[논문 리뷰] Construction Payment Automation Using Blockchain-Enabled Smart Contracts and Reality Capture Technologies

Hesam Hamledari, Martin Fischer|arXiv (Cornell University)|2020. 10. 28.

BIM and Construction Integration참고 문헌 74인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 드론(UAV)과 지상 차량(UGV)에서 수집한 실물 캡처 데이터를 빌딩 인포메이션 모델(BIM)과 통합하여 건설 진행 상황 지급을 자동화하는 블록체인 기반 스마트 계약 시스템을 제안한다. 이 시스템은 분산형 레지스트리에 진행 증거를 저장하고, 계약 내 지급과 근저당 권리 이전을 자동으로 트리거하며, 두 프로젝트에서 7명의 하도급 업체에 대해 지급 빈도, 세부성, 투명성이 향상된 방식으로 지급을 성공적으로 처리하였다.

ABSTRACT

This paper presents a smart contract-based solution for autonomous administration of construction progress payments. It bridges the gap between payments (cash flow) and the progress assessments at job sites (product flow) enabled by reality capture technologies and building information modeling (BIM). The approach eliminates the reliance on the centralized and heavily intermediated mechanisms of existing payment applications. The construction progress is stored in a distributed manner using content addressable file sharing; it is broadcasted to a smart contract which automates the on-chain payment settlements and the transfer of lien rights. The method was successfully used for processing payments to 7 subcontractors in two commercial construction projects where progress monitoring was performed using a camera-equipped unmanned aerial vehicle (UAV) and an unmanned ground vehicle (UGV) equipped with a laser scanner. The results show promise for the method's potential for increasing the frequency, granularity, and transparency of payments. The paper is concluded with a discussion of implications for project management, introducing a new model of project as a singleton state machine.

연구 동기 및 목표

• 건설 분야에서 중앙집중식이고 중개자가 개입하는 지급 프로세스를 제거하여 진행 기반 지급을 자동화한다.
• 실시간 현장 데이터를 활용해 물리적 진행(제품 흐름)과 재무 현금 흐름 사이의 격차를 메운다.
• 블록체인과 스마트 계약을 사용해 신뢰할 수 없고 투명하며 감사 가능한 지급 시스템을 개발한다.
• 드론과 지상 차량 등의 실물 캡처 기술을 BIM과 통합하여 객관적인 진행 검증을 가능하게 한다.
• 건설 프로젝트가 싱글톤 상태 기계로 기능하는 새로운 프로젝트 관리 모델을 제안한다.

제안 방법

• 고해상도 지오로케런스된 현장 영상 및 3D 모델을 제공하기 위해 카메라를 장착한 드론과 레이저 스캐닝 지상 차량(UGV)을 사용해 진행 데이터를 캡처한다.
• 실물 캡처 출력물을 내용 기반 주소 지정이 가능한 분산 파일 시스템(IPFS 등)에 저장하여 변조 방지 및 검증 가능성을 확보한다.
• 해시 처리된 진행 증거를 블록체인 기반 스마트 계약에 방송하여 자동 검증 및 실행을 수행한다.
• 스마트 계약은 캡처된 데이터로 검증된 사전 정의된 조건(예: 마일스톤 완료)을 충족할 경우 지급을 자동으로 실행한다.
• 지급 실행에 성공하면 자동으로 하도급 업체에게 근저당 권리가 이전되어 분쟁이 감소한다.
• BIM 모델과의 통합을 통해 물리적 진행과 디지털 프로젝트 계획 간 정확한 일치를 이루며, 자동 비교 및 검증이 가능해진다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 실시간 진행 데이터 기반으로 블록체인 기반 스마트 계약을 어떻게 활용해 건설 지급 정산을 자동화할 수 있는가?
• RQ2 드론과 지상 차량 등의 실물 캡처 기술이 재무 지급을 위한 신뢰할 수 있고 검증 가능한 진행 증거를 얼마나 잘 제공할 수 있는가?
• RQ3 블록체인과 통합된 분산 스토리지(예: IPFS)가 진행 데이터의 무결성과 감사 가능성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 이 시스템이 건설 프로젝트의 지급 빈도, 투명성, 행정 부담에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 건설 프로젝트를 싱글톤 상태 기계로 모델링할 수 있으며, 이는 프로젝트 관리 및 자동화에 어떤 함의를 지니는가?

주요 결과

• 실시간 드론과 지상 차량 데이터를 활용해 두 개의 상업적 건설 프로젝트에서 7명의 하도급 업체에 대해 지급을 성공적으로 자동화하였다.
• 진행 검증이 자동으로 거의 실시간으로 이루어져 지급 빈도가 증가하였으며, 기존 시스템에서 흔히 발생하는 지연이 감소하였다.
• 내용 기반 주소 지정 스토리지(IPFS)의 사용으로 데이터의 변조 방지 및 검증 가능성이 확보되어 진행 기록에 대한 신뢰도가 향상되었다.
• 지급 실행에 성공하면 자동으로 근저당 권리가 이전되어 법적 및 행정적 부담이 감소하였다.
• BIM과 실물 캡처의 통합을 통해 디지털 모델과 물리적 진행 간 정밀한 일치가 가능해져 정확도가 향상되었다.
• 싱글톤 상태 기계로 기능하는 프로젝트 관리 모델이 검증되었으며, 결정론적이고 감사 가능하며 투명한 상태 전환을 가능하게 하였다.