KR101465367B1 - 위치정보 및 건물 에너지 시뮬레이션을 기반으로 하는 녹화 시스템 결정 방법 및 이를 위한 시스템 - Google Patents

위치정보 및 건물 에너지 시뮬레이션을 기반으로 하는 녹화 시스템 결정 방법 및 이를 위한 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 (a) 건물 정보 입력 모듈(110)을 통하여 건물 정보가 입력되는 단계; (b) 토양 데이터 선택 모듈(120)을 통하여 다수의 토양 데이터(S1 ~n)가 입력되는 단계; (c) 식생 데이터 선택 모듈(130)을 통하여 다수의 식생 데이터(L1 ~m)가 입력되는 단계; (d) 건물 에너지 시뮬레이션 모듈(300)이, 상기 입력된 건물 정보, 토양 데이터(S1 ~n) 및 식생 데이터(L1 ~m)를 이용하여, 상기 다수의 토양 데이터(S1 ~n) 및 다수의 식생 데이터(L1 ~m)의 모든 조합에 대한 건물 에너지 시뮬레이션을 수행하는 단계; (e) 토양 및 식생 결정 모듈(400)이 상기 시뮬레이션된 건물 에너지 소비량(E)을 최소로 하는 토양 데이터(S1 ~n) 및 식생 데이터(L1 ~m)를 확인하고, 이에 해당하는 토양 및 식생을 결정하는 단계를 포함하는, 건물 에너지 시뮬레이션을 기반으로 하는 녹화 시스템 결정 방법을 제공한다.

Description

위치정보 및 건물 에너지 시뮬레이션을 기반으로 하는 녹화 시스템 결정 방법 및 이를 위한 시스템{Method for determination of a green roof system in building based on building energy simulation and the location information and the system thereof}
본 발명은 위치정보 및 건물 에너지 시뮬레이션을 기반으로 하는 녹화 시스템 결정 방법 및 이를 위한 시스템에 관한 것이다.
현대 사회에서 콘크리트를 포함하는 건물의 거대화 및 대량화는 사람의 생활 환경과 도시 열환경에 악영향을 주고 있다.
이를 방지하기 위하여 도시 내에 공원을 위치시키는 등 다수의 녹지 확보가 바람직하나, 경제 역학적 문제로 인하여 어려운 것이 사실이다.
이에 따라, 공원과 같은 도시 내 녹지 확보의 대안으로서 건물 녹화 시스템이 고려되고 있다.
건물 녹화 시스템은 대지가 아닌 건물 자체의 일부를 녹지 공간으로 확보하는 시스템으로서, 옥상 정원(roof garden), 선큰 가든(sunken garden), 녹화 측벽체 등을 들 수 있다.
도 1은 옥상정원과 같은 건물 녹화 시스템이 구비된 건물의 평면도를 개략적으로 도시한다.
도면에서는 건물외벽(500)인 옥상층에 토양(600)이 부설된 후 그 위에 다수의 식생(700)이 위치하게 된다.
이와 같이 건물에 녹화 시스템이 설치되는 경우, 생활 환경 및 도시 열환경에 긍정적 영향을 주는 것은 물론이고, 그 건물의 에너지 환경에도 많은 영향을 주는 것으로 연구되고 있다.
종래 연구에 따르면, 건물 벽체의 열관류율과 토양의 열관류율의 차이로 인하여, 토양이 부설되는 경우 건물 내부의 온도 차이를 발생시켜, 기존의 냉난방 에너지 절감효과를 가질 수 있다고 보고되어 왔다.
그러나, 국내의 다양한 녹화 유형 내지 토심에 따른 연구가 진행되고 있지 않으며, 이에 따라 녹화 시스템이 설치되는 건물에 최적화된 연구는 미비한 것이 현실이다.
관련한 종래기술을 살펴본다.
일본특허출원공개번호 제2011-125095호에는, 건물의 녹화영역에 센서를 설치하고, 비녹화영역에 센서를 설치한 후 관리센터에서 이에 따른 전력 삭감 효과를 측정하는 방법을 개시한다.
또한, 일본특허출원공개번호 제2009-219429호에는, 건물 측벽에 녹화 영역을 용이하게 구비할 수 있는 구조물을 개시한다.
또한, 한국공개특허 제2010-0110915호에는, 건물 에너지를 효과적으로 절감함과 동시에 배수를 용이하게 할 수 있는 녹화시스템을 개시한다.
그러나 상기의 종래기술들 모두 특정 건물에 가장 효과적인 토심 및 식생을 결정하는 방법을 설명하거나 암시하지 못한다.
(특허문헌 1) JP2011-125095 A
(특허문헌 2) JP2009-219429 A
(특허문헌 3) KR2010-0110915 A
이에 본 발명은, 건물 에너지 소비 면에서 최적화될 수 있는 토양 및 식생을 결정함으로써 바람직한 녹화 시스템을 결정하는 방법을 제안하고자 한다.
특히, 건물주나 시공자가 건물이 위치하게 되는 장소의 토양, 식생 또는 기상정보 등을 별도로 조사할 필요 없이, 오직 위치정보만을 이용하여 기존에 구축되어 있는 데이터베이스를 활용함으로써 간편하고 쉽게 녹화 시스템을 결정할 수 있는 방법을 제안하고자 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 (a) 건물 정보 입력 모듈(110)을 통하여 건물 정보가 입력되는 단계; (b) 위치정보 입력 모듈(140)에 건물이 위치하게 되는 장소에 대한 정보인 위치정보가 입력되는 단계; (c) 토양 데이터 선택 모듈(120)을 통하여, 데이터베이스(50)에서, 상기 입력된 위치정보에 상응하도록 미리 저장되어 있는 다수의 토양 데이터(S1 ~n)가 선택되는 단계; (d) 식생 데이터 선택 모듈(130)을 통하여, 상기 데이터베이스(50)에서, 상기 입력된 위치정보에 상응하도록 미리 저장되어 있는 다수의 식생 데이터(L1 ~m)가 선택되는 단계; (d) 건물 에너지 시뮬레이션 모듈(300)이, 상기 입력된 건물 정보, 상기 선택된 토양 데이터(S1 ~n) 및 상기 선택된 식생 데이터(L1 ~m)를 이용하여, 상기 다수의 토양 데이터(S1 ~n) 및 다수의 식생 데이터(L1 ~m)의 모든 조합에 대한 건물 에너지 시뮬레이션을 수행하는 단계; 및 (e) 토양 및 식생 결정 모듈(400)이 상기 시뮬레이션된 건물 에너지 소비량(E)을 최소로 하는 토양 데이터(S1 ~n) 및 식생 데이터(L1 ~m)를 확인하고, 이에 해당하는 토양 및 식생을 결정하는 단계를 포함하는, 위치정보 및 건물 에너지 시뮬레이션을 기반으로 하는 녹화 시스템 결정 방법을 제공한다.
또한, 상기 (c) 단계 이후, (c1) 가중치 입력부(200)를 통하여 가중치가 입력되는 단계를 더 포함하며, 상기 (d) 단계는, 상기 건물 에너지 시뮬레이션 모듈(300)이, 상기 입력된 건물 정보, 상기 선택된 토양 데이터(S1 ~n), 상기 선택된 식생 데이터(L1 ~m) 및 상기 가중치를 이용하여, 상기 다수의 토양 데이터(S1 ~n) 및 다수의 식생 데이터(L1 ~m)의 모든 조합에 대한 건물 에너지 시뮬레이션을 수행하는 단계인 것이 바람직하다.
또한, 상기 입력되는 가중치는, 건물 용도에 의한 가중치, 기상 정보에 의한 가중치 및 녹화 위치에 의한 가중치 중 어느 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 입력되는 가중치는 건물 용도에 의한 가중치이며, 상기 건물 용도는 주거 용도 및 사무 용도로 구분되며, 주거 용도인 경우, 상기 토양 데이터(S1 ~n)에 토양 가중치(w1)가 추가되어 건물 에너지 시뮬레이션이 수행되며, 사무 용도인 경우, 상기 식생 데이터(L1 ~m)에 식생 가중치(w2)가 추가되어 건물 에너지 시뮬레이션이 수행되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 입력되는 가중치는 기상 정보에 의한 가중치이며, 상기 기상 정보는 건물이 위치하는 지역의 평균 온도를 연평균 온도와 비교함으로써 추운 지방 및 더운 지방으로 구분되며, 추운 지방인 경우, 상기 토양 데이터(S1 ~n)에 토양 가중치(w1)가 추가되어 건물 에너지 시뮬레이션이 수행되며, 더운 지방인 경우, 상기 식생 데이터(L1 ~m)에 식생 가중치(w2)가 추가되어 건물 에너지 시뮬레이션이 수행되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 기상정보는, 상기 데이터베이스(50)에서 상기 입력된 위치정보에 상응하도록 미리 저장되어 기상정보로서 기상정보 선택 모듈(220)을 통하여 선택된 것이 바람직하다.
또한, 상기 시뮬레이션된 건물 에너지 소비량(E)은, 난방 에너지 소비량(Ehxy)과 냉방 에너지 소비량(Ecxy)의 합인 것이 바람직하다.
또한, 상기 입력되는 가중치는 건물 용도에 의한 가중치이며, 상기 건물 용도는 주거 용도 및 사무 용도로 구분되며, 주거 용도인 경우, 상기 난방 에너지 소비량(Ehxy)에 난방 가중치(wh)가 추가되어 건물 에너지 시뮬레이션이 수행되며, 사무 용도인 경우, 상기 냉방 에너지 소비량(Ecxy)에 냉방 가중치(wc)가 추가되어 건물 에너지 시뮬레이션이 수행되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 입력되는 가중치는 기상 정보에 의한 가중치이며, 상기 기상 정보는 건물이 위치하는 지역의 평균 온도를 연평균 온도와 비교함으로써 추운 지방 및 더운 지방으로 구분되며, 추운 지방인 경우, 상기 난방 에너지 소비량(Ehxy)에 난방 가중치(wh)가 추가되어 건물 에너지 시뮬레이션이 수행되며, 더운 지방인 경우, 상기 냉방 에너지 소비량(Ecxy)에 냉방 가중치(wc)가 추가되어 건물 에너지 시뮬레이션이 수행되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 입력되는 토양 데이터(S1 ~n)는 토심, 상기 토양의 열전도도, 상기 토양의 밀도, 및 상기 토양의 비열 중 어느 하나이며, 상기 입력되는 식생 데이터(L1 ~m)는 LAI(leaf area index; 잎면적지수), 잎반사율, 및 잎방사율 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
또한, 상기 입력되는 건물 정보는 BIM(Building Information Modeling) 구축 서버(10)로부터 전달되는 BIM 정보인 것이 바람직하다.
또한, 상기 입력되는 식생 데이터( L 1 ~m ) 중 상기 LAI는 데이터베이스(13)에서 선택된 것이며, 상기 데이터베이스(13)에는 식생별 상기 LAI가 저장되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 토양 및 식생 결정 모듈(400)은 토심 및 식생의 종류를 결정하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 건물 정보가 입력되는 건물 정보 입력 모듈(110); 건물이 위치하게 되는 장소에 대한 정보인 위치정보가 입력되는 위치정보 입력 모듈(140); 데이터베이스(50)로부터 상기 위치정보에 상응하여 미리 저장된 다수의 토양 데이터(S1 ~n)가 선택되는 토양 데이터 선택 모듈(120); 상기 데이터베이스(50)로부터 상기 위치정보에 상응하여 미리 저장된 다수의 식생 데이터(L1~m)가 선택되는 식생 데이터 선택 모듈(130); 상기 입력된 건물 정보, 상기 선택된 토양 데이터(S1 ~n) 및 상기 선택된 식생 데이터(L1 ~m)를 이용하여, 상기 다수의 토양 데이터(S1 ~n) 및 다수의 식생 데이터(L1 ~m)의 모든 조합에 대한 건물 에너지 시뮬레이션을 수행하는 건물 에너지 시뮬레이션 모듈(300); 및 상기 시뮬레이션된 건물 에너지 소비량(E)을 최소로 하는 토양 데이터(S1 ~n) 및 식생 데이터(L1 ~m)를 확인하고, 이에 해당하는 토양 및 식생을 결정하는 토양 및 식생 결정 모듈(400)을 포함하는, 위치정보 및 건물 에너지 시뮬레이션을 기반으로 하는 녹화 결정 시스템을 제공한다.
또한, 가중치가 입력되는 가중치 입력부(200)를 더 포함하며, 상기 건물 에너지 시뮬레이션 모듈(300)이, 상기 입력된 건물 정보, 토양 데이터(S1 ~n), 식생 데이터(L1 ~m) 및 상기 가중치를 이용하여, 상기 다수의 토양 데이터(S1 ~n) 및 다수의 식생 데이터(L1 ~m)의 모든 조합에 대한 건물 에너지 시뮬레이션을 수행하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 가중치 입력부(200)는, 건물 용도에 의한 가중치가 입력되는 건물 용도 입력 모듈(210); 상기 위치정보에 상응하여 미리 저장된 기상정보가 선택되고, 상기 선택된 기상정보에 의한 가중치가 입력되는 기상 정보 선택 모듈(220); 및 건물 내 녹화 위치에 의한 가중치가 입력되는 녹화 위치 입력 모듈(230)을 포함하며, 상기 녹화 위치 입력 모듈(230)은 상기 건물 정보 입력 모듈(110)로부터 데이터를 수신하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하여, 사용자는 건물 에너지 소비 면에서 최적화될 수 있는 토양 및 식생을 결정할 수 있다.
또한, 건물의 용도 및 기상 조건을 가중치로 입력함으로써 결정 정확도를 한층 더 상승시킬 수 있다.
특히, 건물주나 시공자가 건물이 위치하게 되는 장소의 토양, 식생 또는 기상정보 등을 별도로 조사할 필요가 없으며, 오직 위치정보만을 이용하여 간편하고 효율적으로 최적화된 녹화 시스템을 결정할 수 있다.
또한, 본 발명이 적용됨으로써 건물에서 소비되는 에너지를 최소화시킬 수 있으며, 이는 국가 에너지 소비 절감은 물론 쾌적한 도시 환경을 생성하는데 기여할 수 있다.
도 1은 옥상정원과 같은 건물 녹화 시스템이 구비된 건물의 평면도를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 건물 녹화 시스템의 토양 및 식생을 결정하기 위한 시스템을 개시한다.
도 3은 본 발명에 따른 건물 녹화 시스템 결정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 시스템은, 데이터베이스(50), 정보 입력 및 선택부(100), 가중치 결정부(200), 건물 에너지 시뮬레이션 모듈(300), 토양 및 식생 결정 모듈(400) 및 건물 에너지 평가 모듈(450)을 포함한다.
(1) 데이터베이스(50) 및 정보 입력 및 선택부(100)
데이터베이스(50)에는 위치정보에 따라 적절한 것으로 미리 선정되어 저장된 다수의 토양 데이터(S1 ~n), 다수의 식생 데이터 및 기상 정보가 매핑되어 저장된다. 여기에서 '위치정보'는 수동으로 입력되는 것으로서 시뮬레이션 또는 평가하고자 하는 건물의 위치에 대한 정보를 의미하며, 위경도 또는 주소지 등 정보가 저장되는 형태는 어떠한 것이든 상관없다.
예를 들어, 해안지방을 지칭하는 위치정보에는 해당 지역에서의 식생에 적합한 것으로 선정되는 다수의 토양 및 식생이 매핑되어 저장될 수 있다. 또한, 해당 지역의 기상 정보가 함께 저장될 수 있다.
다시 말하면, 위치정보를 입력하면, 데이터베이스(50)에서 해당 위치정보에 적절한 것으로 미리 선정되어 저장된 다수의 토양 데이터(S1 ~n)와 다수의 식생 데이터가 선택될 수 있으며, 또한 해당 위치정보의 기상 정보 역시 선택될 수 있다.
정보 입력 및 선택부(100)는, 건물 정보 입력 및 선택부(120), 토양 데이터 선택 모듈(120), 식생 데이터 선택 모듈(130) 및 위치정보 입력 모듈(140)을 포함한다.
건물 정보 입력 모듈(110)은, 다양한 건물 정보들 중에서 건물 에너지 시뮬레이션을 수행하기 위한 건물 정보를 입력하는 기능을 한다.
여기에서 입력되는 건물 정보들은, 예를 들어 건물 외피 정보, 내부 부하 정보, HVAC(heating, ventilation, air conditioning; 냉난방공조) 정보를 포함할 수 있다.
건물 외피 정보는, 벽체, 바닥, 천정 및 창호 정보를 포함하며, 그 각각은 거친정도, 열전도율, 밀도, 비열 등을 포함한다.
내부 부하 정보는 스케줄 정보, 내부 발열 정보를 포함한다. 스케줄 정보는 건물 운영 시간(일 또는 시간 단위) 및 이에 따른 재실자 수를 포함하며, 내부 발열 정보는 상기 재실자 순에 따른 인체 발열 정보, 전등 및 내부 기기의 발열에 관한 기기 발열 정보를 포함한다.
한편, 건물 정보 입력 모듈(110)은 BIM(Building Information Modeling) 관련 정보일 수 있으며, BIM 구축 서버(10)와 연동되어 특정 건물의 정보를 자동으로 불러들일 수도 있다.
토양 데이터 선택 모듈(120)은, 토양에 관련된 데이터인 토양 데이터(S1~n)을 데이터베이스(50)로부터 선택하는 기능을 한다. 여기에서 토양 데이터(S1 ~n)는, 토심(depth), 토양의 열전도도(thermal conductivity), 토양의 밀도(density), 및 토양의 비열(specific heat) 중 어느 하나이며, 이러한 토양 데이터(S1 ~n)는 건물 에너지에 가장 많은 영향을 주는 토심(depth)인 것이 더욱 바람직하다.
전술한 바와 같이, 위치정보 입력 모듈(140)에서 입력되는 위치정보에 따라 후술하는 데이터베이스(50)에서 토양 데이터(S1 ~n)가 자동으로 선택된다.
식생 데이터 선택 모듈(130)은, 식생에 관련된 데이터인 식생 데이터(L1 ~m)를 입력하는 기능을 한다. 여기에서 식생 데이터(L1 ~m)는, 각 식생의 LAI(leaf area index; 잎면적지수), 잎반사율(leaf reflectivity), 및 잎방사율(leaf emissivity) 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
"LAI"는 단위 토양 면적당 잎의 총 투영 면적을 의미한다[m2/m2]. 즉, LAI가 클 수록 주간에는 많은 양의 일사를 차단하게 된다.
LAI는 생육에 따라 증가하다가 어느 정도 생육에 이르면 식생의 종류에 따라 어느 정도 일정하게 유지되는데, 식생의 종류에 따른 LAI의 값들은 종래 충분히 알려진 정보이며, 보다 정확한 시뮬레이션을 위하여 계절별 LAI 값의 변동 값을 사용할 수 있다.
전술한 바와 같이, 위치정보 입력 모듈(140)에서 입력되는 위치정보에 따라 후술하는 데이터베이스(50)에서 식생 데이터(L1 ~m)가 자동으로 선택된다.
위치정보 입력 모듈(140)을 통해 시뮬레이션 또는 평가하고자 하는 건물의 위치에 대한 정보인 위치정보가 입력된다. 입력된 위치정보는 토양 데이터(S1 ~n), 식생 데이터 및 기상 정보의 선택을 위하여 데이터베이스(50)와 연동하게 된다.
(2) 가중치 결정부 (200)
사용자는 가중치 결정부(200)를 통하여 결정의 정확도를 높이기 위한 가중치를 입력할 수 있다.
가중치 결정부(200)는 건물 용도 입력 모듈(210), 기상 정보 선택 모듈(220) 및 녹화 위치 입력 모듈(230)을 포함한다.
건물 용도 입력 모듈(210)은 건물의 용도를 구분하여 입력한다.
예를 들어, 주거 용도 또는 사무 용도 중 어느 하나가 선택될 수 있다.
건물이 주거 용도인 경우 주야간 모두 사용되기에 난방 에너지 소비량이 냉방 에너지 소비량보다 중요할 것이며, 반대로 건물이 사무 용도인 경우 주간에 주로 사용되기에 냉방 에너지 소비량이 난방 에너지 소비량이 보다 중요할 것이다.
따라서, 건물 용도가 주거 용도인 경우 난방 에너지 소비량을 저감시킬 수 있는 토양 데이터(S1 ~n)에 가중치를 두거나 또는 냉난방 에너지 소비량 합산시 난방 에너지에 가중치를 둘 수 있으며, 건물 용도가 사무 용도인 경우 냉방 에너지 소비량을 조감시킬 수 있는 식생 데이터에 가중치를 두거나 또는 냉난방 에너지 소비량 합산시 냉방 에너지에 가중치를 둘 수 있다.
기상 정보 선택 모듈(220)은 건물이 설치되는 위치의 평균 기상 정보를 데이터베이스(50)로부터 선택한다. 선택된 기상정보에 따라 가중치가 변경된다.
예를 들어, 건물이 추운 지방에 위치하는 경우 난방 에너지 소비량이 냉방 에너지 소비량보다 중요할 것이며, 반대로 건물이 더운 지방에 위치하는 경우 냉방 에너지 소비량이 난방 에너지 소비량이 보다 중요할 것이다.
따라서, 건물이 추운 지방에 위치하는 경우 난방 에너지 소비량을 저감시킬 수 있는 토양 데이터(S1 ~n)에 가중치를 두거나 또는 냉난방 에너지 소비량 합산시 난방 에너지에 가중치를 둘 수 있으며, 건물이 더운 지방에 위치하는 경우 냉방 에너지 소비량을 저감시킬 수 있는 식생 데이터에 가중치를 두거나 또는 냉난방 에너지 소비량 합산시 냉방 에너지에 가중치를 둘 수 있다.
녹화 위치 입력 모듈(230)은 건물 내에서 녹화가 위치하는 구역을 입력한다.
예를 들어, 녹화가 건물의 측벽에 위치할지 옥상에 위치할지 내부에 위치할지 선택될 수 있다.
이러한 녹화 위치는 기 입력된 건물 정보와 연계되어 선택될 수 있다.
건물 내 녹화 위치에 따라 에너지 시뮬레이션 결과가 달라지는바 가중치로서 사용될 수 있다.
이와 같이, 가중치 결정부(200)는 건물 용도 입력 모듈(210), 기상 정보 선택 모듈(220) 및 녹화 위치 입력 모듈(230)에서 입력된 정보들을 에너지 시뮬레이션의 가중치로서 활용함으로써 결과 정확도를 높일 수 있다.
(3) 건물 에너지 시뮬레이션 모듈(300), 토양 및 식생 결정 모듈(400), 건물 에너지 평가 모듈(450)
건물 에너지 시뮬레이션 모듈(300)은 선택된 다수의 토양 데이터(S1 ~n)와 식생 데이터의 모든 조합에 따라 건물 에너지 시뮬레이션을 수행한다.
토양 및 식생 결정 모듈(400)은 생성된 모든 조합으로 에너지 시뮬레이션을 수행한 후 건물 에너지가 최소인 경우의 토양 데이터(S1 ~n) 및 식생 데이터(L1 ~m)를 확인하고, 이에 해당하는 토양과 식생을 사용자에게 추천한다.
도 3을 참조하여 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.
건물 정보 입력 모듈(110)을 통하여 입력받은 정보를 이용하여 건물 모델링을 수행한다(S100).
다음, 위치정보 입력 모듈(140)을 통하여 건물이 위치하는 장소에 대한 정보인 위치정보를 입력받는다(S200).
다음, 토양 데이터 선택 모듈(120), 식생 데이터 선택 모듈(140) 및 기상정보 선택 모듈(220)은 S200 단계에서 입력된 위치정보에 상응하는 다수의 토양 데이터(S1 ~n), 다수의 식생 데이터(L1 ~m) 및 기상정보를 데이터베이스(50)로부터 선택받는다(S300).
다음, 선택된 다수의 토양 데이터(S1 ~n) 및 다수의 식생 데이터(L1 ~m)를 이용하여 가능한 모든 조합을 생성하여 건물 에너지 시뮬레이션을 수행한다(S500). 생성되는 조합의 개수 "n×m"개가 된다.
본 발명의 제 1 실시예에 따라, 가중치 결정부(200)로부터 입력받은 가중치가 토양 데이터(S1 ~n) 및 식생 데이터(L1 ~m)에 더 추가될 수도 있다(S400).
이 경우 시뮬레이션 결과인 건물 에너지 소비량(E)은 아래의 수학식1과 같이 수행되며, 토양 및 식생 결정 모듈(400)은 에너지 소비량(E)이 최소인 경우의 토양 데이터(S1 ~n) 및 식생 데이터(L1 ~m)의 조합을 확인하여 토양과 식생을 결정한다.
Figure 112013096042065-pat00001
여기에서, 토양 데이터에 관련된 토양 가중치는 w1이며, 식생 데이터에 관련된 식생 가중치는 w2이다. 토양 가중치와 식생 가중치는 1보다 크다.
예를 들어, 건물 용도가 주거 용도이거나 또는 건물 위치의 연평균 온도가 평균보다 낮은 추운 지방인 경우, 토양 가중치(w1)만 적용되는 것이 바람직하다.
반대로, 건물 용도가 사무 용도이거나 또는 건물 위치의 연평균 온도가 평균보다 높은 더운 지방인 경우, 식생 가중치(w2)만 적용되는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 2 실시예에 따라, 건물 에너지 시뮬레이션 수행시, 건물 에너지 시뮬레이션 수행시 가중치 결정부(200)로부터 입력받은 가중치가 각 조합(x와 y 조합)에서의 난방 에너지 소비량(Ehxy)과 냉방 에너지 소비량(Ecxy)에 추가될 수 있다.
Figure 112013096042065-pat00002
여기에서, 냉방 에너지 소비량에 관련된 난방 가중치는 wh이며, 난방 에너지 소비량에 관련된 냉방 가중치는 wc이다.
예를 들어, 건물 용도가 주거 용도이거나, 또는 건물 위치의 연평균 온도가 평균보다 낮은 추운 지방인 경우, 난방 가중치(wh)만이 난방 에너지 소비량(Ehxy)에 적용되는 것이 바람직하다.
반대로, 건물 용도가 사무 용도이거나 또는 건물 위치의 연평균 온도가 평균보다 높은 더운 지방인 경우, 냉방 가중치(wc)만이 냉방 에너지 소비량(Ecxy)에 적용되는 것이 바람직하다.
전술한 제 1 실시예 또는 제 2 실시예에 따라, 가장 적절한 토양 데이터 및 식생 데이터의 조합이 결정되는데(S600), 이에 해당하는 토양과 식생이 결정되어 사용자에게 추천된다.
예를 들어, 토양의 토심이 추천될 수 있어서, 사용자는 건물 에너지 소비량을 최소로 하는 깊이로 토양을 결정하여 시공할 수 있다.
예를 들어, 식생의 LAI가 추천될 수 있어서, 사용자는 건물 에너지 소비량을 최소로 하는 LAI를 갖는 식생을 결정하여 시공할 수 있다. LAI에 해당하는 식생이 데이터베이스(13)로부터 특정되어 직접 추천될 수도 있다.
건물 에너지 평가 모듈(450)은 전술한 건물 에너지 시뮬레이션 과정을 수행하되, 토양 및 식생 결정 모듈(400)이 최적의 토양과 식생을 추천하는 것과 달리 다양한 토양 및 식생에 대하여 각각의 조합을 사용한 다양한 결과를 평가하여 출력함으로써 사용자의 토양 및 식생의 의사결정에 도움을 줄 수 있다.
이를 통하여, 에너지 측면에서 최적의 토양 및 식생이 아니더라도 다른 이유(예를 들어, 토양이나 식생의 색상에 따른 미화 문제, 시공비용의 문제 등)로 다른 토양 및 식생을 결정하는데 있어서도 건물 에너지를 함께 평가하도록 할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
50: 데이터베이스
100: 정보 입력 및 선택부
110: 건물 정보 입력 모듈
120: 토양 데이터 선택 모듈
130: 식생 데이터 선택 모듈
140: 위치정보 입력 모듈
200: 가중치 결정부
210: 건물 용도 입력 모듈
220: 기상 정보 선택 모듈
230: 녹화 위치 입력 모듈
300: 건물 에너지 시뮬레이션 모듈
400: 토양 및 식생 결정 모듈
450: 건물 에너지 평가 모듈
500: 건물외벽
600: 토양
700: 식생

Claims (16)

  1. (a) 건물 정보 입력 모듈(110)을 통하여 건물 정보가 입력되는 단계;
    (b) 위치정보 입력 모듈(140)에 건물이 위치하게 되는 장소에 대한 정보인 위치정보가 입력되는 단계;
    (c) 토양 데이터 선택 모듈(120)을 통하여, 데이터베이스(50)에서, 상기 입력된 위치정보에 상응하도록 미리 저장되어 있는 다수의 토양 데이터(S1 ~n)가 선택되는 단계;
    (d) 식생 데이터 선택 모듈(130)을 통하여, 상기 데이터베이스(50)에서, 상기 입력된 위치정보에 상응하도록 미리 저장되어 있는 다수의 식생 데이터(L1 ~m)가 선택되는 단계;
    (d) 건물 에너지 시뮬레이션 모듈(300)이, 상기 입력된 건물 정보, 상기 선택된 토양 데이터(S1 ~n) 및 상기 선택된 식생 데이터(L1 ~m)를 이용하여, 상기 다수의 토양 데이터(S1 ~n) 및 다수의 식생 데이터(L1 ~m)의 모든 조합에 대한 건물 에너지 시뮬레이션을 수행하는 단계; 및
    (e) 토양 및 식생 결정 모듈(400)이 상기 시뮬레이션된 건물 에너지 소비량(E)을 최소로 하는 토양 데이터(S1 ~n) 및 식생 데이터(L1 ~m)를 확인하고, 이에 해당하는 토양 및 식생을 결정하는 단계를 포함하는,
    위치정보 및 건물 에너지 시뮬레이션을 기반으로 하는 녹화 시스템 결정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (c) 단계 이후,
    (c1) 가중치 입력부(200)를 통하여 가중치가 입력되는 단계를 더 포함하며,
    상기 (d) 단계는,
    상기 건물 에너지 시뮬레이션 모듈(300)이, 상기 입력된 건물 정보, 상기 선택된 토양 데이터(S1 ~n), 상기 선택된 식생 데이터(L1 ~m) 및 상기 가중치를 이용하여, 상기 다수의 토양 데이터(S1 ~n) 및 다수의 식생 데이터(L1 ~m)의 모든 조합에 대한 건물 에너지 시뮬레이션을 수행하는 단계인 것을 특징으로 하는,
    위치정보 및 건물 에너지 시뮬레이션을 기반으로 하는 녹화 시스템 결정 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 입력되는 가중치는, 건물 용도에 의한 가중치, 기상 정보에 의한 가중치 및 녹화 위치에 의한 가중치 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    위치정보 및 건물 에너지 시뮬레이션을 기반으로 하는 녹화 시스템 결정 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 입력되는 가중치는 건물 용도에 의한 가중치이며,
    상기 건물 용도는 주거 용도 및 사무 용도로 구분되며,
    주거 용도인 경우, 상기 토양 데이터(S1 ~n)에 토양 가중치(w1)가 추가되어 건물 에너지 시뮬레이션이 수행되며,
    사무 용도인 경우, 상기 식생 데이터(L1 ~m)에 식생 가중치(w2)가 추가되어 건물 에너지 시뮬레이션이 수행되는 것을 특징으로 하는,
    위치정보 및 건물 에너지 시뮬레이션을 기반으로 하는 녹화 시스템 결정 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 입력되는 가중치는 기상 정보에 의한 가중치이며,
    상기 기상 정보는 건물이 위치하는 지역의 평균 온도를 연평균 온도와 비교함으로써 추운 지방 및 더운 지방으로 구분되며,
    추운 지방인 경우, 상기 토양 데이터(S1 ~n)에 토양 가중치(w1)가 추가되어 건물 에너지 시뮬레이션이 수행되며,
    더운 지방인 경우, 상기 식생 데이터(L1 ~m)에 식생 가중치(w2)가 추가되어 건물 에너지 시뮬레이션이 수행되는 것을 특징으로 하는,
    위치정보 및 건물 에너지 시뮬레이션을 기반으로 하는 녹화 시스템 결정 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 기상정보는, 상기 데이터베이스(50)에서 상기 입력된 위치정보에 상응하도록 미리 저장되어 기상정보로서 기상정보 선택 모듈(220)을 통하여 선택된 것을 특징으로 하는,
    위치정보 및 건물 에너지 시뮬레이션을 기반으로 하는 녹화 시스템 결정 방법.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 시뮬레이션된 건물 에너지 소비량(E)은, 난방 에너지 소비량(Ehxy)과 냉방 에너지 소비량(Ecxy)의 합인 것을 특징으로 하는,
    위치정보 및 건물 에너지 시뮬레이션을 기반으로 하는 녹화 시스템 결정 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 입력되는 가중치는 건물 용도에 의한 가중치이며,
    상기 건물 용도는 주거 용도 및 사무 용도로 구분되며,
    주거 용도인 경우, 상기 난방 에너지 소비량(Ehxy)에 난방 가중치(wh)가 추가되어 건물 에너지 시뮬레이션이 수행되며,
    사무 용도인 경우, 상기 냉방 에너지 소비량(Ecxy)에 냉방 가중치(wc)가 추가되어 건물 에너지 시뮬레이션이 수행되는 것을 특징으로 하는,
    위치정보 및 건물 에너지 시뮬레이션을 기반으로 하는 녹화 시스템 결정 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 입력되는 가중치는 기상 정보에 의한 가중치이며,
    상기 기상 정보는 건물이 위치하는 지역의 평균 온도를 연평균 온도와 비교함으로써 추운 지방 및 더운 지방으로 구분되며,
    추운 지방인 경우, 상기 난방 에너지 소비량(Ehxy)에 난방 가중치(wh)가 추가되어 건물 에너지 시뮬레이션이 수행되며,
    더운 지방인 경우, 상기 냉방 에너지 소비량(Ecxy)에 냉방 가중치(wc)가 추가되어 건물 에너지 시뮬레이션이 수행되는 것을 특징으로 하는,
    위치정보 및 건물 에너지 시뮬레이션을 기반으로 하는 녹화 시스템 결정 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력되는 토양 데이터(S1 ~n)는 토심, 상기 토양의 열전도도, 상기 토양의 밀도, 및 상기 토양의 비열 중 어느 하나이며,
    상기 입력되는 식생 데이터(L1 ~m)는 LAI(leaf area index; 잎면적지수), 잎반사율, 및 잎방사율 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는,
    위치정보 및 건물 에너지 시뮬레이션을 기반으로 하는 녹화 시스템 결정 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 입력되는 건물 정보는 BIM(Building Information Modeling) 구축 서버(10)로부터 전달되는 BIM 정보인 것을 특징으로 하는,
    위치정보 및 건물 에너지 시뮬레이션을 기반으로 하는 녹화 시스템 결정 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 입력되는 식생 데이터( L 1 ~m ) 중 상기 LAI는 데이터베이스(13)에서 선택된 것이며,
    상기 데이터베이스(13)에는 식생별 상기 LAI가 저장되는 것을 특징으로 하는,
    위치정보 및 건물 에너지 시뮬레이션을 기반으로 하는 녹화 시스템 결정 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 토양 및 식생 결정 모듈(400)은 상기 토심 및 식생의 종류를 결정하는 것을 특징으로 하는,
    위치정보 및 건물 에너지 시뮬레이션을 기반으로 하는 녹화 시스템 결정 방법.
  14. 건물 정보가 입력되는 건물 정보 입력 모듈(110);
    건물이 위치하게 되는 장소에 대한 정보인 위치정보가 입력되는 위치정보 입력 모듈(140);
    데이터베이스(50)로부터 상기 위치정보에 상응하여 미리 저장된 다수의 토양 데이터(S1 ~n)가 선택되는 토양 데이터 선택 모듈(120);
    상기 데이터베이스(50)로부터 상기 위치정보에 상응하여 미리 저장된 다수의 식생 데이터(L1 ~m)가 선택되는 식생 데이터 선택 모듈(130);
    상기 입력된 건물 정보, 상기 선택된 토양 데이터(S1 ~n) 및 상기 선택된 식생 데이터(L1 ~m)를 이용하여, 상기 다수의 토양 데이터(S1 ~n) 및 다수의 식생 데이터(L1 ~m)의 모든 조합에 대한 건물 에너지 시뮬레이션을 수행하는 건물 에너지 시뮬레이션 모듈(300); 및
    상기 시뮬레이션된 건물 에너지 소비량(E)을 최소로 하는 토양 데이터(S1 ~n) 및 식생 데이터(L1 ~m)를 확인하고, 이에 해당하는 토양 및 식생을 결정하는 토양 및 식생 결정 모듈(400)을 포함하는,
    위치정보 및 건물 에너지 시뮬레이션을 기반으로 하는 녹화 결정 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    가중치가 입력되는 가중치 입력부(200)를 더 포함하며,
    상기 건물 에너지 시뮬레이션 모듈(300)이, 상기 입력된 건물 정보, 토양 데이터(S1 ~n), 식생 데이터(L1 ~m) 및 상기 가중치를 이용하여, 상기 다수의 토양 데이터(S1 ~n) 및 다수의 식생 데이터(L1 ~m)의 모든 조합에 대한 건물 에너지 시뮬레이션을 수행하는 것을 특징으로 하는,
    위치정보 및 건물 에너지 시뮬레이션을 기반으로 하는 녹화 결정 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 가중치 입력부(200)는,
    건물 용도에 의한 가중치가 입력되는 건물 용도 입력 모듈(210);
    상기 위치정보에 상응하여 미리 저장된 기상정보가 선택되고, 상기 선택된 기상정보에 의한 가중치가 입력되는 기상 정보 선택 모듈(220); 및
    건물 내 녹화 위치에 의한 가중치가 입력되는 녹화 위치 입력 모듈(230)을 포함하며,
    상기 녹화 위치 입력 모듈(230)은 상기 건물 정보 입력 모듈(110)로부터 데이터를 수신하는 것을 특징으로 하는,
    위치정보 및 건물 에너지 시뮬레이션을 기반으로 하는 녹화 결정 시스템.
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