NFT 기술 기반의 BIM 공유모델 개발

Ⅰ. 서 론

최근 정부는 공공 프로젝트에서 BIM(Building Information Modeling) 전면설계를 의무화하고 건설 프로세스를 개편하고자 한다[1]. 건설 전 생애주기에 생성되는 데이터를 통합·활용할 수 있는 방법으로써, BIM을 중요한 도구로 보고 있다.

BIM은 객체 기반 모델링 기법을 기반으로 한 데이터 관리 프로세스이며 이 일련의 과정을 담고 있는 모델이다[2]. 일반 건설정보(예: 3D나 2D 정보)에 비해 객체를 구분할 수 있게 하는 속성정보들을 갖추고 있다는 측면에서 차별성이 있다. 단순 설계, 시공단계뿐 아니라 준공 이후의 유지관리 단계에 이르기까지 전 생애주기에 정보를 관리 및 활용하기 좋다는 장점을 갖고 있다.

국내 토목분야 내 주로 통용되는 건설정보는 CAD(Computer-aided Design, 컴퓨터 활용을 통한 설계) 도면, 보고서 등과 같은 제출 성과품를 예로 들 수 있다. 이 건설정보는 BIM 데이터와 본질적으로 다른 특성을 갖는다. 통상적인 CAD 도면은 형상정보를 포함하더라도 객체 간 속성정보와 객체 간 연결관계를 담고 있지는 않다[3][4]. 보고서는 비정형 데이터(예: 이미지, 텍스트 등)를 포함한 형식으로서 데이터를 해석하기 위한 엔진이나 별도의 설명자료들을 필요로 한다[5][6].

BIM은 정보전달의 측면에서 건설정보의 비효율성을 극복하기 위한 방법 중 하나이다. BIM을 활용하려는 연구 및 기술개발이 꾸준히 진행되어왔다. BIM 모델은 단순히 데이터의 저장수단이 아닌, 다자간 협업 시 데이터에 정확한 접근과 효율적 통합이 가능하게 한다[7]. 국외에서 BIM과 자산 데이터베이스를 결합하여 시설물의 자산을 관리하기 위한 플랫폼[8]이나 응용프로그램을 연구하는 사례[9]들이 있고 국내에서도 디지털전환의 수단으로서 중요성을 강조하는 문서들도 있다[10].

BIM 기반의 디지털모델은 자산정보로서 가치가 있다. 발주처는 지속적으로 건설 데이터를 관리하기 위한 목적으로 준공단계에 BIM 성과품을 납품받는다. 이 때 사업수행 과정에서 활용된 디지털모델에 변형이 가해지기도 한다. 예를 들어 기존 활용모델에서 주요 속성정보들이 제외되는데, 성과품의 저작권이 발주처가 갖게 됨에 따라 기업의 노하우(예: 특허, 신기술, 사업수행에서 파생된 데이터 등)와 관련된 중요한 이슈사항은 제거되기도 한다. 역설적이지만, 건설사업 참여자들의 관점에서 BIM 데이터 자체는 자산으로서 가치가 있음을 의미한다.

국가차원에서 BIM의 활용도를 높일 수 있기 위해서 데이터 공유 환경이 요구된다. BIM 데이터는 설정된 매개변수와 치수를 변경함으로써 반복 사용할 수 있으며 전 생애주기에 걸쳐서 재사용될 수 있다. 그러나 BIM 데이터의 권리와 책임관계가 불분명한 상황에서 데이터 공유와 활용은 쉽지 않다. BIM 데이터의 개방·공유 환경은 사용자들이 설계 및 데이터의 문제점을 스스로 탐구하고 해결책을 탐색할 수 있게 하는 계기를 만들 수 있다.

블록체인 기술은 제3자의 중재 없이 거래 또는 데이터의 안전한 이동을 보장하는 프로토콜로서, 암호화 기술이 적용되어 다수의 참여자가 거래내역을 분산·관리하는 기술이다. 국제적으로 건설분야에서 블록체인 기반의 정보관리 패러다임을 변화시키고 있는 가운데, 국내의 경우 기술 도입의 초기 단계에 있다.

본 논문에서 블록체인 기술을 통해 BIM 거래 및 계약에 관한 모델을 제안하고자 한다. BIM 데이터 공유에 적합한 기술을 분석하고 현재 실무자들의 공유를 유도할 수 있는 인터페이스를 제안하고자 한다.

1-2 연구방법 및 범위

BIM 데이터 중 거래에 관련된 데이터 구조와 유형을 규정하기 용이한 BIM 라이브러리(BIM Library)를 선정하였다. BIM 라이브러리는 정보를 생산하고 전달하는 과정에서 시간과 비용을 절약하게 할 뿐 아니라 거래 및 계약과정에 활용됨으로써 장기적으로 설계자, 배포자에게 수익을 발생시킬 수 있다. 실제 BIM을 선제적으로 도입한 건축분야의 실무자(건축설계, 구조설계, 기계설비, 기타 등)들은 BIM 라이브러리의 보급이 필요함을 절실히 느끼고 있다[11]. 토목분야에서도 BIM 라이브러리 개발의 중요성을 강조하고 있으며 공공·공익성이 강하고 무료배포가 주를 이룬다[12].

BIM라이브러리의 시장성은 라이브러리의 공유현황을 통해 확인할 수 있다. BIM 전문업체의 인터뷰를 통해 대형 시공사나 설계업체에서 개발한 BIM 라이브러리는 유료로 거래됨을 확인할 수 있었다. 유료 라이브러리는 주로 제작에 소요되는 시간과 비용이 큰 자재 혹은 제품을 대상으로 개발된다. 사업체들은 이 라이브러리 구축을 통해 지적재산권을 보호받는다. 물론 공공·공익의 목적에 의한 것이거나 초기투자의 목적(홍보·마케팅)의 객체인 경우 무료로 배포되기도 한다. BIM 라이브러리의 거래는 자산으로서 충분한 가치를 인정받고 있음을 입증하고 있다.

BIM 라이브러리는 사용자의 접근목적에 따라 개방·공유의 수준이 단계적으로 확대될 필요가 있다. 해외 건설 계약서에서 실제 BIM에 대한 저작권에 대해 합의가 선제되어야 함이 명시되어 있다[13]. 건설사업 수행계획서 중 “BIM 수행계획서”의 경우, 국내에서 법적 구속력을 갖지 못하고 BIM 데이터 특성과 관련된 저작권에 대한 구체적인 기준을 명시하고 있지 않다. 이러한 환경을 개선하기 위해 BIM 저작권 보호 및 운용체계에 관한 연구들이 진행되고 있다[15]. 또한 BIM 데이터는 주로 개인 간, 지인을 중심으로 거래가 이루어지며 거래지불 방식은 일대일, 혹은 비공개 방식으로 진행된다[16]. BIM 라이브러리의 개방 및 공유의 목적은 사용자와 공유자의 권리를 모두 보장하는 데에 있다. 즉, 사용자의 데이터 공유를 유도하기 위해 필요여부를 선제적으로 점검할 수 있게 하고 데이터의 공급에 대한 내역이 기록 저장됨으로써 데이터 전달에 대한 체계를 관리할 수 있도록 한다.

현 단계에서 BIM 데이터 공유의 핵심은 단순 수입발생이 아닌, 사용자(라이브러리 공급자와 수요자)의 권리를 보호하고 자발적으로 공유할 수 있는 환경을 조성하는 데에 있다. 이를 위해 디지털거래 기술 중 하나인, NFT 기술의 특징과 BIM 라이브러리 고유의 특성을 탐구하고자 한다. ICT기술 발전으로 고도화되고 있는 디지털 플랫폼은 국가차원의 많은 이익을 주기도 하지만 이익을 추구하는 과정에서 발생하는 개인정보 유출, 상품성 혹은 위법 콘텐츠 등으로 인한 부정적인 영향을 끼치기도 한다[17]. BIM라이브러리가 디지털 플랫폼에서 공유되었을 시 데이터 사용에 의해 발생될 수 있는 이익충돌요소를 최소화하고자 한다.

본 논문의 목적은 저작권 보호를 위한 NFT 기반의 BIM 라이브러리의 공유 전략(BIM-NFT share model)과 데이터 중복성 여부를 확인할 수 있게 하는 DRM(Digital Rights Management) 기술과, 워터마크(Watermark) 기술 활용의 시나리오를 제안하는 것이다(그림 1).

Fig. 1.

Conceptual framework of research

이 전략을 구성하는 방법은 통상적인 BIM 공유 절차의 분석(③)과 제안한 하이브리드 절차(NFT 기술을 활용한 BIM 모델 공유 절차)의 평가(⑥), 두 가지로 구분된다. BIM 사업과 NFT 기술의 활용사례를 문헌을 통해 조사(②)함으로써 데이터 공유의 측면에서 BIM 라이브러리와 NFT 기술의 특징을 파악한다(③). BIM-NFT 기술이 활용될 수 있기 위해 기술적, 제도적 요구조건을 정의(④)하고 BIM-NFT 기술을 기반으로 한 플랫폼을 제안(⑤)한다. 이 플랫폼의 타당성을 평가하기 위해 실무자를 대상으로 한 자문회의를 개최하여 통상적인 라이브러리 공유절차와 비교하여 저작권 및 사용권 보호여부를 검토(⑥)하고 향후 연구방향을 논의하고자 한다.

Ⅱ. NFT와 BIM

2-1 BIM 라이브러리와 NFT 기술

1) BIM 라이브러리의 특성 및 활용현황

건설분야에서 BIM 라이브러리는 업무의 생산성에 영향을 주는 매개체이다. BIM 라이브러리는 BIM 기반 저작도구를 통해 생성된 객체[18]로서, 2D CAD 도면 상 표기되는 라이브러리와 비교하였을 때 객체 간, 혹은 파일 간 상호연계성이 강화한 개념이다. 2D CAD 도면 내에 라인과 해치를 통해 그려진 ‘그룹형 객체(블록)’와 비교하였을 때, 형상정보 외에도 형상을 실제 재료와 환경에서 구축하기 위한 제반정보들과 형상을 디지털환경에서 운용하기 위한 정보들을 담고 있다. Revit(Autodesk사)에서 Family로, ArchiCAD(Graphisoft사)에서 라이브러리 컨테이너 형식으로 관리된다. BIM 라이브러리의 공유는 타인과 협업하는 과정에서 리소스를 효율적으로 활용할 수 있는 수단이다.

BIM 라이브러리는 형상정보(형상좌표 및 좌표에 의해 결정되는 값 등)와 속성정보(비형상정보, 형상좌표를 변화시키는 연관관계, 파생 값 등)로 구성되어 있다(표 1).

Table 1.

Characteristics of BIM libraries

데이터 공유 시, 형상은 자재/제품의 형태를 3D 또는 2D 이미지로 그대로 투영해 표현하거나, 유형이 동일한 타 라이브러리를 연계해 변형 및 수정될 수 있다. 정보는 자재·제품의 사양 정보, 도면·브로슈어와 같은 건설 컨텐츠를 포함하거나 면적·체적 등과 같이 사용자가 요구하는 수량 산출을 지원한다. BIM 전면설계를 시도해야 하는 토목분야의 프로젝트 참여자들이 라이브러리를 통해 BIM 도입을 가속화하고 효과를 얻을 수 있다. BIM 라이브러리는 토목설계에 활용될 수 있는 표준기반의 형상과 속성 정보를 갖추고 있기 때문에 이를 활용할 시 더 빠르게 설계 프로세스를 운용할 수 있다.

BIM 기반 사업수행을 지원하기 위해 BIM 라이브러리 공유 플랫폼을 홍보하고 라이브러리의 활용을 독려하고 있다. 기계설비 분야에서 BIM을 활성화하기 위한 수단으로 케이엠빔(KMBIM)을 개발하였다[19]. 기계설비 전문가들의 BIM에 대한 진입장벽을 낮추도록 시도하고 있다. 이 BIM 라이브러리의 특징을 바탕으로, 국·내외 일부 기관과 기업에서 다양한 분야의 BIM 라이브러리를 구축하고 이를 공유할 수 있는 플랫폼(예: 국토부, ”토목분야 BIM 라이브러리“/ 국토부, ”도로분야 BIM 라이브러리“)을 서비스하고 있다.

그러나 국내 토목 분야의 경우, 라이브러리 공유 규모와 서비스들의 파급효과가 아직 적고 지속되기 어려운 실정이다. 실질적으로 BIM 라이브러리의 개체 수는 부족하다[20]. BIM 라이브러리의 공유를 유도하기 위해 자산가치로서 보상체계가 지원되어야 한다. BIM 관련 건설 실무자들을 대상으로 설문조사[16]를 통해 본 결과, BIM라이브러리 공유에 현재 참여하고 있지 않아도 인센티브 지급에 대해 긍정적임을 확인하였다. 단, 라이브러리 공유 시, 현재 실무자들이 중요하게 생각하고 있는 “저작권”을 보호할 장치가 요구된다.

2) NFT (Non-Fungible Token)

NFT는 2015년 10월 이더리움의 Etheria라는 프로젝트로 시작되어 11월 이더리움 Devcon에서 공개 되었다. 가장 초기 NFT 적용 사례로는2017년 6월 라바랩스가 이더리움 블록체인에서 NFT를 기반으로 한 예술 가치의 실험을 위해 시작된 프로젝트로써 크립토 펑크(CryptoPunks)를 출시하였으며 이는 NFT의 표준 ERC-271를 설계하는 기반이 되었다. 크립토 펑크 시리즈는 8bit 사이즈의 10,000개의 캐릭터가 있으며 각 캐릭터는 모두 고유하게 존재한다. 초기에는 무료로 배포되어 이더리움의 gas fee만 지불하면 되었지만 많은 사용자의 증가 이후 7.58백만 달러에 해당하는 캐릭터가 판매 되었다. 이와 같이 현재 NFT는 사이버 공간 내에서 나의 소유권을 가지면서 이에 대한 조작 방지 및 거래를 가능하게 하는 특징으로 인해 2017년을 시작으로 하여 2020년부터 급격히 성장하였다.

BIM 라이브러리 공유기술로서 NFT의 장점을 조사하였다(표 2). NFT 기술은 대체 불가능한 고유성을 지니는 토큰을 의미한다. 이 토큰은 고유한 인식값을 통해 고유성을 갖고 있을 뿐 아니라 동시에 자산의 특성을 갖는다. ‘희소성’ 과 “거래 가능성”의 특성을 지닌 디지털 자산인 것이다. 또한, NFT는 블록체인 네트워크에 존재하기 때문에 거래내용이 변조되지 않고 투명하게 기록되는 데이터 무결성을 가지게 된다. 즉 위조 방지, 희소성 가치 유지, 그리고 소유권을 기반으로 거래 등의 특징을 가지는 토큰이다. NFT 기술은 거래내역을 기록하여 파일의 변형과 사용을 추적할 수 있게 하는 기술이다. BIM 라이브러리의 공유과정에서 설계(구축)된 정보에 대한 조작이나 변형이 무작위로 발생하지 않도록 돕는다.

Table 2.

Advantages of “NFT”

이 NFT 기술은 데이터 수요자만이 아닌, 데이터 소유 및 공유자의 권익을 보호할 수 있을 것으로 보인다. 현재까지 BIM 라이브러리 공유방식은 데이터 수요자를 중심으로 한 것이다. 그 이유는 무료 배포인 경우가 많은데, 이 경우 데이터 배포와 동시에 사용 및 변형에 대한 제재가 가해지지 않기 때문이다. 데이터 소유자(BIM 라이브러리 개발자, 배포자 등)의 권한을 어느 정도 보호해주어야 지속적인 공급이 이루어질 수 있다.

NFT 시스템들의 공통적인 문제 중의 하나는, 블록체인 밖에서의 데이터 복사가 발생할 때 이에 대한 데이터 원본의 보장 즉, 중복성에 관한 확인이 어렵다는 점이 있다. 이를 해결하기 위한 기술로는 DRM(Digital Rights Management) 기술과, 워터마크(Watermark) 기술이 있다.

DRM은 영화, 음원과 같은 디지털 콘텐츠를 유통에 도입됨으로써 불법 유통시장이 거의 사라졌을 정도로 강력한 보안 기술이다. 서버를 통해 컨텐츠에 대한 사용자의 요청이 전달되면 인증서버를 통해 요금을 부과하고 Key를 지급하는 방식이다. 애플의 페어플레이(Fairplay)와 구글의 ‘와이드바인(Widevine), 마이크로소프트의 ’플레이레디(Playready)’ 등이 있다.

워터마크는 인쇄물의 보안을 위해 주로 활용되던 방식으로, 눈에 잘 띄지 않는 매체를 병합함으로써 문서의 불법 유통을 막는 기술이다. 예를 들어 공공기관에서 발행한 문서에서 각기 다른 바코드를 나타내거나 문서의 배경에 희미하게 업체의 로고를 표기하기도 한다. 최근 UHD 콘텐츠에 워터마크 기술을 적용함으로써 콘텐츠 공급과정에서 각 가입자별 코드를 미세하게 다르게 부여하기도 한다. 이는 불법 복제물로 의심되는 영상물의 유포자를 추적하는 데에 활용된다.

2-2 공유 모델

1) BIM 라이브러리 공유를 위한 절차 분석

NFT 기술을 활용하여 BIM 라이브러리의 공유가능한 정보를 파악하기 위해 BIM 라이브러리 생성·편집 절차와 기여도에 따라 펀드를 상호 공유할 수 있는 절차들을 조사하였다.

BIM 라이브러리에 관한 운용 프로세스는 7단계로 나누어 설명될 수 있다(그림 2). 외부 환경(예: 라이브러리 공유 웹사이트, 혹은 지인을 통한 공유 등)에서 파일을 가져오거나(➀) 적합한 라이브러리를 찾지 못한 경우에 직접 모델을 구축하기도 한다(②). 프로젝트 특성에 맞게 라이브러리를 활용하기 앞서서, BIM 저작도구에서 프로젝트 파일에서 대분류와 라이브러리 유형을 선택하여 라이브러리 파일을 불러온다(③). 라이브러리 파일들 중 변경 및 확장하고자 하는 대상을 선정한다(④). 이후 편집 탭(Tab)에서 라이브러리의 유형, 규격, 위치 등 형상에 관련된 변수를 변경·설정(⑤)하고 자재나 장비의 속성정보를 추가로 입력(⑥)한다. 라이브러리를 대규모의 프로젝트 파일 내에서 배치하고 그 외의 부속정보를 변경 저장한다(⑦).

Fig. 2.

Operation process of “BIM libraries”

BIM 라이브러리의 저작권에 관련된 펀드가 생성된다는 가정 하에, 라이브러리의 독창성에 관련된 단계는 모델의 형상 및 속성의 변경이 이루어지는 구간(④~⑥)이다. 형상정보의 BIM 라이브러리의 생성, 변경 및 공유의 과정에서 실무 전문가들의 기여와 수익이 배분될 수 있다. 한편 저작권과 사용권을 구매할 수 있게 된다면, 결정을 내려야하는 단계는 초기구간(➀~③)에 해당된다. 외부 환경에서 타인이 개발한 라이브러리의 우선 조회하고 후에 열람을 결정할 수도 있고 열람을 통해 직접 필요여부를 판단할 수도 있다(➀,②). 최종적으로 업무에 직접 차용하거나 활용할 모델이 결정되었을 때 사용권을 구매(③)할 수도 있다.

특히 BIM 라이브러리의 버전을 관리하기 위한 방법으로 SW 기준으로 내·외부적으로 규칙을 부여한다.

첫째, 파일명과 속성 정보에 규칙을 부여하는 수동적인 방법이다. BIM 라이브러리 파일명의 버전 정보(예: 집수정 v1.0.rfa)를 기입해 구분하는 방법으로, 작업 그룹 내 표준화된 명명 규칙에 대한 사전 고려가 필요하다. 또한 BIM 저작도구에 따라 버전 구분을 위한 서로 다른 파일명이 기입되어 있음에도 라이브러리 고유 ID(GUID)가 동일할 경우 해당 파일 간 연계성(불러오기, 위치, 규격 정보 등)을 유지할 수 있는 기능을 제공한다.

둘째, 각 BIM 저작도구가 지원하는 속성 정보 또는 매개 변수 필드에 버전 정보를 기입해 구분하는 방법으로, 프로젝트 파일 내/내보내기 시 속성 정보 운용 방식에 대한 사전 분석이 필요하다.

SW활용에 관한 방법은 두 가지 사례를 들어 설명될 수 있다. Archicad 통합라이브러리의 경우 라이브러리 패키지 파일인 ‘라이브러리 컨테이너(*.lcf)’의 단일 파일 형태로 라이브러리가 관리된다. 이 파일의 파일명에 버전 정보를 기입하는 방식이다. 또한 개별 라이브러리의 경우 라이브러리 편집기 내의 작성자, 버전 정보 등을 기입해 버전을 구분하거나, 파일명에 버전 정보를 기입해 버전을 관리한다. 표준화 라이브러리의 경우 속성 정보 필드에 버전 정보를 기입하는 방식을 주로 사용한다.

Revit 통합 라이브러리의 경우 라이브러리 폴더명에 버전 정보를 기입해 버전을 관리하며, 개별 라이브러리의 경우 라이브러리 파일명에 버전 정보를 기입해 버전을 관리한다. 표준화 라이브러리의 경우 매개 변수 필드에 버전 정보를 기입하는 방식을 주로 사용한다.

단, BIM 라이브러리 원본의 신뢰성을 판단하는 기준은 전무하다. BIM 라이브러리 패키지의 초기 값(속성 및 형상)의 변화는 원본의 기준정립 없이 파일버전에 대한 변화유무를 알기 쉽지 않기 때문이다. 특히 라이브러리 파일의 버전은 개발주체들의 운용방식에 의해 설정된 체계(예: 저장 폴더 위계구조, 파일명 등)에 의해 관리된다. 이는 개발 주체가 제각각인 라이브러리들을 관리할 경우 일괄적으로 적용하기는 어렵다. 따라서 BIM라이브러리 공유를 위해 전제조건이 필요하다. BIM 라이브러리를 디지털 방식으로 거래하기 위해서 공유과정에서 파일의 변경여부, 변경주체의 차이를 구분할 수 있는 기준이 필요하다.

2) NFT 기반 BIM 라이브러리 공유모델

BIM 데이터의 공유에 블록체인 기술을 활용한 사례들이 있다. 블록체인을 적용한 사례는 아래와 같다(표 3).

Table 3.

Case of using blockchain technology using BIM

Zeus ecosphere는 건설 프로젝트에 참여하는 모든 당사자가 블록체인 지원 프로젝트 및 계약 관리 시스템에 참여할 수 있도록 하는 계약 관리 시스템이다. Lifechain은 철도 부문에 투명성과 보안을 제공하기 위한 방법으로서, 전체 공급망의 안전과 관련된 데이터의 변화를 비교하였다. Tata Steel platform은 모든 강철 빔이 블록체인 시스템에 등록된 고유 ID를 통해 추적되도록 하였다. 이 ID를 통해 모든 제작 및 설계 사양을 관련 당사자가 사용할 수 있고 투명하게 사용할 수 있게 한다. IBM & Maersk는 2017년 전체 무역 워크플로우를 디지털화하고 연간 수백만 개의 선적 컨테이너를 추적할 수 있게 하는 시스템이다. 운송 조건, 제출 문서 및 디지털 서명의 정보들이 업데이트되는 일련의 프로세스이다.

BIM라이브러리의 공유에 대한 방식은 디지털 저작권의 관리와 직결되어 있다. 저작권자가 배포한 디지털 콘텐츠가 저작권자가 의도한 대로 활용될 수 있도록 콘텐츠의 생성, 유통, 이용에 이르기까지 관리 및 보호에 대한 단계를 설정할 필요가 있다. 즉, 데이터를 암호화하고 데이터 접근에 대한 권한을 문의한 후 허용된 경우에만 활용할 수 있도록 한다.

BIM을 공유한다는 것은 타인에게 BIM에 해당되는 정보의 일부를 공개하고 공유과정에 대한 결과와 공유와 관련된 기타 데이터를 검색할 수 있게 하는 것을 의미한다. 즉 디지털 자산에 해당되는 BIM을 효율적으로 저장, 구성, 관리, 검색, 배포하기 위한 접근 시나리오와 시스템적 솔루션을 필요로 한다.

블록체인 스마트 컨트랙트 기술을 활용하여 자동으로 계약을 실행하고 전자 서명을 활용하여 신원을 보장하여 도면의 거래 시 신뢰도를 높인다. 도면의 개발자부터 검수, 활용까지의 BIM의 전 생명주기를 다루고, 업데이트에 대한 인센티브 개념을 도입하여 통합적 도면 관리를 지향하는 플랫폼이다.

BIM라이브러리 공유의 목적은 “수익창출”에 초점을 맞추기로 한다. 첫째, 공유하는 유형 중에서 발주처에서 BIM 라이브러리 거래를 허용하고 거래에 대한 지분협의를 허용한 경우에 한정한다. 즉, BIM 라이브러리 거래의 기여자는 BIM 라이브러리를 직접 개발·공유를 통해 수익을 창출하고자 하는 사용자(발주자, 프로젝트 매니저, 설계자 등)에 한정한다. 둘째, 공유의 대상은 수익창출이 가능한 건설장비 라이브러리에 한정한다. 특히 라이브러리의 정보 중 형상정보에서 기술적인 노하우가 필요한 부분이나 비형상정보 중 특허와 관련된 부분들을 대상으로 한다. 예를 들어 형상정보의 거래 중 실제 원본인지 아닌지 여부의 판단이 어려운 경우는 제외한다.

BIM 라이브러리의 공유기술의 핵심은 라이브러리에 대한 저작권 관리이다. BIM 라이브러리 파일의 메타데이터를 활용하여 무단 변경 및 도용금지가 가능한 방법을 제안하고자 한다(그림 3). 이는 BIM 라이브러리의 생성에 기여한 저작권자들의 디지털 콘텐츠가 특정 용도로만 사용되도록 하기 위함이다. 즉, 용도는 저작권자가 배포한 콘텐츠를 사용하도록 허용하는 범주를 의미하며, 콘텐츠의 생성, 유통, 이용에 관한 권한을 포함한다.

Fig. 3.

NFT transaction based on the case of BIM library operation process

이 권한을 플랫폼을 통해 소비자에게 분배(*Share 단계)하기 위해 콘텐츠가 생성되는 과정에 참여하기로 약속(*Contract 단계)한 사용자들(발주자 Client, 프로젝트 관리자 Project manager, 라이브러리 설계자 Designer) 간 기여도를 평가할 수 있는 기준을 합의하는 과정(➀~⑦)이 전제되어야 한다. 외부환경이나 타인으로부터 생성된 디지털 콘텐츠에 대한 정보를 수집(➀)하고 라이브러리를 새롭게 구성하거나 공유가능한 파일을 획득(②)함으로써 프로젝트에서 실제로 활용할 준비를 한다. 프로젝트 파일 내에서 라이브러리 파일을 불러옴(③)으로써 보완할 대상을 협의한다(④). 이후 라이브러리 유형과 규격을 설정하고(⑤) 형상 및 비형상정보의 설정방법을 협의한다(⑥). 마지막으로 형상정보를 보완하여 배치하여 최종 공유가능한 정보를 확정(⑦)한다.

Ⅲ. NFT-BIM 연계를 위한 요구사항

3-2 시스템 설계 요구사항의 충족

NFT-BIM의 시스템을 제안하고자 한다(그림 4). BIM 데이터를 생성 후 생성된 데이터를 NFT & BIM 어플리케이션을 통해 전송(➀)하면 분산 파일 시스템(②)과 NFT 블록체인 시스템에 데이터(③)를 저장 후 토큰을 발행한다. 다음으로 사용자가 토큰을 통해 BIM 데이터를 구매하기 전 국토교통부에서는 BIM 데이터가 들어간 토큰에서 데이터를 검증(④)한다. 검증 후에는 사용자는 경매방식을 통해 보유하고 있는 토큰을 활용하여 BIM을 구매(⑤)한다. 우리는 이러한 시스템의 구조를 설계하였으며 이에 대한 방향이 추후 시스템 설계에 도움이 될 것이라 예상된다. 단, BIM 데이터 중복성 체크에 대한 기술적으로 보완되어야 할 사항들이 있다.

Fig. 4.

NFT & BIM System Structure (Example)

블록체인 기반의 NFT 시스템들의 공통적인 문제 중의 하나는 블록체인 밖에서의 데이터 복사가 발생할 때 이에 대한 데이터 원본의 보장 즉, 중복성에 관한 확인이 어렵다는 점이 있다. 그러므로 이에 대한 보완이 요구되는 실정이다. 이를 해결하기 위한 기술적 보완 방법에 대해 크게 2가지 기술이 있다. 각 기술에 대한 특징 및 이를 바탕으로 BIM 데이터의 중복성 체크의 기술적 보완사항에 대해 제시한다.

1) DRM (Digital Rights Management)

DRM은 디지털 저작권 관리를 위한 시스템으로 디지털 콘텐츠의 전체 라이프 사이클에 걸쳐 데이터의 투명성과 신뢰성을 보장하기 위한 기술이다. 이러한 DRM은 크게 다음의 3가지 용도로 사용될 수 있다(그림 5). 첫째, 디지털 콘텐츠를 유료화할 시, 불법 복제를 방지해 디지털 콘텐츠가 가진 상업적인 가치를 보호하는 기능 (그림 5, [A])이 있다.

Fig. 5.

DRM system use procedure

둘째, 기업 간 또는 기업 내 문서의 보안에 가까운 개념으로 콘텐츠가 가진 기밀성을 보호하는 기능([B])이 있다. 셋째, 유통과정에서 디지털 콘텐츠가 변형, 훼손, 수정되지 않고 무결성을 보장받기 위한 기능 ([C])이 있다.

DRM은 콘텐츠의 관리를 위해 중앙의 DRM 서버가 있으며 이를 중심으로 컨텐츠 제공자와 사용자, 그리고 인증기관이 존재한다. 디지털 콘텐츠는 컨텐츠 제공자에 의해 사용자에게 제공되며 사용자는 인증기관에 의해 신분을 확인하는 인증서를 요청하여 발급받는다. 인증서를 발급 받은 사용자만이 디지털 콘텐츠를 이용할 수 있는 일련의 절차를 구축한다.

2) 워터마크 (Watermark)

디지털 워터마킹은 영상이나 음성 매체 등의 콘텐츠를 사람이 인식하지 못할 정도로 미세한 변화를 주어 저작권 정보를 삽입하고, 저작자의 저작권을 확인할 필요가 있을 때 삽입된 정보를 추출하는 방법으로 DRM에서 적용되는 핵심기술 중 하나이다. 다음의 그림 6과 같은 과정을 거쳐 워터마크를 삽입함으로써 불법 복제와 저작권의 문제를 해결한다. 먼저 원본 데이터와 생성한 워터마크를 삽입 알고리즘에 적용하여 원본 데이터에 미세한 조정을 하여 워터마크를 삽입 후 이에 대한 데이터를 배포하게 된다. 단, 워터마크가 삽입된 데이터와 원본 데이터를 추출 알고리즘에 연결함으로써 별도의 워터마크 추출이 가능하므로 원본 데이터 확보가 되지 않으면 워터마크 추출이 어렵다.

Fig. 6.

Watermark insertion and copyright validation

Ⅳ. 시스템 구현

BIM 공유환경의 시나리오는 통상적인 BIM 라이브러리 활용 프로세스와 비교함으로써 차별성이 부각된다(그림 7).

Fig. 7.

Comparison with BIM share process

BIM 모델 등록자와 권한 구매자의 정보와 공유대상의 데이터가 연계될 수 있도록 하기 위해 활용가능한 정보는 다음과 같다(표 4). BIM 라이브러리는 컨텐츠 특성 상 형상 파라미터와 속성값 수정을 통해 재활용이 가능하므로 거래 활성화에 대비하여 소유권을 기록하고 증명할 수 있는 것이 중요하다. 이에 블록체인 기술을 활용한 BIM 라이브러리 공유 플랫폼 프로토타입을 개발 중에 있으며 운영 시나리오 상 BIM 공급자는 NFT 발행을 위해 상용 BIM 라이브러리 원본파일, 국제표준 포맷인 IFC 파일, 이미지 썸네일을 등록하도록 설계하였다.

Table 4.

Utilization data when sharing BIM libraries based on NFT

표 4의 데이터는 모두 텍스트 데이터로써 일반적으로 데이터의 용량은 10KByte 미만으로, 블록체인에 저장하는 데에는 무리가 없다. 이러한 정보는 도면의 신뢰성을 높이는 데에 활용된다. 파일의 해시(Hash) 값은 블록체인에 저장됨으로써 거래시간과 함께 위/변조가 불가능한 지적자산이 된다. 이는 지적자산이 생성된 시점과 변경여부를 영구적으로 증명할 수 있게 하는 수단이다. 도면의 해시코드는 도면의 데이터 무결성을 제공할 뿐 아니라 분산 파일 시스템에서 여러 파일 중에 해당 도면을 식별하는 식별자(ID) 역할을 한다. 등록자의 디지털 서명이나 공개키는 해당 도면을 등록한 사람이 누구인지 검증하게 할 뿐 아니라 소유권 관리에 활용된다. 표 4의 데이터를 기반으로 구성한 BIM 공유 시스템의 인터페이스는 다음과 같다(표 5).

Table 5.

Configuration of interface based on NFT-BIM

BIM을 거래할 때, 중개업자의 간섭 권한을 최소화 하기 위해 BIM의 거래 주요 프로세스를 모두 스마트 컨트랙트로 개발하였다. 이를 통해 중개업자가 마음대로 거래를 간섭하거나 임의로 수수료를 책정하는 등의 독점적 지배 구조를 탈피할 수 있다. 첫 번째 이미지는 NFT방식으로 거래할 수 있는 BIM 모델 파일의 정보를 등록할 수 있다. 두 번째 이미지는 BIM NFT 데이터를 판매하는 화면이다. 소유권자는 ‘나의 보관함’ 화면에서 ‘판매하기’ 를 선택한후, 판매 등록에 필요한 정보를 입력한다. 판매 가격, 판매 종료일, 판매 권리, 다운로드 가능 횟수, 다운로드 가능 시간을 입력하고, 서명을 하면 해당 모델은 플랫폼를 통해 구매할 수 있게 된다. 세 번째는 조회권과 사용권의 설정에 따라 다르게 보여지는 화면이다. 네 번째는 한국빌딩스마트협회 개방형BIM플랫폼과 건설IT업체인 글로텍에서 제공하는 BIM 모델을 수집하여 프로토타입에 등록·관리 테스트를 진행한 화면이다.

Ⅴ. 결론

BIM은 객체 기반 모델로서 건설정보의 효율적 관리를 가능하게 한다. 특히 BIM 라이브러리는 형상정보, 재료 및 환경구축의 제반정보들을 포함하는 컴퍼넌트형 모델로서, 2D 도면 객체에 비해 상호연계성이 강화된 것이다. 본 논문의 목적은 NFT 기술을 활용하여 BIM 라이브러리를 판매·구매할 수 있게 하는 시나리오를 설계하는 것이며, 최종적으로 플랫폼을 구현하는 것이다.

BIM 라이브러리 개발자와 권한 구매자의 데이터 공유를 유도하기 위해 정보의 필요여부를 확인할 수 있도록 파일의 정보와 메타데이터의 연계체계를 정의하였다. 공유된 데이터의 보유·사용 권한을 판매·구매할 수 있게 함으로써 개발자의 데이터 권한을 보호하고 구매자가 지속적으로 접근할 수 있는 환경을 조성한다. 이와 같이 사용자의 요구에 따라 일련의 정보가 적절한 방식으로 전달되게 함으로써 데이터 소유권이 보호될 수 있도록 하였다.

이 공유모델의 핵심은 BIM라이브러리가 디지털 플랫폼에서 공유되었을 시 데이터 사용에 의해 발생될 수 있는 이익충돌요소를 최소화하는 것이었다. BIM라이브러리의 공유에 대한 방식은 디지털 저작권의 관리와 직결되어 있다. 저작권자가 배포한 디지털 콘텐츠가 저작권자가 의도한 대로 활용될 수 있도록 콘텐츠의 생성, 유통, 이용에 이르기까지 관리 및 보호에 대한 단계를 설정할 필요가 있다. 즉, 데이터를 암호화하고 데이터 접근에 대한 권한을 문의한 후 허용된 경우에만 활용할 수 있도록 하였다. BIM 공유환경의 활용과정은 기존 라이브러리 활용 프로세스와 비교하였을 때 라이브러리 개발자와 사용자 간 협의를 전제로 한 데이터 공유를 지원하였다.

BIM의 공유는 BIM설계 및 시공 대상의 활용을 장려하고 국제적 표준 및 국내 인프라BIM 체계와 연계함으로써 라이브러리 개발을 확대할 수 있게 할 것이다. 통상적인 기획, 설계 시공, 유지보수 방식에서 벗어나 선진적인 모델을 참조함으로써 지능화되고 자동화된 전일적 건설사업 시스템을 구축할 수 있을 것으로 기대된다. BIM 관련 설계가 활성화되게 함으로서 국내 표준과 프로세스에 적합한 독창적인 BIM 라이브러리와 이를 반영한 소프트웨어 개발로 연결될 것으로 기대된다.

Acknowledgments

This work is supported by the Korea Agency for Infrastructure Technology Advancement(KAIA) grant funded by the Ministry of Land, Infrastructure and Transport(Grant 22CTAP-C164356-02).

This work is supported by the Ministry of Land, Infrastructure and Transport(23 Management and Planning Projects of Construction CALS/Construction CALS Project)

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