KR101356463B1 - Ｉｆｃ 기반 3차원 랜더링 방법 및 이를 이용한 3차원 가시화 장치 - Google Patents

Abstract

IFC 기반 3차원 가시화 장치가 개시된다. 이를 위해 본 발명은, IFC 데이터로부터 건축 정보를 포함하는 건축 클래스를 추출하는 추출 모듈, 상기 건축 클래스에 통신 정보를 포함하는 통신 클래스를 부가하여 3차원 객체 클래스를 생성하는 클래스 생성 모듈, 및 상기 3차원 객체 클래스를 기초로 3차원 랜더링을 수행하여, 상기 건축 정보 및 상기 통신 정보를 포함하는 3차원 가상 건축물을 생성하는 랜더링 모듈을 포함한다.

Description

ＩＦＣ 기반 3차원 랜더링 방법 및 이를 이용한 3차원 가시화 장치{IFC based three dimensional rendering method and three dimensional visualization device using the same}

본 발명은 3차원 랜더링 방법 및 이를 이용한 3차원 가시화 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 건설분야의 국제표준정보모델인 IFC(Industry Foundation Classes) 파일을 이용한 3차원 랜더링 방법 및 이를 이용한 3차원 가시화 장치에 관한 것이다.

건물을 구성하는 부재들을 3차원으로 표현하고 건설산업의 각 분야에서 필요로 하는 다양한 종류의 정보를 처리할 수 있는 BIM(Building Information Modeling) 기술은 건축계획, 설계, 엔지니어링, 시공, 유지관리 등의 실무에 적극 활용되어가고 있다. 현재 BIM용 프로그램들은 모델링된 3차원 건물정보로부터 2차원 도면을 자동으로 생성할 뿐만 아니라, 건축요소들간의 간섭검토와 물량산출 등의 일차적인 데이터제공에서부터 건물 내/외 공간분석 및 관리, 구조해석, 설계, 에너지 분석, 즉시조달, 시설물 및 재난 관리, 법규검토 등을 위한 고급 엔지니어링정보까지 제공할 수 있다. 이러한 BIM 기술의 개발과 적용에 앞서가는 미국의 GSA(General Servies Administration)는 BIM으로 건물설계정보를 모델링하기 위한 지침을 제공하고 건축설계의 결과물을 디지털로 납품하도록 하고 있다. 뿐만 아니라 근래에는 건물을 설계함에 있어 건물의 임대면적, 건물내의 통행제한에 따른 동선분석, 에너지 효율, 그리고 설계도니 건물의 물량산출 등에 BIM 기법을 다양하게 응용하려는 연구를 진행하고 있다.

이러한 BIM용 프로그램에 의해 모델링된 건물정보는 국제표준정보모델인 IFC 파일 형태로 교환된다. ArchiCAD, Revit Building, Bently Architecture, 및 Digital Project 등 건설분야에서 사용되는 BIM용 프로그램들은 관련 당사자들간에 모델링된 건물정보를 교환하기 위하여 IFC 파일형태로 입력과 출력을 할 수 있는 기능을 제공하고 있다. IFC의 목표는 다른 여러 소프트웨어 개발업체들이 개발한 소프트웨어의 상호 호환성을 극대화하여 건물의 디자인, 건설, 운영, 유지 등 전 생명 주기 동안 상호 정보 교환, 생산성, 전달 시간, 가격, 품질 등을 향상시키는데 있다. 이러한 IFC 파일에 저장된 데이터들은 국제표준에 따른 건물정보모델이기 때문에, 호환성은 물론 업무분야의 활용측면에서 안정적이다. 국내의 여러 연구들도 이러한 IFC 모델을 물량산출의 자동화 또는 시설물 유지관리, 그리고 복합 엔지니어링 분야를 위한 정보기지로서 활용하기 위하여 수행된 바 있다.

다만 이러한 IFC 정보는 현재까지 건축계획, 설계, 엔지니어링, 시공, 유지관리 등의 실무에 한정되어 적용되고 있고, 빌딩자동제어 업계에서 이러한 IFC 정보를 이용하여 인터페이스를 제공하고 빌딩의 감시, 제어 및 유지관리를 실현하고자 하는 시도는 전무한 실정이다.

출원인은, IFC 정보를 이용하여 추출한 3차원 정보를 빌딩자동화시스템(BAS, building automation system) 및 빌딩관리시스템(BMS, building management system)에 적용하여, 보다 직관적이고도 유려한 사용자 인터페이스를 제공하는 것과 동시에 보다 효율적인 3차원 빌딩의 감시, 제어 및 유지관리를 실현하고자 한다.

본 발명의 일 태양에 따른 IFC 기반 3차원 빌딩 제어 방법은, IFC 데이터로부터 건축 정보를 포함하는 건축 클래스를 추출하는 단계, 상기 건축 클래스에 통신 정보를 포함하는 통신 클래스를 부가하여 3차원 객체 클래스를 생성하는 단계, 상기 3차원 객체 클래스를 기초로 3차원 랜더링을 수행하여, 상기 건축 정보 및 상기 통신 정보를 포함하는 복수의 가상 건물 요소들로 구성된 3차원 가상 건물을 생성하는 단계, 상기 복수의 가상 건물 요소들과 제어 데이터베이스를 매핑시키는 단계, 및 상기 가상 건물 요소들을 제어함으로써, 상기 가상 건물 요소들에 상응하는 실제 건물 요소들을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 빌딩 제어 방법의 일 예에 의하면, 상기 제어 데이터베이스는, 건물 요소의 HVAC(heating, ventilation, and air conditioning), 전기, 조명, 부대설비(utility), 방범, 화재, 안전과 관련한 정보들 중 적어도 하나의 정보를 포함할 수 있다.

상기 빌딩 제어 방법의 다른 예에 의하면, 상기 복수의 가상 건물 요소들과 제어 데이터베이스를 매핑시키는 단계는, 상기 가상 건물 요소들 중 일 가상 건물 요소의 통신 클래스 내 통신 정보와 상기 제어 데이터베이스의 통신 정보를 동기화시키는 단계를 포함할 수 있다.

상기 빌딩 제어 방법의 다른 예에 의하면, 상기 3차원 객체 클래스를 생성하는 단계는, 상기 건축 클래스 및 상기 통신 클래스에 재질 클래스를 더 부가하는 단계를 더 포함하고, 상기 3차원 가상 건물을 생성하는 단계에 의해 생성된 복수의 가상 건물 요소들은, 상기 재질 클래스의 재질 속성에 기초하여, 디스플레이될 수 있다.

상기 빌딩 제어 방법의 다른 예에 의하면, 상기 3차원 빌딩은 빌딩의 층별로 제어될 수 있다. 이 경우 상기 빌딩 제어 방법은 상기 3차원 빌딩의 일 층에 배치된 가상 건물 요소들을 디스플레이하는 단계를 더 포함하고, 상기 일 층에 배치된 가상 건물 요소들을 개별적으로 제어함으로써, 상기 일 층에 배치된 가상 건물 요소들에 상응하는 실제 건물 요소들이 제어될 수 있다.

상기 빌딩 제어 방법의 다른 예에 의하면, 상기 3차원 빌딩은 객체의 종류별로 제어될 수 있다. 이 경우 상기 빌딩 제어 방법은 적어도 하나의 종류에 따른 가상 건물 요소들을 디스플레이하는 단계를 더 포함하고, 상기 종류에 따른 가상 건물 요소들을 제어함으로써, 상기 종류에 따른 가상 건물 요소들에 상응하는 실제 건물 요소들이 제어될 수 있다.

상기 빌딩 제어 방법의 다른 예에 의하면, 상기 건축 클래스는 형상 속성 및 해석 모델 속성을 포함하고, 상기 형상 속성은, 건물 요소의 형상을 표현하기 위한 3차원 다각형 속성, 및 상기 건물 요소의 전체좌표계로의 변환을 위한 변환행렬 속성을 포함하고, 상기 해석 모델 속성은, 건물 요소의 중심선을 나타내기 위한 선 속성 또는 면 속성을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 태양에 따른 IFC 기반 3차원 빌딩 제어 장치는, IFC 데이터로부터 건축 클래스를 추출하는 추출 모듈, 상기 건축 클래스에 제1 관제점 속성 및 제1 제어점 속성을 포함하는 통신 클래스를 부가하여 3차원 객체 클래스를 생성하는 클래스 생성 모듈, 상기 3차원 객체 클래스를 기초로 3차원 랜더링을 수행하여, 상기 제1 관제점 속성 및 상기 제1 제어점 속성을 갖는 복수의 가상 건물 요소들로 구성된 3차원 가상 건축물을 생성하는 랜더링 모듈, 상기 3차원 가상 건축물에 제2 관제점 속성 및 제2 제어점 속성을 포함하는 통신 클래스를 갖는 복수의 가상 설비 요소들을 부가하는 저작 모듈, 상기 제1 관제점 속성, 상기 제1 제어점 속성, 상기 제2 관제점 속성, 및 상기 제2 제어점 속성을 접속 데이터화 하고, 상기 접속 데이터를 상기 제어 데이터베이스에 전송하는 동기화 모듈, 상기 가상 건물 요소들 및 상기 가상 설비 요소들 중 적어도 하나를 포함하는 가상 요소를 제1 상태에서 제2 상태로 변화시키는 조작을 입력 받는 입력부, 상기 실제 건물 요소들 및 상기 실제 설비 요소들 중 적어도 하나를 포함하는 실제 요소를 상기 제1 상태에서 상기 제2 상태로 변화시키기 위한 제어 신호를 생성하는 제어부, 및 상기 접속 데이터를 기초로, 상기 제어 신호를 상기 실제 요소에 전송하는 전송부를 포함할 수 있다.

상기 빌딩 제어 장치의 일 예에 의하면, 상기 제1 관제점 속성 및 상기 제2 관제점 속성 각각은, 상기 실제 요소의 제어 항목들 중 일 제어 항목과 상응하고, 상기 제1 제어점 속성 및 상기 제2 제어점 속성 각각은, 상기 제어 항목의 상태를 상기 제어 데이터베이스로 전달하기 위한 네트워크 주소와 상응할 수 있다.

상기 빌딩 제어 장치의 다른 예에 의하면, 상기 제어부는, 상기 제어 데이터베이스에 저장된 상기 제1 관제점 속성 및 상기 제1 제어점 속성을 기초로, 실제 건물 요소들을 제어하도록 구성되고, 상기 제어 데이터베이스에 저장된 상기 제2 관제점 속성 및 상기 제2 제어점 속성을 기초로, 실제 설비 요소들을 제어하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 태양에 따른 IFC 기반 3차원 빌딩 저작 도구는, IFC 데이터로부터 건축 클래스를 추출하는 추출 모듈, 상기 건축 클래스에 제1 관제점 속성 및 제1 제어점 속성을 포함하는 통신 클래스를 부가하여 3차원 객체 클래스를 생성하는 클래스 생성 모듈, 상기 3차원 객체 클래스를 기초로 3차원 랜더링을 수행하여, 상기 제1 관제점 속성 및 상기 제1 제어점 속성을 갖는 복수의 가상 건물 요소들로 구성된 3차원 가상 건축물을 생성하는 랜더링 모듈, 상기 3차원 가상 건축물에 제2 관제점 속성 및 제2 제어점 속성을 포함하는 통신 클래스를 갖는 복수의 가상 설비 요소들을 부가하는 저작 모듈, 및 상기 제1 관제점 속성, 상기 제1 제어점 속성, 상기 제2 관제점 속성, 및 상기 제2 제어점 속성을 접속 데이터화 하고, 상기 접속 데이터를 상기 제어 데이터베이스에 전송하는 동기화 모듈을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 태양에 따른 IFC 기반 3차원 빌딩 제어 시스템은, 실제 요소에 부착되어 상기 실제 요소를 직접 제어하는 디지털직접제어기(direct digital controller), 상기 디지털직접제어기에 대한 제어 신호를 생성하고, 상기 디지털직접제어기로부터의 피드백 신호를 수신하는 중앙감시제어부(central control and monitoring system), 및 상기 디지털직접제어기와 상기 중앙감시제어부 사이에서 상기 제어 신호 및 상기 피드백 신호를 중개하는 게이트웨이를 포함하고, 상기 중앙감시제어부는, 전술한 빌딩 제어 방법을 이용하도록 구성되거나, 전술한 빌딩 제어 장치를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 태양에 따른 IFC 기반 3차원 가시화 방법은, IFC 데이터로부터 건물 요소별로 형상 데이터와 국부 좌표계를 추출하는 단계, 상기 형상 데이터로부터 상기 국부 좌표계에서 정의되는 3차원 형상 데이터를 생성하는 단계, 상기 3차원 형상 데이터의 전체 좌표계에서의 중심선을 생성하는 단계, 상기 중심선을 이용하여, 상기 3차원 형상 데이터를 상기 전체 좌표계에 배치함으로써, 건축 정보를 포함하는 건축 클래스를 생성하는 단계, 상기 건축 클래스에 통신 정보를 포함하는 통신 클래스를 부가하여 3차원 객체 클래스를 생성하는 단계, 상기 3차원 객체 클래스를 기초로 3차원 랜더링을 수행하여, 상기 건축 정보 및 상기 통신 정보를 포함하는 3차원 가상 건축물을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 태양에 따른 IFC 기반 3차원 가시화 장치는, IFC 데이터로부터 건축 정보를 포함하는 건축 클래스를 추출하는 추출 모듈, 상기 건축 클래스에 통신 정보를 포함하는 통신 클래스를 부가하여 3차원 객체 클래스를 생성하는 클래스 생성 모듈, 및 상기 3차원 객체 클래스를 기초로 3차원 랜더링을 수행하여, 상기 건축 정보 및 상기 통신 정보를 포함하는 3차원 가상 건축물을 생성하는 랜더링 모듈을 포함할 수 있다.

상기 3차원 가시화 장치의 일 예에 의하면, 상기 랜더링 모듈은, 상기 전체 좌표계를 상대 좌표계로 변환하는 뷰잉 모듈을 더 포함할 수 있다. 상기 뷰잉 모듈은 4*4 매트릭스 연산을 통해 상기 상대 좌표계로의 변환을 수행하며, 상기 4*4 매트릭스 연산은,

로 정의되고, m1 내지 m16은 좌표 이동 단계 및 좌표 회전 단계 중 적어도 하나를 수행하기 위한 계수, X, Y, Z는 절대 좌표계의 x, y, z 좌표, X', Y', Z'는 상대 좌표계의 x, y, z 좌표를 나타낸다.

상기 3차원 가시화 장치의 다른 예에 의하면, 상기 좌표 이동 단계에서 상기 계수는,

로 정의되고, tX는 X축의 이동 정도, tY는 Y축의 이동 정도, tZ는 Z축의 이동 정도이다.

상기 3차원 가시화 장치의 다른 예에 의하면, 상기 좌표 회전 단계에서 상기 계수는,

로 정의되고, a는 X축에서의 회전 각도, a'는 Y축에서의 회전 각도, a''는 Z축에서의 회전 각도이다.

본 발명에 따르면, IFC 정보를 이용하여 추출한 3차원 정보를 빌딩자동화시스템(BAS, building automation system) 및 빌딩관리시스템(BMS, building management system)에 적용하여, 보다 직관적이고도 유려한 사용자 인터페이스를 제공하는 것과 동시에 보다 효율적인 3차원 빌딩의 감시, 제어 및 유지관리가 실현될 수 있다. 또한 완공후의 빌딩의 운용에 관한 감시, 제어, 및 시설물 유지 보수 관리에도 BIM 효과를 극대화시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 IFC 기반 3차원 가시화 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 건축 클래스를 구체화하고, 도 3은 통신 클래스를 구체화하고 있다.
도 4는 본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 실시예들에 따른 IFC 기반 3차원 가시화 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 5는 랜더링 모듈에 의해 3차원 가상 건물이 생성된 모습을 도시하고, 도 6은 3차원 가상 건물에 재질 정보가 반영된 모습을 나타낸다.
도 7은 IFC 기반 3차원 가시화 장치의 추출 모듈을 보다 구체적으로 구현한 블록도이다.
도 8은 IFC 기반 3차원 가시화 장치의 랜더링 모듈을 보다 구체적으로 구현한 블록도이다.
도 9는 삼각형을 이용하여 3차원 구조물이 생성된 모습을 도시한다.
도 10은 본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 실시예들에 따른 IFC 기반 3차원 빌딩 제어 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 IFC 기반 3차원 빌딩 저작 도구 및 빌딩 제어 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 12는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 IFC 기반 3차원 빌딩 저작 도구의 동작 프로세스를 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 13은 저작 도구의 동작 프로세스에 따라 프로젝트가 생성된 모습을 도시한다.
도 14는 제어 데이터베이스와 가상 요소가 통신 클래스를 통해 인덱스 매핑이 이루어지는 모습을 나타낸 것이다.
도 15는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 IFC 기반 3차원 빌딩 제어 장치의 동작 프로세스를 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 16은 3차원 구조물을 도시하는 프로젝트가 로딩된 화면을 나타내고, 도 17은 가상 요소에 대한 감시 화면을 도시한다.
도 18 내지 도 20은 3차원 빌딩이 빌딩의 층별로 제어되는 모습을 나타낸다.
도 21 내지 도 24는 3차원 빌딩이 객체의 종류별로 제어되는 모습을 나타낸다.
도 25 는 IFC 기반 3차원 빌딩 제어 장치의 가상 요소에 대한 관리 정보를 조회하는 화면을 나타낸다.
도 26은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 IFC 기반 3차원 빌딩 제어 시스템을 개략적으로 도시한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.

이하의 설명에서 어떤 층이 다른 층의 위에 존재한다고 기술될 때, 이는 다른 층의 바로 위에 존재할 수도 있고, 그 사이에 제3 의 층이 개재될 수도 있다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 또한, 첨부된 도면들에서, 동일한 참조 부호는 동일한 구성 부재를 지칭한다.

본 발명을 명확하게 이해시키기 위해 첨부한 도면의 각 부위의 형상은 예시적인 것으로 이해하여야 한다. 도시된 형상 외의 다양한 형상으로 변형될 수 있음에 주의하여야 할 것이다. 도면들에 기재된 동일한 번호는 동일하거나 유사한 요소를 지칭할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 IFC 기반 3차원 가시화 장치(100a)를 개략적으로 도시한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 3차원 가시화 장치는 추출 모듈(110), 건축 클래스(120)와 통신 클래스(130)를 포함하는 클래스 생성 모듈(140), 및 랜더링 모듈(150)을 포함할 수 있다. 추출 모듈(110)은 IFC 데이터로부터 건축 정보를 포함하는 건축 클래스(120)를 추출하도록 구성될 수 있다.

IFC 데이터는 건물을 실제로 구성하는 건물요소들인 지붕, 슬라브, 벽체, 보, 기둥, 문과 창문 등을 표현하는 엔티티들을 IfcBuildingElement 엔티티의 하위 엔티티들로 정의하며, 각 건물요소별 고유한 속성들을 선언한다. 물리적으로 건물을 구성하는 IfcBuildingElement의 하위 엔티티들이 아래 표에 도시된다.

엔티티 이름	건물 요소	각 엔티티에 해당하는 건물부재 종류
IfcBeam	보	수평에 가까운 부재-beam, joist, lintel, T_beam 등
IfcColumn	기둥	수직에 가까운 부재-column
IfcCurtainWall	커튼월	건물외부면을 감싸는 하중을 받지 않는 벽
IfcDoor	문	개구부를 열고 닫는 부재
IfcMember	선형부재	임의방향의 선부재-brace, chord, collar, member, mullion, plate, post, purlin, rafter, stringer, strut, stud 등
IfcPlate	면부재	임의방향의 면부재-curtain_panel, sheet 등
IfcRailing	난간, 통행보호시설	통행이나 안전을 위한 보조시설-handrail, guardrail, balustrade 등
IfcRamp	경사로	층간 이동을 위한 계단없는 통행로-여러 종류의 경사로 형태가 제공됨
IfcRampFlight	경사로의 경사부분	경사로의 구성요소로 사용-straight, spiral 등
IfcRoof	지붕을 위한 복합요소	건물을 상부를 이루는 구조체-flat_roof, shed_roof, gable_roof 등 여러 종류의 지붕 형태가 제공됨
IfcSlab	슬래브	수평에 가까운 면요소-floor, roof, landing, baseslab 등
IfcStair	계단	층간이동을 위한 계단-여러 종류의 계단 형태가 제공됨
IfcStairFlight	계단의 경사부분	계단부분-straight, winder, spiral, curved, freeform 등
IfcWall	벽체	수직에 가까운 면요소-standard, polygonal, shear 등
IfcWindow	창문	벽체에 포함되는 창문이나 또는 천창
IfcBuildingElementProxy	범용 건물요소	특별히 분류되지 않는 건물요소로 IFC에서 다루지 않는 건물요소에 관한 정보를 교환하기 위하여 사용됨

IFC 데이터로부터 추출되는 건축 클래스(120)는 빌딩을 3차원으로 표현하기 위한 건축 정보를 포함할 수 있다. 건축 클래스(120)를 구체화한 도 2를 참조하면, 건축 클래스(120)는 형상 속성(122) 및 해석 모델 속성(126)을 포함할 수 있다.

형상 속성(122)은 3차원 다각형 속성(124) 및 변환행렬 속성(125)을 포함할 수 있다. 3차원 다각형 속성(124)은 건물 요소의 형상을 표현하기 위한 속성으로서, 건물 요소의 형상을 나타내기 위한 면(예를 들어, 삼각형면(rectangle face)) 정보 및 폴리곤(polygon) 정보 등을 포함할 수 있다. 변환행렬 속성(125)은 상기 건물 요소를 국부좌표계에서 전체좌표계로 변환시키기 위한 속성으로 정의될 수 있다.

해석 모델 속성(126)은 건물 요소의 중심선과 연관되며, 상기 중심선을 나타내기 위한 선 속성 또는 면 속성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 해석 모델 속성(126)은 전체 좌표계 내에서 건물 요소의 중심선을 나타내기 위한 선 또는 면을 표현하기 위한 점들의 리스트를 포함할 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 클래스 생성 모듈(140)은 건축 클래스(120)에 통신 클래스(130)를 부가하여 3차원 객체 클래스를 생성하도록 구성될 수 있다. 통신 클래스(130)는 건물 요소와 빌딩 제어 장치 간의 통신을 위한 통신 정보로 정의 될 수 있으며, 관제점 속성 및 제어점 속성을 포함할 수 있다.

통신 클래스(130)를 구체화한 도 3을 참조하면, 관제점 속성(132)은 실제 요소(예를 들어, 실제 건물 요소, 실제 설비 요소)의 제어 항목들 중 일 제어 항목과 상응할 수 있다. 예를 들어, 관제점 속성(132)은 기둥, 커튼월, 천장과 같은 건물 요소의 온도, 조명, 보안과 같은 제어 항목으로 정의될 수 있다. 다른 예로서, 관제점 속성(132)은 급탕 탱크, 냉각탑과 같은 설비 요소의 전원, 동작조건(예를 들어, 목표온도, 목표전력)과 같은 제어 항목으로 정의될 수도 있다.

제어점 속성(134)은 상기 제어 항목의 상태를 제어 데이터베이스(300)로 전달하기 위한 네트워크 주소와 상응할 수 있다. 예를 들어, 제어점 속성(134)은 실제 요소와 제어 데이터베이스(300) 사이에서 신호를 전달하는 게이트웨이의 네트워크 주소 또는 식별자 등으로 정의될 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 랜더링 모듈(150)은, 클래스 생성 모듈(140)에 의해 생성된 3차원 객체 클래스를 기초로 3차원 랜더링을 수행하도록 구성될 수 있다. 이러한 랜더링 수행 결과, 가상 전축 요소들로 구성된 3차원 가상 건물이 생성될 수 있다.

본 발명의 기술적 사상에 따르면, 3차원 가상 건물 내 건축 정보와 함께 통신 정보가 포함될 수 있음에 유의한다. 3차원 가상 건물을 생성하기 위한 건축 정보는 IFC 파일로부터 추출될 수 있지만, 통신 정보는 IFC 국제표준에서 의도하지 않은 항목으로서, 본 출원인은 IFC 국제표준에 빌딩 제어를 위한 통신 정보가 포함되어 있지 않음에 착안하여 본 발명의 기술적 사상을 도출하였다. 즉, 본 발명은 IFC로부터 추출된 건축 클래스에 부가적으로 통신 클래스를 부가함으로써, 3차원 가상 건물에 빌딩 정보를 위한 통신 정보가 반영되고, 그에 의해 빌딩에 대한 3차원 인터페이스를 제공함과 동시에 3차원 빌딩의 효율적인 감시, 제어 및 유지관리가 실현될 수 있도록 하는 것을 일 목적으로 하고 있다고 할 것이다.

도 4는 본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 실시예들에 따른 IFC 기반 3차원 가시화 장치(100b)를 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 4의 3차원 가시화 장치는 도 1의 3차원 가시화 장치(100a)의 변형예로서, 이하 중복되는 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도 4를 참조하면, 클래스 생성 모듈(140)을 건축 클래스(120) 및 통신 클래스(130)에 재질 클래스(135)를 더 부가하도록 구성될 수 있다. 상기 재질 클래스(135)는 3차원 가상 건물에 대한 재질 속성을 포함하며, 예를 들어, 3차원 가상공간에 그려지는 가상 건물 요소의 재질을 나타내기 위한 색상(예를 들어, RGB)으로 표현될 수 있다. 3차원 가시화 장치(100b)는 상기 재질 속성에 기초하여 3차원 가상 건물 내 가상 건물 요소들을 디스플레이할 수 있다.

예를 들어, 도 5를 참조하면, 랜더링 모듈에 의해 3차원 가상 건물이 생성된 모습이 도시된다. 3차원 가상 건물은 문, 창문, 외벽과 같은 가상 건물 요소들을 포함할 수 있다. 재질 클래스는 이러한 가상 건물 요소들에 대한 재질 정보를 제공하여, 도 6에 나타난 바와 같이 재질 정보가 반영된 3차원 가상 건물이 디스플레이될 수 있다.

도 7은 IFC 기반 3차원 가시화 장치의 추출 모듈(110)을 보다 구체적으로 구현한 블록도이다.

도 7을 참조하면, 추출 모듈(110)은 형상 데이터 추출부(112), 국부 좌표계 추출부(113), 중심선 생성부(114), 3차원 형상 생성부(115), 및 좌표계 전환부(116)를 포함할 수 있다.

형상 데이터 추출부(112)는 IFC 데이터로부터 건물 요소별로 형상 데이터를 추출하도록 구성될 수 있다. 국부 좌표계 추출부(113)는 IFC 데이터로부터 건물 요소별로 국부 좌표계를 추출하도록 구성될 수 있다. 또한 중심선 생성부(114)는 건물 요소별로 전체 좌표계에서의 중심선을 생성하도록 구성될 수 있다.

이와 같은 형상 데이터 추출부(112), 국부 좌표계 추출부(113), 및 중심선 생성부(114)는 프로그램으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 프로그램은, C++나 Java와 같은 프로그래밍 언어를 사용하여, IFC 파일을 로딩하고, 상기 IFC 파일에 대한 파싱(parsing) 및 정보 가공 등의 작업을 통해 로딩된 IFC 파일을 원하는 형태로 가공할 수 있다.

3차원 형상 생성부(115)는 형상 데이터와 국부 좌표계를 기초로 국부 좌표계에서의 3차원 형상 데이터를 생성하도록 구성될 수 있다. 좌표계 전환부(116)는, 3차원 형상 생성부(115)로부터 생성된 국부 좌표계에서의 3차원 형상 데이터와 중심선 생성부(114)에 의해 생성된 중심선 정보를 이용하여, 전체 좌표계에서의 3차원 형상 데이터를 생성하도록 구성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 좌표계 전환부(116)는, 상기 중심선을 이용하여, 상기 3차원 형상 데이터를 상기 전체 좌표계에 배치함으로써, 건축 정보를 포함하는 건축 클래스(120)를 생성할 수 있다.

도 8은 IFC 기반 3차원 가시화 장치의 랜더링 모듈(150)을 보다 구체적으로 구현한 블록도이다.

도 8을 참조하면, 랜더링 모듈(150)은 3차원 엔진(152) 및 뷰잉 유닛(154)을 포함할 수 있다. 3차원 엔진(152)은 건축 클래스로부터 3차원 공간데이터를 로딩하고, 3차원 좌표 매트릭스 연산 및 OpenGL 내지 DirectX 랜더링을 통해 3차원 가상 구조물을 디스플레이하도록 구성될 수 있다. 뷰잉 유닛(154)은 디스플레이된 상기 3차원 가상 구조물에 대한 3D 애니메이션 및 네비게이션 기능이 부가되도록 하는 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 결과적으로, 랜더링 모듈(150)에 의해, 3차원 가상 건물에 대한 전체 좌표계에서의 가시화(visualization)가 구현될 수 있다.

예를 들어, 랜더링 모듈(150)이 수신하는 건축 클래스는 다음과 같은 서브 클래스를 포함할 수 있다.

서브클래스	설명
Name	가상 건물 요소의 구분 ID
Floor	가상 건물 요소의 건축 층 정보
Vertex	가상 건물 요소의 3차원 좌표정보 - x, y, x 배열
Index	Vertex기반의 Triangle 단위로 그려지는 순서(Vertex 순서 배열)

일 예로서, 랜더링 모듈(150)은 건축 클래스(도 2의 120)의 형상 속성(도 2의 122), 해석 모델 속성(도 2의 126), 및 전술한 서브클래스들을 이용하여, IFC 기반의 3차원 구조물을 3차원 가상 공간상의 원하는 위치에 위치시키고, 상기 구조물을 원하는 방향으로 움직이거나 회전시켜 사용자가 원하는 3차원 뷰를 구축할 수 있다.

더욱 구체적으로, 3차원 엔진(152)은, OpenGL 등 그래픽 라이브러리를 기반으로 건축 클래스(도 2의 120)의 건축 정보(예를 들어, Name 속성, Floor 속성 등)와 텍스쳐 매핑 이미지를 3D 뷰어상에 실시간 렌더링 하여 3차원 구조물을 생성할 수 있다. 3차원 이미지를 표현하는 최소 단위인 삼각형을 이용하여, x, y, z의 공간좌표로 구성된 세 점을 면으로 구성하고 각 면을 결합하여 3차원 구조물이 생성된 모습이 도 9에 도시된다.

뷰잉 유닛(154)은, 3차원 구조물의 x, y, z 절대 좌표계를 사용자 시점의 카메라중심의 x', y', z' 상대 좌표계로 변환하기 위해, 다음 수학식 1에 나타난 바와 같이, 4*4 매트릭스연산을 통해 3차원 가상공간에 그려질 좌표를 계산할 수 있다.

예를 들어, 3차원 구조물의 x, y, z 절대 좌표계에서의 이동에 따른 좌표 변환을 위해, 뷰잉 유닛(154)은 다음 수학식 2에 나타난 바와 같은 매트릭스 연산을 수행할 수 있다.

여기서 tX는 X축의 이동 정도, tY는 Y축의 이동 정도, tZ는 Z축의 이동 정도를 의미한다. 수학식 1의 매트릭스의 계수 m1 내지 m16을 수학식 2와 같이 설정함으로써, 3차원 구조물의 x, y, z 절대 좌표계에서의 이동에 따른 좌표 변환이 구현될 수 있다.

또한, 3차원 구조물의 x, y, z 절대 좌표계에서의 회전에 따른 좌표 변환을 위해, 뷰잉 유닛(154)은 다음 수학식 3에 나타난 바와 같은 매트릭스 연산을 수행할 수 있다.

여기서 a는 X축에서의 회전 각도, a'는 Y축에서의 회전 각도, a''는 Z축에서의 회전 각도를 의미한다. 따라서 좌측, 중앙, 우측의 매트릭스는 각각 X축, Y축, Z축의 회전에 따른 변환을 연산하기 위한 매트릭스와 대응될 수 있다. 수학식 1의 매트릭스의 계수 m1 내지 m16을 수학식 3와 같이 설정함으로써, 3차원 구조물의 x, y, z 절대 좌표계에서의 회전에 따른 좌표 변환이 구현될 수 있다.

도 10은 본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 실시예들에 따른 IFC 기반 3차원 빌딩 제어 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.

도 10을 참조하면, 먼저 IFC 데이터로부터 건축 정보를 포함하는 건축 클래스를 추출하는 단계(S210), 건축 클래스에 통신 정보를 포함하는 통신 클래스를 부가하여 3차원 객체 클래스를 생성하는 단계(S220), 및 3차원 객체 클래스를 기초로 3차원 랜더링을 수행하여, 상기 건축 정보 및 상기 통신 정보를 포함하는 복수의 가상 건물 요소들로 구성된 3차원 가상 건축물을 생성하는 단계(S230)가 선택적으로 또는 다른 순서로 수행될 수 있다. 상기 단계들과 관련된 구성요소들의 동작 및 기능에 대해서는 전술한 바 있으므로, 이하 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

단계들(S210, S220, S230) 이후, 가상 건물 요소들과 제어 데이터베이스를 매핑시키는 단계(S240)가 수행될 수 있다. 매핑 단계(S240) 동안, 가상 건물 요소들 중 일 가상 건물 요소의 통신 클래스 내 통신 정보(예를 들어, 관제점 속성(도 3의 132)의 관제점 정보, 제어점 속성(도 3의 134)의 제어점 정보)와 제어 데이터베이스의 통신 정보를 동기화하는 동작이 수행될 수 있다. 매핑 단계(S240)가 수행됨으로써 통신 클래스 내 관제점 속성의 관제점 정보 및 제어점 속성의 제어점 정보가 제어 데이터베이스에 저장될 수 있다.

이후, 가상 건물 요소들을 제어함으로써, 상기 가상 건물 요소들에 상응하는 실제 건물 요소들을 제어하는 단계(S250)가 수행될 수 있다.

도 11은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 IFC 기반 3차원 빌딩 저작 도구(ED) 및 이를 포함하는 빌딩 제어 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.

도 11을 참조하면, 빌딩 제어 장치는 입력부(190), 제어부(180), 송수신부(200), 제어 데이터베이스(300), 및 빌딩 저작 도구(ED)를 포함할 수 있다. 빌딩 저작 도구(ED)는 랜더링 모듈(150), 저작 모듈(160), 및 동기화 모듈(170)을 포함할 수 있다.

도 11에 나타난 빌딩 저작 도구(ED)의 랜더링 모듈(150)은 편의를 위해 간략히 도시한 것이며, 빌딩 저작 도구(ED)는 랜더링 모듈(150) 이외에 도 1 및 도 4에 나타난 다른 구성요소들을 더 포함할 수 있다. 즉, 빌딩 저작 도구(ED)는 IFC 기반 3차원 가시화 장치(도 1의 100a, 도 4의 100b)를 포함할 수 있다.

이하에서는 빌딩 저작 도구(ED)의 구성요소(예를 들어, 랜더링 모듈(150), 저작 모듈(160), 및 동기화 모듈(170))에 대해 먼저 설명하고, 이후 IFC 기반 3차원 빌딩 제어 장치의 구성요소들(예를 들어, 제어부(180), 입력부(190), 송수신부(200))에 관해 설명하기로 한다. 중복되는 구성요소에 대한 설명은 생략함에 유의한다.

랜더링 모듈(150)에 의해 관제점 속성(132) 및 제어점 속성(134)을 갖는 복수의 가상 전물 요소들로 구성된 3차원 가상 건물이 생성되면, 저작 모듈(160)은 상기 가상 건물 요소들 이외에 가상 설비 요소들을 부가할 수 있다. 상기 가상 설비 요소들 역시 제어를 위한 관제점 속성(도 3의 132) 및 제어점 속성(도 3의 134)을 가질 수 있으며, 이하 가상 건물 요소의 관제점 속성 및 제어점 속성은 제1 관제점 속성 및 제1 제어점 속성으로, 가상 설비 요소의 관제점 속성 및 제어점 속성은 제2 관제점 속성 및 제2 제어점 속성으로 지칭하기로 한다.

저작 모듈(160)이 추가하는 가상 설비 요소들은, IFC 파일에 정의된 건물 요소 이외에 건물의 운영에 필요한 설비들로서, 예를 들어 급탕 탱크, 냉각탑, 냉동기, 댐퍼 등을 포함할 수 있다. 이러한 설비 요소들은 IFC 파일에 정의되어 있지 않지만 건물의 통합 제어를 위해서 필수적으로 제어가 되어야 하는 부분이기 때문에, 본 출원인은 저작 모듈(160)을 추가하고 상기 저작 모듈(160)을 통해 제2 관제점 속성 및 제2 제어점 속성을 포함하는 가상 설비 요소를 IFC 기반 3차원 구조물에 추가함으로써 빌딩의 통합 제어를 달성하고자 하였다.

동기화 모듈(170)은 가상 건물 요소의 제1 관제점 속성의 제1 관제점 정보 및 제1 제어점 속성의 제1 제어점 정보와 가상 설비 요소의 제2 관제점 속성의 제2 관제점 정보 및 제2 제어점 속성의 제2 제어점 정보를 접속 데이터화 하고, 이러한 접속 데이터를 제어 데이터베이스(300)에 전송하도록 구성될 수 있다.

빌딩 제어 장치는, 빌딩 저작 도구(ED)를 이용하여, 가상 건물 요소들 및 가상 설비 요소들에 상응하는 실제 건물 요소들 및 실제 설비 요소들을 제어하도록 구성될 수 있다.

이를 위해 제어부(180)는, 실제 요소(예를 들어, 실제 건물 요소 또는 실제 설비 요소)를 제1 상태에서 제2 상태로 변화시키기 위한 제어 신호를 생성함으로써, 실제 요소들을 제어하도록 구성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 제어부(180)는 제어 데이터베이스(300)에 저장된 제1 관제점 정보 및 제1 제어점 정보를 기초로, 실제 건물 요소들을 제어하도록 구성될 수 있다. 또한, 제어부(180)는 상기 제어 데이터베이스(300)에 저장된 제2 관제점 정보 및 제2 제어점 정보를 기초로, 실제 설비 요소들을 제어하도록 구성될 수 있다.

제어부(180)의 동작을 위해, 입력부(190)는, 사용자로부터 가상 요소(예를 들어, 가상 건물 요소 또는 가상 설비 요소)를 제1 상태에서 제2 상태로 변화시키는 조작을 입력 받아 상기 조작에 상응하는 신호를 제어부(180)에 전달하도록 구성될 수 있다.

제어부(180)는 실제 건물 요소 내지 실제 설비 요소들을 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있고, 송수신부(200)는 상기 제어 신호를 실제 요소에 전달하도록 구성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 제어부(180)는 송수신부(200)를 통해 제어 데이터베이스(300)에 저장된 제1 관제점 정보, 제1 제어점 정보, 제2 관제점 정보, 및 제2 제어점 정보를 수신하고, 이를 기초로 하여 상기 제어 신호를 다시 송수신부(200)를 통해 실제 요소에 전달하도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 사용자가 입력부(190)를 통해 가상 설비 요소인 급탕 탱크의 전원을 끄도록 하는 조작을 수행하면, 제어부(180)는 상기 조작에 상응하는 제어 신호(즉, 급탕 탱크의 전원을 끄도록 하는 신호)를 생성할 수 있다. 또한 제어부(180)는 제어 데이터베이스(300)로부터 상기 가상 설비 요소에 대한 제2 관제점 정보 및 제2 제어점 정보를 수신하고, 상기 제어 신호는 상기 제2 관제점 정보 및 상기 제2 제어점 정보를 기초로 송수신부(200)를 통해 실제 요소에 전달될 수 있다. 따라서 사용자의 가상 요소의 조작에 의해, 가상 요소에 상응하는 실제 요소가 제어될 수 있다.

제어 데이터베이스(300)는 실제 요소(및 가상 요소)와 상응하는 데이터베이스 구조로 설계되며, 상기 구조는 IFC 데이터를 수신함으로써 자동 설계될 수도 있다.

도 12는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 IFC 기반 3차원 빌딩 저작 도구의 동작 프로세스를 개략적으로 도시한 흐름도이다.

도 12를 참조하면, 먼저 3차원 구조물을 편집할 수 있는 프로젝트가 생성된다(S510), 상기 프로젝트는 랜더링 모듈(도 11의 150) 또는 3차원 가시화 장치(도 1의 110a, 도 4의 110b)를 통해 생성될 수 있다.

생성된 3차원 구조물은 IFC 파일에 기초한 것이어서 건물 요소 이외에 건물의 운영에 필요한 설비 요소들을 포함되어 있지 않은 상태이다. 따라서 설비 요소들을 추가하는 단계(S520)가 수행될 수 있다.

도 13에는 저작 도구의 동작 프로세스에 따라 프로젝트가 생성된 모습이 도시된다. 도 13의 좌하단에 나타난 바와 같이, 가상 설비 요소가 프로젝트에 추가될 수 있다. 가상 설비 요소들은 통신 클래스를 포함할 수 있고, 상기 통신 클래스는 가상 설비 요소들에 대한 제2 관제점 속성 및 제2 제어점 속성을 포함할 수 있다.

이후 건물 요소에 대한 매칭 단계와 마찬가지로, 가상 설비 요소의 통신 정보(즉, 제2 관제점 속성의 제2 관제점 정보 및 제2 제어점 속성의 제2 제어점 정보)와 제어 데이터베이스를 매핑하는 단계(S530)가 수행될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 매핑 단계(S530)는 가상 설비 요소의 통신 클래스(130) 내 통신 정보와 제어 데이터베이스의 통신 정보를 동기화시킴으로써 수행될 수 있다. 매핑 단계(S530)에 의해, 가상 설비 요소와 상응하는 실제 설비 요소가 제어될 수 있다.

도 14는 제어 데이터베이스(300)와 가상 요소가 통신 클래스(130)를 통해 인덱스 매핑이 이루어지는 모습을 나타낸 것이다.

전술한 바와 같이 제어 데이터베이스(300)는 건물 요소별 제어 항목 및 설비 요소별 제어 항목에 관한 정보를 저장한다. 건물 요소별 제어 항목은 예를 들어 건물 요소의 HVAC(heating, ventilation, and air conditioning), 전기, 조명, 부대설비(utility), 방범, 화재, 안전 등에 관한 것일 수 있고, 설비 요소별 제어 항목은 설비의 전원 내지 동작 조건 등이 될 것이다.

인덱스 매핑 동안, 통신 클래스(130) 내 통신 정보(즉 제1 관제점 정보, 제1 제어점 정보, 제2 관제점 정보, 제2 제어점 정보)가 제어 항목별로 제어 데이터베이스(300)에 저장될 수 있다. 사용자가 가상 요소에 대한 제어 항목의 상태변경을 위한 동작을 입력하면, 상기 통신 정보를 기반으로 가상 요소와 상응하는 실제 요소가 제어될 수 있다. 즉, 출원인은 IFC 파일을 이용한 랜더링 과정에서 건축 클래스 이외에 통신 클래스(130)를 부가함으로써, 효율적인 빌딩자동제어가 달성될 수 있도록 하였다.

도 15는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 IFC 기반 3차원 빌딩 제어 장치의 동작 프로세스를 개략적으로 도시한 흐름도이다.

도 15를 참조하면, 먼저 3차원 구조물을 편집할 수 있는 프로젝트가 로딩된다(S540), 상기 프로젝트의 로딩은 랜더링 모듈 (도 11의 150) 또는 3차원 가시화 장치(도 1의 110a, 도 4의 110b)에 의해 이루어질 수 있다. 3차원 구조물을 도시하는 프로젝트가 로딩된 화면이 도 16에 나타난다.

이후 빌딩 제어를 위한 사용자의 가상 요소에 대한 위치 조회 내지 상태 조회 동작이 수행될 수 있다(S550). 예를 들어, 사용자는 3차원으로 도시된 건축 구조물을 확대하거나 층별로 이동함으로써 가상 요소의 위치 및 상태를 조회할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 벽과 같은 가상 건물 요소의 위치를 탐색하고, 상기 벽의 조명 상태를 조회할 수 있다. 또한, 다른 예로서, 사용자는 급탕기와 같은 가상 설비 요소의 위치를 탐색하고, 상기 급탕기의 전력 소비 상태를 조회할 수 있다. 가상 요소에 대한 감시 화면이 도 17에 나타난다.

이후 사용자가 가상 요소의 상태를 변경시킴으로써, 실제 요소가 제어될 수 있다(S560). 예를 들어, 사용자는 프로젝트 내에서 가상 건물 요소(예를 들어, 벽)의 조명 상태를 턴 오프 상태에서 턴 온 상태로 변경시킬 수 있고, 그에 따라 실제 건물의 상응하는 벽의 조명에 전원이 인가될 수 있다. 또한, 다른 예로서, 사용자는 프로젝트 내에서 가상 설비 요소(예를 들어, 급탕기)의 최대 전력 소비량을 100kW로 설정할 수 있고, 그에 따라 실제 상응하는 급탕기의 최대 전력 소비량 설정값이 100kW로 설정될 수 있다.

도 18 내지 도 20에 나타난 바와 같이, 3차원 빌딩은 빌딩의 층별로 제어될 수 있다. 도 18은 예시적인 3차원 빌딩의 지하 1층을 도시하며, 도 19는 상기 3차원 빌딩의 지상 2층, 도 20은 상기 3차원 빌딩의 옥상을 각각 도시한다. 단계(도 15의 S550) 동안, 사용자가 3차원 빌딩의 일 층을 선택하는 동작을 수행할 경우, 3차원 빌딩의 일 층에 배치된 가상 건물 요소들(민 가상 설비 요소들)이 디스플레이될 수 있다. 따라서 단계(도 15의 S560) 동안 사용자가 상기 일 층에 배치된 가상 요소들을 개별적으로 제어함으로써, 상기 일 층에 배치된 가상 요소들에 상응하는 실제 요소들이 제어될 수 있다.

선택적으로, 도 21 및 도 22에 나타난 바와 같이, 3차원 빌딩은 객체의 종류별로 제어될 수 있다. 도 21은 가상 건물 요소 중 시스템에어컨만을 나타낸 것이고, 도 22는 가상 건물 요소 중 조명만을 나타난 것이다.

단계(도 15의 S550) 동안, 사용자가 프로젝트 화면의 좌하단에서 시스템에어컨 내지 조명을 선택하는 동작을 수행할 경우, 3차원 빌딩의 해당 객체(즉, 시스템에어컨 또는 조명)이 디스플레이될 수 있다. 따라서 단계(도 15의 S560) 동안 사용자가 일 종류의 가상 요소들을 개별적으로 제어함으로써, 특정 종류의 가상 요소들에 상응하는 실제 요소들이 제어될 수 있다.

도 23 및 도 24는 가상 요소가 종류별로 제어되는 모습을 도시한다. 구체적으로 도 23은, 도 21의 시스템에어컨의 전원이 모두 꺼진 상태(초록색)에서 일부 가상 요소(예를 들어, 연구소 기둥 쪽에 설치된 시스템에어컨)의 전원을 켜도록 하는 사용자의 조작이 행하여지고, 상기 일부 가상 요소에 상응하는 실제 요소가 제어되는 모습을 도시한다. 마찬가지로, 도 24는 도 22의 조명의 전원이 모두 꺼진 상태(초록색)에서 일부 가상 요소(예를 들어, 영업부쪽에 설치된 조명)의 전원을 켜도록 하는 사용자의 조작이 행하여지고, 상기 일부 가상 요소에 상응하는 실제 요소가 제어되는 모습을 도시한다. 실제 요소의 상태 변경이 성공적으로 이루어지면, 프로젝트의 해당 가상 요소의 색상이 빨간색(전원이 켜진 상태)으로 변화하게 될 것이다.

도 25는 IFC 기반 3차원 빌딩 제어 장치의 가상 요소에 대한 관리 정보를 조회하는 화면을 나타낸다.

도 25에 나타난 바와 같이, 3차원 건축물의 가상 건물 요소 및 가상 설비 요소를 선택하여 BMS 정보를 조회하거나 이력을 관리할 수 있다. 상기 BMS 정보는 예를 들어, 가상 요소의 상태 정보 내지 유지 보수 이력일 수 있다. 상기 BMS 정보는 제어 데이터베이스로부터 로딩될 수 있고, 사용자의 내용 정정에 따라 정정된 BMS 정보는 다시 제어 데이터베이스에 저장될 수도 있다.

도 26은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 IFC 기반 3차원 빌딩 제어 시스템을 개략적으로 도시한다.

도 26을 참조하면, 3차원 빌딩 제어 시스템은 디지털직접제어기, 중앙감시제어부(central control and monitoring system, CCMS), 게이트웨이(LG, UG), 및 개인관리유닛(PMS)을 포함할 수 있다.

디지털직접제어기(direct digital controller)는 실제 요소에 부착되어 상기 실제 요소를 직접 제어하도록 구성될 수 있다. 더욱 구체적으로 디지털직접제어기는 I/O 포인트(I/O)를 통해 제어 신호를 수신하고, 상기 제어 신호에 따라 실제 요소를 제어하도록 구성될 수 있다.

중앙감시제어부(CCMS)는 상기 디지털직접제어기에 대한 제어 신호를 생성하고, 상기 디지털직접제어기로부터의 피드백 신호를 수신할 수 있다. 중앙감시제어부(180)는 예를 들어, 전술한 3차원 빌딩 제어 장치를 포함할 수 있다.

게이트웨이는 상기 디지털직접제어기와 상기 중앙감시제어부(180) 사이에서 제어 신호 및 피드백 신호를 무선/유선 통신망을 통해 중개하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 실제 요소의 개수를 고려하여 게이트웨이는 상부 게이트웨이(UG) 및 하부 게이트웨이(LG)로 분류되거나, 더 많은 단계의 게이트웨이로 분류될 수도 있다.

개인관리유닛(PMS)은 중앙감시제어부(180)에 상응하는 포터블 기기로서, 중앙감시제어부(CCMS) 대신에 디지털직접제어기에 제어 신호를 제공하도록 구성될 수 있다. 개인관리유닛(PMS)은 예를 들어 스마트폰과 같은 모바일 기기나 랩탑, 데스크탑 컴퓨터와 같은 컴퓨팅 장치일 수 있다.

Claims (12)

1. IFC 데이터로부터 건물 요소별로 형상 데이터와 국부 좌표계를 추출하는 단계;
   상기 형상 데이터로부터 상기 국부 좌표계에서 정의되는 3차원 형상 데이터를 생성하는 단계;
   상기 3차원 형상 데이터의 전체 좌표계에서의 중심선을 생성하는 단계;
   상기 중심선을 이용하여, 상기 3차원 형상 데이터를 상기 전체 좌표계에 배치함으로써, 건축 정보를 포함하는 건축 클래스를 생성하는 단계;
   상기 건축 클래스에 통신 정보를 포함하는 통신 클래스를 부가하여 3차원 객체 클래스를 생성하는 단계;
   상기 3차원 객체 클래스를 기초로 3차원 랜더링을 수행하여, 상기 건축 정보 및 상기 통신 정보를 포함하는 3차원 가상 건축물을 생성하는 단계를 포함하는 IFC 기반 3차원 랜더링 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 통신 클래스는 관제점 속성을 포함하고,
   상기 관제점 속성은, 건물 요소 내의 제어 항목들 중 일 제어 항목과 상응하는 것을 특징으로 하는 IFC 기반 3차원 랜더링 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 통신 클래스는 제어점 속성을 더 포함하고,
   상기 제어점 속성은, 상기 제어 항목의 상태를 제어 데이터베이스로 전달하기 위한 네트워크 주소와 상응하는 것을 특징으로 하는 IFC 기반 3차원 랜더링 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 관제점 속성 및 상기 제어점 속성은 상기 제어 데이터베이스에 저장되는 것을 특징으로 하는 IFC 기반 3차원 랜더링 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 3차원 객체 클래스를 생성하는 단계는, 상기 건축 클래스 및 상기 통신 클래스에 재질 클래스를 더 부가하는 단계를 더 포함하고,
   상기 3차원 가상 건축물을 생성하는 단계에 의해 생성된 복수의 가상 건물 요소들은, 상기 재질 클래스의 재질 속성에 기초하여, 디스플레이되는 것을 특징으로 하는 IFC 기반 3차원 랜더링 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 전체 좌표계를 상대 좌표계로 변환하는 단계를 더 포함하는 IFC 기반 3차원 랜더링 방법.
7. 삭제
8. IFC 데이터로부터 건축 정보를 포함하는 건축 클래스를 추출하는 추출 모듈;
   상기 건축 클래스에 통신 정보를 포함하는 통신 클래스를 부가하여 3차원 객체 클래스를 생성하는 클래스 생성 모듈; 및
   상기 3차원 객체 클래스를 기초로 3차원 랜더링을 수행하여, 상기 건축 정보 및 상기 통신 정보를 포함하는 3차원 가상 건축물을 생성하는 랜더링 모듈을 포함하며,
   상기 건축 클래스는 형상 속성 및 해석 모델 속성을 포함하고,
   상기 형상 속성은, 건물 요소의 형상을 표현하기 위한 3차원 다각형 속성, 및 상기 건물 요소의 전체 좌표계로의 변환을 위한 변환행렬 속성을 포함하고,
   상기 해석 모델 속성은, 건물 요소의 중심선을 나타내기 위한 선 속성 또는 면 속성을 포함하는 것을 특징으로 하는 IFC 기반 3차원 가시화 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 랜더링 모듈은, 상기 전체 좌표계를 상대 좌표계로 변환하는 뷰잉 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 IFC 기반 3차원 가시화 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 뷰잉 모듈은 4*4 매트릭스 연산을 통해 상기 상대 좌표계로의 변환을 수행하며,
    상기 4*4 매트릭스 연산은
    

    

    로 정의되고,
    m1 내지 m16은 좌표 이동 단계 및 좌표 회전 단계 중 적어도 하나를 수행하기 위한 계수, X, Y, Z는 절대 좌표계의 x, y, z 좌표, X', Y', Z'는 상대 좌표계의 x, y, z 좌표를 나타내는 것을 특징으로 하는 IFC 기반 3차원 가시화 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 좌표 이동 단계에서 상기 계수는,
    

    

    로 정의되고,
    tX는 X축의 이동 정도, tY는 Y축의 이동 정도, tZ는 Z축의 이동 정도인 것을 특징으로 하는 IFC 기반 3차원 가시화 장치.
12. 제10항에 있어서,
    상기 좌표 회전 단계에서 상기 계수는,
    

    

    로 정의되고,
    a는 X축에서의 회전 각도, a'는 Y축에서의 회전 각도, a''는 Z축에서의 회전 각도인 것을 특징으로 하는 IFC 기반 3차원 가시화 장치.

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