먹는 수돗물의 유지관리를 위한 감시와 감독을 하는 방법은 크게 두 가지로 구분할 수 있다. 첫째는 수도전이나 관망의 임의지점에서 채수하여 수질 항목들을 검사하고, 기준 초과 시에는 정수장에 합당한 조치를 취하도록 하는 것이다. 둘째는 정해진 목표수질이 생산될 수 있도록 정수장의 시설과 운영기준을 정하고 이러한 기준의 준수를 감독하는 것이다. 그러나 첫 번째 방법은 임의지점에서 채수하여 검사하는 것으로 시간상 이미 공급되는 물을 대상으로 하는 것이므로 이상을 발견한다 하더라도 대책을 마련하기가 어렵다.

국내 정수장 운영관리 점검대상 511개 정수장의 84%인 427개 정수장이 표준인력 대비 부족한 근무인력으로 정수장을 가동하고 있으며, 이에 따라 안전한 수돗물 생산을 위해서는 여과 및 소독공정의 관리를 강화할 수 있는 새로운 방법이 필요한 것으로 나타났다(Lee, 2003).

현재 국내 정수장은 수도정비기본계획 보고서 등에 작성된 시설물의 자료와 2D CAD도면을 바탕으로 운영 및 유지관리 되고 있다. 그러나 CAD도면은 시공 단계에서의 설계변경이 준공도면에 반영되어 있지 않아 현장에서 일일이 재 실측을 하는 경우가 빈번하다. 또한 운영 및 유지관리 단계에서 발생한 구조적 변경이나 시스템상의 변경이 CAD도면에는 반영되지 않아 유지관리에 다양한 문제점 등이 발생하고 있다. 또한 GRI(1999)에 따르면 정수장 관리에 있어 전문적인 인력이 부족한 상황이다. 정수장 근무자의 평균 근무 기간은 3~4년으로 전문적인 인력이 부족하고 인수인계의 어려움을 가지고 있다. 염소소독과 같은 수 처리 공정관리의 경우 10만 톤당 2인으로 그 수가 매우 적다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 최근 몇 년 사이 새로운 건설관리 패러다임으로 주목을 받고 있는 3D기반의 정보 모델링(Building Information Modeling, 이하 BIM)기술은 좋은 대안으로 부각되고 있다.

국내 BIM 기반의 유지관리 연구동향을 살펴보면 다음과 같다. Cho et al.(2008)은 기존 공공시설 유지관리의 현황 및 문제점을 분석하고 계획, 설계, 견적, 시공의 프로젝트 단계별 BIM을 통한 유지관리 적용방안을 도출하였다. Kim et al.(2010)은 전통적인 시설물 유지관리에 대한 기존 연구 및 사례를 고찰하고 시설물 객체 라이브러리의 필요성을 제시 및 이를 위한 BIM기반 라이브러리 구축 프로세스를 제안하였다. Lee et al.(2010)은 시설물 유지관리의 현황 및 문제점을 도출하고 유지관리 단계에서 사용가능한 BIM 프로젝트의 성과물을 분석, BIM기반의 유지관리 업무 활용에 대해 제시하였다. An et al.(2012) 국내 BIM기반 시설물 유지관리 관련 연구 동향을 분석하여 시설물 유지관리를 위한 BIM데이터 전달시 발생하는 문제점의 유형을 도출하였다. Kim et al.(2012)은 설계와 시공단계 활용에 그치고 있는 토목분야 BIM 기술을 유지관리단계에까지 적용할 수 있도록 국내외 BIM 가이드라인 현황과 내용을 조사⋅분석하여 토목분야 시설물 유지관리에 BIM 정보체계 도입을 위한 준비사항 제시하였다. Jo et al.(2012)은 BIM의 핵심요소기술과 시설유지관리 시스템의 기능을 도출 및 분석하였고 BIM과 유지관리시스템의 연동을 위한 연계기술을 제시하였다. Moon and Park(2010)은 국내외 BIM 관련 연구 고찰과 BIM을 활용한 시설물 관리 개선 프로세스를 제시하였고 마지막으로 BIM 기술을 활용한 시설물 유지관리 시스템 개념도를 제시하였으며, Nah et al.(2013)은 BIM의 유지관리 단계 적용을 위해 시설물의 3D 형상정보 관리체계와 능동적 의사결정 모형 등 다양한 방법론을 제시하고 이를 통합 모형으로 구축하기 위한 기술 연계체계를 제시하였다. 기존 문헌사례를 살펴보면 국내 BIM 기술의 적용은 건축분야와 비교해서 토목분야는 아직은 활용범위와 산업계의 인식 측면에서는 기초적인 수준이다.

따라서 대표적인 사회기반시설물 중 하나인 정수장 공정 중에서 관리에 어려움이 상대적으로 많은 염소⋅소독 공정 시설물을 효과적으로 관리하기 위해 BIM 기술을 적용하였다. 현재의 정수장 관리는 대부분 CAD 기반의 2D 도면을 바탕으로 관리되고 있지만 상당한 문제를 해결하지 못하므로, 본 연구는 이를 극복하기 위해 정수장의 염소⋅소독 시설물에 BIM을 적용하여 프로토타입 유지관리 시스템을 개발하고 적용성을 검증하고자 하였다.

시설물의 유지관리와 정보를 축척하고 활용하는 장점을 가지는 BIM은 현재 건축분야에 비해 토목분야 적용사례가 미미한 수준으로 현재까지는 설계단계와 시공단계에서의 사례와 연구가 대부분이었다. 따라서 본 연구는 토목 사회기반시설 중 하나인 정수장의 염소⋅소독 시설물을 대상으로 BIM 기술을 적용하여 공정별 시설물을 유지관리를 할 수 있는 프로토타입 시스템을 개발하여 다음과 같은 결론을 도출하였다.

첫째로 기존의 정수장 유지관리에 관한 문헌조사에서 2D 도면에서의 한계적 문제점 3가지와 유지관리 기술 문제점 1가지를 도출할 수 있었다. 2D 도면에서의 한계적 문제점은 ①도면에서의 한계, ②분산된 정보, ③정보 입력기준 미비이다. 유지관리 기술 문제는 실무 근로자의 짧은 근무 경력으로 인한 실수이다. 따라서, 이를 BIM 유지관리 시스템을 이용한다면, 다양한 정보를 한곳에서 확인이 가능하며, 실제 운영되는 시설물을 3D로 모델링하기 때문에 쉽게 시설물을 파악하여 짧은 경력의 실무 근로자의 관리 오류를 줄일 수 있을 것으로 판단된다.

둘째로 시설물별 속성정보를 제안하였다. 이를 통해 해당 시설물의 특성에 관한 전반적인 유지관리를 할 수 있게 해당 속성을 배치하고 점검자 혹은 관리자가 필요한 정보를 입력하고 관리할 수 있으며, 추후 인수인계시 필요한 정보를 보다 정확하게 전달이 가능하게 되었다. 또한 즉시 점검 정보나 설치 정보 등을 입력 할 수 있어 지속 가능한 유지관리 시스템으로 활용될 것으로 판단된다.

셋째로 BIM 유지관리 프로토타입 시스템을 제안하였다. 염소⋅소독 시설물에 대한 3D 모델링과 기본 구성요소인 패밀리를 제작하여 대상 시설물의 정확한 위치와 형상을 제공하여 2D CAD도면과는 다른 위치 수정이나 시설의 형상 수정이 자유롭다. 또한 제3자에게 설명을 하거나 정보를 제공할 때 보다 정확한 시각 정보로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

향후 연구과제는 염소⋅소독 시설물을 확장하여 정수장의 모든 시설물을 BIM을 이용하여 3D모델링을 바탕으로 프로토타입 유지관리 시스템을 구축하고 기존 유지관리 시스템과의 비교 분석 연구가 필요하다고 판단된다. 또한 이러한 연구내용을 확장하여 상하수도 및 주요국가 기간시설물 등에 적용할 경우 기존의 2D를 바탕으로 하는 관리시스템의 한계를 극복하여 시설물 노후관리 및 경제성 분석에도 많은 도움이 될 것으로 판단된다.