KR102471851B1 - 지하 복합 플랜트 건설을 위한 파이프랙 모듈의 자동 설계가 가능한 전자장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

지하 복합 플랜트 건설을 위한 파이프랙 모듈의 자동 설계가 가능한 전자장치 및 방법이 제공된다. 사용자 인터페이스부는 사용자로부터 지하 복합 플랜트 건설 시 사용할 파이프랙 모듈들의 자동 설계 명령을 수신하고, 데이터베이스는 파이프랙 모듈들로 이루어진 지하 복합 플랜트의 설계 데이터, 파이프랙의 소재 정보 목록을 저장하고, 메모리는 지하 공사 환경을 고려하여 파이프랙 모듈들을 자동 설계하기 위한 파이프랙 자동 설계 프로그램을 저장하고, 프로세서는 파이프랙 자동 설계 프로그램을 실행하여 다수의 파이프랙 자동 설계 화면들을 생성하여 표시부에 표시되도록 하고, 표시된 다수의 파이프랙 자동 설계 화면들과 설계 데이터를 참조하여 지하 복합 플랜트에 사용할 파이프랙 모듈들을 자동 설계할 수 있다.

Description

지하 복합 플랜트 건설을 위한 파이프랙 모듈의 자동 설계가 가능한 전자장치 및 방법{Apparatus capable of the automatic design of the Undergroun pipe rack module and method thereof}

본 발명은 지하 복합 플랜트 건설을 위한 파이프랙 모듈의 자동 설계가 가능한 전자장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 설계 입력모듈에 설계 정보를 입력 시 설계정보가 반영된 가시화된 지하공간 파이프랙 모듈을 3D 모델로 설계할 수 있는 지하 복합 플랜트 건설을 위한 파이프랙 모듈의 자동 설계가 가능한 전자장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 들어 미래도시 공간의 통합과 재생을 위해 지하공간을 활용하기 위한 다양한 논의가 이뤄지고 있다. 이 중 하나로 주민 혐오 시설로 취급되는 환경기초 플랜트 시설물을 파이프랙 모듈을 이용하여 지하에 배치하고 상부 공간에 주민 친화적 시설물로 제공하는 건설 기술 개발에 대한 관심도 높아지고 있다.

일반적으로 파이프랙 모듈 공법은 표준화된 모듈러 유닛을 공장에서 제작한 후 운송과정을 거쳐 현장에서 설치하고 최소한의 마감작업을 통해 건출물을 완성할 수 있도록 하고, 철골, 배관과 토목 공사 스케줄이 중첩되어 발생하는 간섭을 차단할 수 있도록 기계구조물 공사는 외부에서 제작 및 조립작업을 실시할 수 있도록 하는 공법이다.

따라서, 기존의 복합 플랜트 모듈화 공법은 기존의 건설 프로세스인 설계, 제작 및 운송, 도로공사, 특수장비제작, 현장 토목공사 등의 다양하고 복잡한 절차에 추가로 파이프랙 모듈 자제의 구매 모듈 제작 및 운송 등의 추가적인 프로세스를 요구하므로 그 과정에서 다양한 트레이드 오프(Trade-off)가 발생하며, 수많은 의사 결정 요소들을 수반한다.

또한, 기존의 기술은 지상에 적용될 뿐 지하에 설치된 경우가 없어, 지하화할 경우 고려해야하는 토압, 하중 등의 다양한 설계 요소들을 적용한 사례가 전무하다. 특히, 기존의 기술은 프레임 레이아웃 결정 시 지하 조건을 고려한 구조역학적 해석에 한계가 존재하고, 적정 수직 및 수평 구조 계획만을 반영하므로 안정성 다소 위험요소가 있을 수 있다. 또한, 지상 플랜트 시설은 확장성, 유지 관리성을 고려하여 철골구조(강구조)가 주로 사용되나, 지하 공간의 특성을 고려한 재료 선정 및 설계 기준은 제시되어 있지 않다.

따라서, 현재까지 지하 대공간 활용을 위한 상부구조 설계, 시공 등 전반적인 기술 개발에 대한 요구와 대응책 마련이 미흡한 실정이므로, 지하 공간에 복합 플랜트 설치 시 파이프랙 모듈 해석을 통해 가이드라인을 제시하고, 구조적으로 안전한다고 판단된 파이프랙 모듈을 설계 적합성을 판단하여 지하구조물의 기초 설계에 활용할 수 있는 시스템의 개발이 필요하다.

국내 등록특허 제10- 1456143호(2014년10월23일. 등록)

전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 설계정보가 반영된 파이프랙 모듈을 3D 모델로 자동 설계할 수 있는 지하 복합 플랜트 건설을 위한 파이프랙 모듈의 자동 설계가 가능한 전자장치 및 방법을 제시하는 데 있다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 실시 예에 따르면, 지하 복합 플랜트 건설을 위한 파이프랙 모듈의 자동 설계가 가능한 전자장치는, 사용자로부터 지하 복합 플랜트 건설 시 사용할 파이프랙 모듈들의 자동 설계 명령을 수신하는 사용자 인터페이스부; 상기 파이프랙 모듈들로 이루어진 지하 복합 플랜트의 설계 데이터, 파이프랙의 소재 정보 목록이 저장되는 데이터베이스; 지하 공사 환경을 고려하여 파이프랙 모듈들을 자동 설계하기 위한 파이프랙 자동 설계 프로그램이 저장되는 메모리; 및 상기 파이프랙 자동 설계 프로그램을 실행하여 다수의 파이프랙 자동 설계 화면들을 생성하여 표시부에 표시되도록 하고, 상기 표시된 다수의 파이프랙 자동 설계 화면들과, 상기 설계 데이터와, 상기 사용자 인터페이스부로부터 수신되는 자동 설계 명령을 참조하여 지하 복합 플랜트에 사용할 파이프랙 모듈들을 자동 설계하는 프로세서;를 포함한다.

상기 파이프랙 자동 설계 프로그램을 실행 중인 프로세서는, 상기 데이터베이스에 저장된 설계 데이터를 분석하여 파이프랙 모듈들로 이루어진 구조물을 모델링하고, 모델링된 구조물 결과를 보여주는 모델링 화면을 생성하는 형상 설계 모듈; 상기 모델링된 구조물의 재질과 단면에 대한 속성값을 상기 설계 데이터에서 확인하여 상기 모델링된 구조물에 반영하는 속성 반영 모듈; 상기 지하 복합 플랜트가 설치되는 지하 공사 환경 중 하중 조건을 상기 데이터베이스에서 확인하여 상기 속성값이 설정된 모델링된 구조물에 반영하여 하중에 의한 결과를 생성하는 하중 반영 모듈; 및 상기 하중 반영 모듈에서 생성된 모델링된 구조물의 결과를 2D 또는 3D 형태로 가시화하는 가시화 모듈;을 포함한다.

상기 데이터베이스에 저장되는 지하 복합 플랜트의 설계 데이터는, 상기 메모리에 저장된 파이프랙 설계 적합성 판단 프로그램에 의해 상기 지하 복합 플랜트에 사용할 파이프랙 모듈들의 초기 설계 데이터에 대한 설계 적합성을 판단하고, 부적합한 것으로 판단된 경우 상기 초기 설계 데이터를 업데이트한 설계 데이터이다.

한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 지하 복합 플랜트 건설을 위한 파이프랙 모듈의 자동 설계가 가능한 방법은, (A) 전자장치가, 지하 복합 플랜트 건설 시 사용할 파이프랙 모듈들을 지하 공사 환경을 고려하여 자동으로 설계하기 위한 파이프랙 자동 설계 프로그램을 실행하는 단계; (B) 상기 전자장치가, 데이터베이스에 저장된 설계 데이터를 분석하여 파이프랙 모듈들로 이루어진 구조물을 모델링하고, 모델링된 구조물 결과를 보여주는 모델링 화면을 생성하는 단계; (C) 상기 전자장치가, 상기 모델링된 구조물의 재질과 단면에 대한 속성값을 상기 설계 데이터에서 확인하여 상기 모델링된 구조물에 반영하는 단계; (D) 상기 전자장치가, 상기 지하 복합 플랜트가 설치되는 지하 공사 환경 중 하중 조건을 상기 데이터베이스에서 확인하여 상기 속성값이 설정된 모델링된 구조물에 반영하여 하중에 의한 결과를 생성하는 단계; 및 (E) 상기 전자장치가, 상기 (D) 단계에서 생성된 모델링된 구조물의 결과를 2D 또는 3D 형태로 가시화하는 단계;를 포함한다.

본 발명에 따르면, 설계 입력모듈에 설계 정보를 입력 시 설계정보가 반영된 가시화된 지하공간 파이프랙 모듈을 3D 모델로 자동 설계할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 기존의 기계적 구조역학적 해석만으로 설계가 이루어지는 한계를 극복하고, 지하에 설치되는 플랜트 시설의 하중별 지지방식, 지하의 하중조건(토압, 연속벽체, 투수 등), 플랜트 외곽 구조프레임 적용 소재 등을 자동으로 입력하고, 설계 시 수행하는 구조적 해석 결과를 기반으로 파이프랙 모듈 자동 설계를 수행하여 3D 기반 CAD 모델링을 자동화하고 GUI(Graphic User Interface)으로 가시화하여 사용자 편의성과 설계의 정확성을 높일 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 지하 공간 구성에 필요한 구조 프레임과 지하 복합 플랜트 시설에 필요한 구조 프레임 간 간섭방지 또는 겸용을 적용하고 플랜트 시설 하중별 지지방식, 기초방식 및 공법들을 적용하여 자동으로 파이프랙 모듈 설계 도면을 가시화할 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 지하 복합 플랜트 건설을 위한 파이프랙 모듈 설계 적합성 판단이 가능한 전자장치(100)를 도시한 도면,
도 2는 파이프랙 모듈의 소재와 관련된 건설용 강재의 규격을 보여주는 도면,
도 3은 도 1에 도시된 프로세서(160)를 자세히 도시한 블록도,
도 4는 엔벨롭 모듈(162)에서 모델링된 파이프랙 모듈의 예시도,
도 5는 엔벨롭 모듈(162)에 의해 모델링되는 파이프랙 모듈들의 다양한 예시를 보여주는 도면,
도 6은 파이프랙 모듈의 초기 속성값을 보여주는 속성 설정 화면을 도시한 도면,
도 7은 외력 반영 모듈(164)에 의해 생성되는 외력 화면 중 지진 반응 스펙트럼 설정 화면의 예시도,
도 8a는 엔벨롭 모듈(162)에 의해 모델링된 적층형 파이프랙 모듈의 일 예를 도시한 도면,
도 8b는 파이프랙 모듈을 시뮬레이션한 결과를 보여주는 도면,
도 8c는 파이프랙 모듈을 시뮬레이션한 결과 중 각 축에서의 빔 포스를 보여주는 도면,
도 9는 적합성 판단 모듈(167)의 초기 판단 결과 화면을 도시한 도면,
도 10은 Ratio의 조정에 따라 적합한 소재의 단면 검색 결과를 보여주는 소재 검색 화면을 도시한 도면,
도 11은 제2모드로 동작하는 프로세서(160)를 자세히 도시한 블록도,
도 12는 자동 설계 메인 화면에 표시되는 메뉴들을 도시한 도면,
도 13은 가시화 모듈(175)에서 가시화되는 구조물의 예시도,
도 14는 가시화된 구조물에 적용된 속성값과 하중 조건을 보여주는 화면의 예시도,
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 전자장치(100)의 지하 복합 플랜트 건설을 위한 파이프랙 모듈 설계 적합성 판단 방법을 도시한 흐름도, 그리고,
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 전자장치(100)의 지하 복합 플랜트 건설을 위한 파이프랙 모듈 자동 설계 방법 중 제2모드의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시 예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 구성요소들을 기술하기 위해서 사용된 경우, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다.

또한, 제1 엘리먼트 (또는 구성요소)가 제2 엘리먼트(또는 구성요소) 상(ON)에서 동작 또는 실행된다고 언급될 때, 제1 엘리먼트(또는 구성요소)는 제2 엘리먼트(또는 구성요소)가 동작 또는 실행되는 환경에서 동작 또는 실행되거나 또는 제2 엘리먼트(또는 구성요소)와 직접 또는 간접적으로 상호 작용을 통해서 동작 또는 실행되는 것으로 이해되어야 할 것이다.

어떤 엘리먼트, 구성요소, 장치, 또는 시스템이 프로그램 또는 소프트웨어로 이루어진 구성요소를 포함한다고 언급되는 경우, 명시적인 언급이 없더라도, 그 엘리먼트, 구성요소, 장치, 또는 시스템은 그 프로그램 또는 소프트웨어가 실행 또는 동작하는데 필요한 하드웨어(예를 들면, 메모리, CPU, 그래픽 카드 등)나 다른 프로그램 또는 소프트웨어(예를 들면 운영체제나 하드웨어를 구동하는데 필요한 드라이버 등)를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

또한, 어떤 엘리먼트(또는 구성요소)가 구현됨에 있어서 특별한 언급이 없다면, 그 엘리먼트(또는 구성요소)는 소프트웨어, 하드웨어, 또는 소프트웨어 및 하드웨어 어떤 형태로도 구현될 수 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

또한, 본 명세서에서 '부', '모듈', '서버', '시스템', '플랫폼', '장치' 또는 '단말' 등의 용어는 하드웨어 및 해당 하드웨어에 의해 구동되거나 하드웨어를 구동하기 위한 소프트웨어의 기능적, 구조적 결합을 지칭하는 것으로 의도될 수도 있다. 예를 들어, 여기서 하드웨어는 CPU 또는 다른 프로세서(processor) 또는 그래픽 카드를 포함하는 데이터 처리 기기일 수 있다. 또한, 하드웨어에 의해 구동되는 소프트웨어는 실행중인 프로세스, 객체(object), 실행파일(executable), 실행 스레드(thread of execution), 프로그램(program) 등을 지칭할 수 있다.

또한, 상기 용어들은 소정의 코드와 상기 소정의 코드가 수행되기 위한 하드웨어 리소스의 논리적인 단위를 의미할 수 있으며, 반드시 물리적으로 연결된 코드를 의미하거나, 한 종류의 하드웨어를 의미하는 것이 아님은 본 발명의 기술분야의 평균적 전문가에게는 용이하게 추론될 수 있다.

또한, 본 명세서에서 DB라 함은, 각각의 DB에 대응되는 정보를 저장하는 소프트웨어 및 하드웨어의 기능적 구조적 결합을 의미할 수 있다. DB는 적어도 하나의 테이블로 구현될 수도 있으며, 상기 DB에 저장된 정보를 검색, 저장, 및 관리하기 위한 별도의 DBMS(Database Management System)를 더 포함할 수도 있다. 또한, 링크드 리스트(linked-list), 트리(Tree), 관계형 DB의 형태 등 다양한 방식으로 구현될 수 있으며, 상기 DB에 대응되는 정보를 저장할 수 있는 모든 데이터 저장매체 및 데이터 구조를 포함한다.

이하, 본 발명에서 실시하고자 하는 구체적인 기술내용에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1, 도 3 및 도 11에 도시된 각각의 구성은 기능 및 논리적으로 분리될 수 있음을 나타내는 것이며, 반드시 각각의 구성이 별도의 물리적 장치로 구분되거나 별도의 코드로 작성됨을 의미하는 것은 아님을 본 발명의 기술분야의 평균적 전문가는 용이하게 추론할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 지하 복합 플랜트 건설을 위한 파이프랙 모듈의 자동 설계가 가능한 전자장치(100)를 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 전자장치(100)는 지하에 복합 플랜트 건설 시 사용될 파이프랙 모듈들의 설계도를 분석하여 지하 환경에 따른 설계의 적합성과 구조 안정성을 판단하고, 지하 또는 지상에서 발생하는 외력을 견디기 위한 기둥 역할을 병행할 수 있는 파이프랙 모듈의 소재와 단면을 제안할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 전자장치(100)는 적합성과 구조 안정성이 판단 및 검증된 파이프랙 모듈의 설계 데이터를 이용하여 파이프랙 모듈(들)로 이루어진 구조물을 자동 설계할 수 있다.

이로써 지하 복합 플랜트에 별도의 기둥을 지하에 설치하지 않고도 파이프랙 모듈들을 이용하여 구조적으로 안전한 복합 플랜트 건설이 가능하도록 할 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 지하 복합 플랜트 건설을 위한 파이프랙 모듈의 자동 설계가 가능한 전자장치(100)는 버스(110), 사용자 인터페이스부(120), 표시부(130), 메모리(140), 데이터베이스(150) 및 프로세서(160)를 포함할 수 있다.

버스(110)는 사용자 인터페이스부(120), 표시부(130), 메모리(140), 데이터베이스(150) 및 프로세서(160)를 서로 연결하고, 제어 메시지 및/또는 데이터와 같은 각종 신호를 전달하는 회로를 포함할 수 있다.

사용자 인터페이스부(120)는 사용자로부터 입력된 명령 또는 데이터를 전자 장치(100)의 다른 구성요소(들)에 전달할 수 있는 인터페이스의 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 사용자 인터페이스부(120)는 사용자로부터 지하 복합 플랜트 건설 시 사용할 파이프랙 모듈들의 설계 적합성 판단 명령 또는 적합성 판단에 필요한 정보를 입력받아 프로세서(160)로 전달한다. 또한, 사용자 인터페이스부(120)는 사용자로부터 설계 적합성이 있는 것으로 판단된 최적 설계 데이터를 이용하여 파이프랙 모듈을 자동 설계하는 명령을 수신하여 프로세서(160)로 전달한다.

표시부(130)는 사용자가 사용자 인터페이스부(120)를 조작하여 수신되는 설계 적합성 판단 명령에 따라 다수의 설계 적합성 판단 화면들을 표시하고, 자동 설계 명령에 따라 다수의 자동 설계 화면들을 생성하여 표시할 수 있다.

메모리(140)는 휘발성 메모리 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(140)에는 예를 들어, 전자 장치(100)가 제공하는 동작, 기능 등을 구현 및/또는 제공하기 위하여, 구성요소들(110~160)에 관계된 명령 또는 데이터, 하나 이상의 프로그램 및/또는 소프트웨어, 운영체제 등이 저장될 수 있다.

메모리(140)에 저장되는 프로그램은 파이프랙 설계 적합성 판단 프로그램과 파이프랙 자동 설계 프로그램을 포함할 수 있다.

파이프랙 설계 적합성 판단 프로그램은 지하 공사 환경을 고려하여 파이프랙 모듈들의 설계 적합성을 판단하고, 지하 공사 환경에 구조적으로 안전하도록 설계 데이터를 업데이트하기 위한 프로그램이다.

또한, 파이프랙 자동 설계 프로그램은 파이프랙 설계 적합성 판단 프로그램에 의해 업데이트된 설계 데이터를 이용하여 파이프랙 모듈들을 자동으로 설계할 수 있다.

이러한 파이프랙 설계 적합성 판단 프로그램과 파이프랙 자동 설계 프로그램은 프로세서(160)에 의해, 파이프랙의 소재 정보, 성능 정보를 포함하는 다양한 정보를 데이터베이스(150)로부터 호출하여 자동으로 파이프랙 설계의 적합성과 구조적 안정성을 판단하고, 파이프랙 모듈을 자동 설계할 수 있도록 하는 명령어를 포함할 수 있다.

데이터베이스(150)에는 파이프랙 모듈의 소재 정보 목록과, 지하 복합 플랜트의 초기 설계 데이터(또는 설계 파일)와, 지하 복합 플랜트가 설치된 지하 공사 환경 정보와, 지하 복합 플랜트 건설과 관련된 지침과, 적합성이 있는 것으로 판단된 업데이트된 최적 설계 데이터가 저장될 수 있다.

파이프랙 모듈의 소재 정보 목록은 파이프랙에 적용가능한 재질의 분류, 각 재질 별 적용가능한 형상과 단면 두께, 재질의 강도를 포함할 수 있다. 도 2는 파이프랙 모듈의 소재와 관련된 건설용 강재의 규격을 보여주는 도면으로서, 이러한 규격은 일 예로 국내 건축구조기준 KBC 2019 강재 규격을 기준으로 하여 구조 프레임 설계에 사용될 수 있다.

지하 복합 플랜트의 설계 데이터는 지하 복합 플랜트를 구성하는 다수의 파이프랙 모듈들 각각의 설계 데이터와 파이프랙 모듈들로 이루어진 전체 설계 데이터를 포함할 수 있다. 또한, 설계 데이터는 파이프랙 모듈을 이루는 기둥, 보, 브레이스 각각의 소재 정보를 포함한다. 소재 정보는 파이프랙의 소재(강재), 단면에 대해 설정된 초기 속성값을 포함한다.

지하 공사 환경 정보는 파이프랙 모듈이 설치되는 지역의 지하 지반 정보와 지하에서 발생하는 외력과, 지하 복합 플랜트가 설치되는 지하 공간 크기 정보를 포함할 수 있다. 지하 공사 환경 정보는 설계 데이터에 포함되거나 설계 데이터와 연동하도록 저장될 수 있다.

지하 지반 정보는 지하공간에 자연적으로 형성된 토층 및 암층에 관한 시추, 지질, 지층(매립층, 붕적층, 풍화대, 기반암 등)의 충후에 관한 정보를 포함할 수 있다.

외력은 파이프랙 모듈의 고정하중, 활하중, 정하중, 지진하중, 토압 하중, 온도 하중 및 마찰 하중 중 적어도 하나를 포함하며, 설계 데이터에 포함되거나 설계 데이터와 연동하도록 매핑저장될 수 있다.

고정하중은 파이프랙 모듈(또는 지하 복합 플랜트)의 구조체 자체의 무게나 구조물에 지속적으로 작용하는 수직 하중을 말한다. 구조물 고정 하중(Structure Dead Load), 파이프 정지상태의 고정하중(Empty Dead Load) 또는 파이프 작동상태의 고정하중(Operation Dead Load)를 포함할 수 있다.

활하중은 파이프랙 모듈에 상치되는 물품의 점용에 의해서 발생되는 하중으로서, 일 예로 KBC2016 기본등분화활하중을 기준으로 설정될 수 있다.

지진하중은 ASCE 7-02를 따라 결정되며, 가장 근접한 지역의 지진 설계 기준으로 고려하여 설정될 수 있다.

토압 하중은 파이프랙 모듈(구조물)에 작용하는 하중을 계산하기 위한 수평방향의 하중으로서 정지 토압, 주동 토압, 수동 토압을 포함할 수 있다.

온도 하중은 주변 온도와 측정된 온도 사이의 차이에 기초하여 산출 및 설정된다.

마찰 하중은 바람 또는 지진 하중과 함께 조합되지 않으며, 예를 들어, 파이프랙 모듈에 구비되는 단일 배관 라인 또는 다중 배관 라인에 따라 수평 마찰력이 산출되어 설정될 수 있다.

또한, 적합성이 있는 것으로 판단된 업데이트된 최적 설계 데이터는, 메모리(140)에 저장된 파이프랙 설계 적합성 판단 프로그램에 의해 지하 복합 플랜트에 사용할 파이프랙 모듈들의 초기 설계 데이터에 대한 설계 적합성을 판단하고, 부적합한 것으로 판단된 경우 적합하도록 초기 설계 데이터를 업데이트한 설계 데이터이다. 최적 설계 데이터는 사용자가 소재 또는 단면의 속성을 일부 변경하여 적합성 여부를 판단함으로써 하나 이상 생성될 수 있다.

프로세서(160)는 전자장치(100)에 저장된 하나 이상의 프로그램을 실행하여 전자장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 본 발명의 실시 예에서, 프로세서(160)는 파이프랙 모듈의 설계 적합성을 판단하는 제1모드와, 설계 적합성이 판단된 설계 데이터를 이용하여 파이프랙 모듈을 자동으로 설계하는 제2모드로 동작할 수 있다.

먼저, 파이프랙 모듈의 설계 적합성을 판단하는 제1모드에 대해 설명한다.

사용자가 파이프랙 설계 적합성 판단 프로그램의 실행을 요청하면, 프로세서(160)는 메모리(140)에 저장된 파이프랙 설계 적합성 판단 프로그램을 실행하여 다수의 설계 적합성 판단 화면들을 생성하고, 생성된 설계 적합성 판단 화면들이 표시부(130)에 표시되도록 한다. 또한, 프로세서(160)는 표시부(130)에 표시된 다수의 설계 적합성 판단 화면들과, 데이터베이스(150)에 저장된 설계 데이터와, 사용자 인터페이스부(120)로부터 수신되는 설계 적합성 판단 명령을 참조하여 지하 복합 플랜트에 사용할 파이프랙 모듈들의 설계 적합성을 자동으로 판단하고, 최적의 파이프랙 모듈을 제안할 수 있다. 이 때, 프로세서(160)는 파이프랙 모듈들이 지하에서 지하 복합 플랜트의 기둥 역할도 병행가능하도록 설계되어 있는지 더 판단할 수 있다.

도 3은 제1모드로 동작하는 프로세서(160)를 자세히 도시한 블록도이다.

도 3을 참조하면, 프로세서(160)는 설계 입력 모듈(161), 엔벨롭(Envelope) 모듈(162), 속성 설정 모듈(163), 외력 반영 모듈(164), 외부 조건 입력 모듈(165), 시뮬레이션 모듈(166) 및 적합성 판단 모듈(167)을 포함한다.

파이프랙 설계 적합성 판단 프로그램이 실행되면 프로세서(160)는 적합성 판단 메인 화면을 생성하여 표시부(130)에 표시한다. 적합성 판단 메인 화면은 설계 데이터 선택 메뉴, 엔벨롭 메뉴, 파이프랙 속성 설정 메뉴, 외력 반영 메뉴, 외부 조건 입력 메뉴, 시뮬레이션 메뉴 및 적합성 판단 메뉴를 포함할 수 있다.

사용자가 적합성 판단 메인 화면에 표시된 설계 데이터 선택 메뉴를 통해 설계 적합성을 판단하기 위한 설계 데이터(또는 설계 파일)를 선택하면, 설계 입력 모듈(161)은 사용자에 의해 선택된 설계 데이터를 데이터베이스(150)로부터 읽어와 설계 데이터에 포함된 다수의 파이프랙 모듈들 각각의 파일명을 리스트업할 수 있다.

사용자가 적합성 판단 메인 화면에서 엔벨롭 메뉴를 선택하면, 엔벨롭 모듈(162)은 설계 입력 모듈(161)에 입력된 설계 데이터를 처리하여 파이프랙 모듈들을 모델링할 수 있다. 예를 들어, 다수의 파이프랙 모듈들 중 하나의 파일명이 사용자에 의해 선택되면, 엔벨롭 모듈(162)은 설계 데이터를 분석하여 파이프랙 모듈을 모델링하고, 모델링된 결과를 보여주는 모델링 화면을 도 4 또는 도 5와 같이 생성할 수 있다.

도 4를 참조하면, 모델링된 파이프랙 모듈은 파이프가 거치되는 적층형 파이프 랙으로서, 엔벨롭 모듈(162)은 사시도, 정면도 등과 같이 다양한 형태로 모델링한다.

도 5는 엔벨롭 모듈(162)에 의해 모델링되는 파이프랙 모듈들의 다양한 예시를 보여주는 도면이다.

도 5를 참조하면, 파이프랙 모듈은 적층형 케이스뿐만 아니라, 브레이스가 없는 케이스, 브레이스가 V 형태로 구비되는 케이스 등 용도에 따라 다양한 형태를 가질 수 있다.

사용자가 적합성 판단 메인 화면에서 파이프랙 속성 설정 메뉴를 선택하면, 속성 설정 모듈(163)은 엔벨롭 모듈(162)에서 모델링된 파이프랙 모듈을 이루는 기둥, 보, 브레이스 각각의 초기 속성값(소재, 단면 등)을 설계 데이터에서 확인하여 각 기둥, 보, 브레이스마다 매핑설정하고, 매핑설정된 초기 속성값을 보여주는 속성 설정 화면을 도 6과 같이 생성할 수 있다.

도 6을 참조하면, 파이프랙 모듈의 파이프랙은 H-섹션 형태로서, 소재는 SM460을 사용하고 있어 인장강도와 항복강도 기준으로 진행된다. 만약 모델링된 파이프랙 모듈에 브레이스가 포함된 경우, 도 6에는 브레이스의 소재와 단면 정보가 더 표시될 수 있다.

사용자가 적합성 판단 메인 화면에서 외력 반영 메뉴를 선택하면, 외력 반영 모듈(164)은 지하 공사 환경 중 외력을 설계 데이터에서 확인하고, 확인된 외력을 초기 속성값이 설정된 파이프랙 모듈에 반영하는 적어도 하나의 외력 화면을 생성할 수 있다. 외력 반영 모듈에서 반영되는 외력은, 파이프랙 모듈의 고정하중, 활하중, 정하중, 지진하중, 토압 하중, 온도 하중 및 배관 마찰력 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

도 7은 외력 반영 모듈(164)에 의해 생성되는 외력 화면 중 지진 반응 스펙트럼 설정 화면의 예시도이다.

도 7을 참조하면, 지진 반응 스펙트럼 설정 화면은 설계 데이터에 저장된 지하 공간의 외력 중 지진 하중에 대한 정보가 반영된 화면이다. 도 7의 경우 지진 하중에 대한 정보는 지반 분류(Site Class), 지진 구역(Seismic Zone), 중요도 계수, 반응 수정 계수, 반응 스펙트럼 설정 등 다양한 항목에 대한 정보를 포함한다.

사용자가 적합성 판단 메인 화면에서 외부 조건 입력 메뉴를 선택하면, 외부 조건 입력 모듈(165)은 모델링된 파이프랙 모듈의 지상에 설치되는 상부 건축물의 건축구조기준에 부합하는 정보와, 파이프랙 모듈의 운송 조건 중 적어도 하나를 포함하는 설계 외부 조건을 사용자로부터 입력받고, 입력된 설계 외부 조건을 보여주는 외부 조건 입력 화면을 생성할 수 있다.

상부 건축물의 건축구조기준에 부합하는 정보는 상부 건축물의 용도에 따른 중요도 계수, 상부 건축물의 반응수정계수 등을 포함할 수 있다.

[표 1]은 상부 건축물의 용도에 따른 중요도 계수를 보여준다.

[표 1]에서 중요도는 건축물의 용도 및 규모에 따라 구분한 중요도 레벨이고, I_W는 각 중요도 별로 설정된 중요도 계수이다.

[표 2]는 상부 건축물의 시스템에 따른 반응수정계수의 일부를 보여준다.

[표 2]를 참조하면, 파이프랙 모듈의 상부에 건설되는 상부 건축물의 하부 구조가 수직말뚝만 사용할 경우 반응수정계수(R)=5가 외부 조건 입력 모듈(165)에 의해 설정된다.

또한, 파이프랙 모듈의 운송 조건은 파이프랙 모듈을 제작한 후 운송하는 방식과 물류 경로를 포함한다. 현지 도로 및 현장조건의 제약으로 인해 운송 및 설치가 불가한 대형 파이프랙 모듈의 경우 발주처의 승인을 받아 개별 분리 운송 항목으로 구분될 수 있다.

운송 방식은 해상 운송 또는 육상 운송 중 하나일 수 있다.

먼저 해상 운송 방식을 사용할 경우, 파이프랙 모듈은 부선(barge) 또는 기선(Motor vessel)등과 같은 대형 컨테이너 선박에 의해 운송될 수 있다. 선박을 이용한 파이프랙 모듈의 해상 운송 시 1. 해상 운송 장비 및 경로, 2. 현지 운송 및 설치현장의 조건, 3. 해상의 파도 및 풍속을 고려한 설계, 4. 갑판과 모듈의 접합부 설계, 5. 모듈 적입계획, 6. 선적의 하역 방법, 7. 운송 기간 동안의 기상 예측, 8. 운송 배상 보험 및 정책이 고려되어야 하므로, 사용자는 외부 조건 입력 화면에 이 8가지의 해상 운송 시 고려사항을 외부 조건으로서 입력할 수 있다.

다음, 육상 운송 방식을 사용할 경우, 사용자는 사용할 화물차의 폭/높이/길이/, 축하중, 총중량, 물류의 운송 경로에 따른 도로 교통법 등을 외부 조건 입력 화면에 외부 조건으로서 입력할 수 있다. 이 때, 모델링된 파이프랙 모듈의 포장 크기와 무게는 설계 데이터로부터 또는 엔벨롭 모듈(162)로부터 예측가능하므로, 사용자는 모델링된 파이프랙 모듈의 포장 크기와 무게를 고려하여 화물차와 관련된 외부 조건을 입력할 수 있다.

또한, 일반적으로 파이프랙 모듈은 SPMT(Self-Propelled Modular Transporter)에 의해 설치 현장까지 운송되며, SPMT의 크기 및 용량은 규격화되어 있으므로, 사용자는 현지 도로 운용 정책 및 조건의 제약으로 인해 육상 운송이 어려울 경우를 대비하여 운송업체의 운송경로를 사전에 외부 조건으로서 더 고려하여 외부 조건 입력 화면에 입력할 수 있다. 이와 같이 외부 조건 입력 화면을 통해 외부 조건을 입력하는 동작은 선택사항이다.

한편, 사용자가 적합성 판단 메인 화면에서 시뮬레이션 메뉴를 선택하면, 시뮬레이션 모듈(166)은 속성 설정 모듈(163)에서 설정된 초기 속성값과 외력 반영 모듈(164)에서 반영된 외력에 기초하여 엔벨롭 모듈(162)에서 모델링된 파이프랙을 시뮬레이션하고, 시뮬레이션 결과를 보여주는 시뮬레이션 화면을 생성할 수 있다.

또한, 사용자가 외부 조건 입력 화면을 통해 외부 조건을 입력하면, 시뮬레이션 모듈(166)은 외부 조건을 더 고려하여 파이프랙을 시뮬레이션하고, 시뮬레이션 결과를 보여줄 수 있다.

도 8a는 엔벨롭 모듈(162)에 의해 모델링된 적층형 파이프랙 모듈의 일 예를 도시한 도면이다.

도 8a에 도시된 파이프랙 모듈은 H 형의 기둥과 보로 이루어지고 브레이스는 없다. 파이프랙의 초기 속성값 중 소재는 SM460이고, 단면은 H 400 x 400 x 13/21이다.

도 8b는 파이프랙 모듈을 시뮬레이션한 결과를 보여주는 도면이고, 도 8c는 파이프랙 모듈을 시뮬레이션한 결과 중 각 축에서의 빔 포스를 보여주는 도면이다.

도 8b 및 도 8c를 참조하면, 속성 설정 모듈(163)에서 설정된 파이프랙의 초기 속성값과 외력 반영 모듈(164)에서 설정된 외력을 반영하여 시뮬레이션한 결과, 도 8b에 도시된 변이량과 변형력과 도 8c에 도시된 각 축의 빔 포스(beam force)가 발생하였다.

적합성 판단 모듈(167)은, 사용자가 적합성 판단 메인 화면에서 적합성 판단 메뉴를 선택하면, 도 8a 내지 도 8c의 시뮬레이션 화면에서 보여주는 시뮬레이션 결과를 분석하여 초기 속성값이 설정된 파이프랙 모듈의 설계 적합성 여부를 판단하고, 설계 적합성 판단 결과를 보여주는 초기 판단 결과 화면을 생성할 수 있다. 적합성 판단 모듈(167)은 설계 적합성 판단을 위해 사전에 정의된 판단 기준 규격을 이용할 수 있으며, 파이프랙 모듈이 실제 지하 공간에 설치될 경우 기둥 역할을 병행할 수 있는지도 더 고려하여 설계 적합성 여부를 판단한다. 따라서, 기둥 역할을 할 수 없다고 판단되면, 설계 적합성은 부적합성으로 판단된다.

도 9는 적합성 판단 모듈(167)의 초기 판단 결과 화면을 도시한 도면이다.

도 9를 참조하면, 도 8a와 같은 파이프랙 모듈을 시뮬레이션한 결과, Ratio의 값이 H-beam의 경우 38.106 / 0.857로 결과값이 나왔으며, 적합성 판단 결과(CHK)는 부적합(NG)로서, 현재 설계로 H-Beam(즉, 도 8a와 같은 파이프랙 모듈)을 사용하기에 부적합하다고 판단하였다.

적합성 판단 모듈(167)에서 부적합 판단 결과가 도출되면, 속성 설정 모듈(163)은 사용자의 요청에 의해, 모델링된 파이프랙 모듈의 초기 속성값을 조정하기 위한 속성 설정 화면을 생성 및 표시하고, 사용자 인터페이스부(120)를 통해 사용자로부터 입력되는 재질 또는 단면이 조정된 속성값을 속성 설정 화면에 반영하여 표시한다.

시뮬레이션 모듈(166)은 속성 설정 화면을 통해 조정된 속성값과 이전에 입력된 외력을 고려하여 엔벨롭 모듈(162)에서 모델링된 파이프랙 모듈을 다시 시뮬레이션하고, 적합성 판단 모듈(167)은 소재 또는 단면이 조정된 파이프랙 모듈의 설계 적합성 여부를 판단한다. 이 때 설계 적합성이 있는 것으로 판단된 속성값이 조정된 설계 데이터 또는 초기 설계 데이터는 업데이트된 최적 설계 데이터로서 데이터베이스(150)에 저장된다.

또한, 적합성 판단 모듈(167)은 부적합 판단 결과가 도출되면, 사용자 요청에 의해, 사용자가 설정하는 Ratio에 따라 설계에 적합한 단면을 데이터베이스(150)에서 검색한 후 검색 결과를 보여주는 소재 검색 화면을 생성할 수 있다.

도 10은 Ratio의 조정에 따라 적합한 소재의 단면 검색 결과를 보여주는 소재 검색 화면을 도시한 도면이다.

도 10을 참조하면, 사용자가 Ratio를 0.8 ~ 1.0으로 조정하여 검색한 결과, 6개의 단면이 파이프랙 모듈에 적합한 것으로 검색되었다. 단, 파이프랙 모듈의 Y축에 대한 비틀림 현상이 발생할 수 있음을 알 수 있다.

따라서, 사용자는 도 10에 도시된 소재 검색 결과 화면에 표시되는 적합한 단면을 가지는 소재 목록에서 하나의 단면을 선택하여 시뮬레이션을 수행하도록 다시 요청할 수 있다.

속성 설정 모듈(163)은 사용자의 요청에 의해 도 10에서 선택된 단면을 속성 설정 화면에 반영하여 표시하고, 시뮬레이션 모듈(166)은 이를 고려하여 모델링된 파이프랙 모듈을 다시 시뮬레이션하고, 적합성 판단 모듈(167)은 속성값이 조정된 설계 데이터의 적합성 여부를 다시 판단한다. 이 때 설계 적합성이 있는 것으로 판단된 속성값이 조정된 설계 데이터는 업데이트된 최적 설계 데이터로서 데이터베이스(150)에 저장된다.

상술한 본 발명의 실시 예에 따르면, 제1모드에서, 파이프랙 모듈의 설계 적합성을 판단하기 위해서, 즉, 파이프랙의 구조 해석을 위해서, 지하 복합 플랜트가 설치되는 지하 공간 크기(가로, 세로, 높이 등), 공정유닛의 무게, 파이프랙의 소재, 지하 복합 플랜트의 높이와 넓이, 유지보수를 고려한 프레임 간격, 하중, 운송 방식 등을 고려하였으며, 이로써 파이프랙 모듈의 적층 수, 프레임 간격, 브레이스의 구조(X자형, V자형, 역V자형, 역V자의 싱글 브레이스 등), 파이프랙의 소재와 단면 등을 조절하여 최적 설계 데이터를 제공할 수 있다.

또한, 상술한 동작에 의해 지하 공사 환경(예를 들어, 외력, 지하공사면적), 상부 건축물, 또는 운송 방식을 고려하여 파이프랙의 소재와 단면 정보가 업데이트된 최적 설계 데이터는 데이터베이스(150)에 추가로 저장될 수 있으며, 이로써 지하 환경에서도 별도의 기둥을 구축하지 않고도 기둥 역할을 하면서 구조적으로 안전한 파이프랙 모듈들 또는 이로 이루어진 지하 복합 플랜트의 건축이 가능하게 된다.

다음, 지하 공사 환경에 구조적으로 적합하다고 판단된 최적 설계 데이터를 이용하여 파이프랙 모듈을 자동으로 설계하는 제2모드에 대해 설명한다.

사용자가 파이프랙 자동 설계 프로그램의 실행을 요청하면, 프로세서(160)는 메모리(140)에 저장된 파이프랙 자동 설계 프로그램을 실행하여 다수의 파이프랙 자동 설계 화면들을 생성하여 표시부(130)에 표시되도록 하고, 표시된 다수의 파이프랙 자동 설계 화면들과, 최적 설계 데이터와, 사용자 인터페이스부(120)로부터 수신되는 자동 설계 명령을 참조하여 지하 복합 플랜트에 사용할 파이프랙 모듈들을 자동 설계할 수 있다.

도 11은 제2모드로 동작하는 프로세서(160)를 자세히 도시한 블록도이다.

도 11을 참조하면, 프로세서(160)는 설계 입력 모듈(171), 형상 설계 모듈(172), 속성 반영 모듈(173), 하중 반영 모듈(174) 및 가시화 모듈(175)을 포함한다.

파이프랙 자동 설계 프로그램이 실행되면 프로세서(160)는 자동 설계 메인 화면을 생성하여 표시부(130)에 표시한다. 자동 설계 메인 화면은 도 12에 도시된 것처럼 파일 열기 및 결과 설정 메뉴(1210)와, 애니메이션 및 디포메이션 메뉴(1220)와, 후처리 메뉴(1230)를 포함할 수 있다.

사용자가 자동 설계 메인 화면에 표시된 파일 열기 및 결과 설정 메뉴(1210)를 통해 자동 설계할 설계 데이터(또는 설계 파일)를 선택하면, 설계 입력 모듈(171)은 선택된 설계 데이터를 읽어오고, 형상 설계 모듈(172)은 설계 입력 모듈(171)이 읽어온 설계 데이터를 분석하여 파이프랙 모듈들로 이루어진 구조물을 모델링하고, 모델링된 구조물 결과를 보여주는 모델링 화면을 생성할 수 있다. 여기서, 파이프랙 모듈은 다수의 파이프랙들이 연결된 형태이고, 구조물은 하나 이상의 파이프랙 모듈로 이루어진 형태를 의미한다.

이 때, 사용자는 파이프랙 설계 적합성 판단 프로그램에 의해 적합성이 있는 것으로 검증된, 즉, 파이프랙의 소재 또는 단면의 속성값이 조정 및 업데이트된 설계 데이터를 선택할 수 있다. 또한, 선택된 설계 데이터에는 파이프랙 모듈이 설치될 지하 공간의 하중 조건(즉, 외력), 지반 정보 등이 포함되어 있거나 매핑되어 있다.

따라서, 속성 반영 모듈(173)은 형상 설계 모듈(172)에 의해 모델링된 구조물의 재질과 단면에 대한 속성값을 설계 데이터에서 확인하여 모델링된 구조물에 반영하고, 하중 반영 모듈(174)은 지하 복합 플랜트가 설치되는 지하 공사 환경 중 하중 조건을 확인하여 속성값이 설정된 모델링된 구조물에 반영하고, 하중에 의한 결과, 즉, 지하대공간 상부구조 정적 해석 결과를 생성할 수 있다.

가시화 모듈(175)은 하중 반영 모듈(174)에서 생성된 모델링된 구조물의 하중 결과를 2D 또는 3D 형태로 가시화하여 자동 설계 메인 화면에 도 13과 같이 표시되도록 할 수 있다. 가시화 모듈(175)은 사용자가 표시된 구조물을 클릭하거나 구조물의 파이프랙 모듈을 클릭하거나, 파이프랙을 클릭하면, 클릭된 대상에 대한 하중 결과인 x/y/z 방향의 변위(magnitude), x/y/z 평면의 응력과 변형률 등을 표시할 수 있다.

또한, 도 13에 도시된 자동 설계 메인 화면은 빔 섹션부(1310)와 레이아웃 옵션부(1320)을 포함한다. 빔 섹션부(1310)는 파이프랙의 H 형강 또는 I 형강 단면에 대한 도식화를 통해 단면 정보의 직관적인 입력 및 표시가 가능하도록 한다. 초기에는 설계 데이터에서 읽어온 단면 정보가 빔 섹션부(1310)에 표시될 수 있으며, 사용자는 단면 정보를 변경할 수도 있다.

레이아웃 옵션부(1320)는 파이프랙 구성방법에 대한 변수값을 입력/변경할 수 있는 테이블 형태의 대화상자로 구성될 수 있다. 사용자는 레이아웃 옵션부(1320)에서 파이프랙의 층수, 브레이스 타입, 각 층 별 H 형강의 배치 개수를 조정할 수 있다. 도 13의 경우, 층수는 3으로 설정되고, 브레이스 타입은 각 층별로 설정되어 있다. M1은 X형 브레이스, M2는 역V형의 싱글 브레이스, M3는 역V형 브레이스이다. X num, Y num 및 Base Num은 각 층 별 H 형강의 배치 개수를 조정하기 위해 설정되는 값이다.

가시화 모듈(175)은 초기 설계 데이터를 모델링한 결과를 가시화한 후, 사용자가 빔 섹션부(1310) 또는 레이아웃 옵션부(1320)의 옵션값을 조정하면 조정된 결과를 반영하여 파이프랙 구조물(1330)을 다양한 형태로 자동 설계할 수 있다. 또한, 사용자는 마우스와 같은 사용자 인터페이스부(120)로 파이프랙 구조물(1330)을 3D 회전, 이동, 확대하도록 요청하고, 가시화 모듈(175)은 사용자 요청에 따라 파이프랙 구조물(1330)을 가시화한다.

또한, 가시화 모듈은 가시화된 구조물에 적용된 속성값과 하중 조건을 보여주는 화면을 도 14와 같이 생성하여 표시부(130)에 표시할 수도 있다. 도 14에 표시되는 속성값은 파이프랙 적합성 판단 프로그램에 의해 구조적으로 적합한 것으로 조정된 속성값이며, 사용자에 의해 재조정가능하다.

또한, 자동 설계 메인 화면에 구조물이 가시화된 후, 사용자가 애니메이션 및 디포메이션 메뉴(1220) 중 애니메이션 메뉴를 선택하면, 가시화 모듈(175)은 지하대공간 상부구조 정적 해석 결과를 n등분(일 예로 n은 10)하여 각 등분에 대한 결과를 애니메이션 형태로 렌더링한 후 표시할 수 있다. 애니메이션에 대한 속도는 슬라이더 버튼을 이용하여 조정가능하다.

사용자가 디포메이션 메뉴를 선택하면, 가시화 모듈(175)은 지하대공간 상부구조 정적 해석에서 변위량이 작아 효과를 변별하기 어려운 경우, 변형에 대한 크기를 스케일링하여 시각적으로 결과 확인이 가능하도록 하며, x, y, z에 대한 각 변위에 대해 팩터(factor)값을 곱하여 스케일링할 수 있다.

또한, 후처리 메뉴(1230)는 지하대공간 상부구조 정적 해석 결과에 대한 후처리를 가시화하여 제공하는 것으로서, 쉐이딩(shade) 옵션, 줌(zoom) 옵션, 배경색(background color) 옵션 및 윤곽(contour) 옵션 설정을 통해 가시화 모듈(175)에서 다양한 가시화가 가능하도록 한다.

쉐이딩 옵션의 Shade 메뉴는 격자와 해석 결과에 대한 색상을 동시에 렌더링하는 동작을 제공하고, Wire Frame 메뉴는 격자에 대한 선분만을 가시화하도록 하고, Color 메뉴는 격자에 대한 선분없이 색상만 가시화하는 기능을 제공한다.

줌 옵션은 모델링된 구조물의 확대 또는 축소, 화면 비율에 적합한 형상 크기를 설정하는 Fit 기능을 제공한다.

배경색 옵션은 배경색을 설정하는 기능을 제공한다.

윤곽 옵션의 레인보우 메뉴는 구조물의 해석 결과를 부드럽게 렌더링하고, 라인 메뉴는 라인 형태로 표시하고, 모노 크롬 메뉴는 흑색백상으로 렌더링한다.

본 발명의 실시 예에 따른 제2모드에 의해 사용자는 최적의 소재와 단면 속성값이 설정된 파이프랙 모듈들을 자동으로 설계하고, 각 파이프랙 모듈 또는 파이프랙 모듈들로 이루어진 구조물 또는 지하 복합 플랜트에 작용할 것으로 예상되는 하중 조건을 파악하여 최적의 파이프랙 설계를 제시할 수 있다.

도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 전자장치(100)의 지하 복합 플랜트 건설을 위한 파이프랙 모듈 자동 설계 방법 중 제1모드의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 15에 도시된 제1모드의 동작을 수행하는 전자 장치(100)의 구체적인 동작은 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명하였으므로 자세한 설명은 생략한다.

도 15를 참조하면, 전자장치(100)는 지하 복합 플랜트 건설 시 사용할 파이프랙 모듈들의 설계 적합성을 지하 공사 환경을 고려하여 판단하는 파이프랙 설계 적합성 판단 프로그램을 실행하여 적합성 판단 메인 화면을 표시한다(S1500).

전자장치(100)는 사용자로부터 설계 적합성을 판단하기 위한 설계 데이터(또는 설계 파일)가 선택된 후 엔벨롭 메뉴가 선택되면 데이터베이스(150)에 저장된 설계 데이터를 분석(또는 렌더링)하여 파이프랙 모듈을 도 4와 같이 모델링하고, 모델링된 결과를 보여주는 모델링 화면을 생성 및 표시한다(S1510).

전자장치(100)는 적합성 판단 메인 화면에서 파이프랙 속성 설정 메뉴가 선택되면, S1510단계에서 모델링된 파이프랙 모듈의 기둥, 보, 브레이스 각각의 초기 속성값을 설계 데이터에서 확인하고, 확인된 초기 속성값이 설정된 속성 설정 화면을 생성 및 표시한다(S1520).

전자장치(100)는 적합성 판단 메인 화면에서 외력 반영 메뉴가 선택되면, 지하 공사 환경 중 외력을 설계 데이터에서 확인하고, 확인된 외력을 반영하는 외력 화면을 생성 및 표시한다(S1530).

전자장치(100)는 적합성 판단 메인 화면에서 외부 조건 입력 메뉴가 선택되면, 모델링된 파이프랙 모듈의 지상에 설치되는 상부 건물의 건축구조기준에 부합하는 정보와, 파이프랙 모듈의 운송 조건 중 적어도 하나를 포함하는 설계 외부 조건을 사용자로부터 입력받고, 입력된 설계 외부 조건을 보여주는 외부 조건 입력 화면을 생성 및 표시한다(S1540).

전자장치(100)는 S1520단계에서 설정된 초기 속성값과 S1530 단계에서 반영된 외력과 S1540단계에서 입력된 설계 외부 조건에 기초하여 S1510 단계에서 모델링된 파이프랙 모듈을 시뮬레이션하고, 시뮬레이션 결과를 보여주는 시뮬레이션 화면을 생성 및 표시한다(S1550).

전자장치(100)는 S1550단계의 시뮬레이션 결과를 분석하여 초기 속성값이 설정된 파이프랙 모듈의 설계 적합성 여부를 판단하고, 설계 적합성 판단 결과를 보여주는 판단 결과 화면을 생성한다(S1560). S1560단계에서 판단되는 설계 적합성은 파이프랙 모듈이 지하에서 기둥 역할도 수반가능한지 판단하는 것을 포함한다.

S1560단계에서 설계 적합성이 부적합으로 판단되면(S1570-Yes), 전자장치(100)는 사용자 요청에 의해 초기 속성값을 조정하기 위한 속성 설정 화면을 표시하고, 사용자로부터 입력되는 조정된 속성값에 기초하여 파이프랙 모듈을 시뮬레이션한다(S1580).

전자장치(100)는 S1580단계의 시뮬레이션 결과를 분석하여 속성값이 조정된 파이프랙 모듈의 설계 적합성 여부를 다시 판단한다(S1590).

전자장치(100)는 S1590단계에서 설계 적합성이 있는 것으로 판단되는 설계 데이터, 즉, 속성값이 업데이트된 설계데이터를 데이터베이스(150)에 최적 설계 데이터로서 저장하며, 사용자는 상술한 동작을 반복하여 속성값이 다른 최적 설계 데이터를 더 생성할 수도 있다.

도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 전자장치(100)의 지하 복합 플랜트 건설을 위한 파이프랙 모듈 자동 설계 방법 중 제2모드의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 16에 도시된 제2모드의 동작은 수행하는 전자 장치(100)의 구체적인 동작은 도 11 내지 도 14를 참조하여 설명하였으므로 자세한 설명은 생략한다.

도 16을 참조하면, 전자장치(100)는 지하 복합 플랜트 건설 시 사용할 파이프랙 모듈들을 자동 설계하기 위한 파이프랙 자동 설계 프로그램을 실행하여 자동 설계 메인 화면을 표시한다(S1600).

전자장치(100)는 사용자가 자동 설계 메인 화면을 통해 자동 설계할 설계 데이터를 선택하면, 데이터베이스(150)에 저장된 선택된 설계 데이터를 읽어와 파이프랙 모듈들로 이루어진 구조물을 모델링하고, 모델링된 구조물 결과를 보여주는 모델링 화면을 생성할 수 있다(S1610).

전자장치(100)는 S1610단계에서 모델링된 구조물의 재질과 단면에 대한 속성값을 설계 데이터에서 확인하여 모델링된 구조물에 반영하고, 지하 복합 플랜트가 설치되는 지하 공사 환경 중 하중 조건을 확인하여 속성값이 설정된 모델링된 구조물에 반영한다(S1620, S1630).

전자장치(100)는 S1620단계 및 S1630단계에서 속성값과 하중을 모델링된 구조물에 반영한 결과, 즉, 지하대공간 상부구조 정적 해석 결과를 생성한다(S1640).

전자장치(100)는 S1640단계에서 생성된 결과, 즉, 모델링된 구조물의 하중 반영 결과를 2D 또는 3D 형태로 가시화하여 도 13과 같이 자동 설계 메인 화면에 표시한다(S1650).

이로써 사용자는 파이프랙 적합성 판단 프로그램에 의해 구조적으로 지하 공간에 설치하기에 적합하도록 판단된 파이프랙 모듈의 속성값을 이용하여, 파이프랙 모듈들을 자동 설계할 수 있다.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다.

한편, 이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주하여야 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100: 전자장치 160: 프로세서
161: 설계 입력 모듈 162: 엔벨롭 모듈
163: 속성 설정 모듈 164: 외력 반영 모듈
165: 외부 조건 입력 모듈 166: 시뮬레이션 모듈
167: 적합성 판단 모듈

Claims (7)

1. 사용자로부터 지하 복합 플랜트 건설 시 사용할 파이프랙 모듈들의 자동 설계 명령을 수신하는 사용자 인터페이스부;
   상기 파이프랙 모듈들로 이루어진 지하 복합 플랜트의 설계 데이터, 파이프랙의 소재 정보 목록이 저장되는 데이터베이스;
   지하 공사 환경을 고려하여 파이프랙 모듈들을 자동 설계하기 위한 파이프랙 자동 설계 프로그램이 저장되는 메모리; 및
   상기 파이프랙 자동 설계 프로그램을 실행하여 다수의 파이프랙 자동 설계 화면들을 생성하여 표시부에 표시되도록 하고, 상기 표시된 다수의 파이프랙 자동 설계 화면들과, 상기 설계 데이터와, 상기 사용자 인터페이스부로부터 수신되는 자동 설계 명령을 참조하여 지하 복합 플랜트에 사용할 파이프랙 모듈들을 자동 설계하는 프로세서;
   를 포함하는 지하 복합 플랜트 건설을 위한 파이프랙 모듈의 자동 설계가 가능한 전자장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 파이프랙 자동 설계 프로그램을 실행 중인 프로세서는,
   상기 데이터베이스에 저장된 설계 데이터를 분석하여 파이프랙 모듈들로 이루어진 구조물을 모델링하고, 모델링된 구조물 결과를 보여주는 모델링 화면을 생성하는 형상 설계 모듈;
   상기 모델링된 구조물의 재질과 단면에 대한 속성값을 상기 설계 데이터에서 확인하여 상기 모델링된 구조물에 반영하는 속성 반영 모듈;
   상기 지하 복합 플랜트가 설치되는 지하 공사 환경 중 하중 조건을 상기 데이터베이스에서 확인하여 상기 속성값이 설정된 모델링된 구조물에 반영하여 하중에 의한 결과를 생성하는 하중 반영 모듈; 및
   상기 하중 반영 모듈에서 생성된 모델링된 구조물의 결과를 2D 또는 3D 형태로 가시화하는 가시화 모듈;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 지하 복합 플랜트 건설을 위한 파이프랙 모듈의 자동 설계가 가능한 전자장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 데이터베이스에 저장되는 지하 복합 플랜트의 설계 데이터는,
   상기 메모리에 저장된 파이프랙 설계 적합성 판단 프로그램에 의해 상기 지하 복합 플랜트에 사용할 파이프랙 모듈들의 초기 설계 데이터에 대한 설계 적합성을 판단하고, 부적합한 것으로 판단된 경우 상기 초기 설계 데이터를 업데이트한 설계 데이터인 것을 특징으로 하는 지하 복합 플랜트 건설을 위한 파이프랙 모듈의 자동 설계가 가능한 전자장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 파이프랙 설계 적합성 판단 프로그램을 실행 중인 프로세서는,
   상기 데이터베이스에 저장된 설계 데이터를 분석하여 파이프랙 모듈을 모델링하고, 모델링된 결과를 보여주는 모델링 화면을 생성하는 엔벨롭(Envelope) 모듈;
   상기 모델링된 파이프랙 모듈의 기둥, 보, 브레이스 각각의 초기 속성값을 상기 설계 데이터에서 확인하여 설정하고, 상기 설정된 초기 속성값을 보여주는 속성 설정 화면을 생성하는 속성 설정 모듈;
   상기 지하 공사 환경 중 외력을 상기 설계 데이터에서 확인하고, 확인된 외력을 반영하는 외력 화면을 생성하는 외력 반영 모듈;
   상기 속성 설정 모듈에서 설정된 초기 속성값과 상기 외력 반영 모듈에서 반영된 외력에 기초하여 상기 모델링된 파이프랙 모듈을 시뮬레이션하고, 시뮬레이션 결과를 보여주는 시뮬레이션 화면을 생성하는 시뮬레이션 모듈; 및
   상기 시뮬레이션 화면에서 보여주는 시뮬레이션 결과를 분석하여 상기 초기 속성값이 설정된 파이프랙 모듈의 설계 적합성 여부를 판단하고, 설계 적합성 판단 결과를 보여주는 판단 결과 화면을 생성하는 적합성 판단 모듈;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 지하 복합 플랜트 건설을 위한 파이프랙 모듈의 자동 설계가 가능한 전자장치.
   
5. (A) 전자장치가, 지하 복합 플랜트 건설 시 사용할 파이프랙 모듈들을 지하 공사 환경을 고려하여 자동으로 설계하기 위한 파이프랙 자동 설계 프로그램을 실행하는 단계;
   (B) 상기 전자장치가, 데이터베이스에 저장된 설계 데이터를 분석하여 파이프랙 모듈들로 이루어진 구조물을 모델링하고, 모델링된 구조물 결과를 보여주는 모델링 화면을 생성하는 단계;
   (C) 상기 전자장치가, 상기 모델링된 구조물의 재질과 단면에 대한 속성값을 상기 설계 데이터에서 확인하여 상기 모델링된 구조물에 반영하는 단계;
   (D) 상기 전자장치가, 상기 지하 복합 플랜트가 설치되는 지하 공사 환경 중 하중 조건을 상기 데이터베이스에서 확인하여 상기 속성값이 설정된 모델링된 구조물에 반영하여 하중에 의한 결과를 생성하는 단계; 및
   (E) 상기 전자장치가, 상기 (D) 단계에서 생성된 모델링된 구조물의 결과를 2D 또는 3D 형태로 가시화하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하 복합 플랜트 건설을 위한 파이프랙 모듈의 자동 설계 방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 데이터베이스에 저장되는 지하 복합 플랜트의 설계 데이터는,
   지하 복합 플랜트 건설 시 사용할 파이프랙 모듈들의 설계 적합성을 지하 공사 환경을 고려하여 판단하는 파이프랙 설계 적합성 판단 프로그램에 의해, 상기 지하 복합 플랜트에 사용할 파이프랙 모듈들의 초기 설계 데이터에 대한 설계 적합성을 판단하고, 부적합한 것으로 판단된 경우 상기 초기 설계 데이터를 업데이트한 설계 데이터인 것을 특징으로 하는 지하 복합 플랜트 건설을 위한 파이프랙 모듈의 자동 설계 방법.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 파이프랙 모듈들의 설계 적합성을 판단하는 동작은,
   (F) 상기 데이터베이스에 저장된 설계 데이터를 분석하여 파이프랙 모듈을 모델링하고, 모델링된 결과를 보여주는 모델링 화면을 생성하는 단계;
   (G) 상기 모델링된 파이프랙 모듈의 기둥, 보, 브레이스 각각의 초기 속성값을 상기 설계 데이터에서 확인하여 설정하고, 상기 설정된 초기 속성값을 보여주는 속성 설정 화면을 생성하는 단계;
   (H) 상기 지하 공사 환경 중 외력을 상기 설계 데이터에서 확인하고, 확인된 외력을 반영하는 외력 화면을 생성하는 단계;
   (I) 상기 (G) 단계에서 설정된 초기 속성값과 상기 (H) 단계에서 반영된 외력에 기초하여 상기 (F) 단계에서 모델링된 파이프랙을 시뮬레이션하고, 시뮬레이션 결과를 보여주는 시뮬레이션 화면을 생성하는 단계; 및
   (J) 상기 시뮬레이션 결과를 분석하여 상기 초기 속성값이 설정된 파이프랙 모듈의 설계 적합성 여부를 판단하고, 설계 적합성 판단 결과를 보여주는 판단 결과 화면을 생성하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하 복합 플랜트 건설을 위한 파이프랙 모듈의 자동 설계 방법.
   

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