[논문 리뷰] Blockchain and BIM (Building Information Modeling): Progress in Academia and Industry

Michael Kuperberg, Matthias Geipel|arXiv (Cornell University)|2021. 03. 11.

Digital Transformation in Industry참고 문헌 35인용 수 8

한 줄 요약

이 논문은 학계와 산업계에서 블록체인과 빌딩 인포메이션 모델링(BIM)의 통합을 검토하며, 위변조 방지 데이터 공유, 감사 가능성, 안전한 협업을 입증하는 프로토타입과 개념 검증 사례를 강조한다. 연구 관심이 증가하고 초기 기술 프로토타입이 존재하지만, 상용화는 여전히 제한적이며, 2021년 기준으로는 단 한 가지 시장 제품(BIMCHAIN)만 존재하고 기업용 범용 구현은 없었다.

ABSTRACT

In construction, BIM (Building Information Modeling) promises to increase quality of data and to provide a shared, uniform view to all parties. While BIM tools and exchange formats exist, the distribution and safeguarding of data is an ongoing challenge. Distributed Ledger Technology and Blockchains offer a possible solution to this task, and they promise quality attributes such as tamper resistance, traceability/auditability and safe digitalization of assets and intellectual property. However, the practical application and adoption of Distributed Ledger Technology in the built environment requires a good understanding of tool maturity, performance and standardization. Also, user-oriented integration of BIM tools with the blockchain backend needs attention. The contribution of this paper is an overview over both industrial and academic progress at the intersection of BIM and blockchains/DLT.

연구 동기 및 목표

• 블록체인 기술과 빌딩 인포메이션 모델링(BIM)의 만남에서 현재의 연구 및 산업 응용 상태를 평가하기 위해.
• 데이터 무결성, 추적 가능성, 시스템 상호운용성과 같은 블록체인을 BIM 워크플로우에 통합할 때 발생하는 주요 과제를 규명하기 위해.
• 기존 프로토타입과 제품의 성숙도를 평가하고, 학술적 개념과 실제 구현 간 격차를 파악하기 위해.
• 분산원장기술(DLT)이 건설 프로젝트 데이터 관리에서 투명성, 책임성, 보안성을 향상시키는 데 어떻게 기여하는지 분석하기 위해.
• 스마트 컨트랙트와 탈중앙화 시스템이 다양한 이해관계자 간 협업이 가능하고 신뢰 기반의 BIM 프로세스를 가능하게 하는 잠재력을 탐색하기 위해.

제안 방법

• 2019년 이후 BIM과 블록체인/DLT 통합에 중점을 둔 학술 논문과 산업 프로젝트에 대한 체계적 서베이를 수행하였다.
• Ethereum, Hyperledger Fabric 등 블록체인 플랫폼을 사용한 기술 프로토타입 분석을 통해 실현 가능성과 구현 세부 사항을 평가하였다.
• 플러그인과 API를 통한 BIM 도구(예: Revit, Rhino)와 블록체인 백엔드 간의 통합 방식을 평가하였다.
• 선택된 프로토타입에서 확장성 있고 분산된 데이터 처리를 지원하기 위해 IPFS를 이용한 분산 파일 저장을 활용하였다.
• BIM 데이터 관리 맥락에서 허가된 블록체인(예: Hyperledger Fabric)과 공개 블록체인(예: Ethereum) 간의 비교를 수행하였다.
• 모델 제출, 승인 워크플로우, 공급망 추적과 같은 이해관계자 상호작용을 자동화하기 위해 스마트 컨트랙트 사용을 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 학계와 산업계에서 BIM 관련 프로젝트에 블록체인 기술이 현재 어느 정도의 성숙도와 도입 수준을 보이고 있는가?
• RQ2 기존 프로토타입은 BIM 도구를 블록체인 백엔드와 어떻게 통합하는가? 이 과정에서 발생하는 기술적 과제는 무엇인가?
• RQ3 블록체인이 BIM 워크플로우에 기여하는 주요 품질 특성(예: 감사 가능성, 위변조 방지, 데이터 무결성)은 무엇인가?
• RQ4 강력한 학술 관심과 개념 검증 사례가 존재하는 바에도 불구하고, 왜 블록체인-BIM 솔루션의 상용화는 아직 초기 단계에 머물러 있는가?
• RQ5 현재의 구현은 엔터프라이즈 수준의 DLT 플랫폼을 얼마나 활용하고 있으며, 성능과 확장성 측면에서 공개 블록체인과 비교해 볼 때 어떤가?

주요 결과

• 2021년 기준으로 BIM과 블록체인을 통합한 유일한 상용 제품은 BIMCHAIN 뿐이며, 2018년 베타 출시 이후로 업데이트가 이루어지지 않았다.
• 대부분의 학술 논문은 개념적 프레임워크나 개념 검증 프로토타입에 초점을 맞추고 있으며, Ethereum, Hyperledger Fabric 또는 고유 시뮬레이터를 사용한 실제 프로토타입을 기술한 논문은 단 4편 뿐이다.
• Dounas 등(2020)의 프로토타입은 Grasshopper와 스마트 컨트랙트를 통해 Revit와 Ethereum을 성공적으로 통합하였으며, 소스 코드는 GitHub에 공개되어 있다.
• 분산 파일 저장을 위해 IPFS를 사용하는 것은 프로토타입에서 일반적이지만, 기본적으로 공개되는 성격으로 인해 개인정보 보호 문제를 야기한다.
• 연구 관심이 증가하고 있음에도 불구하고, R3 Corda나 Quorum와 같은 엔터프라이즈 수준의 DLT 플랫폼은 최근 문헌에서 거의 언급되지 않아, Ethereum과 Hyperledger Fabric처럼 접근성이 높은 플랫폼을 선호하는 경향을 보인다.
• Yang 등(2020)의 체계적 서베이에 따르면, 조사된 27개의 연구 중 23개가 '기본 단계(Inception)'로 분류되고, 단 4개만 '개념 검증(Proof-of-concept)'으로 분류되어 있어, 이 분야가 아직 초기 연구 단계에 머물러 있으며 실제 검증은 제한적임을 시사한다.