 포함되는 지형(Terrain) 공간을 정의하는 지형 공간 엔티티와, 상기 지형 영역에 포함된 선형구조물 공간을 정의하는 하나 이상의 구조물 공간 엔티티와, 상기 토목시설의 관리관점에 따라 분절된 공간을 정의하는 하나 이상의 참조 공간 엔티티를 포함한다.

일부 실시예에서, 상기 복수의 공간 엔티티는, 상기 하나 이상의 참조 공간 엔티티가 상기 하나 이상의 구조물 공간 엔티티에 연계되고, 상기 하나 이상의 구조물 공간 엔티티가 상기 지형 공간 엔티티에 연계되는 공간 위계를 가진다. 일부 실시예에서, 상기 구조물 공간 엔티티는 도로공간을 정의하는 엔티티를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 참조 공간 엔티티는, 상기 선형구조물의 수직적 관리공간을 정의하는 수직적 관리공간과, 상기 선형구조물의 수평적 관리공간을 정의하는 수평적 관리공간을 포함한다.

일부 실시예에서, 상기 복수의 공간 엔티티는, IFC4에 규정된 연결형 엔티티(IfcRelAggregates)에 의해, 상기 공간 위계에 따른 하위 공간 엔티티가 상위 공간 엔티티에 참조관계를 형성한다.

일부 실시예에서, 상기 복수의 형상 엔티티는, 상기 부재(Element)들의 공간 구조에 대한 포함관계를 정의하는 엔티티(IfcRelContainedInSpatialStructure)에 의해, 대응되는 공간 엔티티에 연결될 수 있다.

본 발명에 따르면, 도로에 대한 표준정보모델을 위한 계층적 스키마 표현 방법을 제공하고, 이를 바탕으로 BIM 저작도구로 생성한 도로에 대한 3차원 정보모델을 IFC 기반의 표준정보모델로 표현하고 시각화하는 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 IFC4 표준에서 본 발명이 제안하는 도로과 같은 토목시설을 지원하기 위한 확장 대상 엔티티를 도시한 EXPRESS-G 다이어그램이다.
도 2는 본 발명이 제안하는 IFC4 표준의 확장 구조에서 정의되는 엔티티들 사이의 물리적 또는 논리적 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른, IFC4 기반의 위계구조에 도로를 위한 추가된 엔티티들의 위계 및 관계를 정의한 Express-G 모델이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, IFC4 기반의 위계구조에 도로 부대시설을 위해 추가된 엔티티들의 위계 및 관계를 정의한 Express-G 모델이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 토목대상 공간요소를 표현하기 위한 신규 엔티티 및 이들의 계층적 관계를 도시한 Express-G 다이어그램이다.
도 6은 IFC 데이터 파일의 예시적인 구조를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로의 표준정보모델을 생성하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로의 표준정보모델을 시각화하는 방법을 도시한 흐름도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'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', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

한편, 명세서에 기재된 용어 또는 약어는 명세서에서 별도로 규정하지 않는 한 BIM(Building Information Modelling) 기술분야 및 buildingSMART International(bSI)의 IFC(Industry Foundation Classes) 표준 또는 ISO(International Organization for Standardization)의 ISO 16739 등의 BIM 기술 표준에 부합하도록 해석되어야 한다. 명세서 전체에 걸쳐, bSI의 IFC4 표준 및 ISO 16739 표준이 참조로 원용된다. 명세서에 기재된 각 엔티티(Entity) 명칭에서 접미사로 사용된 '_K'는 IFC4 표준 및 ISO 16739 표준에 규정되지 않은 엔티티로서, 본 발명에 의해 신규로 추가된 엔티티임을 구분하기 위한 식별자로 이해되어야 한다. 또한, 신규로 추가된 엔티티의 명칭은 IFC4 표준의 명명법과 동일하게, 카멜 표기법(Camel Casing Notation)을 사용하였다.

1. IFC4 스키마의 확장

도 1은 IFC4 표준에서 본 발명이 제안하는 도로와 같은 토목시설을 지원하기 위한 확장 대상 엔티티를 도시한 EXPRESS-G 다이어그램이다. 도 1의 EXPRESS-G 다이어그램에는 IFC model structure의 일부만이 도시되어 있으며, 다른 상세사항들은 간략화를 위해 생략하였다.

IFC4에서는, 토목시설에의 확장 가능성을 고려하여, 토목 구조물 및 그 상세 부재요소를 정의하는 엔티티(Entity)인 'IfcCivilElement'와 관련된 Civil Element의 세부 타입(종류)을 정의하는 엔티티인 'IfcCivilElementType'이 포함되어 있다. 즉, IFC4는 토목시설의 형상정보 확장 및 개발을 수용할 수 있는 기반이 구축되어 있다.

개별 형상을 표현하는 Geometry는 IFC4에서 정의한 다양한 Geometry 표현방식을 상속 및 공유하여 활용하므로 대부분의 토목시설의 3차원 형상을 표현하는데 무리가 없다. 그러나, 파라메트릭 설계(Parametric Design)를 위해서는 토목 구조물 내의 각 객체의 형상을 공통적으로 구성하는 세부 제원의 정의와 이에 따른 Geometry 스키마 확장이 필요하다.

IFC 스키마 상의 객체표현은 객체형상을 정의하는 엔티티와 이에 대한 정보를 표현하는 어트리뷰트(Attribute) 및 데이터 타입(Data Type) 간의 위계 및 관계 표현을 통해 정의된다. 또한 Entity는 구성요소(Element)를 직접 지칭하는 엘리먼트 엔티티와 이에 대한 상세한 유형을 표현하는 타입 엔티티(Type Entity)가 1:1관계로 대응한다. 타입 엔티티의 어트리뷰트는 미리 정의된 유형(Predefined Type)에서 타입을 선택할 수 있으며 이에 대한 데이터 타입을 열거형(Enumeration Data Type)으로 표현하고 있다. 3D객체 형상에 대한 구성은 IFC 상에서 그룹 및 위계관계를 정의하는 IfcRelationship 하위 요소와 형상생성 방식 등의 기하학적 표현에 대해 정의하는 IfcProductRepresentation 하위 요소로 표현한다.

토목시설의 정보표현을 위해 확장이 필요하다고 판단되는 구성요소들은 IFC Core 스키마 하위에 엔티티, 속성 또는 데이터타입 형태로 추가될 수 있다. 추가될 스키마의 형태는 정보모델 개발자의 관점에 따라 달라질 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 IFC4의 확장 스키마는 토목시설의 형상인식을 위한 구조물 및 부재요소를 표현하는 엔티티들은 'IfcCivilElement'의 하위에 정의하고, Element와 Type의 1:1 매칭규칙에 따라 그 세부 타입(Type)은 'IfcCivilElementType' 엔티티의 하위에 정의한다. 특히, 토목시설은 선형시설이므로 선형적 공간을 표현하는 개념적 또는 형상적 수준의 공간 엔티티를 구성해야 하며, 이는 'IfcSpatialElement' 엔티티의 하위에 구성된다. 또한, 본 발명에 따른 IFC4의 확장 스키마는 상세설계 수준의 형상을 표현하므로 세부 구성품(Components/Parts)은 기존 IFC4에 정의된 엔티티인 'IfcElementComponent'의 하위에 확장 정의된다.

도 2는 본 발명이 제안하는 IFC4 표준의 확장 구조에서 정의되는 엔티티들 사이의 물리적 또는 논리적 관계를 설명하기 위한 도면이다.

엔티티들간의 물리적 또는 논리적 관계는 공간(Space)이 최상위에 놓이게 되고, 공간이 포함하는 시설(Facility)이 무엇인지를 확인 가능하도록 공간의 하위에 시설이 연계된다. 또한, 해당 시설의 관련 부재 및 형상 구성요소는 부재(Elements)로 정의되고, 이는 시설(Facility) 하위에 연결된다. 해당 부재의 세부 구성품(Components/Parts)은 부재(Elements)의 구성요소로 정의되어, 그 하위에 연결된다. 여기서, 시설(Facility), 부재(Elements) 및 구성품(Components/Parts)는 그 상세 타입을 가질 수 있다.

2. 도로시설의 스키마

2-1. 도로시설 및 선형 특성 분석

도로의 경우 대부분 설계요소들이 선형(Alignment)과의 연관성을 갖고 있고, 횡단면을 참조하여 평면 및 종단선형을 따라 3차원으로 모델링되는 특성이 있다. 이때 선형과 각 구조물의 기하학적인 설계특성을 갖고 모델링되는 특성이 있으며, 도로형상이 존재하는 동안 그러한 속성정보들은 유지된다. 특히 토공이나 도로의 모든 시설들이 중심선형을 따라 모델링 되므로 그것의 배치가 바뀔 경우 이와 연관된 다수의 도로시설의 형상이나 배치가 동시에 바뀔 수 있다. 이때 다수의 기하속성이 동시에 변경되고 개별 구조물의 물량도 동시에 변경된 속성으로 반영된다. 도로는 크게 구간, 상하행, Station 등의 공간적 위계를 갖는다. 이는 도로의 시설, 부위 구성요소를 하위수준으로 구분하기 위한 기준이 될 수 있다. 특히, 건축과는 달리 도로설계 프로세스가 기본적으로 단면을 기반으로 모델링 되고 있기 때문에 횡단면에서 기본적으로 구성되는 도로의 형상을 표준적으로 정의해야 한다. 이러한 참조모델로부터의 추출된 도로형상 요소는 공간요소의 구성과 이의 하위에 존재하는 시설 및 부위 분류에 놓여지는 Entity로서 구성될 수 있다.

2-2. 도로시설 요소 도출

도로시설의 3차원 모델에 대한 표준 횡단구성 요소로서, 도로형상에 대한 11개의 도로형상과 도로, 교량 및 터널 등 선형시설에 주요한 시설로 적용되는 형상 요소인 암거, 옹벽시설은 토목 시설로서 그 중요도가 높으므로 별도의 구조물 형상 항목으로 분류하였다. 또한 모든 구조물에 공통적으로 활용되는 공유 부재인 슬라브, 벽체, 기초는 공통 구조시설 항목으로 분류하여 재정의 하였다.

여기서 포장의 경우, 각각의 포장층을 객체로 인식하여 개별 Entity를 구성하는 대신에, 도로의 주요 구성부재로 포함하였다. 포장의 각 층(Layer) 정보는 재료의 타입을 가지며, 시공재료의 타입을 정의하는 Entity의 일부로 구성된다. 이러한 특성을 고려하여 정의된 도로 및 토목 공통시설에 대한 Express-G 모델링을 수행하고, 각 형상별 Type은 1:1 엔티티 매칭을 통해 연계된다. 기본적으로 도로시설과 각 형상은 OneOf 관계를 가지며 개발 타입은 PredefinedType으로서 Optional하게 정의된다.

2-3. 도로시설 Entity 구성 및 Express-G 모델링

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른, IFC4 기반의 위계구조에 도로시설을 위해 추가된 엔티티들의 위계 및 관계를 정의한 Express-G 모델이다. 도 3a 및 도 3b의 EXPRESS-G 다이어그램에는 IFC model 구조의 일부만이 도시되어 있으며, 다른 상세사항들은 간략화를 위해 생략하였다.

'IfcCivilElement'는 건설분야 중 토목시설에 대한 물리적인 부재를 나타내는 개념적 엔티티이다. 'IfcCivilElement'는 그 서브 엔티티로써, 'IfcCivilStructureElement_K'를 포함한다.

'IfcCivilStructureElement_K'는 토목시설 중 구조물 단위로 정의되는 시설을 나타내는 개념적 엔티티이다. 'IfcCivilStructureElement_K'로 표현되는 토목구조물 요소는 토목 선형과 연관되는 단일 구조물의 Subtypes에 대한 모든 기본적 부재를 포함한다. 토목구조물 요소의 기능적 구조물은 크게 교량과 터널 구조물이 포함되고, 이들 구조물은 하위 시공 부재를 포함한다. 또한, 도로선형 시설 중 특정 시설에 종속되지 않고 공통적으로 활용되는 도로 구조물이 포함된다. 예컨대, 교량, 터널, 암거, 옹벽, 지하차도 등의 단일 구조물들이 'IfcCivilStructureElement_K'의 하위에 'OneOf'로 연결된다.

'IfcCivilStructureElement_K'는 하위 구조물 요소들이 갖는 공통 속성을 상속하게 된다. 또한 하위의 구조물 개별요소의 집합이 상위인 IfcCivilStructureElement_K로 그룹화되고 공간적 구조물로 정의한다.

'IfcCivilStructureElement_K'는 'IfcBuildingElement'에서 정의한 기능적 연계 요소를 참조할 수 있다. 즉 객체간 관계를 참조하여 Inverse 속성을 통한 세부 기능을 활용한다. 대표적으로 Grouping, Processes, Structural member referece, Aggregation, Material, Classification, Library, Documentation, Type, Properties, Connection, Realization, Assignment to spatial structure, Reference to spatial structures(s), Boundary, Convering, Voids, Projection 및 Filling이 활용된다. 토목 구조물 요소의 경우는 Assignment to referenced spatial structure, Referencing to road alignment (IfcAlignment)의 기능을 적용한다.

IfcCivilStructureElementType_K는 구조물 표현의 선택적 목록과 선형적 구조물(교량, 터널, 암거, 옹벽, 공통구조물인 기초, 벽체, 슬라브) 요소의 공통적으로 공유되는 Property Set 정의 목록을 구성한다. 이는 엘리먼드 명세(특정한 부재 정보, 부재타입의 생성)를 정의하기 위해 사용된다. 구조물 요소 타입은 관련 구조물형상 요소의 특정한 형식(Style)을 할당하기 위해 특성별 다양한 Instances로 적용될 수 있는 구조물 요소의 특정한 타입에 대한 일반적 속성을 정의하기 위해 사용된다. 'IfcCivilStructureElementType_K'의 하위타입의 생성은 'IfcCivilStrucutreElement_K'의 Subtypes Instances에 의해 표현된다. 기본적으로 선형 구조물의 Subtypes 요소들은 형상을 정의하지 않고 열거형 정보를 연결하기 위해 활용된다. 특정 타입의 명세는 IfcLabel로 정의된 상속된 속성인 IfcElementType.ElementType에 의해 정의된다.

도로시설은 'IfcCivilElement'의 하위에 'IfcRoadElement_K'를 최상위 엔티티로 구성하고, IfcRoadElement_K의 서브타입으로서 도로 횡단구성을 나타내는 표준화된 형상요소를 OneOf관계로 연결하고 있다.

'IfcRoadElement_K'로 표현되는 도로요소는 도로의 시공을 위해 요구되는 기본적인 모든 부재를 포함한다. 예를 들어, 도로의 구조적 부재로서 현장 타설부재와 공장제작 부재 등이 된다. 도로의 주요 기능적 부분은 포장, 연석, 중앙분리대, 차선, 측도, 측대, 보도시설과 선형적으로 연계 가능한 부속 도로시설을 포함한다.

'IfcRoadElement_K'는 하위 도로요소들이 갖는 공통 속성을 상속하게 된다. 또한 하위의 도로요소의 집합이 'IfcRoadElement'로 그룹화되고 공간적 구조물로 정의한다.

'IfcRoadElement'는 'IfcBuildingElement'에서 정의한 기능적 연계 요소를 참조할 수 있다. 즉 객체간 관계를 참조하여 Inverse 속성을 통한 세부 기능을 활용한다. 대표적으로 Grouping, Processes, Structural member referece, Aggregation, Material, Classification, Library, Documentation, Type, Properties, Connection, Realization, Assignment to spatial structure, Reference to spatial structures(s), Boundary, Convering, Voids, Projection 및 Filling이 활용된다. 도로요소의 경우는 Assignment to referenced spatial structure, Referencing to road alignment (IfcAlignment)의 기능을 적용한다.

'IfcRoadElement'에 적용된 객체유형은 'IfcRoadElementType_K'에 의해 표현된다.

'IfcRoadElementType_K'은 구조물 표현의 선택적 목록과 도로 요소의 공통적으로 공유되는 Property Set 정의 목록을 구성한다. 이는 엘리먼드 명세(특정한 부재 정보, 부재타입의 생성)를 정의하기 위해 사용된다. 도로 요소 타입은 관련 도로형상 요소의 특정한 형식(Style)을 할당하기 위해 특성별 다양한 Instances로 적용될 수 있는 도로 요소의 특정한 타입에 대한 일반적 속성을 정의하기 위해 사용된다. IfcRoadElementType의 하위타입의 생성은 IfcRoadElement의 Subtype의 Instances에 의해 표현된다. 기본적으로 도로 Subtypes 요소들은 형상을 정의하지 않고 열거형 정보를 연결하기 위해 활용된다.

'IfcRoadElementType_K'은 구조물 표현의 선택적 목록과 도로 요소의 공통적으로 공유되는 Property Set 정의 목록을 구성한다. 이는 엘리먼드 명세(특정한 부재 정보, 부재타입의 생성)를 정의하기 위해 사용된다. 도로 요소 타입은 관련 도로형상 요소의 특정한 형식(Style)을 할당하기 위해 특성별 다양한 Instances로 적용될 수 있는 도로 요소의 특정한 타입에 대한 일반적 속성을 정의하기 위해 사용된다. 'IfcRoadElementType'의 하위타입의 생성은 'IfcRoadElement'의 Subtype의 Instances에 의해 표현된다. 기본적으로 도로 Subtypes 요소들은 형상을 정의하지 않고 열거형 정보를 연결하기 위해 활용된다.

'IfcRoadElement_K'는 도로를 구성하는 주요 부재들, 즉 물리적인 요소를 정의하는 서브 엔티티들을 가진다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 'IfcRoadElement_K'의 서브 엔티티는 IfcRoadBlock_K, IfcRoadLane_K, IfcRoadShoulder_K, IfcFrontageRoad_K, IfcRoadMedianStrip_K, IfcRoadFootpath_K, IfcCurb_K, IfcRoadMarginalStrip_K, IfcRoadPavement_K를 포함할 수 있다. 이들 서브 엔티티들은 기본적으로 'IfcRoadElement_K'의 상위 공유 속성을 상속받으며, 개별 형상의 세부 타입들은 PredefinedType으로 Enum형태로 구성된다. 즉, 각 형상의 타입은 TypeEnum_K를 통해 상세히 정의하며, 신규 타입이 정의될 경우 Enum의 형태로 해당 Type을 추가할 수 있다. 다른 실시예에서, 일부 서브 엔티티들이 제외되거나 추가될 수 있으며, 도로를 구성하는 주요 부재들을 정의하는 서브 엔티티들이 도 3에 열거된 엔티티들에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 일부 실시예에서, 'IfcRoadElement_K'의 서브 엔티티는 IfcRoadBody_K, IfcRoadShoulder_K, IfcRoadMedianStrip_K, IfcCurb_K, 및 IfcRoadPavement_K로 구성될 수 있다.

(1) IfcRoadBody_K

'IfcRoadBody_K'는 도로 내에서 단위구간으로 구분되는 도로 본체의 형상을 표현하고 속성을 정의하기 위해 활용된다. 도로 본체는 도로의 표준단면 내에 포함되는 모든 도로시설을 포함하고, 해당 단위구간 내에 설치되는 다양한 객체 시설(표지판, 부대시설 등)을 포함한다. 본 'IfcRoadBody_K'에 적용된 객체유형은 PredefinedType으로 연결된 타입 엔티티(Type Entity)인 'IfcRoaBodyType_K'에서 표현된다.

'IfcRoadBodyType_K'는 도로 내에서 단위구간으로 구분되는 도로 본체의 타입을 정의하여 이에 대한 다양한 형태 등을 할당하기 위해 사용되는 요소의 목록을 구성한다. 이는 도로 본체 형상의 엘리먼트 명세(부재 정보, 부재 타입의 생성)를 정의하기 위해 사용된다. IfcRoadBodyType_K의 Subtypes 요소들은 형상을 정의하지 않고 도로의 특정 구간의 형태(Type)에 대한 열거형 정보를 연결하기 위해 활용된다. IfcRoadBodyType_K의 생성은 IfcRoadBody_K의 Instances에 의해 표현된다.

(2) IfcRoadLane_K

차선(RaodLane)은 차량의 주행 안정성을 확보하기 위해 설치되는 것으로, 'IfcRoadLane_K'는 도로, 교량, 터널의 차도 포장에 표시되는 차선의 형상을 표현하고 속성을 정의하기 위해 활용된다. 차선은 색상과 선의 형태에 따라 띠 모양으로 표시되며, 형상으로 표현되기 위해 두께를 갖도록 표현된다. 슬라브, 기초, 벽체와 같이 도로 및 교량 시설의 공통요소로서 활용될 수 있다. 본 Entity에 적용된 객체유형은 'IfcRoadLaneType_K'에서 표현된다.

'IfcRoadLaneType_K'는 도로의 노면을 표시하는 차선에 대한 다양한 형태 등을 할당하기 위해 사용되는 요소의 목록을 구성한다. 이는 도로 차선의 엘리먼트 명세(부재 정보, 부재 타입의 생성)를 정의하기 위해 사용된다. 'IfcRoadLaneType_K'의 Subtypes 요소들은 형상을 정의하지 않고 도로 차선의 형태(Type)에 대한 열거형 정보를 연결하기 위해 활용된다. 'IfcRoadLaneType_K'의 생성은 'IfcRoadLane_K'의 Instances에 의해 표현된다.

(3) IfcRoadShoulder_K

도로의 길어깨는 차도와 접속하여 설치되는 일종의 유휴구간으로 현장에서 타설되는 콘크리트 형상을 가지며, 'IfcRoadShoulder_K'는 길어깨 객체의 형상을 표현하고 속성을 정의하기 위해 활용된다. 길어깨는 도로의 양단에 주로 설치되며, 표준화된 형상을 정의하고 있지 않다. 또한 선형적으로 설치되는 구간이므로 현장타설 객체로 적용한다. 이는 IfcRoadElement_K의 하위 요소로 정의된다. 본 Entity에 적용된 객체유형은 'IfcRoadShoulderType_K'에서 표현된다.

'IfcRoadShoulderType_K'는 도로의 길어깨 형상의 다양한 형태 등을 할당하기 위해 사용되는 요소의 목록을 구성한다. 이는 길어깨 부재들의 엘리먼트 명세(부재 정보, 부재 타입의 생성)를 정의하기 위해 사용된다. 'IfcRoadShoulderType_K'의 Subtypes 요소들은 형상을 정의하지 않고 도로 길어깨 형태(Type)에 대한 열거형 정보를 연결하기 위해 활용된다. 'IfcRoadShoulderType_K'의 생성은 IfcRoadShoulder_K의 Instances에 의해 표현된다.

(4) IfcFrontageRoad_K

도로의 측도는 도로에서 도로 주변으로 출입이 제한되는 경우에 설치되는 일종의 도로 형식으로 볼 수 있으며, 'IfcFrontageRoad_K'는 측도 객체의 형상을 표현하고 속성을 정의하기 위해 활용된다. 측도의 단면을 일반적인 도로의 단면구간과 유사하며, 선형(평면, 종단)을 고려한 설계와 함께 본선도로의 연결을 가능하도록 형상을 정의한다. 본 Entity에 적용된 객체유형은 'IfcFrontageRoadType_K'에서 표현된다.

'IfcFrontageRoadType_K'는 도로 측도 형상의 다양한 형태 등을 할당하기 위해 사용되는 요소의 목록을 구성한다. 이는 도로 측도의 엘리먼트 명세(부재 정보, 부재 타입의 생성)를 정의하기 위해 사용된다. 'IfcFrontageRoadType_K'의 Subtypes 요소들은 형상을 정의하지 않고 도로 측도 형태(Type)에 대한 열거형 정보를 연결하기 위해 활용된다. 'IfcFrontageRoadType_K'의 생성은 'IfcFrontageRoad_K'의 Instances에 의해 표현된다.

(5) IfcRoadMedianStrip_K

도로, 교량의 통행 방향을 공간적으로 분리하기 위해 중앙선을 표시하거나 중앙분리대를 설치하는데, 'IfcRoadMedianStrip_K'는 중앙분리대 객체의 형상을 표현하고 속성을 정의하기 위해 활용된다. 중앙분리대는 그 설치형식에 따라 공장제작을 통한 단일객체로 정의하거나 현장타설을 통해 선형을 따라 설치된다. 이는 IfcRoadElement_K의 하위 요소로 정의되며, 교량이나 터널의 경우 설치형태에 따라 해당 중앙분리대를 참조할 수 있다. 본 Entity에 적용된 객체유형은 'IfcRoadMedianStripType_K'에서 표현된다.

'IfcRoadMedianStripType_K'는 도로 중앙분리대 형상의 다양한 형태 등을 할당하기 위해 사용되는 요소의 목록을 구성한다. 이는 도로 중앙분리대의 엘리먼트 명세(부재 정보, 부재 타입의 생성)를 정의하기 위해 사용된다. IfcRoadMedianStripType_K의 Subtypes 요소들은 형상을 정의하지 않고 도로 중앙분리대 형태(Type)에 대한 열거형 정보를 연결하기 위해 활용된다. IfcRoadMedianStripType_K의 생성은 IfcRoadMedianStrip_K의 Instances에 의해 표현된다. 이는 부재 타입의 생성을 위해 특정한 부재 정보를 표시하여 중분대 타입 명세를 정의하기 위해 활용된다.

(6) IfcRoadFootpath_K

도로의 보도는 차로로부터 자동차의 주행영역의 구분과 보행자의 안전한 통행을 위해 설치되는 것으로, 'IfcRoadFootpath_K'는 이러한 객체의 형상을 표현하고 속성을 정의하기 위해 활용된다. 기본적으로 'IfcRoadElement_K'의 상위 공유 속성을 상속받는다. 도로의 설치는 선형을 따라 설치되며, 해당 하위의 부재요소들은 'IfcElementComponent_K'로부터 참조된다. 'IfcRoadElement_K'의 하위 요소로 정의되며, 교량이나 터널의 경우 설치형태에 따라 해당 보도를 참조할 수 있다. 본 Entity에 적용된 객체유형은 'IfcRoadFootpathType_K'에서 표현된다.

'IfcRoadFootpathType_K'는 도로 시설중 보도(보행자도로) 형상의 다양한 형태 등을 할당하기 위해 사용되는 요소의 목록을 구성한다. 이는 보도구간의 엘리먼트 명세(부재 정보, 부재 타입의 생성)를 정의하기 위해 사용된다. 'IfcRoadFootpathType_K'의 Subtypes 요소들은 형상을 정의하지 않고, 도로 보도의 형태(Type)에 대한 열거형 정보를 연결하기 위해 활용된다. 'IfcRoadFootpathType_K'의 생성은 'IfcRoadFootpathStrip_K'의 Instances에 의해 표현된다. 이는 부재 타입의 생성을 위해 특정한 부재 정보를 표시하여 도로의 보도 타입 명세를 정의하기 위해 활용된다.

(7) IfcCurb_K

'IfcCurb_K'로 표현되는 도로의 연석은 도로와 보도를 구분하거나 중앙분리대 형식으로 정의할 수 있다. 이는 도로의 선형을 따라 현장에서 타설되어 일체화된 형상을 갖거나 사전 제작을 통해 현장에 설치되는 개별 객체를 갖는 형상을 표현하고 속성을 정의하기 위해 활용된다. 연석의 단면형상을 표준형상을 가지고 있으며, 라이브러리 형태로 구성하여 설계모델로 활용한다. 이때 해당 라이브러리 형상은 'IfcCurb_K'를 할당한다. 본 Entity에 적용된 객체유형은 'IfcCurbType_K'에서 표현된다.

'IfcCurbType_K'는 도로 시설중 연석 형상의 다양한 형태 등을 할당하기 위해 사용되는 요소의 목록을 구성한다. 이는 연석의 엘리먼트 명세(부재 정보, 부재 타입의 생성)를 정의하기 위해 사용된다. 'IfcCurbType_K'의 Subtypes 요소들은 형상을 정의하지 않고 도로 연석의 형태(Type)에 대한 열거형 정보를 연결하기 위해 활용된다. 'IfcCurbType_K'의 생성은 'IfcCurb_K'의 Instances에 의해 표현된다. 이는 부재 타입의 생성을 위해 특정한 부재 정보를 표시하여 도로의 연석 타입 명세를 정의하기 위해 활용된다.

(8) IfcRoadMarginalStrip_K

'IfcRoadMarginalStrip_K'는 중앙분리대의 양쪽, 도로의 양끝단에 설치되고 주로 길어깨 구간에 포함되는 도로 측대의 형상을 표현하고 속성을 정의하기 위해 활용된다. 별도의 개별 형상을 가지고 있지 않으나, 해당 구간에 타 인접시설과의 접속여부 길어깨 구간은 유휴영역으로서 객체를 구분하여 정의할 수 있다. 길어깨 영역은 길어깨 본체구간과 측대 영역을 포함하며, 중앙분리대의 경우 중분대 구조물과 양쪽 측대구간을 포함한다. 본 Entity에 적용된 객체유형은 'IfcRoadMarginalStripType_K'에서 표현된다.

'IfcRoadMarginalStripType_K'는 도로 시설중 시설간 유휴영역인 측대 형상의 다양한 형태 등을 할당하기 위해 사용되는 요소의 목록을 구성한다. 이는 측대의 엘리먼트 명세(부재 정보, 부재 타입의 생성)를 정의하기 위해 사용된다. 'IfcRoadMarginalStripType_K'의 Subtypes 요소들은 형상을 정의하지 않고 도로 측대의 형태(Type)에 대한 열거형 정보를 연결하기 위해 활용된다. 'IfcRoadMarginalStripType_K'의 생성은 'IfcRoadMarginalStrip_K'의 Instances에 의해 표현된다. 이는 부재 타입의 생성을 위해 특정한 부재 정보를 표시하여 도로의 측대 타입 명세를 정의하기 위해 활용된다.

(9) IfcRoadPavement_K

도로의 포장은 도로, 교량, 터널의 상부 슬라브 형태로서, 서로 다른 재료적 특성과 함께 다수의 층을 가진다. 'IfcRoadPavement_K'는 도로 포장의 형상을 표현하고 속성을 정의하기 위해 활용된다. 도로 포장의 각 층은 크게 4개의 층으로 구분하고 각 층의 명칭을 열거형으로 목록화하였다. 포장구간은 주로 토공의 절성토 구간과 연계되어 있으며, 도로의 노상, 노체를 제외한 상부 구간을 설명한다. 포장 각 층의 재료는 기존의 재료 Type을 참조하나, ASPHALT와 같은 도로시설의 새로운 원재료 특성 목록을 기존 재료 Type (IfcConstructionMaterialResourceType)에 새로운 재료 타입을 추가한다.

'IfcRoadPavement_K'는, 포장의 설치 대상에 따라, IfcRoadElement_K, IfcBridgeElement_K 또는 IfcTunnelElement_K의 하위 요소로 공통적으로 참조된다. 본 Entity에 적용된 객체유형은 'IfcRoadPavementType_K'에서 표현된다.

'IfcRoadPavementType_K'는 도로, 교량, 터널에 공통적으로 설치되는 포장 형상의 다양한 형태 등을 할당하기 위해 사용되는 요소의 목록을 구성한다. 이는 포장의 엘리먼트 명세(부재 정보, 부재 타입의 생성)를 정의하기 위해 사용된다. 여기서 포장의 각 타입은 형태가 아닌 포장을 구성하는 각 층에 대한 Instances 정보를 열거형으로 포함하고 있다.

'IfcRoadPavementType_K'의 Subtypes 요소들은 형상을 정의하지 않고 도로 포장의 형태(Type)에 대한 열거형 정보를 연결하기 위해 활용된다. 'IfcRoadPavementType_K'의 생성은 'IfcRoadPavement_K'의 Instances에 의해 표현된다. 이는 부재 타입의 생성을 위해 특정한 부재 정보를 표시하여 포장의 타입 명세를 정의하기 위해 활용된다.

한편, 도로 및 도로를 구성하는 주요 부재들에 적용된 객체유형은 타입 엔티티(Type Entity)인 'IfcRoad○○○TypeEnum_K'에서 표현된다. 예컨대, IfcRoadTypeEnum_K는 도로의 공간적 구조인 IfcRoad_K이나 IfcRoadType_K의 서로 다른 형태(Predefined Types)를 정의한다. 이는 도로의 활용형태에 따라 최상위 레벨의 위계를 결정한다. 도로포장인 IfcRoadPavement_K의 Type은 포장층(표층; Surface Course), 중간층(Intermediate), 기층(Base), 보조기층(Subbase)의 4가지 Type으로 정의되며, 이들은 Enum으로 IfcPavementTypeEnum_K에 구성된다. 특히 각 층의 재료속성은 기존 건설분야 재료타입을 열거형으로 정의한 Enum Entity내에 추가할 수 있다. 즉, 건설재료들은 'IfcConstructionMaterialResourceType'의 Enum Value형태로 'IfcConstructionMaterialResourceTypeEnum'에 추가된 것을 확인할 수 있다. 도로를 구성하는 주요 부재들에 적용된 객체유형은 아래 표 1과 같다.

또한, 도로 외에 교량이나 터널 등의 토목구조물로서 중요한 단독 구조물은 IfcCivilElement 하위에 별도의 상위 Entity인 IfcCivilStructureElement_K를 구성하고 그 하위에 해당 구조물 형상요소를 확장한다. 예컨대, 교량과 터널이 그 하위에 배치되고, 나아가 동일한 위계에 암거(IfcCulvert_K), 옹벽(IfcRetWall_K) 및 지하차도(IfcOverpass_K) Entity가 배치될 수 있다. 각 구조물 형상의 세부 Type들은 PredefinedType으로 Enum Value로서 정의할 수 있으며, 신규 Type의 정의 시 해당 Enum의 리스트로 추가할 수 있다. 또한 도로, 교량, 터널 등에서 공통적으로 공유되어 활용되는 슬라브, 기초, 벽체 등은 IfcCivilStructureElementType_K의 하위에 OneOf로 정의된다. 이들 각 타입은 PredefinedType형태의 Enum Value 값을 갖는다. 마지막으로 토목시설로 정의되지 않은 형상은 IfcCivilElementProxy_K로 정의된다.

3. 부대시설의 스키마

3-1. 부대시설의 특성 분석

부대시설이란 원활한 교통의 확보, 통행의 안전 또는 공중의 편의를 위해 설치하는 시설과 낙석, 붕괴, 파랑, 바람 또는 적설 등으로 인해 교통 소통에 지장을 주거나 도로의 구조에 손상을 입힐 가능성이 있는 곳에서 피해를 줄이기 위해 설치하는 시설로 정의할 수 있다.

스키마를 통해 정의되어야 하는 도로 부대시설의 요소는 3D 형상 측면에서 정의되는 구성요소와 각각의 형상에 대한 정보를 정의하는 속성요소로 구분된다. 구성요소는 실제 도로 부대시설의 설계 및 시공 단계에서 물리적으로 표현되는 실체를 뜻하며, 이를 객체 단위별로 정의하기 위해서는 각각의 요소에 대한 명칭 및 분류, 그리고 구성방식에 대한 분석과정이 필요하다. 속성요소는 각 객체를 표현하는 정보의 수준에 따라 무궁무진한 정보를 정의할 수 있다.

본 연구는 기존의 건축요소 중심으로 정의된 스키마를 기본으로 Infra BIM 스키마를 확장하는 것을 목적으로 하기 때문에, 새로 정의되는 스키마 요소와 기존 스키마 요소가 중첩되는 현상이 발생할 수 있다. 이러한 이슈를 해결하는 방안으로는 도메인 영역을 구분하여 토목분야에 대한 독립적인 스키마를 구성하는 방식과 기존 IFC 스키마에서 표현되는 요소 중 활용이 가능한 부분들과 토목 스키마를 연계하는 방식 두 가지가 있으나 본 연구에서는 스키마의 효율성과 향후 분야별 스키마 통합을 고려하여 기존 스키마의 중첩되는 요소를 활용하는 방식으로 개발 방향을 설정하였다.

도로 부대시설에서 포함하고 있는 대상은 그 기능 또는 특성별로 다양한 구분이 가능하다. 본 발명에 따른 확장 스키마상에서는 이러한 구분을 체계적으로 정립하여 표현하여야 하며, 단순한 특성 또는 기능적인 분류뿐만 아니라, 3D 모델기반 설계관점을 고려하고 기존 스키마 요소의 활용 범위를 고려하여 체계적으로 스키마의 위계를 구축하여야 한다. 부대시설 BIM 모델은 건축분야에서 활용되는 BIM 구성요소 라이브러리와 같은 개념으로서 단일 라이브러리 파일로 제작 및 유통이 가능한 형태로 정의할 수 있다. 이와 유사한 개념으로 기존 IFC 스키마에서 창문, 문, MEP 장비 등의 요소가 있으며, 이들은 IFC 상에서 특정 개념에 대한 정보의 단위인 엔티티로 표현되는데 이러한 건축분야의 요소를 구분하는 현재 IFC의 엔티티는 도로 부대시설의 요소를 수용하기에 상이한 개념이므로 이에 대한 새로운 엔티티 정의 및 구성요소(Element)를 확장할 수 있도록 추가 개발이 필요하다.

3-2. 부대시설 요소 도출

IFC의 엔티티 수준에서 표현하기 위한 구성요소를 정의하기 위해 각각의 시설을 유사한 기능 및 형태로 재분류한 결과 도로표시시설, 도로조명시설, 도로보호시설, 포장추가시설, 도로횡단시설, 도로정보시설의 항목으로 정의되었다. 이와 같이 도출된 구성요소를 IFC 엔티티로 확장하기 위해서는 기존의 건축요소를 기반으로 정의된 스키마 구성요소와의 비교를 통해 중복되는 요소를 도출하고 건축요소의 활용과 더불어 도로부대 시설에서 새롭게 추가되는 구성요소의 통합적인 활용을 위해 그 위계와 최종 확장대상을 선정하였다.

도출된 도로부대시설의 구성요소로는 도로표시시설, 도로조명시설, 도로보호시설, 포장추가시설, 도로횡단시설, 도로전자장비 등이 존재하며, 이 중 도로조명시설, 도로전자장비의 경우 기존 건축 IFC 스키마의 구성요소와의 중첩이 발생한다.

현재 공개된 IFC4 상에서는 건축 설비분야에서 쓰이는 분배(Distribution)요소를 'IfcDistribution' 엔티티로 표현하고 있으며 그 하위에서 위계를 펼쳐 요소를 정의하고 있다. 'IfcDistribution' 하위에 이를 제어하는 'IfcDistributionControl' 엔티티와 설비요소 중 공기, 액체 등과 같은 유체이송을 목적으로 하는 설비요소인 'IfcDistributionFlowElement'를 정의하고 있다. 특히 'IfcDistributionFlowElement'는 가장 주요한 설비요소들을 표현하는 파트이며 그 중 'IfcFlowTerminal'의 경우 설비요소가 연계되어 있는 단위시스템에서 최종적인 말단의 요소에 대한 정의를 하고 있다.

조명시설의 경우 'IfcFlowTerminal' 하위의 'IfcLightFixture'를 통해 정의하고 있으며 조명의 광원의 경우 'IfcLamp'를 통해 정의하고 있다. 구성요소의 재분류 작업을 통해 확정된 도로 부대시설의 위계에서는 ‘도로조명시설’을 엔티티 단위로 정의하고 이에 따른 세부적인 유형들을 연속조명, 국부조명, 터널조명으로 구분하도록 정의하였으나 이를 기존 스키마의 구성요소와의 중첩항목으로 인식하여 조정을 하였다.

또한 도로전자장비의 경우 긴급연락시설, 차량감지시스템, 교통정보안내시스템 등이 하위 유형으로 존재하며 이들은 전자기기와 통신기기로 정의가 가능하다. 이러한 도로전자기기의 경우 기존 스키마에서 'IfcFlowTerminal' 하위에서 전자기기를 표현하는 'IfcElectricalAppliance' 엔티티, 시청각기기를 표현하는 'IfcAudioVisulAppliance'로 표현이 대체될 수 있다. 도로전광표지, 교통상황카메라, 긴급연학시설 등은 시청각을 통해 활용되는 기기이므로 'IfcAudioVisualAppliance'로 대체하고, 자동요금징수시스템, 무인교통단속시스템 등과 같은 전가기기의 경우 'IfcFlowTerminal' 하위의 'IfcElectricalAppliance' 엔티티로 대체하여 표현 가능하다.

3-3. 부대시설 Entity 구성 및 Express-G 모델링

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, IFC4 기반의 위계구조에 도로 부대시설을 위해 추가된 엔티티들의 위계 및 관계를 정의한 Express-G 모델이다. 도 4의 EXPRESS-G 다이어그램에는 IFC model 구조의 일부만이 도시되어 있으며, 다른 상세사항들은 간략화를 위해 생략하였다.

본 발명에서는, 도로 부대시설의 구성요소에 대한 엔티티의 위계를 'IfcSubsidiaryFacility_K' 하위에 1개 수준의 엔티티 레벨로 정리하고, 세부적인 구성요소들을 타입으로 표현하였으며, 건축분야의 엔티티를 제외하고 도로 부대시설을 표현하는 엔티티를 3가지로 정의하였다. 또한, IFC4에서 이미 정의되어 있는 토목분야 엔티티의 가장 상위 개념인 'IfcCivilElement'로부터 위계를 나누어 각각의 물리적 요소들을 엔티티로 표현하였다.

도로 부대시설은 'IfcCivilElement' 하위에 'IfcSubsidiaryFacility_K'로 정의함으로써 부대시설 구성요소를 표현하도록 위계를 설정하였다. 부대시설의 타입은 'IfcSubsidiaryFacilityType_K'를 정의하여 타입 엔티티를 확장할 수 있도록 설정하였다. 각 부대시설별 데이터타입은 기정의 유형(Predefined Type)으로 어트리뷰트로 정의하였으며 이를 통해 도로 부대시설의 상세유형을 정의된 스키마 내에서 선택적으로 적용할 수 있다.

'IfcSubsidiaryFacility_K'는 도로교통의 안전하고 원활한 소통 및 도로의 효율적인 운영을 위하여 설치하는 도로의 부대시설을 표현하는 요소로서, 교통의 확보, 통행의 안전 또는 공중의 편의를 위해 설치하는 시설과 낙석, 붕괴, 파랑, 바람 또는 적설 등으로 인해 교통 소통에 지장을 주거나 도로의 구조에 손상을 입힐 가능성이 있는 곳에서 피해를 줄이기 위해 설치하는 시설을 나타낸다. 'IfcSubsidiartFacility_K'의 하위 엔티티로는 도로의 시각시설을 표현하는 'IfcRoadSignEquipment_K', 도로의 보호시설을 표현하는 'IfcGuard_K', 도로의 포장에 추가적으로 덧붙여지는 시설을 표현하는 'IfcPavementAddition_K'가 있다.

'IfcSubsidiaryFacilityType_K'는 도로의 부대시설 유형을 정의하는 엔티티로 그 하위에는 도로시각시설의 유형을 표현하는 IfcRoadSignEquipmentType_K, 도로보호시설의 유형을 표현하는 IfcGuardType_K, 포장추가시설에 대한 유형을 표현하는 IfcPavementAdditionType_K가 있으며, IfcSubsidiaryFacilityType_K는 이에 대한 유형을 공통적으로 표현할 수 있는 상위 유형 개념이다.

'IfcRoadSignEquipment_K'는 도로에서 운전자 및 보행자의 안전을 위해 시각적 정보를 제공하는 시설을 정의한다. 'IfcRoadSignEquipmentType_K'는 도로에서 운전자 및 보행자의 안전을 위해 시각적 정보를 제공하는 시설의 유형을 표현하며 시선유도시설, 도로표지, 도로반사경, 신호등을 포함하고 있다.

'IfcGuard_K'는 도로의 부대시설 중 도로의 손상방지 및 운전자의 보호를 위해 설치하는 시설을 정의한다. 'IfcGuardType_K'는 도로의 부대시설 중 도로의 손상방지 및 운전자의 보호를 위해 설치하는 시설의 유형을 표현하는 엔티티이며 도로의 충격흡수시설, 방음벽을 포함한다.

'IfcPavementAddition_K'는 도로의 포장에서 부차적으로 결합되는 형식의 시설을 정의하며, 3D 모델상에서 도로의 표면이 되는 포장 객체에 구속되어 관계적으로 결합하는 요소이다. 'IfcPavementAdditionType_K'는 도로의 포장에서 부차적으로 결합되는 형식의 시설의 유형을 표현하며 횡단보도, 도로표식, 과속방지시설, 미끄럼방지시설, 노면요철포장을 포함한다.

부대시설들에 적용된 객체유형은 아래 표 2와 같다.

4. 도로와 공간체계의 연계

4-1. 토목시설의 공간체계의 특성

공간체계는 토목시설에 관한 프로젝트 모델을 공간 배열에 따라 관리가능한 부분집합으로 분해하는 것으로 이해할 수 있다. 토목시설은 크게 객체를 그룹핑하여 선형에 따라 구성되는 최상위 공간체계를 표현할 수 있는 구조물공간체계(Structural Space System)와 광역지역을 표현할 수 있는 지형공간체계(Topographical Space System) 및 관리관점에 따라 해당 공간을 다양하게 그룹핑하여 표현할 수 있는 참조공간체계(Reference Space System)로 구분할 수 있다. 이러한 공간 구성체계는 다음과 같다.

첫째, 지형공간체계는 토목시설이 설계되는 구간에 포함되는 지형영역을 포함하게 되며, 이러한 지형영역과 구조물(도로, 교량, 터널 등) 영역과의 중첩에 따라 표현되는 토공(Earthwork)의 절토 및 성토 영역을 표현하게 된다. 전체 지형공간 내에는 다수의 구조물 공간 혹은 개별 구조물 공간이 포함될 수 있다. 따라서, 각 구조물들이 공간적으로 관리될 수 있다. 둘째, 구조물공간은 단일 구조물 혹은 다수의 동일 구조물을 그룹핑하여 개별 구조물에 대한 공간적 정의를 부여할 수 있다. 또한, 도로의 특정 구간 내에는 도로시설 구간, 절성토 구간, 교량 구간, 터널 구간 등이 포함될 수 있는데, 이들 각각을 구조물 공간으로 정의하여 각 구간을 개념적으로 표현할 수 있다. 셋째, 복층 구조물이거나, 도로의 상행-하행 구간의 구분, Station 정보에 따라 분할되는 단면 구간 등은 참조공간(Reference Space)으로 표현될 수 있다. 이러한 공간의 위계는 지형공간(Site)-선형 구조물 공간(Structural Space)-참조공간(Reference Space)-부분 혹은 개별 공간(Space) 등의 관계를 가질 수 있다.

토목시설은 선형시설과 토공(지형)의 두 가지로 구분할 수 있다. 선형시설은 도로, 교량, 터널과 같이 중심선형에 따라 설계 및 시공되는 시설을 말하며, 토공은 이들 선형시설이 배치되는 주변지형과 서로 중첩되는 절토 및 성토구간을 구분한다. 여기서, 주변지형은 원지형의 형태로 표현되고, 토공의 절토 및 성토구간은 계획지형의 형태로 표현된다.

선형에 따른 구조물 공간은 전체 도로구간 내에서 교량, 터널, 도로 등을 구조물 단위로 포함하게 된다. 이들 구조물 공간은 각 구조물 자체에 관한 추가적인 정보를 제공하기 위해 사용된다. 이러한 구조물이 모두 포함된 공간은 프로젝트 레벨에서의 도로 선형공간으로 구성될 수 있다. 다시 말해, 동일한 프로젝트에서 서로 다른 특성을 갖는 시설물을 개별 구조물 공간으로 정의되고, 이들은 하나의 도로선형 공간을 구성하게 된다.

선형시설의 핵심 형상요소인 선형은 평면선형 및 종단선형으로 구분되고, 이들을 복합하여 3차원의 선형을 기하학적으로 나타내게 된다. 이러한 선형은 측량을 통해 배치 위치값을 확인가능하며, 관리구간은 Station을 통해 구간별 길이를 확인가능하다. 도로시설의 경우, 관련 공간은 도로의 방향에 따라 상행/하행 공간으로, Station에 따라 특정 구간을 갖는 도로 단면 공간(Sectioned Space)으로 구성될 수 있다. 복층 구조를 갖는 교량은 수직적 위치에 따라 복층 구조를 2개의 공간으로 분리될 수 있으며, 각 개별 공간에 따라 연계된 시설을 관리할 수 있다. 또한 전체 도로시설공간에서 수평적인 부재의 분할에 따라 보도공간, 주차공간, 차로공간 등으로 구분할 수 있다.

4-2. 공간 엔티티의 구성

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 토목대상 공간요소를 표현하기 위한 신규 엔티티 및 이들의 계층적 관계를 도시한 Express-G 다이어그램이다.

IFC4에서의 공간의 정의는 'IfcSpatialElement'로부터 시작된다. 기존 건축 IFC에서 정의한 공간은 'IfcSpatialElement'의 하위에 정의되어 있으나 토목 구조물의 공간을 정의하는 엔티티는 정의되어 있지 않음을 유의하여야 한다.

토목분야 공간체계의 정의는 기존 건축 공간체계와 공유하여 정의될 수 있다. 그러나 건축과 토목이 갖는 수직적, 수평적 공간 특성의 차이 및 비정형성을 차이를 고려하여, 본 발명은, 기존 건축에서 정의한 공간 구성 엔티티에 포함시키는 대신에, 토목분야 공간체계를 별도의 토목공간 엔티티로 구성하는 것을 제안한다. 다만, 전체 지형공간은 기존 건축 IFC에서 구성된 'IfcSite'를 참조하여 구성되며, 개별 선형 구조물 공간은 'IfcSpatialStructureElement'의 하위 공간인 'IfcSite'와 공간적으로 연결될 수 있다. 공간들 사이의 관계는 'IfcRelAggregates'라는 연결형 엔티티를 활용할 수 있으며, 하위 공간 엔티티가 상위에 직접연결이 아닌 참조관계를 형성한다.

본 발명이 제안하는 선형 구조물 공간과 지형 간의 연결은 'IfcRelAggregates'에 의해 연결되며, 상위 공간은 하위 공간으로 RelatingObject 관계를 가지며, 하위 공간은 상위 공간으로 RelatedObject 관계를 갖는다. 또한, 교량과 같은 구조물 공간은 CompositionType을 가지며, 일부 구조물 공간을 표현할 수 있다.

도 5의 다이어그램에서 'IfcCivilSpatialStructureElement_K' 및 'IfcCivilSpatialBoundary_K'가 토목시설의 공간적 위계 및 엔티티를 하위에 정의하기 위한 신규 엔티티로 추가되었다.

'IfcCivilSpatialStructureElement_K'에 의해 표현되는 토목공간 요소는 토목의 모든 시설을 공간적으로 관리하기 위한 것으로서, 'IfcCivilSpatialBoundary_K'과 함께 선형시설 및 구조물시설의 최상위 공간구조로 활용된다. 이는 Abstract로 할당된다.

'IfcCivilSpatialStructureElement_K'의 하위에는 선형구조물 공간을 정의하는 공간 엔티티들이 포함되며, 'IfcCivilSpatialBoundary_K'의 하위에는 참조공간을 정의한 공간 엔티티들이 포함된다. 선형구조물 공간을 정의하는 공간 엔티티 및 참조공간을 정의한 공간 엔티티들은 다음과 같다.

먼저, 선형 구조물 공간들을 정의하는 공간 엔티티로서, 도로공간을 나타내는 'IfcRoad_K', 교량공간을 나타내는 'IfcBridge_K', 터널공간을 나타내는 'IfcTunnel_K'이 'IfcCivilSpatialStructureElement_K'의 하위에 포함된다.

'IfcRoad_K'에 의해 표현되는 도로 공간은 'IfcRoadElement_K' 하위에 정의된 모든 도로시설 요소가 공간적으로 연계된다. 이는 프로젝트 위계 구조로 활용된다. 'IfcRoadType_K'는 도로의 선형적 공간과 구조물 공간에 대한 개념적으로 그룹화할 수 있도록 하는 최상위 토목 공간구조의 타입 리스트에 대하여 정의한 것이다. 이러한 Subtypes 요소들은 형상을 정의하지 않고 열거형 정보를 연결하기 위해 활용된다.

'IfcBridge_K'에 의해 표현되는 교량 공간은 'IfcBridgeElement_K' 하위에 정의된 모든 교량시설 요소가 공간적으로 연계된다. 이는 프로젝트 위계 구조로 활용된다. 'IfcBridgeType_K'는 교량의 구조물 공간에 대해 개념적으로 그룹화할 수 있도록 하는 최상위 토목 공간구조의 타입 리스트에 대하여 정의한 것이다. 이러한 Subtypes 요소들은 형상을 정의하지 않고 열거형 정보를 연결하기 위해 활용된다.

'IfcTunnel_K'에 의해 표현되는 터널 공간은 'IfcTunnelElement_K' 하위에 정의된 모든 터널시설 요소가 공간적으로 연계된다. 이는 프로젝트 위계 구조로 활용된다. 'IfcTunnelType_K'는 터널의 구조물 공간에 대해 개념적으로 그룹화할 수 있도록 하는 최상위 토목 공간구조의 타입 리스트에 대하여 정의한 것이다. 이러한 Subtypes 요소들은 형상을 정의하지 않고 열거형 정보를 연결하기 위해 활용된다.

도로공간, 교량공간, 터널공간은 개별 공간타입을 가질 수 있도록 'Enum 정의(Enumeration definition) 엔티티'를 Predefined Type으로 연결한다. 즉, 'IfcRoad_K'의 타입은 'IfcRoadTypeEnum_K', 'IfcBridge_K'의 타입은 'IfcBridgeTypeEnum_K', 그리고 'IfcTunnel_K'의 타입은 'IfcTunnelTypeEnum_K'에 의해 정의된다. 'IfcRoadTypeEnum_K'는 도로의 공간적 구조인 'IfcRoad_K'이나 'IfcRoadType_K'의 서로 다른 형태(Predefined Types)를 정의한다. 이는 도로의 활용형태에 따라 최상위 레벨의 위계를 결정한다. 'IfcBridgeTypeEnum_K'는 교량의 공간적 구조인 'IfcBridge_K'이나 'IfcBridgeType_K'의 서로 다른 형태(Predefined Types)를 정의한다. 이는 교량의 공법 및 형상의 활용형태에 따라 최상위 레벨의 위계를 결정한다. 'IfcTunnelTypeEnum_K'는 터널의 공간적 구조인 'IfcTunnel_K'이나 'IfcTunnelType_K'의 서로 다른 형태(Predefined Types)를 정의한다. 이는 터널의 공법 및 형상의 활용형태에 따라 최상위 레벨의 위계를 결정한다.

전술한 바와 같이, 'IfcSpatialElement'의 하위에는 'IfcCivilSpatialElement_K'와 동일한 위계를 갖는 'IfcCivilSpatialBoundary_K'가 위치한다. 'IfcCivilSpatialBoundary_K'는 형상으로 표현되지는 않지만 관리단위로 구분되는 개념적 공간인 참조공간들을 관리하기 위한 개념적 엔티티이다.

'IfcCivilSpatialBoundary_K'의 하위에는 'IfcLinearRefSpace_K'에 의해 표현되는 종방향의 선형적참조공간과, 'IfcCurvlinearNodeSpace_K'에 의해 표현되는 선형적 노드참조공간과, 'IfcVerticalSubspace_K'에 의해 표현되는 구조물의 수직적 위치 및 배치에 따른 공간구분과 복층구조 등을 구분하기 위한 수직적참조공간이 포함된다. 이들의 공간 인식은 'IfcCivilSpatialBoundary_K'에 구성된 좌표속성을 상속받아 해당 값에 의해 공간적으로 구분된다.

'IfcLinearRefSpace_K'에 의해 표현되는 선형적참조공간은 도로의 선형과 이를 기반으로 다수의 참조 선형을 기반으로 구분되는 구조물에 대한 공간적 관리 위계를 표현한 것이다. 예를 들어, 보도시설은 IfcRoadFootpaht_K로 정의되고 선형에 따라 구성된 모든 보도시설은 본 선형적참조공간(IfcLinearRefSpace_K)의 위계에 동시에 참조될 수 있다.

'IfcCurvlinearNodeSpace_K'에 의해 표현되는 선형적 노드참조공간은 개념적 공간타입으로서, 실제 설계정보에서 활용되지 않은 정보이나 시공단계의 구조물 위치 단위별 공간관리를 위한 요소로 정의될 수 있다. 사용자 지정좌표에 의해 구분되는 선형 및 구조물공간과, 터널의 갱구부와 같이 특정 구간 및 부위를 구분할 수 있는 공간요소의 위계를 표현한 것이다.

'IfcVerticalSubspace_K'에 의해 표현되는 수직적참조공간은 도로, 교량, 터널의 수직적 구조물에 대한 공간적 관리 위계를 표현한 것이다. 예를 들어, 2층 구조의 터널이나 복층형태의 교량시설의 경우에, 상부공간이 도로, 하부공간이 철도 등의 공간으로 구분될 수 있다.

4-3. 공간 엔티티와 구조물 요소의 연계 체계

도로를 포함한 토목시설의 공간구성 체계는, 공간단위에서 구조물 단위로의 신속한 접근 및 구조물 형상관리의 효율성을 확보하기 위해, 지형구간과 구조물을 공간적으로 구분하여 정의된다.

공간 엔티티를 구조물과 연계하거나 반대로 해당 구조물이 어느 공간과 연계되는지를 나타내는 위계관계를 구성하기 위해서, 본 발명은 IFC4에 규정된 연결 관계 정의 엔티티를 활용한다.

4-4. 도로시설 엔티티의 공간요소 연계 체계

도로시설의 세부 형상요소를 집합하면 단일의 도로 구조물이 완성되고, 이는 도로공간이나 참조공간의 위계로 연결된다. 앞서 기술한 바와 같이, 공간과 도로 형상 엔티티 간의 연계는 "IfcRelContainedInSpatialStructure"에 의해 연결된다. 개별 부재요소들은 단일의 공간적 구조물 요소의 하위에 포함되어야 한다. 그러나 부재와 공간적 구조물 사이의 참조관계는 계층적으로 구성될 필요는 없다. 즉, 부재는 다수의 공간적 부재를 참조할 수 있는 특성을 가진다. 이러한 참조관계는 "IfcRelReferencedInSpatialStructure"에 의해 연계된다.

부재의 공간적 연결은 프로젝트 특성에 따라 유연하게 연결할 수 있다. 예를 들어, 도로의 포장은 도로공간으로 연결관계를 가질 수도 있으며 터널이나 교량에도 활용되므로, 공통적으로 참조하여 활용할 수 있다. 이러한 경우, 도로의 포장을 나타내는 엔티티 "IfcRoadPavement_K"는 "IfcRoad_K"에 기본적인 공간적 위계를 가지며 "IfcBridge_K"와 "IfcTunnel_K"에는 참조되는 형태의 공간적 연결관계를 갖는다. 도로 포장과 유사한 위계를 갖는 도로요소는 해당 부재를 공간적으로 관리하기 위해서 공간적 구조물 대상을 선택하여 연결하게 되는데, 기본적인 포함관계를 통해 "IfcRoad_K"의 공간적 구조에 연결된다. 따라서 "IfcRoadElement_K" 하위에 있는 도로시설요소는 모두 "IfcRelContainedInSpatialStructure" 엔티티를 통해 "IfcRoad_K"에 연결되며, 이러한 하위 시설요소는 "IfcRoad_K"에 RelatedObject 관계를 가지며, "IfcRoad_K"는 관련 시설 요소를 RelatingObject 관계로 연결된다. 또한, 이들 형상 엔티티들은 'IfcCivilSpatialBoundary_K' 하위에 정의된 참조 공간 엔티티들에 연계된다.

4-5. 도로 부대시설 엔티티의 공간요소 연계 체계

도로선형을 구성하는 요소는 3D 모델의 생성과정에서 횡단면요소에 이를 포함시켜 도로선형을 따라 프로파일 방식으로 생성되는 과정을 거친다. 하지만, 도로부대시설의 경우, 이와는 다른 방식으로 구성되며, 도로선형 위에서 필요한 구간에 따라 연속적으로 표현되거나 필요 위치에 따라 선택적으로 표현된다. 확장된 도로스키마 중 공간요소를 정의한 토목 공간스키마(IfcCivilSpatialElement_K; 도 3 참조)에서는 도로, 교량, 터널 등의 구조물 단위의 공간요소 정의가 가능하며, 특히 교량의 경우는 상부공간과 하부공간의 구분이 가능하다. 도로 부대시설이 위치하는 공간은 토목 공간스키마에서 크게 두 가지로 구분할 수 있으며, 선형내의 참조공간을 표현하는 "IfcLinearRefSpace_K"와 선형적 구간을 표현하는 "IfcCurvLinearNodeSpace_K"와의 연계가 가능하다. "IfcLinearRefSpace_K"는 일반적으로 길어깨 바깥쪽에 주로 설치되는 시선유도시설, 도로표지, 도로반사경, 신호등, 가드레일, 방호울타리 등과 도로포장 위에 설치되는 횡단보도, 도로표식, 과속방지시설, 미끄럼방지시설, 노면요철 포장 등의 도로선형 위의 부차적인 참조공간 정의를 통해 해당 설치공간을 연계하여 정의할 수 있다. 또한 'IfcCurvLinearNodeSpace_K'의 경우 도로선형을 따라 구간단위로 설치되는 가드레일, 방호울타리 등의 설치구간을 공간적으로 연계하여 표현가능하다. 이러한 공간요소와 함께 기존 IFC에서 공간과 객체의 관계를 정의하고 있는 엔티티를 통해 3D 모델 상의 각 객체 및 공간이 연계된다. "IfcLocalPlacement"는 각 객체의 위치정보를 표현하며, "IfcRelContaindInSpatialStructure"와 "IfcRelAggregates"를 이용하여, 공간에서 객체의 포함 여부 및 객체 간의 위계에 따른 공간적 포함 여부를 표현할 수 있다.

이상에서 설명한 도로의 형상 엔티티와 공간요소의 연계 체계를 바탕으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 도로의 표준정보모델을 이용 또는 구현하는 방법을 설명하기로 한다.

AEC/FM(Architecture, Engineering and Construction / Facilities Management) 애플리케이션에서, IFC 스키마의 지원을 구현하는 것은 대개 IFC 툴박스(Toolbox)에 기초한다. 이들 툴은 STEP 물리적 파일 포맷으로 IFC 파일을 읽고 쓰는 기능을 제공하며, AEC/FM 애플리케이션의 인스턴스를 IFC 인스턴스로 매핑하거나, 그 반대로 매핑하는 API를 제공한다. 이들 API는 하나 이상의 프로그래밍 언어(예컨대, C++, Java, VB)로 구현된다. 또한, 다양한 아래와 같은 다양한 툴들이 IFC 구현에 도움이 된다.

IFC file validators: IFC 스키마에 대해 IFC data의 유효성을 검증하는 툴로서, 이들 툴은 생성된 IFC data 파일이 문법적으로 올바르다는 것을 확실히 할 수 있다.

IFC geometry viewers: IFC file을 읽을 수 있으며, IFC file에 포함된 기하학적 아이템들을 3D 또는 2D geometry로 디스플레이할 수 있는 툴이다. 대개 이들 뷰어는 프로젝트 구조(IFC 프로젝트 데이터 파일에 포함된 빌딩, 층, 공간들), 부재, 각 부재들의 속성을 볼 수 있게 한다.

IFC file browser: IFC file을 열고 인스턴스 레퍼런스를 따라 네비게이팅하는 할 수 있게 하는 툴로서, 이 툴은 평문 파일인 IFC file을 브라우징하는 데 이용될 수 있다.

주지한 바와 같이, BIM 저작도구(소프트웨어 어플리케이션)들은 BIM모델과 모델을 구성하는 그 구성요소들(기하학적 대상들)을 어떠게 저장할 지에 관한 그들 자신의 고유 파일포맷을 가진다. 또한, Authoring Tool은, 일반적으로, BIM모델을 IFC 데이터 파일로 내보내는 Export 기능과 IFC 포맷으로 저장된 데이터를 해당 툴에서 사용하는 데이터 구조에 따라 매핑하는 Import 기능을 가진다. IFC 데이터 파일은 '.ifc" 파일 확장자를 가진 구조화된 ASCⅡ 텍스트 파일로서, IFC-SPF로도 불린다. 여기서, SPF는 ISO 10303-21에 의해 정의된 STEP(Standard for Exchange of Product Model Data) Physical File을 의미한다. Viewer는 일반적으로 모델의 데이터를 가시화하는 것을 주 목적으로 하는 프로그램으로서 Import 기능을 가진다.

도 6은 IFC 데이터 파일의 예시적인 구조를 도시한 도면이다.

IFC 데이터 파일은 헤더 섹션과 데이터 섹션으로 구분된다. 헤더 섹션은 파일 기술(File Description), 파일이 생성된 날짜 및 시간, 파일의 회사 및 저작자의 이름, 사용된 IFC 버전 등에 관한 정보가 수록된다. 헤더 섹션은 3 내지 6개의 그룹이 정해진 순서로 구성되는 고정구조를 가진다. 데이터 섹션은 IFC 데이터 파일에 기술된 정보모델의 주 데이터, 즉 모델링 대상이 되는 객체들의 기하학적 정보 및 시맨틱 정보는 물론 그들간의 관계를 포함한다. 데이터 섹션은 다수의 엔티티 인스턴스들로 구성된다. 각 엔티티 인스턴스는 문장의 시작으로써 '#'을 취하고, 인스턴스 이름, 엔티티 이름 및 속성값들(attribute values)의 리스트가 뒤따른다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로의 표준정보모델을 생성하는 방법을 도시한 흐름도이다. 도 7의 방법은 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스를 매개로 수행된다.

먼저, BIM 저작도구를 이용하여 도로에 대한 BIM 모델을 제작한다(S710).

다음으로, 제작된 BIM 모델을 구성하는 부재별로 사전에 정의된 IFC 스키마에 포함된 IFC 엔티티 및 IFC 타입을 지정한다(S720). 여기서, 상기 IFC 스키마는 본 발명에서 제안하는 IFC4 및 ISO 16739 표준의 확장 스키마가 이용된다. 즉, 상기 IFC 스키마는 (a) IFC4 및 ISO 16739 표준 기반의 위계구조를 따르며, (b) 도로를 구성하는 부재(Element)들의 형상을 나타내는 복수의 형상 엔티티(Entity) 및 각 형상 엔티티의 타입(Type)을 나타내는 복수의 타입 엔티티를 더 포함한다. (c) 각 타입 엔티티는 복수의 상세 유형을 열거하는 열거형 데이터 타입(Enumeration data type)을 가진다. (d) 상기 복수의 형상 엔티티 및 상기 복수의 타입 엔티티는, 계층 구조를 이루는 복수의 개념적 엔티티의 하위에 위치한다.

다음으로, 상기 IFC 스키마의 데이터 구조를 인식하는 컴파일러(Compiler)를 이용하여, 상기 BIM 모델을 STEP 언어로 표현되는 IFC 모델로 변환한다(S730). 즉, 부재별로 지정된 관계를 기초로 각 부재별로 IFC 엔티티를 매핑하고, 상기 IFC 스키마에 따라 상속되는 인스턴스(Instance)를 표현하기 위해 IFC 스키마의 자원을 활용하여 STEP(Standard for Exchange of Product Model Data) 언어로 구조화한다(S740~S750).

최종적으로, STEP언어로 구조화된 결과를 IFC 파일로 저장한다(S760).

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로의 표준정보모델을 시각화하는 방법을 도시한 흐름도이다. 도 8의 방법은 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스를 매개로 수행된다.

먼저, IFC 스키마 구조에 따라 저장된 IFC 파일을 로드한다(S810).

다음으로, 로드된 IFC 파일을 IFC 스키마 파서(Parser)를 이용하여, IFC 모델의 공간요소와 물리적인 부재요소의 위계구조를 분석한다(S820~S830). 여기서, IFC 스키마는 본 발명이 제안하는 IFC4 또는 ISO 16739 표준의 확장 스키마가 적용된다. 즉, 상기 IFC 스키마는 (a) IFC4 또는 ISO 16739 표준 기반의 확장안의 위계구조를 따르며, (b) 도로를 구성하는 부재(Element)들의 형상을 나타내는 복수의 형상 엔티티(Entity) 및 각 형상 엔티티의 타입(Type)을 나타내는 복수의 타입 엔티티를 더 포함한다. (c) 각 타입 엔티티는 복수의 상세 유형을 열거하는 열거형 데이터 타입(Enumeration data type)을 가진다. (d) 상기 복수의 형상 엔티티 및 상기 복수의 타입 엔티티는, 계층 구조를 이루는 복수의 개념적 엔티티의 하위에 위치한다.

다음으로, 상기 공간 및 상기 부재를 표현하는 IFC 엔티티 단위의 요소에 대한 형상 구성정보를 분석하고, 객체 속성(Property)을 표현하는 정보를 분석한다(S840~S850).

다음으로, 분석된 정보를 관계형 DB 테이블에 저장하고, 최종적으로 저장된 정보를 기초로 객체들을 형상화하고 각 객체의 속성정보를 표시한다(S860~S570).

이상에서 설명한 도로의 표준정보모델을 생성 및 시각화하는 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (9)

1. 도로에 대한 표준정보모델을 정의하기 위한 스키마(Schema)가 표현된 데이터 구조에 있어서, 상기 스키마는,
   (a) Express 언어로 정의되고;
   (b) IFC4 또는 ISO 16739에 규정된 위계구조를 따르되;
   (c) 상기 도로를 구성하는 부재(Element)들의 형상을 나타내는 복수의 형상 엔티티(Entity) 및 각 형상 엔티티의 타입(Type)을 나타내는 복수의 타입 엔티티를 더 포함하고, 각 타입 엔티티는 복수의 상세 유형을 열거하는 열거형 데이터 타입(Enumeration data type)을 가지며;
   (d) 상기 복수의 형상 엔티티 및 상기 복수의 타입 엔티티는, 계층 구조를 이루는 복수의 개념적 엔티티의 하위에 위치하는,
   것을 특징으로 하는 데이터 구조.
2. 제1항에 있어서,
   상기 스키마는,
   IFC4 또는 ISO 16739에 규정된 개념적 엔티티인 IfcCivilElement의 하위 엔티티로서 도로를 구성하는 부재(Element)들의 집합을 나타내는 개념적 엔티티인 IfcRoadElement_K을 더 포함하고;
   상기 복수의 형상 엔티티는 IfcRoadElement_K의 하위 엔티티로 구성된 것을 특징으로 하는, 데이터 구조.
3. 제1항에 있어서,
   상기 IfcRoadElement_K는,
   하위 엔티티들이 갖는 공통 속성을 상속하며, IFC4 또는 ISO 16739에 규정된 개념적 엔티티인 IfcBuildingElement에서 정의하는 기능적 연계 요소를 참조하는 것을 특징으로 하는, 데이터 구조.
4. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 형상 엔티티는,
   도로 내에서 단위구간으로 구분되는 도로 본체를 구성하는 하나 이상의 형상 엔티티와, 도로 횡단면을 구성하는 복수의 형상 엔티티를 포함하는 것을 특징으로 하는, 데이터 구조.
5. 제4항에 있어서,
   상기 도로 횡단면을 구성하는 복수의 형상 엔티티는,
   도로의 차선, 길어깨, 측도, 중앙분리대, 보도, 연석, 측대, 및 포장 중 적어도 일부를 나타내는 엔티티들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 데이터 구조.
6. 제1항에 있어서,
   상기 열거형 타입은,
   사용자정의 유형, 미정의 유형, 및 하나 이상의 사전 정의된 유형을 포함하는 것을 특징으로 하는, 데이터 구조.
7. 제1항에 있어서,
   상기 스키마는,
   IFC4 또는 ISO 16739에 규정된 개념적 엔티티인 IfcCivilElement의 하위 엔티티로서, 도로의 부대시설들을 나타내는 개념적 엔티티인 IfcSubsidiaryFacility_K을 더 포함하고,
   상기 IfcSubsidiaryFacility_K의 하위에는 도로의 부대시설을 표현하는 형상 엔티티로서, 도로의 시각시설을 표현하는 IfcRoadSignEquipment_K, 도로의 보호시설을 표현하는 IfcGuard_K, 및 도로의 포장에 추가적으로 덧붙여지는 시설을 표현하는 IfcPavementAddition_K가 구성된 것을 특징으로 하는, 데이터 구조.
8. 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스를 이용하여, 도로에 대한 BIM 중립포맷인 IFC 모델을 생성하는 방법에 있어서,
   BIM 저작 도구(Authoring Tool)를 이용하여, 도로에 대한 BIM 모델을 제작하는 과정;
   제작된 BIM 모델을 구성하는 부재별로 사전에 정의된 스키마(Schema)에 포함된 엔티티 및 타입을 지정하는 과정, 여기서, 상기 스키마는, (a) IFC4 또는 ISO 16739 표준의 위계구조를 따르며, (b) 상기 도로를 구성하는 부재(Element)들의 형상을 나타내는 복수의 형상 엔티티(Entity) 및 각 형상 엔티티의 타입(Type)을 나타내는 복수의 타입 엔티티를 더 포함하고, (c) 각 타입 엔티티는 복수의 상세 유형을 열거하는 열거형 데이터 타입(Enumeration data type)을 가지며, (d) 상기 복수의 형상 엔티티 및 상기 복수의 타입 엔티티는, 계층 구조를 이루는 복수의 개념적 엔티티의 하위에 위치함;
   상기 BIM 모델을 STEP 언어로 표현되는 IFC 모델로 변환하되, 부재별로 지정된 관계를 기초로 각 부재별로 상기 스키마의 엔티티를 매핑하고, 상기 스키마에 따라 상속되는 인스턴스(Instance)를 표현하기 위해 상기 스키마의 자원을 활용하여 STEP(Standard for Exchange of Product Model Data) 언어로 구조화하는 과정; 및
   STEP언어로 구조화된 결과를 IFC 파일로 저장하는 과정
   을 포함하는, 도로에 대한 IFC 모델을 생성하는 방법.
9. 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스를 이용하여, 도로에 대한 BIM 중립포맷인 IFC 모델을 시각화하는 방법에 있어서,
   IFC 스키마 구조에 따라 저장된 IFC 파일을 로드하는 과정;
   로드된 IFC 파일을 IFC 스키마 파서(Parser)를 이용하여, IFC 모델의 공간요소와 물리적인 부재요소의 위계구조를 분석하는 과정, 여기서 상기 IFC 스키마는, (a) IFC4 또는 ISO 16739 표준의 위계구조를 따르며, (b) 상기 도로를 구성하는 부재(Element)들의 형상을 나타내는 복수의 형상 엔티티(Entity) 및 각 형상 엔티티의 타입(Type)을 나타내는 복수의 타입 엔티티를 더 포함하고, (c) 각 타입 엔티티는 복수의 상세 유형을 열거하는 열거형 데이터 타입(Enumeration data type)을 가지며, (d) 상기 복수의 형상 엔티티 및 상기 복수의 타입 엔티티는, 계층 구조를 이루는 복수의 개념적 엔티티의 하위에 위치함;
   상기 공간 및 상기 부재를 표현하는 IFC 엔티티 단위의 요소에 대한 형상 구성정보를 분석하는 과정;
   객체 속성(Property)을 표현하는 정보를 분석하는 과정;
   분석된 정보를 관계형 DB 테이블에 저장하는 과정; 및
   저장된 정보를 기초로, 객체들을 형상화하고, 각 객체의 속성정보를 표시하는 과정
   을 포함하는 도로에 대한 IFC 모델을 시각화하는 방법.

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