KR100924929B1 - 유한분할을 통한 건물의 일조면적 분석방법 - Google Patents

유한분할을 통한 건물의 일조면적 분석방법 Download PDF

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Abstract

햇빛의 입사되는 건물의 개구부에 유한분할법 및 선 분석법을 이용하여 건물의 일조면적을 수치적으로 도출하는 건물의 일조면적 분석방법이 개시되어 있다. 이를 위하여, 분석대상 건물의 개구부를 유한분할하고, 선 분석하여 건물의 일조면적을 계산하는 건물의 일조면적 분석방법을 제공한다. 본 발명에 의하면, 건물의 일조면적 분석방법은 건축 예정 또는 기 건축된 건물의 일조면적을 분석할 수 있다. 따라서 정량적인 일조 침해의 정도를 가시적으로 판단할 수 있으며, 점 분석방법보다 정확한 일조면적의 분석이 가능하다. 또한, 면 분석방법보다 수행과정이 간단하여 분석 시간이 실질적으로 감소되는 효과가 있다.

Description

유한분할을 통한 건물의 일조면적 분석방법{METHOD FOR ANALYZING THE AREA OF SUNSHINE FOR BUILDING BY FINITE PARTITION}
본 발명은 유한분할을 통한 건물의 일조면적 분석방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건물 내부로 햇빛을 입사시키는 건물의 개구부를 다수의 단위셀로 유한분할하고, 상기 개구부로 입사되는 햇빛의 일조면적을 각 단위셀별로 선 분석하여 건물의 일조면적의 계산에 대한 신뢰도를 현저히 향상시킬 수 있는 유한분할을 통한 건물의 일조면적 분석방법에 관한 것이다.
일반적으로, 건물 등을 건설하는 경우 건물에 대한 태양에너지의 유입을 고려하여(우리나라에서는 흔히 건물의 '향(방향)'이라는 요소로 지칭되기도 한다) 건물을 설계하고 시공하고 있다. 이때, 대상건물의 주요개구부의 위치, 주변 지형 및 인근 건물의 기하학적 영향에 따라 대상 건물에 주어지는 태양에너지의 유입이 변화하며, 그 건물의 외부 환경적 요인에 따라 부동산 가치에 영향을 주게 된다.
이러한 태양에너지 유입의 총량은 1차적으로 주요개구부가 위치하는 방향과 주변지형의 높낮이에 따라 그 대상 건물이 철거되기 전까지 영구적으로 결정되며, 2차적으로 그 주요개구부와 태양의 투사방향 사이에 간섭을 주는 주변의 지형지물, 예컨데 건물의 영향에 따라 변화된다.
현재, 부족한 택지난을 해소하기 위해서 건설 교통부 등 관련 당국에서는 건축법 등 관련 법규의 안동거리의 확보 기준을 지속적으로 완화시키고 있는 실정이다. 여기서, 안동거리란 남측면에 세워진 건물로 인하여 피해를 보게 되는 북측면의 건물이 일정한 양의 일조 및 일사를 받기 위한 하나의 기준으로 북측면의 건물높이와 남북측 건물 사이에 띄워진 거리의 비를 의미한다.
그 결과, 80년대 건물높이의 1.5배에 달하던 인동거리가 지속적으로 감축되어 현재 0.8배까지 감축된 상황이다. 현재 정부나 자치단체가 규정하는 법규는 쾌적한 거주환경의 보장보다는 택지난 해소를 위한 정책수립에 초점을 맞춤에 따라 충분한 일조확보에 의한 쾌적한 환경을 보장하지 못하는 결과를 초래하였고, 택지난에 따른 재개발사업이 확대되는 등 국내의 제반현황을 감안할 때, 계속 시공회사 사이에 일조, 일사 관련 민원은 점차 급증하게 될 것이다.
이에 따라, 일조 및 일사에 관련된 민원 발생을 막기 위해 건축 예정인 건물의 일조권을 분석할 수 있는 방법들로 월드램 태양궤적도를 사용한 분석방법과 평면 일영도를 사용한 분석방법 및 3차원 모델에 대한 시각적 일조/조망 시뮬레이션 방법이 개발되었다.
상기 월드램 태양궤적도를 사용한 분석방법은 연중 지정일에 대한 3차원 공간상의 태양궤적을 매핑 작업을 통하여 2차원 평면상에 표현함으로써, 일조여부를 용이하게 파악할 수 있으나, 하나의 지정 관측 포인트에서 작도되는 단점이 있다. 즉, 월드램 태양궤적은 관측자의 지정 포인트 및 지정 방향을 기준으로 작성되므로 일조시간에 대한 오차가 발생할 수 있다.
상기 평면 일영도를 사용한 분석방법은 평면상에서 태양의 궤적에 따른 그림자를 표현하거나, 그림자가 지는 시간대역에 대한 영역을 표시하는 방법이다. 이는 토지에 대한 일조권 분석 및 초고층 건물이 주변에 미치는 영향에 대한 개괄적 분석 시에 유용하게 사용될 수 있지만 대부분의 일조권 분석은 개구부를 기준으로 이루어지며, 이러한 개구부는 평면상 90°각도로 형성되어 있고 건물이 건설되는 토지에 비해 높은 위치에 분포하고 있기 때문에 정확한 분석이 어려운 문제점이 있다. 따라서, 일영 시간대에 대한 평면적 분석은 실제 인근 건물에 미치는 영향을 정량화 할 수 없고, 시각적으로 판단할 수 있는 근거 자료로 활용된다. 그러나, 상당수의 지방자치단체에서 신축건물에 대한 일조권 피해를 심의할 때, 상기 방법을 사용하고 있다.
상기 3차원 모델에 대한 시각적 일조/조망 시뮬레이션 방법은 90년대 후반부터 현재까지 많이 사용되고 있는 방법으로 기존 평면상의 문제점을 해소하고, 컴퓨터를 통하여 실제 3차원 상에서 각각의 세부적인 면들에 그림자가 시간대역별로 어떻게 변화하는가를 확인할 수 있으며, 3D MAX 또는 Auto CAD를 통하여 결과이미지를 획득할 수 있다.
또한, 상당히 정확하고 정밀한 결과치를 획득할 수 있으나, 그 결과치 역시 시간대별 3차원 공간상에서의 그림자 이동을 시각화한 것으로 정밀한 수치적 결과 치를 도출할 수 없는 문제점이 있다.
이와 같이 주위 건물들에 의해 일영의 환경적 요소를 정략적으로 분석하는 방법들은 환경 영향분석에 필요한 주변 건물을 CAD(Computer Aided Design)를 통해 2차원적으로 입력하고 이 실체의 속성수정을 통해 3차원으로 변환시킨 후 그래픽 프로그램이나 캐드 프로그램 등으로 일조 시뮬레이션을 실시한 후 이 실시한 결과를 프린트 출력하여 일영 환경 영향 분석을 필요로 하는 건물이나 지역을 목측(目測)을 통해 계량화, 정량화하여 분석하였다.
이러한 일예로서, 도 1은 일반적인 일영 환경 영향 분석방법을 순차적으로 나타내는 순서도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 그래픽 툴을 이용하여 2D 데이터를 입력하여 3D 데이터로 변환한 지오메트릭 형태의 벡터 데이터를 입력받는다(S500). 그 다음, 입력받은 벡터 데이터에 위도 및 경도를 입력하고 분석시간을 입력하여 일조 시뮬레이션을 수행한다(S502). 그리고 일조 시뮬레이션한 결과의 일영 계산결과를 시각화하여 표시한다(S504). 이렇게 표시된 일영 결과값을 보고 벡터 데이터에 수정사항이 있을 경우(S506)에는 지오메트릭 형태의 그래픽을 수정하여 다시금 벡터 데이터를 입력받게 된다(S500). 그러나 수정작업이 필요하지 않을 경우에는 일영 계산에 주요하지 않았던 건물의 부속물들 즉, 베란다, 발코니 등을 그려 넣은 후 이미지를 출력한다(S508, S510).
이렇게 출력된 이미지에서 일영면적을 목측에 의해 측정하고(S512), 도식화 하여 분석값(S514)을 출력하여 일영분석(S516), 일조분석(S520), 경관분석(S518)을 수행하게 된다.
도 2는 일반적인 일영 환경 영향분석을 위한 그래픽 출력물을 나타내는 도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 일조 시뮬레이션을 수행한 결과 건물 'A'와 건물 'B'에 의해 발생된 음영이 건물 'C'에 어떤 영향을 주고 있는지를 목측을 통해 건물 'C'에 나타난 음영면적을 체크하여 정량화하게 된다.
그런데, 목측에 의한 음영면적을 체크할 때 단일건물에 의해 발생되는 음영 즉, 건물 'A'에 의해 발생되는 음영 'A1'이나, 건물 'B'에 의해 발생되는 음영 'B1'에 의해서만 발생된 음영일 경우에는 그 면적을 체크하는 것이 가능하지만, 음영 'D'와 같이 건물 'A'와 건물 'B'에 의해 복합적으로 발생된 음영의 경우에는 그 일영의 원인제공 요소를 정확하게 파악할 수 없을 뿐만 아니라 음영교차부분을 계량화하기가 어렵다.
따라서, 일영 환경 영향 분석을 하기 위한 실체의 입력 및 분석시간이 장기화 될 수밖에 없으며, 일영 부분이 두 개 이상의 건물로 인한 음영교차부분을 계량화하기 어렵다.
또한, 위와 같은 분석결과는 단순 그래픽처리로 시각화한 이미지를 출력하는 것이기 때문에 입력조건, 즉 시간대, 건축물높이, 층수 등이 변화하였을 때는 다시 변경된 내용을 수정하기 위해 그래픽 프로그램이나 캐드 프로그램을 통해 변경된 내용을 일일이 수작업을 통해 수정하여 일조 시뮬레이션을 다시 수행하여 출력하여야 하기 때문에 점점 복잡해져가는 건축물로 인해 다양한 모양의 그림자로 인한 일 영의 계량화는 오랜 시간을 요하는 작업이 된다.
또한, 단순한 그래픽의 출력물에 의한 목측에 의해 일영 환경을 분석하기 때문에 일사각에 따른 광원밀도 분석기능도 불가능하다.
아울러, 일반적인 그래픽 프로그램과 캐드 프로그램의 가장 큰 한계는 그래픽 데이터(벡터 데이터 포함)와 난 그래픽(non-graphic) 데이터의 결합이 불가능하다는 것이다. 즉, 입력된 그래픽 데이터는 단순히 그림일 뿐, 어떠한 속성도 포함되어 있지 않다. 따라서, 그래픽 데이터 중 속성의 변화가 발생했을 경우 그래픽 데이터가 자동으로 변화하지 않기 때문에 속성의 변화에 따라, 즉 건물의 층수 등이 변함에 따라 그래픽 데이터 변경하기 위해 기존의 그래픽 데이터를 수작업하여 다시 그려주어야 하는 문제점이 있다.
도 3은 일조 일영 분포도를 나타낸 도이다.
여기에 도시된 바와 같이 건물 'E'에 의해 발생되는 일조, 일영의 분포도를 분석하기 위해서는 건물 'E'에 의해 주변 지역에 발생되는 일영을 각 시간별로 시뮬레이션하여 도시한 그림들을 종합하여 분포도를 만들고, 이를 분석하여 각 지역의 일조 가능시간을 표시하게 되어 건물 'E'의 일영에 의해 영향을 미칠 환경적 객체인자 파악이 어렵다.
이와 같이 일반적인 그래픽 프로그램이나 캐드 프로그램을 사용하여 일조 시뮬레이션에 의한 출력물을 목측에 의한 방법으로 일조 환경 영향을 분석하는 방법은 수정작업이 힘들고, 그 결과치를 정량적으로 제시할 수 없을 뿐만 아니라 일반인이 쉽게 이해할 수 없으며, 조사 분석기간도 늘어나는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 3차원 건물 데이터와 지역데이터, 및 연중 날짜와 시간에 따라 변화하는 태양의 위치 데이터를 이용하여 건물의 높이 및 구조와 주변 지형지물에 따른 일조 환경을 예측하고, 햇빛이 입사되는 건물의 개구부에 유한분할법 및 선 분석법을 수행하여 건물의 일조면적을 수치적으로 도출할 수 있는 건물의 일조면적 분석방법을 제공하는데 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에서는 일조 분석대상 건물의 개구부를 다수의 다각형 단위셀로 유한분할하는 단계와, 상기 다각형 단위셀에 대한 각 꼭지점의 일사여부를 기준으로 상기 다수의 다각형 단위셀을 다각형 단위셀의 모든 꼭지점에 햇빛이 입사되는 일역셀, 모든 꼭지점에 햇빛이 입사되지 않는 일영셀, 일부의 꼭지점에 햇빛이 입사되는 광역셀로 구분하는 단계와, 상기 광역셀의 변에 대한 햇빛의 입사여부를 분석하여 입사점을 결정하고, 상기 변의 입사점을 연결하여 상기 광역셀을 일역 영역과 일영 영역으로 구분하는 단계, 및 상기 일역셀의 면적과, 상기 광역셀에 대한 일역 영역의 면적을 연산기에서 계산하여 일조면적을 산출하는 단계를 포함하는 유한분할을 통한 건물의 일조면적 분석방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, 건축 예정 또는 기 건축된 건물의 일조면적을 분석할 수 있어 민원 발생의 소지를 없앨 수 있으며, 다양한 일조환경 영향 평가에 활용할 수 있다.
또한, 특정 날짜와 시간에 투사되는 일조량 및 일사 각도에 따른 일조면적을 정확히 분석함으로써 정량적인 일조 침해의 정도를 가시적으로 판단할 수 있다.
아울러, 선 분석방법을 사용하여 점 분석방법보다 신뢰도가 향상된 일조면적의 분석이 가능하고, 면 분석방법보다 수행과정이 간단하면서도 건물의 일조면적 분석의 신뢰도는 면 분석방법과 유사하다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 의한 건물의 일조면적 분석방법을 상세하게 설명한다. 아래의 도면에서 원칙적으로 각 도면에 사용된 같은 도면부호는 같은 구성요소를 나타낸다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
본 발명의 일실시예에 의한 유한분할을 통한 건물의 일조면적 분석방법은 분석 전제 조건에 따라 분석 결과의 오차 범위가 변화되므로 모델링 오류, 모델링 범 위의 축소 등 오차 범위를 증가시키는 것을 방지하기 위해 다음과 같은 전제 조건을 가질 수 있다.
1) 일조 분석 시 태양 직광은 산란하지 않는 것으로 가정한다.
2) 주변 환경에 의한 반사광은 특수 상황을 제외하고는 고려하지 않는다.
3) 일조면적 분석 시 실내로 유입되는 태양의 입사각도에 대한 고려는 제외한다.
4) 분석대상 건물의 개구부는 이상적으로 유지 및 관리되며 투명한 것으로 가정한다.
5) 기상환경은 일조상태가 양호하고, 구름/안개/비/눈 등과 같은 일조 및 조망 저해요소는 배제한다.
6) 일조에 영향을 줄 수 있는 주변 지형지물은 고려한다.
7) 일조면적의 왜곡이 발생하지 않도록 분석대상 건물에 대한 정밀 모델링과 더불어 반경 1㎞ 이상의 3차원 광역 모델링을 수행한다.
8) 3차원 모델링의 검증은 분석 기간 내 동일시점에서 분석대상 건물의 실제 촬영한 결과와 비교한다.
본 발명의 일실시예를 위해서는 3차원 건물의 형상데이터와, 위도 경도의 좌표값을 갖는 지역데이터, 그리고 태양의 위치데이터를 저장하는 데이터베이스가 구비된다. 또한, 상기 데이터베이스를 관리하고 연산을 수행하는 연산기로서 중앙처리장치와 사용자로부터 각종 데이터 및 파라메터를 입력받기 위한 입력장치와, 일조면적의 분석결과를 출력하고 보관하기 위한 출력장치와, 중앙처리장치에서 연산 에 필요한 데이터를 저장하기 위한 메모리가 구비된다. 여기서, 상기 입력장치로는 키보드, 마우스, 터치스크린 등 당업계에서 통상적으로 사용되는 입력장치라면 어떠한 입력장치를 사용하여도 무방하며, 상기 출력장치로는 모니터, 프린터 등 당업계에서 통상적으로 사용되는 출력장치라면 어떠한 출력장치를 사용하여도 무방하다.
도 4는 본 발명에 따른 건물의 일조면적 분석방법의 제조 공정을 순서도로 표시한 것이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 의한 건물의 일조면적 분석방법은 다음과 같다.
일조 분석대상 건물의 개구부(2)를 다수의 다각형 단위셀(10)로 유한분할하는 단계(S132)와, 상기 다각형 단위셀(10)에 대한 각 꼭지점의 일사여부를 기준으로 상기 다수의 다각형 단위셀(10)을 다각형 단위셀(10)의 모든 꼭지점에 햇빛이 입사되는 일역셀(20), 모든 꼭지점에 햇빛이 입사되지 않는 일영셀(40), 일부의 꼭지점에 햇빛이 입사되는 광역셀(30)로 구분하는 단계(S134)와, 상기 광역셀(30)의 변에 대한 햇빛의 입사여부를 분석하여 입사점을 결정하고, 상기 변의 입사점을 연결하여 상기 광역셀을 일역 영역(34)과 일영 영역(36)으로 구분하는 단계(S136), 및 상기 일역셀(20)의 면적과, 상기 광역셀(30)에 대한 일역 영역(34)의 면적을 연산기에서 계산하여 일조면적을 산출하는 단계(S138)를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 의한 건물 일조면적 분석방법은 시각적으로 표현되는 시간대역별 분석대상 건물의 일조면적을 수치적으로 변환시켜 일조면적을 분 석(S130)하는 방법으로서, 건물 자체에 대한 일조면적을 분석하지 않고, 건물의 거주자에 대한 실질적인 일조면적을 분석하기 위해 건물 내부로 햇빛이 관통하는 건물의 개구부(2), 예컨대 창과 문에 대한 일조면적을 분석한다.
상기 단계(S132)는 분석대상 건물의 개구부(2)를 다수의 단위셀(10)로 유한분할하는 단계로서, 데이터베이스에 저장된 분석대상 건물의 전 개구부(2)를 다각형 단위셀(10)로 분할한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 개구부(2)를 나타내는 평면도이다.
도 5을 참조하면, 예를 들어, 상기 개구부(2)를 단위셀(10)로 유한분할하는 경우에는 상기 개구부(2)가 동일한 면적을 갖는 다수의 단위셀(10)로 구성될 수 있도록 상기 단위셀(10)을 다각형, 바람직하게는 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 등으로 분할하며, 보다 바람직하게는 정사각형, 직사각형 또는 삼각형으로 분할한다. 이와 같이, 상기 단위셀(10)은 개구부의 형태에 따라 그 형태가 변화될 수 있다. 예컨데, 사각형 개구부는 정사각형 또는 직사각형 단위셀로 분할하며, 원형의 개구부는 오각형 등의 단위셀로 분할할 수 있다.
특정 양태로서, 본 발명에 따른 단위셀(10)이 정사각형으로 분할되는 경우, 각 단위셀의 크기가 30㎝ x 30㎝이면 면적기준으로 1%의 오차범위를 가질 수 있다. 또한, 각 단위셀의 크기가 10㎝ x 10㎝이면 0.4%의 오차범위를 가질 수 있어 30㎝ x 30㎝의 경우에 비해 오차범위는 감소되지만 연산속도는 저하된다. 아울러, 각 단위셀의 크기가 5㎝ x 5㎝ 이하인 경우에는 10㎝ x 10㎝의 경우에 비해 오차범위는 감소되지만 연산속도는 저하된다. 즉, 일조면적 분석에 대한 연산속도는 단위 셀(10)의 크기에 반비례한다.
상기 단계(S134)는 상기 개구부(2)의 일조면적에 대한 선 분석을 수행하는 단계로서, 상기 다각형 단위셀(10)에 대한 각 꼭지점의 일사여부를 기준으로 상기 다수의 다각형 단위셀(10)을 다각형 단위셀(10)의 모든 꼭지점에 햇빛이 입사되는 일역셀(20), 모든 꼭지점에 햇빛이 입사되지 않는 일영셀(40), 일부의 꼭지점에 햇빛이 입사되는 광역셀(30)로 구분한다.
상기 단계(S136)는 상기 광역셀(30)의 변에 대한 햇빛의 입사여부를 분석하여 입사점을 결정하고, 상기 변의 입사점을 연결하여 상기 광역셀을 일역 영역(34)과 일영 영역(36)으로 구분하는 단계로서, 다각형 광역셀(30)의 각 변(邊), 예컨대 선에 대한 햇빛의 입사여부를 분석하여 상기 광역셀(30)의 햇빛이 입사되는 꼭지점과 햇빛이 입사되지 않는 꼭지점을 연결하는 변상에서 결정되는 입사점, 예컨대 제 1 입사점(32') 및 제 2 입사점(32")을 산출하고, 각 선에 대한 햇빛의 입사점(32', 32")을 연결하여 상기 광역셀(30)을 햇빛이 비추는 일역 영역(34)과 그림자가 생성되는 일영 영역(36)으로 구분한다.
이때, 상기 광역셀(30)은 면 분석을 통하여 정확한 입사선을 결정하거나, 단위셀(10) 내부를 다시 소분할하여 보다 정확한 입사선을 결정하여 일역 영역(34)과 일영 영역(36)을 구분할 수도 있으나, 계산의 효율 등에 비해 오차 범위가 미미한바, 상기 제 1 입사점(32') 및 제 2 입사점(32")을 직선으로 연결하여 일역 영역(34)과 일영 영역(36)을 구분하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 일역셀(20)이란 햇빛이 전부 비추는 단위셀을 의미하며, 상기 광역셀(30)이란 햇빛이 비추는 영역과 그림자가 생성되는 영역을 포함하는 단위셀을 의미하며, 상기 일영셀(40)이란 그림자가 전부 생성된 단위셀을 의미한다.
상기 단계(S138)는 상기 일역셀(20)의 넓이와 광역셀(30)의 일역 영역(34)의 넓이를 연산기, 예컨대 중앙처리장치에 입력하여 건물의 일조면적을 계산하는 단계로서, 계절별 시간과 건물의 형태 및 높이에 따른 건물의 일조면적이 메모리에 저장된다. 이때, 상기 일역셀(20)은 다각형, 바람직하게는 정사각형 또는 직사각형이고, 상기 일역 영역(36)은 직각 삼각형이므로 초기 설정된 단위셀(10)의 넓이에 따라 일조면적이 용이하게 계산될 수 있으며, 이러한 일역셀(20) 및 일역 영역(34)의 계산 방법은 당업계에서 통상적으로 사용되는 계산방법을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 건물의 일조면적 분석방법은 사용자가 지정한 기준점에 따라 일조면적의 넓이의 오차가 많이 발생하는 점 분석법에 비해 신뢰도가 향상되고, 복잡한 분석과정을 통해 일조면적을 분석하는 면 분석법에 비해 제 1 입사점(32')과 제 2 입사점(32")을 직선으로 연결하여 일역 영역(34)과 일영 영역(36)을 구분하는 선 분석법을 사용하여 상기 면 분석법과 유사한 신뢰도를 유지하는 동시에 분석 시간 및 분석 절차를 감소시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 건물 일조면적 분석방법을 나타내는 순서도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 건물 일조면적 분석방법은 상 기 유한분할하는 단계(S132)를 수행하기 전에 상기 일조 분석대상 건물의 형상 데이터 및 상기 일조 분석대상 건물의 일조에 영향을 미치는 주변 지형지물 데이터를 입력받아 데이터베이스에 저장하는 제 1 단계(S100)와, 상기 데이터를 기반으로 태양의 방위각 및 고도각을 계산하기 위하여 상기 일조 분석대상 건물의 결정할 수 있는 위도, 경도, 및 분석기준일, 분석시간을 포함하는 분석정보 데이터를 입력받아 상기 데이터베이스에 저장하는 제 2 단계(S110), 및 상기 데이터베이스의 데이터를 이용하여 태양의 고도 및 위치에 따라 상기 일조 분석대상 건물의 개구부에 대한 일조여부가 판단될 수 있도록 건물, 지반, 벽면을 3차원 벡터 데이터로 형상화하는 제 3 단계(S120)를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 단계(S100)는 건물형상 데이터 및 주변 지형지물 데이터를 입력받아 데이터베이스에 저장하는 단계로서, 상기 건물형상 데이터 및 주변 지형지물 데이터는 데이터베이스와 유/무선으로 연결된 외부의 서버로부터 건물형상 및 주변 지형지물의 기본 데이터를 수신받아 설정되거나, 입력장치로 건물형상 데이터 및 주변 지형지물 데이터의 갱신된 데이터 또는 직접 측정한 데이터를 입력받아 설정된다.
상기 기본 데이터로는 설계도면, 항측자료 등이 사용될 수 있고, 직접 측정하는 방법으로는 레이져 측정법, 3차원 스캐닝 측정법 등이 사용될 수 있다.
또한, 초기 파라메터 입력과정에서 건물을 구분하기 위해 사용될 건물명, 건물의 높이, 일조환경 분석 시 해당 건물의 몇 층까지 그림자가 생기는지 용이하게 파악할 수 있도록 건물 층수를 디스플레이하기 위해 사용될 건물 층수가 입력되고, 화면상에서 전면 건물에 의해 후면에 위치한 건물의 그림자 영역을 명확히 파악하지 못할 경우를 대비해 건물의 형태를 외곽선으로만 표시하는 기능을 적용할 건물을 지정한다.
상기 제 2 단계(S110)는 상기 제 1 단계(S100)를 통해 입력된 데이터를 기반으로 태양의 방위각 및 고도각을 계산하기 위하여 분석 객체인 분석대상 건물이 위치하고 있는 위도, 경도, 분석기준일, 분석시간의 분석정보 데이터를 입력받아 데이터베이스에 저장하는 단계로서, 상기 방위각 및 고도각을 계산하는 방법은 어떠한 방법을 사용하여도 무방하지만, 당업계에서 통상적으로 사용되는 방위각 및 고도각 계산방법을 사용하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 위도 및 경도는 분석대상 지역의 위도, 경도를 도분초(DMS) 단위로 입력하고, 분석기준일은 일조 침해를 분석하는 경우에만 동지일을 기준일로 한다. 또한, 분석시간은 진태양시 또는 지방표준시를 선택할 수 있으며, 일조 침해를 분석할 때는 진태양시를 사용하고, 기본값 지정은 모든 입력 값을 기본값(방위각 : 0, 위치 : 서울, 기준일 : 12월 22일, 진태양시)으로 설정한다.
태양의 위치는 지평면 상의 기점을 중심으로 천구 위를 태양이 동에서 서쪽으로 이동한다고 가정하여 구한다. 어느 시각의 천구 상 태양의 위치는 태양 방위각(α)과 태양 고도각(h)의 두 각도로 표시할 수 있다.
즉, 태양 고도각(h)은 그 시각의 천구 상의 태양과 기점을 연결하는 선과 이것의 수평면 상의 투영선과 이루는 각으로, 이는 0 내지 90˚ 사이에서 변화한다. 상기 태양 방위각(α)은 투영선과 남북측이 이루는 각으로 정의되고, 일반적으로 정남을 기준으로 하여 동쪽으로는 ( + ), 서쪽으로는 ( - ) 부호를 표시하며, 이는 0 내지 180˚ 사이에서 변화한다.
특정 양태로서, 본 발명에 따른 태양 방위각과 태양 고도각은 위도(φ), 일적위(日赤緯), 진태양시 시각( t )에 의하여 결정되며, 태양고도(h)와 태양 방위각(α)은 다음의 계산식들에 의해 계산될 수 있다.
[계산식 1]
Figure 112008008013060-pat00001
또는,
Figure 112008008013060-pat00002
단, 계산식 1에서 φ는 그 지방의 위도, δ는 일적위, t는 시각(時角)을 각각 나타낸다.
그리고, 일적위(δ)와 시각(t)은 다음의 계산식 2 및 계산식 3과 같이 얻어진다.
[계산식 2]
Figure 112008008013060-pat00003
[계산식 3]
Figure 112008008013060-pat00004
여기서, n은 정월 초하루부터의 통산일(1월 1일부터 n날째), T는 표준시, L은 그 지방의 경도를 각각 나타낸다. 또한, e는 균시차[단위 : 분]라 하며, 이는 계산식 4와 같이 구할 수 있다.
[계산식 4]
Figure 112008008013060-pat00005
여기서, 태양의 위치를 나타내는 고도 및 방위각만으로는 그림자를 생성하기에 부족하며, 고도 및 방위각으로 표시된 태양의 위치를 실제 태양의 거동과 유사한 거리로 이동시켜야 한다. 이때, 실제 태양의 거리는 원일점에서 152 x 109m이고, 근일점에서 147 x 109m으로 유동적이나, 약 1.0 x 10 8m 정도의 절대거리에서 태양이 있다고 가정하여도 그림자의 크기에는 실제와 육안으로 식별할 수 없을 정도의 오차를 보였기 때문에, 컴퓨터에서 제어 가능한 유효 숫자 및 프로그램의 효율성을 위하여 1.0 x 108m 정도의 절대거리에서 태양이 원구상의 표면을 이동하는 것으로 설정하였다. 태양의 고도 및 방위각으로 산출된 위치좌표를 데카르트 공간 상의 임의의 좌표점으로 변환하는 과정은 다음과 같다.
방위각이 α인 경우 원점에서 거리가 1인 점(L=1)을 X-Z 좌표축에 나타낼 때, (x, z)은 (sinα,cosα)로 표시할 수 있으며, 이점을 고도(h)만큼 회전 이동시키면, 방위각 및 고도각으로 표시된 데이터를 원점에서 절대거리가 1인 (x, y, z)좌표로 변환할 수 있다. 이러한 방법으로 y좌표는 tan(h)를 구할 수 있으며, 각각의 좌표성분에 절대거리를 곱하면 실제 태양과 유사한 거동을 하는 좌표값을 얻을 수 있다.
상기 방법은 방위각과 고도각을 단위벡터로 표시한 후, 각 좌표성분에 절대거리를 곱하여 이동시키는 것과도 동일한 개념이며, 산출식은 계산식 5와 같다. 전술한 바와 같이 본 발명에서는 태양까지의 절대거리(AB)를 1.0 x 108로 설정하였다.
[계산식 5]
Figure 112008008013060-pat00006
상기 제 3 단계(S120)는 상기 데이터베이스의 데이터를 이용하여 태양의 고도 및 위치에 따라 그림자가 생성될 수 있도록 건물, 지반, 벽면을 3차원 벡터 데 이터로 형성화하는 단계로서, 제 1 단계(S100) 및 제 2 단계(S110)를 통해 데이터베이스에 입력된 각 데이터를 연계하여 3차원 벡터 데이터를 형성, 예컨대 3차원 모델링을 수행한다. 이때, 상기 3차원 모델링은 대상 건물에 대한 주변 지형지물의 영향을 고려하기 위해 주변 지형지물에 대한 정밀 모델링을 수행하는 3차원 광역 모델링을 수행하는 것이 바람직하다.
여기서, 3차원 벡터 데이터는 기존의 사용 그래픽 프로그램에서 제공하는 파일, 예컨대 3D MAX, Auto CAD 등의 데이터 파일을 통하여 획득되거나 사용자의 직접 입력에 의해 획득될 수 있다.
한편, 분석대상 건물에 대한 일조면적 분석시간을 단축하기 위해 미리 계절별 시간, 지역별 건물의 형태와 높이, 주변 지형지물의 형태와 높이, 태양의 고도각 및 방위각에 따른 분석대상 건물의 그림자 변화 패턴을 메모리에 그래픽 라이브러리로 저장할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 건물 일조면적 분석방법을 나타내는 순서도이다.
도 7를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 건물 일조면적 분석방법은 상기 3차원 벡터 데이터로 형상화하는 단계(S120)와 유한분할하는 단계(S132) 사이에 3차원 벡터 데이터의 신뢰도를 검증하는 단계(S125)가 더 포함될 수 있다. 상기 신뢰도를 검증하는 단계(S125)는 3차원 벡터 데이터와 해당 건물을 실제 촬영한 결과를 비교하며, 오차범위가 1% 미만이면 유한분할하는 단계(S132)를 수행한다.
이때, 신뢰도를 검증하는 단계(S125)를 통과하지 못하면 실제 지형지물과 일치될 수 있도록 다른 지형지물 계측 데이터, 바람직하게는 3차원 스케닝 측정 데이터를 데이터베이스에 입력한 후 제 1 단계(S100)를 재수행한다.
또한, 상기 건물의 일조면적을 계산하는 단계(S130) 다음에는 시간에 따른 건물의 일조면적 분석결과를 출력장치, 예컨대 프린터, 모니터의 화면 등을 통해 표 또는 비트맵 형태의 3차원 그래픽 파일 형태로 출력하여 사용자에게 보여주는 분석결과 출력단계(S140)를 더 포함할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 일반적인 일영 환경 영향 분석방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 종래의 일반적인 일영 환경 영향분석을 위한 그래픽 출력물을 나타내는 도이다.
도 3은 종래의 일조 일영 분포도를 나타내는 도이다.
도 4는 본 발명에 따른 건물 일조면적 분석방법을 나타내는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 개구부를 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 건물 일조면적 분석방법을 나타내는 순서도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 건물 일조면적 분석방법을 나타내는 순서도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
2 : 개구부 10 : 단위셀
20 : 일역셀 30 : 광역셀
32' : 제 1 입사점 32" : 제 2 입사점
34 : 일역 영역 36 : 일영 영역
40 : 일영셀

Claims (7)

  1. 일조 분석대상 건물의 개구부를 다수의 다각형 단위셀로 유한분할하는 단계;
    상기 다각형 단위셀에 대한 각 꼭지점의 일사여부를 기준으로 상기 다수의 다각형 단위셀을 다각형 단위셀의 모든 꼭지점에 햇빛이 입사되는 일역셀, 모든 꼭지점에 햇빛이 입사되지 않는 일영셀, 일부의 꼭지점에 햇빛이 입사되는 광역셀로 구분하는 단계;
    상기 광역셀의 변에 대한 햇빛의 입사여부를 분석하여 입사점을 결정하고, 상기 변의 입사점을 연결하여 상기 광역셀을 일역 영역과 일영 영역으로 구분하는 단계; 및
    상기 일역셀의 면적과, 상기 광역셀에 대한 일역 영역의 면적을 계산하여 일조면적을 산출하는 단계를 포함하는 유한분할을 통한 건물의 일조면적 분석방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다각형 단위셀은 정사각형, 직사각형 또는 삼각형 단위셀인 것을 특징으로 하는 유한분할을 통한 건물의 일조면적 분석방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광역셀의 입사점은 상기 광역셀의 햇빛이 입사되는 꼭지점과 햇빛이 입사되지 않는 꼭지점을 연결하는 변상에서 결정되고,
    상기 광역셀을 일역 영역과 일영 영역으로 구분하기 위한 입사점의 연결은 직선으로 연결되는 것을 특징으로 하는 유한분할을 통한 건물의 일조면적 분석방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 유한분할하는 단계를 수행하기 전에
    상기 일조 분석대상 건물의 형상 데이터 및 상기 일조 분석대상 건물의 일조에 영향을 미치는 주변 지형지물 데이터를 입력받아 데이터베이스에 저장하는 단계;
    상기 일조 분석대상 건물의 형상 데이터 및 상기 주변 지형지물 데이터를 기반으로 태양의 방위각 및 고도각을 계산하기 위하여 상기 일조 분석대상 건물의 결정할 수 있는 위도, 경도, 및 분석기준일, 분석시간을 포함하는 분석정보 데이터를 입력받아 상기 데이터베이스에 저장하는 단계; 및
    상기 데이터베이스에 저장된 상기 일조 분석대상 건물의 형상 데이터, 상기 주변 지형지물 데이터 및 상기 분석정보 데이터를 이용하여 태양의 고도 및 위치에 따라 상기 일조 분석대상 건물의 개구부에 대한 일조여부가 판단될 수 있도록 건물, 지반, 벽면을 3차원 벡터 데이터로 형상화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유한분할을 통한 건물의 일조면적 분석방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 3차원 벡터 데이터로 형상화하는 단계와 유한분할하는 단계 사이에 3차원 벡터 데이터의 신뢰도를 검증하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 유한분할을 통한 건물의 일조면적 분석방법.
  6. 삭제
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 일조면적을 산출하는 단계 다음에
    시간에 따른 건물의 일조면적 분석결과를 출력장치를 통해 표 또는 비트맵 형태의 3차원 그래픽 파일 형태로 출력하여 사용자에게 보여주는 분석결과 출력단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유한분할을 통한 건물의 일조면적 분석방법.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20000050372A (ko) * 1999-01-07 2000-08-05 이정국 실시간 일조환경 시뮬레이션 방법 및 기록매체
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Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000008476A (ja) 1998-06-26 2000-01-11 Asahi Chem Ind Co Ltd 日照シュミレーション装置
KR20000050372A (ko) * 1999-01-07 2000-08-05 이정국 실시간 일조환경 시뮬레이션 방법 및 기록매체
KR20010045900A (ko) * 1999-11-09 2001-06-05 이정호 건물의 일조 및 일사 해석 장치 및 그 방법
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