IFC는 설계를 위한 목적의 형식이기 때문에 벽, 창문, 계단, 재질 등과 같이 건물을 이루는 객체에 대한 정보뿐만 아니라 이기 때문에 위치(좌표) 정보도 갖고있다. 벽이나 창문의 크기를 임의로 마음대로 설계할 수는 없지 않는가?
BIM은 크게 설계 목적에 따라 아래와 같이 나뉠 수 있는데,
건축용 BIM은 주로 건물의 설계, 시공, 유지보수 및 관리 중심 목적으로 만들지기 때문에 세부적인 내부 공간(벽체, 창호, 설비, 실내 마감 등) 설계 및 관리에 중점을 둔다.
토목용 BIM은 도로, 철도, 교량, 터널, 댐 등 사회기반시설 설계, 시공 및 관리 중심으로 지형 및 지반, 지하 매설물, 장대 구조물 관리 등 보다 광범위한 지역 및 환경 데이터까지 포함된다. 그렇기 때문에 지리 공간 좌표계 관리가 필수적이다.
이렇게 목적에 따라서 중점을 두는 정보가 다르고 그에 따라 좌표계 정보에 대한 중요도도 다르다.
이번 글에서는 IFC는 위치 정보를 어떻게 다루고 있는지, 어떠한 정보들을 갖고 있는지 등 위치 정보와 관련된 얘기를 해보려고 한다.
IFC 데이터는 여러 버전에 걸쳐 업데이트되면서 다양한 위치 정보를 담을 수 있는 Entity들이 존재한다.
한 연구(Noardo et al.(2021), An Inspection of IFC Models from Practice)에서는 다양한 위치 정보에 따른 위치 정보 수준(Level Of Georeferencing)을 나누었다.
LoGeoRef이 높을수록 위치 정보 수준이 높이진다고 할 수 있으나 높은 수준의 레벨이 낮은 수준의 레벨을 자동으로 포함하지 않으며, 각 레벨은 자체적으로 존재하는 것으로 보면 된다.
LoGeoRef10
우편번호, 지역 등이 IfcPostalAddress Entity 정보를 갖고 있는 수준이다.
IfcSite와 IfcBuilding이 IfcPostalAddress를 참조하는 형태로,
IfcPostalAddress는 IFC 표준에서 정의된, 건축물이나 프로젝트의 지리적 위치 및 우편 주소를 표현하기 위한 객체이다.
- IfcPostalAddress Entity 속성 정보
| 속성 이름(Attribute) | 데이터 타입 | 설명 |
|---|---|---|
| Purpose | IfcAddressTypeEnum | 주소의 목적을 정의함 (예: OFFICE, SITE, HOME, DISTRIBUTIONPOINT, USERDEFINED 등이 있음) |
| Description | IfcText (선택적) | 주소에 대한 추가 설명임 (예: "본사", "현장 사무소") |
| UserDefinedPurpose | IfcLabel (선택적) | 사용자가 정의한 특정한 목적 (Purpose가 USERDEFINED일 때 명시됨) |
| InternalLocation | IfcLabel (선택적) | 내부 상세 위치를 나타냄 (예: 특정 층, 사무실 번호 등) |
| AddressLines | LIST of IfcLabel (선택적) | 일반적으로 도로명 주소, 건물명 등 주소를 이루는 세부적인 문자열 리스트임 (예: ["123 메인 스트리트", "101동 501호"]) |
| PostalBox | IfcLabel (선택적) | 우편 사서함 번호 (예: "PO Box 12345") |
| Town | IfcLabel (선택적) | 도시명 또는 읍/면 등의 지명을 의미함 (예: "서울시 강남구") |
| Region | IfcLabel (선택적) | 광역 행정구역이나 주(州) 이름 등을 나타냄 (예: "경기도") |
| PostalCode | IfcLabel (선택적) | 우편번호 (예: "06253") |
| Country | IfcLabel (선택적) | 국가명 또는 국가코드(ISO 3166-1 코드)를 나타냄 (예: "KR") |
LoGeoRef20
로컬 기준점의 경도, 위도를 갖고 있는 수준이다.
회전 파라미터(Rotation Parameters)를 저장할 수 없어 건물의 회전 등은 반영이 안되어있을 수 있다.
경도, 위도는 IfcSite Entity에 저장됨 (이전 글에서 확인할 수 있음)
LoGeoRef30
IfcSite Entity가 참조하고 있는 X,Y,Z값 저장 및 회전을 위한 정보를 갖고 있는 수준이다.
그러나, 다른 공간구조 요소에 대한 상대적 배치가 없는 공간구조 요소에만 적용할 수 있다는 제약이 있다. IfcSite가 참조하고 있는 IfcAxis2Placement3D에 물체의 위치와 방향 등이 저장된다.
LoGeoRef40
3D 모델의 좌표계를 가지며, 북향을 나타내는 TrueNorth 정보도 가지고 있을 수 있는 수준이다.
IfcSite보다 상위 개념인 IfcProject Entity가 참조하고 있는 위치 정보가 필요하다.
IfcProject가 참조하고 있는 IfcGeometricRepresentationContext Entity를 알아야 하는데, IfcGeometricRepresentationContext Entity는 IFC에서 3차원(혹은 2차원)의 형상을 표현할 때, 그 형상이 어떤 기준 좌표계나 환경(context)을 갖는지를 정의하는 Entity이다.
IfcGeometricRepresentationContext Entity의 속성 정보인 WorldCoordindateSystem에는 좌표계 정보를 담고 있으며, 북향은 TrueNorth 속성에 저장된다.
또한 IfcProject가 참조하고 있는 (x, y, z) 값도 갖고 있다.
- IfcGeometricRepresentationContext 속성 정보
| 속성(Attribute) | 타입 | 설명 |
|---|---|---|
| ContextIdentifier | IfcLabel (선택적) | 표현 컨텍스트의 식별자(예: "Body", "Plan", "Model" 등) |
| ContextType | IfcLabel (선택적) | 컨텍스트의 유형 (예: "Model", "Plan", "Sketch") |
| CoordinateSpaceDimension | IfcDimensionCount (필수) | 좌표계의 차원 수 (2차원: 2, 3차원: 3) |
| Precision | IfcReal (선택적) | 모델의 정밀도 (예: 0.0001은 0.1mm 정밀도를 의미) |
| WorldCoordinateSystem | IfcAxis2Placement (필수) | 전역(World) 좌표계 원점 및 방향 정의 |
| TrueNorth | IfcDirection (선택적) | 실제 북쪽 방향을 나타내는 방향 벡터 |
LoGeoRef50
가장 높은 퀄리티의 지오레퍼런싱 단계로, 좌표변환계수를 갖고 있는 수준이다.
해당 버전은 IfcMapConversion Entity가 갖고 있는 속성 정보에 따라 나뉘어진다.
IfcMapConversion Entity는 IFC4 이상 버전부터 추가된 Entity로 IFC에서 사용하는 지리적 좌표계와 국지적 좌표계(Local Engineering Coordinate System) 간의 변환 정보를 정의하는 Entity이다.
- IfcMapConversion Entity 속성 정보
| 속성 | 데이터타입 | 설명 |
|---|---|---|
| Eastings | IfcLengthMeasure | 국지 좌표계 원점이 지도 좌표계에서 동쪽 방향(X 방향)으로 떨어진 거리 |
| Northings | IfcLengthMeasure | 국지 좌표계 원점이 지도 좌표계에서 북쪽 방향(Y 방향)으로 떨어진 거리 |
| OrthogonalHeight | OPTIONAL IfcLengthMeasure | 국지 좌표계 원점이 지도 좌표계에서 수직(Z 방향)으로 떨어진 높이 |
| XAxisAbscissa | OPTIONAL IfcReal | 국지 좌표계 X축이 지도 좌표계에서 갖는 방향 벡터의 X 성분 |
| XAxisOrdinate | OPTIONAL IfcReal | 국지 좌표계 X축이 지도 좌표계에서 갖는 방향 벡터의 Y 성분 |
| Scale | OPTIONAL IfcReal | 국지 좌표계에서 지도 좌표계로 변환할 때 적용되는 축척 비율 (기본값은 1.0) |
속성 정보에 담긴 정보처럼 건물 모델의 국지적(Local) 좌표계와 실제 지리적(Map) 좌표계 사이의 위치, 회전, 축척(scale)을 설정할 수 있다.
buildingSMART에서는 User Guide for Georeferencing In IFC에서 IFC 좌표계 변환 방법으로 필요한 변환 계수에 대해 소개하였는데 그때 필요한 변환 계수를 갖고 있다고 볼 수 있다.
이를 통해 변환 계수를 제공함으로써 BIM 데이터(IFC)를 지리정보 시스템(GIS)에 정확하게 배치할 수 있게 된다.
지금까지 IFC의 위치 정보를 표현할 수 있는 Entity들과 그 Entity들의 위치 정보 수준에 대해 알아봤다.
하지만 위에서 말한 것과 같이 BIM 설계 목적에 따라서 좌표 정보를 갖고 있지 않는 경우도 있고 간혹 잘못된 정보가 들어가있는 경우도 있다.
실제로 기존 논문(Noardo et al.(2021), An Inspection of IFC Models from Practice)에서 57개의 IFC 데이터를 연구하여 분석한 결과를 보면 알 수 있다.
아래 그림을 보면 42%의 모델에서 평면좌표를 저장하는데 있어서 오류가 확인되었는데, BIM SW 사용 시 장소에 대한 디폴트 옵션을 그대로 적용하여 IFC 모델을 생성한 것으로 판단된다고 한다.
12% 모델의 경우 객체가 위치한 국가 안에서 랜덤으로 생성된 위치정보를 기반으로 매우 대략적으로 Georeferencing 정보가 포함되며, 해당 경우는 BIM SW 자체에서 발생한 것인지 혹은 디폴트 메타정보의 첨부에 따른 것인지 확인이 필요한 수준이다.
단지 16%의 모델의 경우에만 GIS와 적절하게 통합할 수 있는 충분한 Georeferencing 정보를 제공하였으나, 57개 모델 중 IFC4버전에서 새롭게 추가된 Georeferencing관련 엔터티의 속성정보가 포함된 모델은 없었다고 한다.
그만큼 활용되고 있는 BIM 데이터가 무조건 정확한 위치 정보를 갖고 있지 않을 수 있음을 알 수 있다.
이러한 이렇게 여러 위치 정보 수준의 IFC 데이터를 GIS와 통합시키려면 어떻게 하는 것이 좋을지 고민해봤으며 다음 글에서 이어서 하겠다.
