KR101184981B1 - 건축물의 생태면적 평가방법 - Google Patents

건축물의 생태면적 평가방법 Download PDF

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태성호
김인한
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Abstract

본 발명에 따른 건축물의 생태면적 평가방법은, BIM(Building Information Modeling) 데이터에 대해 생태적 구분에 따른 공간유형에 관한 속성을 설정하는 단계; 상기 BIM 데이터로부터 상기 공간유형별 3차원 좌표 정보를 추출하는 단계; 및 상기 3차원 좌표 정보에 기초하여 상기 공간유형별 면적을 산출하는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면, BIM 데이터가 갖는 정확한 3차원 좌표 정보와 다양한 속성 정보를 바탕으로 매우 신속하고 정확하게 건축물의 생태면적을 호환성이 확보된 자동화된 방식으로 평가할 수 있다.

Description

건축물의 생태면적 평가방법{Evaluation method for biotop area of building}
본 발명은, 건축물의 생태면적 평가방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, BIM(Building Information Modeling) 데이터를 이용한 건축물의 생태면적 평가방법에 관한 것이다.
최근 들어 친환경적-지속가능한 개발에 대한 중요도가 커짐에 따라, 개별건축물의 친환경적 설계뿐만 아니라 도시에서처럼 여러 건축물이 모여 하나의 단지를 구성할 때 좀 더 자연친화적인 계획이 되도록 하는 생태계획이 중요시되고 있다. 특히, 도시개발에 따라 콘크리트 구조물 및 아스팔트 포장이 증가하여 자연 및 생태적 기능이 훼손되고 도시열섬효과와 같은 기후변화, 도시홍수 등 자연재해에 대한 취약한 구조와 함께 도시내 자연순환기능이 저하되고 있으며 생물서식 공간이 급격히 감소하여 심각한 생태적 문제에 직면하고 있다.
이러한 도시공간의 자연 순환과 생태적 기능을 정량적으로 평가하기 위해 대지 및 건물에서의 생태적 역할에 따라 '자연지반녹지'에서부터 '포장면'까지 13가지의 공간유형으로 구분하고, 각 공간유형에 대한 가중치를 부여하여 산출한 '생태면적률' 지표가 환경부에 의해 제정, 설계실무에 적용되고 있다.
이와 관련하여, 종래에는 일반적인 2차원 CAD로 작성된 데이터(배치도와 각 건물별 입면도 및 평면도)를 이용하여, 대지와 건축물 부분의 공간유형을 각각 측정하여 수작업으로 건축물에 대한 생태면적률을 산출하고 있다.
그러나, 위와 같은 종래의 2차원 CAD 데이터를 이용한 건축물의 생태면적 평가방법은, 수작업에 의한 오차 등으로 인해 정확성이 떨어지고, 배치도 데이터와 건물별 데이터를 각각 산출하여야 하므로 복잡하고 많은 시간이 소요되며, 배치도와 건물별 입면도 및 평면도에 대한 변경사항 발생시 일일이 수작업으로 확인하며 수정하여야 하는 번거로움이 있다. 또한, CAD 데이터는 최근 들어 건축물설계에 일반화되고 있는 BIM 설계 데이터와의 호환성이 없다는 점을 고려할 때, 종래의 2차원 CAD 데이터를 이용하는 건축물의 생태면적 평가방법은 효율성이 매우 낮다는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, BIM 데이터가 갖는 정확한 3차원 좌표 정보와 다양한 속성 정보를 바탕으로 매우 신속하고 정확하게 건축물의 생태면적을 호환성이 확보된 자동화된 방식으로 평가할 수 있는 건축물의 생태면적 평가방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, BIM(Building Information Modeling) 데이터에 대해 생태적 구분에 따른 공간유형에 관한 속성을 설정하는 단계; 상기 BIM 데이터로부터 상기 공간유형별 3차원 좌표 정보를 추출하는 단계; 및 상기 3차원 좌표 정보에 기초하여 상기 공간유형별 면적을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물의 생태면적 평가방법에 의해 달성된다.
상기 생태면적 평가방법은, 상기 공간유형 속성 설정단계 후에, 상기 BIM 데이터를 표준화된 파일 형식으로 변환하는 단계를 더 포함하고, 상기 3차원 좌표 정보 추출단계는, 상기 표준화된 파일 형식으로 변환된 상기 BIM 데이터로부터 상기 공간유형별 3차원 좌표 정보를 추출할 수 있다.
상기 표준화된 파일 형식은, 국제표준모델인 IFC(Industry Foundation Classes) 파일 형식일 수 있다.
상기 공간유형 속성 설정단계는, 상기 공간유형의 개수에 대응하는 복수의 공간유형모델을 상기 BIM 데이터에 생성하는 단계; 및 상기 복수의 공간유형모델 각각에 3차원 좌표 정보 식별코드를 할당하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 생태면적 평가방법은, 상기 공간유형별 면적 산출단계 후에, 상기 공간유형별 면적에 상기 공간유형별로 설정된 가중치를 반영하여 상기 건축물에 대한 생태면적률을 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 전술한 건축물의 생태면적 평가방법을 수행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 의해 달성된다.
본 발명은, BIM을 이용한 건축물의 3차원 모델링 작업시 BIM 데이터에 대해 생태적 구분에 따른 공간유형에 관한 속성을 설정하고 이러한 BIM 데이터를 이용하여 건축물에 대한 생태면적을 평가함으로써, 2차원 CAD 데이터를 이용하여 수작업으로 생태면적을 평가하여 정확성과 호환성이 떨어지는 종래의 방법과 다르게, BIM 데이터가 갖는 정확한 3차원 좌표 정보와 다양한 속성 정보를 바탕으로 매우 신속하고 정확하게 건축물의 생태면적을 호환성이 확보된 자동화된 방식으로 평가할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건축물의 생태면적 평가방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 도 1의 건축물의 생태면적 평가방법에서 공간유형에 관한 속성을 설정하는 단계를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 ArchiCAD 등의 범용 BIM 소프트웨어를 이용한 건축물의 3차원 모델링 작업 과정의 일 예를 보여주는 화면이다.
도 4는 ArchiCAD 등의 범용 BIM 소프트웨어에서 본 발명에 따라 미리 선정된 공간유형에 대응하는 복수의 공간유형모델을 생성하는 과정을 보여주는 화면이다.
도 5는 ArchiCAD 등의 범용 BIM 소프트웨어에서 본 발명에 따라 생성된 복수의 공간유형모델 각각에 대해 표준화된 파일에서 인식될 수 있는 3차원 좌표 정보 식별코드를 부여하는 과정을 보여주는 화면이다.
도 6은 본 발명이 구현된 소프트웨어 프로그램에서 표준화된 파일(IFC)의 3차원 좌표 정보 식별코드를 이용해 산출된 공간유형별 면적을 확인하기 위한 화면이다.
도 7은 본 발명이 구현된 소프트웨어 프로그램에서 기산출된 공간유형별 면적에 가중치를 적용하여 산출된 생태면적률을 확인하기 위한 화면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건축물의 생태면적 평가방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 2는 도 1의 건축물의 생태면적 평가방법에서 공간유형에 관한 속성을 설정하는 단계를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 3 내지 도 5는 ArchiCAD 등의 범용 BIM 소프트웨어에서 본 발명에 따라 복수의 공간유형모델을 생성하고 이들 각각에 3차원 좌표 정보를 부여하는 과정을 보여주는 화면이고, 도 6 및 7은 본 발명에 따른 건축물의 생태면적 평가방법이 구현된 소프트웨어 프로그램에서 산출된 공간유형별 면적과 생태면적률을 표시하는 화면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 건축물의 생태면적 평가방법은, BIM(Building Information Modeling)을 이용하여 건축물의 생태면적을 평가하는 방법으로, 공간유형 속성 설정단계(S110), 표준화 파일 변환단계(S120), 공간유형별 3차원 좌표 정보 추출단계(S130), 공간유형별 면적 산출단계(S140) 및 생태면적률 산출단계(S150)를 포함할 수 있다. 한편, 본 실시예는 아파트를 포함한 공동주택의 단지계획에 대한 모델링 작업에서 적용되는 것이지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 다양한 형태 및 규모를 갖는 건축물에 대한 생태면적 평가에 적용될 수 있다.
공간유형 속성 설정단계(S110)에서는 BIM 데이터에 대해 생태적 구분에 따른 공간유형에 관한 속성을 설정한다. 이 단계(S110)는 범용 BIM 소프트웨어를 이용한 건축물의 3차원 모델링 작업 과정에서 이루어질 수 있다. 여기서 '공간유형'은 건축물 및 그 건축물의 대지에 포함된 공간을 생태적 역할에 따라 구분한 것으로, 현재 환경부 고시에 따르면 아래의 [표 1]에 나타낸 바와 같이 '자연지반녹지'에서부터 '포장면'까지 13가지의 공간유형으로 구분되고 각각의 공간유형에 대해 소정의 가중치가 부여되고 있다.
[표 1]
Figure 112011057754655-pat00001
구체적으로, 공간유형 속성 설정단계(S110)는 도 2에 도시된 바와 같이 복수의 공간유형모델 생성단계(S111) 및 공간유형별 식별코드 할당단계(S113)를 포함할 수 있다.
먼저, 복수의 공간유형모델 생성단계(S111)에서는 공간유형의 종류에 대응하는 복수의 공간유형모델을 BIM 데이터에 설정한다. 예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이 건축물의 3차원 모델링 작업시 도 4에 도시된 바와 같이 0_L01 부터 0_L13 까지 모두 13개의 공간유형모델을 생성하여 BIM 데이터에 삽입할 수 있다. 이때, 13개의 공간유형모델은 전술한 13가지의 공간유형에 각각 대응한다. 참고로, 범용 BIM 소프트웨어인 ArchiCAD 에서는 이러한 공간유형모델이 레이어(Layer) 형태로 구현될 수 있다. 이처럼 공간유형모델 생성/작성이 완료되면 사용자는 0_L01 공간유형모델을 시작으로 하여 순차적으로 건축물에 대한 모델링 작업을 수행할 수 있다. 여기서, 도 3은 ArchiCAD 등 범용 BIM 소프트웨어를 이용한 건축물의 3차원 모델링 작업 과정의 일 예를 보여주는 화면이고, 도 4는 ArchiCAD 등 범용 BIM 소프트웨어에서 본 발명에 따라 미리 선정된 공간유형에 대응하는 복수의 공간유형모델을 생성하는 과정을 보여주는 화면이다.
다음으로, 공간유형별 식별코드 할당단계(S113)에서는 이전 단계(S111)에서 생성된 복수의 공간유형모델 각각에 3차원 좌표 정보 식별코드를 할당한다. 여기서 '3차원 좌표 정보 식별코드'는 본 발명이 구현된 소프트웨어 프로그램에서 공간유형에 따라 생태면적을 인식하기 위한 식별코드로, 예컨대 위의 [표 1]에 나타낸 바와 같이 13개의 공간유형모델 각각에 대응하도록 13개의 식별코드(L01, L02, L03 ... L13)로 지정될 수 있다. 결과적으로, 이러한 13개의 식별코드(L01, L02, L03 ... L13)는 생태적 역할에 따라 구분된 13가지의 공간유형에 각각 대응한다. 참고로, 도 5는 ArchiCAD 등 범용 BIM 소프트웨어에서 본 발명에 따라 생성된 복수의 공간유형모델 각각에 대해 '3차원 좌표 정보 식별코드'를 부여하는 과정을 보여주는 화면이다.
표준화 파일 변환단계(S120)에서는 이전 단계(S110)에서 공간유형에 관한 속성이 설정된 BIM 데이터를 표준화된 파일 형식으로 변환한다. 구체적으로, 공간유형별 식별코드가 삽입된 BIM 데이터 파일을 IFC 파일 형식으로 변환할 수 있다. 여기서, IFC(Industry Foundation Classes) 파일이란, BIM을 기반으로 건축물을 모델링한 파일로, 국제표준화기구(International Organization for Standardization: ISO)에서 표준화한 개방형 데이터 국제표준모델이다. 참고로, IFC 파일 변환은 대부분의 범용 BIM 소프트웨어 프로그램에서 지원되는 기능이다. 이러한 IFC 파일에는 건축물 모델에 대한 3차원 좌표 정보, 건축물 모델을 구성하는 각각의 객체에 관한 정보, 예컨대 공간유형에 관한 속성 정보 등이 포함될 수 있다. 이와 같이 BIM 데이터를 표준화된 파일 형식, 특히 국제표준모델인 IFC 파일 형식으로 변환하여 이를 생태면적 평가를 위한 데이터로 사용함으로써, 다른 종류의 BIM 소프트웨어 프로그램과의 호환성과 연동성을 크게 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 건축물의 생태면적 평가방법은 개방형 데이터구조로 구현될 수 있다. 다만, 이러한 이점에도 불구하고, 본 발명은 BIM 데이터를 표준화된 파일 형식으로 변환하지 않고 생태면적 평가를 위한 데이터로 직접 사용할 수도 있다. 즉, 표준화 파일 변환단계(S120)는 본 발명에 따른 건축물의 생태면적 평가방법에서 경우에 따라 생략될 수 있다.
공간유형별 3차원 좌표 정보 추출단계(S130)에서는 BIM 데이터로부터 공간유형별 3차원 좌표 정보를 추출한다. 구체적으로, 이전 단계(S120)에서 변환된 IFC 파일을 본 발명이 구현된 소프트웨어 프로그램에서 로드한 후, IFC 파일에 포함된 정보 중 공간유형에 관한 속성 정보(IfcQuantity Volume)를 이용하여 공간유형별 3차원 좌표 정보를 추출할 수 있다. 예컨대, 공간유형별 식별코드를 불러들여 유형별로 구분하여 면적을 측정하기 위한 해당 모델의 입체도를 추출하고 이에 대한 3차원 좌표 정보를 추출할 수 있다. 이때, 해당 모델에 대한 입체도는 추출하지 않고 3차원 좌표 정보에 관한 속성값만 추출할 수도 있다.
공간유형별 면적 산출단계(S140)에서는 이전 단계(S130)에서 추출된 공간유형별 3차원 좌표 정보에 기초하여 공간유형별 면적을 산출한다. 이때, 공간유형별 면적을 산출하기 위한 알고리즘은, 3차원 좌표 정보로부터 면적을 계산할 수 있는 공지의 다양한 알고리즘 중 어느 하나가 선택될 수 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다. 참고로, 도 6은 본 발명이 구현된 소프트웨어 프로그램에서 산출된 공간유형별 면적을 확인하기 위한 화면이다.
생태면적률 산출단계(S150)에서는 이전 단계(S140)에서 산출된 공간유형별 면적에 공간유형별로 설정된 가중치를 반영하여 건축물에 대한 생태면적률을 산출한다. 구체적으로, 먼저 아래의 [수학식 1]에 나타낸 바와 같이 공간유형별 면적에 위의 [표 1]에서 설정된 가중치를 곱하여 생태면적(혹은 자연순환기능면적)의 합계를 구한 후, 다음으로 아래의 [수학식 2]에 의해 생태면적률을 산출할 수 있다. 즉, 건축물에 대한 생태면적률은 건축물의 계획대지면적 대비 생태면적의 비율로 산출될 수 있다. 참고로, 도 7은 본 발명이 구현된 소프트웨어 프로그램에서 기산출된 공간유형별 면적에 가중치를 적용하여 산출된 생태면적률을 확인하기 위한 화면이다.
[수학식 1]
생태면적 합계 = ∑(공간유형별 면적 × 공간유형별 가중치)
[수학식 2]
생태면적률(%) = 생태면적 합계 / 계획대지면적 × 100
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 건축물의 생태면적 평가방법은, BIM을 이용한 건축물의 3차원 모델링 작업시 BIM 데이터에 대해 생태적 구분에 따른 공간유형에 관한 속성을 설정하고 이러한 BIM 데이터를 이용하여 건축물에 대한 생태면적을 산출함으로써, 2차원 CAD 데이터를 이용하여 수작업으로 생태면적을 산출하여 정확성과 호환성이 떨어지는 종래의 방법과 다르게, BIM 데이터가 갖는 정확한 3차원 좌표 정보를 바탕으로 매우 신속하고 정확하게 건축물의 생태면적과 생태면적률을 호환성이 확보된 자동화된 방식으로 평가할 수 있다.
특히, 공간유형에 관한 속성이 설정된 BIM 데이터를 표준화된 파일 형식, 예컨대 국제표준모델인 IFC 파일 형식으로 변환하여 이를 생태면적 평가를 위한 데이터로 사용함으로써, 서로 다른 BIM 소프트웨어 프로그램 간의 호환성과 연동성을 크게 향상시킬 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 건축물의 생태면적 평가방법은, 건축물에 대한 다양한 속성 정보와 정확한 3차원 좌표 정보를 제공하는 표준화된 BIM 데이터를 활용함으로써, 건축물에 대한 생태면적과 함께 건축물에 대한 조망차폐율, 입면차폐도, 벽면율 등의 다른 환경관련 평가지표들을 통합적이고 효율적으로 평가할 수 있는 여건을 제공할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 건축물의 생태면적 평가방법은, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 즉, 본 발명은 전술한 생태면적 평가방법을 수행하기 위한 프로그램으로 구현될 수 있고, 이러한 프로그램은 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 이때, 본 발명에 따른 건축물의 생태면적 평가방법이 구현된 프로그램은 독립적인 프로그램으로 제공되거나, BIM 기반의 건축물 통합 평가 시스템에서 하나의 모듈 프로그램으로 제공될 수 있다.
컴퓨터 판독 가능한 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터 판독 가능한 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
S110 : 공간유형 속성 설정단계
S120 : 표준화 파일 변환단계
S130 : 공간유형별 3차원 좌표 정보 추출단계
S140 : 공간유형별 면적 산출단계
S150 : 생태면적률 산출단계

Claims (6)

  1. BIM(Building Information Modeling) 데이터에 대해 생태적 구분에 따른 공간유형에 관한 속성을 설정하는 단계;
    상기 BIM 데이터를 표준화된 파일 형식으로 변환하는 단계;
    상기 표준화된 파일 형식으로 변환된 상기 BIM 데이터로부터 상기 공간유형별 3차원 좌표 정보를 추출하는 단계;
    상기 3차원 좌표 정보에 기초하여 상기 공간유형별 면적을 산출하는 단계;및
    상기 공간유형별 면적에 상기 공간유형별로 설정된 가중치를 반영하는 하기의 [수학식 1] 및 [수학식 2]에 의해 상기 건축물에 대한 생태면적률을 산출하는 단계를 포함하고,
    상기 공간유형 속성 설정단계는, 상기 공간유형에 대응하는 복수의 공간유형모델을 상기 BIM 데이터에 레이어(Layer) 형태로 생성하는 단계; 및 상기 복수의 공간유형모델 각각에 3차원 좌표 정보 식별코드를 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물의 생태면적 평가방법.
    [수학식 1]
    생태면적 합계 = ∑(공간유형별 면적 × 공간유형별 가중치)
    [수학식 2]
    생태면적률(%) = 생태면적 합계 / 계획대지면적 × 100
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 표준화된 파일 형식은,
    국제표준모델인 IFC(Industry Foundation Classes) 파일 형식인 것을 특징으로 하는 건축물의 생태면적 평가방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항 또는 제3항에 기재된 건축물의 생태면적 평가방법을 수행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
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