KR102569029B1 - 모듈패널 목조건축 외부 패널라이징 설계방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 목조건축 설계 방식을 자동화하여, 통합설계가 가능하도록 구현한 기술에 대한 것으로, 설계와 공장에서 분리된 프로세스로 인해 통합된 설계기법을 구현하는 어려움을 해소하여, 전체 구조물에 대한 구조물을 전체 패널에 대한 통합설계를 구현하여, 공장생성방식에 맞는 모델링을 구현하며, 반복되는 설계 수정으로 인한 공정 지연을 해소할 수 있는 설계방식을 제공한다.

Description

모듈패널 목조건축 외부 패널라이징 설계방법{Design method of wooden building using module pannel program}

본 발명은 목조건축 설계 방식을 자동화하여, 통합설계가 가능하도록 구현한 기술에 대한 것이다.

현대사회 건축물은 철제와 콘크리트 및 합성수지 등 다양한 인조 및 천연 부재를 복합적으로 사용하여 주거환경을 극대화시켜 실리적 편리성과 보안, 주거성, 안락성 등의 장점을 갖추고 있으나 정적인 부분이 미약하여 현대인들은 현대화된 건축양식 및 고건축물의 각 장점들이 적절하게 상호 조화되어 새롭게 이루어진 현대식 목조건축물을 선호하게 되었으며, 목조건축물의 경우 나무 자체에서 발산되는 향이 좋고 친환경적이어서 자연을 그리워하는 현대인들에게 인기가 있으므로 최근 다양한 형태의 목조건축물이 시공되고 있다.

목조 주택의 건축의 경우, 현장 인력의 기술차이와 기상상황, 시공사의 공정관리능력 등 구조체의 품질에 영향을 미치는 변수가 많아 일정 수준의 균일한 품질의 결과물을 얻기가 어렵다.

이에, 최근 목조 주택의 건축 기법으로 패널라이징 기법이 많이 사용되고 있다. 패널라이징 공법은, 벽, 지붕 및 바닥 시스템과 같은 건물의 구조적 구성요소가 공장에서 사전 제작하고 현장 전달되어 조립해 마무리하는 방법을 말하며, 프리패브(Pre-Fabrication)공법 중 하나이다.

일반적으로 수행되는, 패널라이징 공법은 도 1에 도시된 것과 같이, 구조설계 -> 자재 생산 -> 패널 제작 -> 패널 운송 -> 현장 설치 -> 공사 완료의 과정으로 수행되며, 공장에서 2차원 판재 부품 형태로 선 제작하고 현장에서 조립하는 과정으로 수행하게 된다.

패널라이징 공법은 입체가 아닌 평면으로 제작하여 현장에 운반하고 조립하므로 제작 및 운반, 시공의 편의성이 있으며, 다양한 구조나 크기, 형태를 만들 수 있어 더욱 다양한 디자인으로 건축이 가능하며, 균일한 고품질 시공이 가능하고, 소음공해 감소가 실현되는 장점을 가지고 있다.

다만, 공정에서 대부분의 구성이 만들어져 현장에서는 간단 시공만 진행하지만, 수직, 수평의 오차 없는 시공을 해야 신뢰성 있는 건축물을 구현할 수 있으며, 시공 전 현장까지 이동 설치과정의 파손의 우려가 있으며, 설계 도면과 공장도면의 규격이 달라지는 경우, 재설계, 보완 등의 작업이 빈번하게 이루어져야 하는 단점이 존재하게 된다.

패널라이징의 시공과정은, 설계회사에서 벽체 및 지붕, 내부 구조물에 대한 패널라이징을 설계하고, 공정에서 벽체 및 지붕, 창호 및 현관문의 세부 구성부분에 대한 패널라이징을 제작하게 된다.

시공과정에서는 기초를 타설하고, 토대목을 설치한 이후, 벽체 패널을 설치하고, 지붕패널을 그 위에 설치하며, 내벽 스터트를 설치하고, 패널 연결부분에 우레탄폼을 충진하는 과정 및 외부 기밀테이프를 시공하여 완성하는 과정으로 진행되게 된다.

패널라이징 공법의 경우, 외부 패널라이징을 통해, 지붕과 벽체 등의 전체적인 설계와, 내부 구성을 구현하는 내부 패널라이징 설계가 정밀하게 이루어져야 한다.

이러한 설계과정은, 도 1에 도시된 것과 같이, 설계업체에서 목조 건축 대상물에 대한 설계도면을 캐드를 이용하여 평면도 및 입면도로 작성하게 된다. 이 경우, 설계업체의 도면작업은, 모듈패널의 배치방식을 고려한 설계가 어려우며, 단순히 최적화한 수치만으로는, 패널 부재들 간의 연관관계를 파악하여 설계하는 것은 더욱 어렵게 된다.

또한, 설계업체에서 완성한 평면도 및 입면도에 대한 설계 데이터를 기반으로, 공장업체에서는, 내부 구조용 판재, 외부 구조용 판재 등 전체 패널라이징과, 구조목과 단열재를 포함하는 내부 패널라이징에 대한 설계를 재수행하게 된다. 이렇게 재수행된 패널라이징 설계도면을 기반으로 패널에 대한 제작이 이루어지게 된다.

그러나 이렇게 2원화된 프로세스를 통해 설계를 수행하는 경우, 통합된 설계가 어려워져, 공장 제작을 고려한 최적화 설계가 어렵게 되며, 설계업체 단계에서의 과정에서는 패널라이징 설계를 할 수 없게 되어, 실제 제작하는 부재의 오차나 설계 변경시, 이에 대한 재작업이 항시적으로 발생하게 되며, 부재 간 꺾이는 부분, 연결부분의 상세한 요소를 고려하여 작업하는 것이 불가능하게 된다.

즉, 설계업체에서 작성한 캐드를 통한 도면 작성 및 공장과 시공사의 의견을 반영하여 재설계가 이루어는 동시에, 설계업체에서 전달되는 설계도면을 가지고 패널라이징을 제작하는 공정에서는, 목조 재료에 맞게 재설계가 이루어지게 되며, 시공사에서는, 현장에 맞게 패널라이징에 대한 재설계가 필요하게 된다.

즉, 설계업체, 공정업체, 시공업체가 요구하는 패널라이징의 구조가 일치하지 않아, 재설계가 빈번하게 이루어지게 되어, 오히려 공사기간을 늘어나게 되거나, 시공의 정밀도가 떨어지게 되는 문제가 발생하게 된다.

한국등록특허 제2239710호 한국공개특허 제2021-0138356호 한국등록특허 제2096362호

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 설계와 공장에서 분리된 프로세스로 인해 통합된 설계기법을 구현하는 어려움을 해소하여, 전체 구조물에 대한 구조물을 전체 패널에 대한 통합설계를 구현하여, 공장생성방식에 맞는 모델링을 구현하며, 반복되는 설계 수정으로 인한 공정 지연을 해소할 수 있는 통합설계방법 및 이를 구현하는 프로그램을 제공하는 데 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 실시예에서는, 도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이, 목조 건축물을 설계하기 위한 기본 자재 정보와, 기둥 및 패널을 포함하는 자재정보와, 상기 자재정보가 소요되는 물량 및 공정 정보를 포함하여 저장하는 통합설계 데이터베이스(100); 상기 통합설계 데이터베이스(100)에서 제공되는 정보를 바탕으로, 모듈패널의 정보를 제공받아 설계를 구현하는 통합설계 프로그램(200)을 이용하여, 목조건축 통합설계를 수행하되, 상기 통합설계 프로그램(200)에서 입체화 부재를 설계를 수행하되, a) 구조체설계부(110)에서 설계 대상 목조 건축물의 구조에서, 모듈 패널을 제외한 설계 구조체를 작성하는 단계; b) 상기 구조체설계부(110)에서 설계 구조체에 대하여 모듈패널을 반영하여 전체 설계 구조체를 수정하는 단계; c) 입평도면 도출부(120)에서 상기 전체 설계 구조체에 대하여 평면도 및 입면도를 제작하는 단계; d) 패널라이징 규칙 매칭부(130)에서 제공되는 설계 규칙기준에 대응하여, 설계모듈 도출부(140)에서 상기 전체 설계 구조체에 적용할 전체 패널라이징을 제작 분류기준으로 구분하여 규칙화 설계를 수행하는 단계;를 포함하는, 모듈패널 목조건축 전체 패널라이징 설계방법을 제공할 수 있도록 한다.

또한, 상술한 모듈패널 목조건축 전체 패널라이징 설계방법의 상기 c)단계는, 상기 입평도면 도출부에서 전체 구조체에 대한 입면과 평면의 도면을 제작하는 것은, BIM 시스템 커튼윌 방식을 적용하여 수행하는 단계로 구성될 수 있다.

나아가, 상술한 모듈패널 목조건축 전체 패널라이징 설계방법의 상기 d)단계는, d) 패널라이징 규칙 매칭부(130)에서 제공되는 설계 규칙기준으로, 전체 구조체에 적용되는 전체 패널에 대하여 크기가 같은 패널을 분류하여 작성하는 제1기준;을 포함하는, 모듈패널 목조건축 전체 패널라이징 설계방법으로 구성할 수 있다.

아울러, 상기 d)단계는, d) 패널라이징 규칙 매칭부(130)에서 제공되는 설계 규칙기준으로, 패널의 최대 및 최소 규격을 반영하여, 패널의 최적화 사이즈 기준으로, 폭(W) 1220mm, 높이(H) 3600mm의 기준을 설정하는 제2-1기준, 합판의 경우, 폭(W) 1220mm, 높이(H) 2440mm의 기준을 설정하는 제2-2기준, 창사이즈의 경우, 폭(W) 1000mm이내, 높이(H) 3280mm의 기준을 설정하는 제2-3기준, 중 적어도 하나 이상을 포함하는 제2기준을 더 포함하는 모듈패널 목조건축 전체 패널라이징 설계방법으로 구현할 수 있다.

또한, 상기 d)단계는, d) 패널라이징 규칙 매칭부(130)에서 제공되는 설계 규칙기준으로, 패널 부재의 규칙을 고려하여, 헤더에 대한 상부 및 하부의 구분을 수행하는 3-1기준, 지지부재를 분류하는 3-2기준, 중 적어도 하나 이상을 포함하는 제3기준을 더 포함하는, 모듈패널 목조건축 전체 패널라이징 설계방법으로 구현할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에서는, 상술한 모듈패널 목조건축 전체 패널라이징 설계방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현할 수 도 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 설계와 공장에서 분리된 프로세스로 인해 통합된 설계기법을 구현하는 어려움을 해소하여, 전체 구조물에 대한 구조물을 전체 패널에 대한 통합설계를 구현하여, 공장생성방식에 맞는 모델링을 구현하며, 반복되는 설계 수정으로 인한 공정 지연을 해소할 수 있는 장점이 구현된다.

또한, 전체 패널라이징을 구현함에, 최적화한 설계를 위한 설계 규칙을 기준으로 3D 모델링을 수행하여 설계할 수 있도록 하여, 설계과정에서 전체 모듈 패널에 대한 설계를 실제 시공이 가능한 결과물로 통합설계할 수 있도록 하여, 시공과정에 이르는 절차를 혁신적으로 단순화할 수 있는 효과도 구현된다.

나아가, 본 발명에서 구현하는 전체 패널라이징 방법과 프로그램으로 구현된 데이터를 이용하는 경우, 추후 설계업체, 공정업체, 시공업체의 커뮤니케이션이 가능한 통합설계 플랫폼을 구축하고, 표준화된 패널라이징 대상품목에 대한 기준 설계구성을 3D 모델링 데이터로 제공하며, 각 주체들의 의사를 반영하여 도면화를 구현할 수 있도록 하여, 현장시공에 가장 부합하는 패널라이징 설계 결과물을 제공할 수 있도록 하는 패널라이징 통합설계 기법을 제공할 수 있게 된다. 이 경우, 구현되는 설계 구조물의 도면화된 자료는, 건축인허가, 시공현장에 활용 및 문서화가 가능하며, 실시간 물량산출에 따른 최적화 설계를 통해 같은 형태의 모듈을 동일한 규격으로 제작이 가능하도록 하며, 재설계 수정이 불필요하여 공장제작이 용이하도록 하여, 제작시간이 감소하며 비용감소를 실현할 수 있어, 패널라이징 공법의 효율화를 구현할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 목조 건축의 설계 및 시공과정의 문제를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모듈패널 목조건축 전체 패널라이징 설계방법을 구현하는 프로그램의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 진행과정을 도시한 순서도이다.
도 4 내지 도 23은 본 발명을 적용하는 세부 과정을 설명하기 위한 개념도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 본 발명의 일실시예에 대해서 상세히 설명한다. 다만, 실시형태를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모듈패널 목조건축 전체 패널라이징 설계방법(이하, '본 발명'이라 한다.)을 구현하는 프로그램의 구성도이며, 도 3은 본 발명의 진행과정을 도시한 순서도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명은, 목조 건축물을 설계하기 위한 기본 자재 정보와, 기둥 및 패널을 포함하는 자재정보와, 상기 자재정보가 소요되는 물량 및 공정 정보를 포함하여 저장하는 통합설계 데이터베이스(100)와 상기 통합설계 데이터베이스(100)에서 제공되는 정보를 바탕으로, 모듈패널의 정보를 제공받아 설계를 구현하는 통합설계 프로그램(200)을 이용하여, 수행될 수 있다. 상기 통합설계 데이터베이스(100)는 외부 서버일 수 있으며, 사용자 단말의 저장장치일 수도 있다.

상기 통합설계 프로그램(200)은 디스플레이가 가능한 사용자 단말장치(PC)와 같은 장치에 설치되어 구동될 수 있는 것으로, 본 발명에서는, 통합설계 프로그램(100)을 통해 목조 패널라이징 설계를 수행할 수 있도록 한다. 이를 위한 통합설계 프로그램(100)은, 설계 대상 목조 건축물의 구조에 대한 전체 골격을 3D화하고, 이에 대한 입면과 평면도를 도출하고, 이에 대응되는 패널모듈의 구조를 최적화 설계조건으로 분류하여 패널라이징 설계를 구현하는 통합패널라이징부(A)를 포함하여 구성될 수 있다.

이에, 본 발명은 상기 통합패널라이징부(A)를 통해 목조 건축물에 대한 전체적인 패널에 대한 외부 패널라이징 설계를 구현할 수 있도록 한다.

이를 위한 방법은, 상기 외부 패널라이징부(A)를 통해 수행되는 것으로, 상기 외부 패널라이징부(A)는 모듈 패널을 제외한 설계 구조체를 작성하고, 설계 구조체에 대하여 모듈패널을 반영하여 전체 설계 구조체를 수정하는 구조체설계부(110)와, 상기 전체 설계 구조체에 대하여 평면도 및 입면도를 제작하는 입평도면 도출부(120), 패널라이징 모듈 설계를 수행하기 위한 분류 설정기준을 구비하고, 이를 제공하는 패널라이징 규칙 매칭부(130), 상기 패널라이징 규칙 매칭부(130)에서 제공되는 설계 규칙기준에 대응하여, 상기 전체 설계 구조체에 적용할 전체 패널라이징을 제작 분류기준으로 구분하여 규칙화 설계를 수행하는 설계모듈 도출부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 외부 패널라이징부(A)를 통해 수행되는 전체 패널라이징 과정은, a) 구조체설계부(110)에서 설계 대상 목조 건축물의 구조에서, 모듈 패널을 제외한 설계 구조체를 작성하는 단계와, b) 상기 구조체설계부(110)에서 설계 구조체에 대하여 모듈패널을 반영하여 전체 설계 구조체를 수정하는 단계, c) 입평도면 도출부(120)에서 상기 전체 설계 구조체에 대하여 평면도 및 입면도를 제작하는 단계, d) 패널라이징 규칙 매칭부(130)에서 제공되는 설계 규칙기준에 대응하여, 설계모듈 도출부(140)에서 상기 전체 설계 구조체에 적용할 전체 패널라이징을 제작 분류기준으로 구분하여 규칙화 설계를 수행하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.

이상의 과정을 도 3 내지 도 11을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 통합 데이터 베이스에서 제공하는 목조 건축물의 기본이 되는 주요 부재에 대한 3차원 이미지로 구성되는 라이브러리 구성을 도시한 것이다.

본 발명에서는, 상기 라이브러리로부터 3차원 부재에 대한 정보를 받아, 구조체설계부(110)에서 설계 대상 목조 건축물의 구조에서, 모듈 패널을 제외한 설계 구조체를 작성하게 된다.

도 5는 상기 구조체설계부(110)에서 작성하는 설계 대상 목조 건축물의 구조에서, 모듈 패널을 제외하고, 목조 건축에서 필수적인 구성만을 적용한 설계 구조체를 작성한 결과를 예시한 이미지이다. 도 5에 도시된 것과 같이, 상기 구조체설계부(110)에서는 모듈패널이 제거된 상태로, 기초(10), 기둥(20), 보(30), 바닥(40), 서까래(50), 계단(60), 하부 플레이트(70), 상부 플레이트(80)의 구성으로 이루어진 설계구조체를 우선 형성하게 된다.

다음으로, 도 6에서와 같이, 도 5에서 형성된 설계구조체에 모듈 패널을 추가로 형성하여 결합하여 전체적인 골격과 부재의 결합 방식을 고려하여 모듈결합 전체 설계구조체를 완성한다.

이후, 도 7 및 도 8에서와 같이, 입평도면 도출부(120)에서 평면도(도 7) 및 입면도(도 8)를 작성하여 도출하게 된다.

상기 입평도면 도출부(120)의 기능은, 전체 목조 건축 구조체의 입면도와 평면도를 기준으로, 외부에서 확인될 수 있는 외부 패널모듈의 구조를 폭과 높이를 가지는 평면 형태로 분류하여 도출할 수 있도록 하는 기능을 수행하게 된다. 이 경우, 상기 입평도면 도출부(120)에서는, BIM시스템 커튼월 작성 방식을 활용하여, 그리드로 작성하여 구현할 수 있게 된다.

이후, 도 9 내지 도 11에서와 같이, 입평도면 도출부(120)에서 평면도(도 7) 및 입면도(도 8)를 작성하여 도출한 정보를 기준으로, 패널라이징 규칙 매칭부(130)에서 제공되는 설계 규칙기준에 대응하여, 설계모듈 도출부(140)에서 상기 전체 설계 구조체에 적용할 전체 패널라이징을 제작 분류기준으로 구분하여 규칙화 설계를 수행하는 단계가 수행될 수 있도록 한다.

이는, 상기 패널라이징 규칙 매칭부(130)에서 상술한 입면도와 평면도에서 도출될 수 있는 입면 및 평면정보를 바탕으로, 패널라이징 규칙 매칭부(130)에서 사전에 설정된 설계 규칙에 따라 폭과 높이를 가지는 평면형 패널모듈 구조 정보를 도출하여 분류하게 된다.

이를테면, 도 9는, 설계 규칙 기준으로, 전체 소요되는 패널 모듈을 기준으로, 입면도와 평면도에서, 크기가 같은 패널을 구분하고, 이를 기준(제1기준)으로 패널라이징을 수행하게 된다. 이는 패널의 사이즈가 같을수록, 추후 공장제작이 용이해지며, 이에, 크기가 같은 패널을 구분하고 이에 대한 최적화 사이즈를 설정하여 구분하고 분류(그룹핑:A, B, C, F)하여 설계할 수 있도록 한다.

상술한 것과 같이, 상기 패널라이징 규칙 매칭부(130)에서 제공되는 설계 규칙기준으로는, 상술한 제1기준 이외에도, 패널의 최대 및 최소 규격을 반영하여, 패널의 최적화 사이즈 기준으로, 폭(W) 1220mm, 높이(H) 3600mm의 기준을 설정하는 제2-1기준, 합판의 경우, 폭(W) 1220mm, 높이(H) 2440mm의 기준을 설정하는 제2-2기준, 창사이즈의 경우, 폭(W) 1000mm이내, 높이(H) 3280mm의 기준을 설정하는 제2-3기준, 중 적어도 하나 이상을 포함하는 제2기준을 적용할 수 있도록 할 수 있다. 이는 도 10에 도시된 것과 같이, 모듈 패널의 최대 및 최소를 고려한 기준으로, 최적화사이즈, 합판, 창사이즈의 필수 요소에 대한 수치 기준을 설정하여 표준화할 수 있도록 한다.

또한, 이에 대하여, 상기 패널라이징 규칙 매칭부(130)에서 제공되는 설계 규칙기준으로는, 도 11에서와 같이, 부재 규칙을 형성하여 설계할 수 있도록 하는 제3기준을 설정하여 적용할 수도 있다. 이는 부재 규칙을 헤더(상부, 하부), 지지부재로 구분하여 설정할 수 있으며, 이는 도 11에서와 같이 각 모듈 패널별로 구분되어 설계될 수 있게 된다.

이상과 같이, 전체 모듈에 대한 패널라이징 설계를 특성 규칙을 이용하여 설계할 수 있도록 하며, 이는 전체 목조 건축설계 시공방법이 진행되는 과정에서, 모듈 패널을 제작하기 위한 전체 패널라이징 설계 기법으로 적용할 수 있게 된다.

즉, 전체 패널라이징을 구현함에, 최적화한 설계를 위한 설계 규칙을 기준으로 3D 모델링을 수행하여 설계할 수 있도록 하여, 설계과정에서 전체 모듈 패널에 대한 설계를 실제 시공이 가능한 결과물로 통합설계할 수 있도록 하여, 시공과정에 이르는 절차를 혁신적으로 단순화할 수 있게 된다.

도 12는 패널라이징 공법에 따른 목조 건축 시공과정에서, 상술한 본 발명의 모듈패널 전체 패널라이징 설계 기법이 적용되는 위치를 도시한 시공 순서도이다.

본 발명에서의 목조 건축 대상물에 대한 전체 패널라이징 과정의 경우, 3차원 모델링 데이터를 설정하고 모델링하는 과정에서 별도의 과정으로 패널라이징 설계를 수행하고, 이를 공장업체로 전달하여 모듈 패널을 제조할 수 있게 된다.

도 12 내지 도 23은 이러한 모듈 패널 전체 패널라이징 설계 기법을 적용하여, 패널라이징 통합설계를 진행하고, 시공을 수행하는 전제 시공과정을 설명하기로 한다.

도 12는 본 발명의 패널라이징 설계방법을 포함하는 시공의 전체 과정을 도시한 순서도이다. 도 13은 이러한 시공과정을 구현하는 본 발명의 통합프로그램과 데이터 베이스를 구성하는 시스템을 설명하기 위한 블록 구성도이다.

도 12 및 도 13 참조하면, 본 발명의 패널라이징 설계방법을 포함하는 시공의 전체 과정 목조 건축물을 설계하기 위한 기본 자재 정보와, 기둥 및 패널을 포함하는 자재정보와, 상기 자재정보가 소요되는 물량 및 공정 정보를 포함하여 저장하는 통합설계 데이터베이스(100)와, 상기 통합설계 데이터베이스(100)에서 제공되는 정보를 바탕으로, 모듈패널의 정보를 제공받아 설계를 구현하는 통합설계 프로그램(200)을 이용하여, 목조건축 통합설계를 수행하는 시스템을 기본으로 하여 구성된다. 상기 통합설계 프로그램(200)은 유무선 통신을 통해 통합설계 데이터베이스(100)가 구축되는 서버에 접속하는 설계업체, 공정업체, 시공업체의 단말기가 동시에 실시간으로 자료를 확인하고 수정할 수 있도록 한다.

상기 통합설계 프로그램(200)은 도 2에서 상술한 것과 같이, 통합 패널라이징부(A)를 구비하여, 전체 패널라이징 설계를 구현할 수 있으며, 나아가, 도 13에서와 같이, 전체적인 목조 건축물에 대한 설계과정을 진행하기 위한 설계를 구현할 수 있다.

본 발명의 통합설계과정의 경우 컴퓨터 내부에 설치된 프로그램에 의해 구현이 되어 컴퓨터를 이용하는 사용자단말(설계업체, 공정업체, 시공업체의 단말)에서 직접 설계를 할 수 있고, 설계한 내용에 따른 구체적인 내용과 실시간 수량, 변경사항을 알 수 있도록 할 수도 있고, 서버 등에 구현되어 인터넷 등의 네트워크를 통해 접속한 사용자단말(설계업체, 공정업체, 시공업체의 단말)에게 서비스를 제공하도록 구현이 될 수도 있다.

상기 통합설계 프로그램(200)을 통해, 모듈패널을 이용한 목조건축 통합설계를 구현하는 과정은, 도 12에서와 같이, 상기 통합설계 프로그램(200)을 통해 건축하고자 하는 목조 건축물의 외부 및 내부 정보를 설정받는 1단계와, 설계정보 제공부(220)를 통해 목조 건축물의 건축 설계에 필요한 부재정보, 물량정보, 부재의 수치정보, 시공 정보를 제공받는 2단계, 입체화 부재 제공부(230)를 통해 상기 건축물의 각 위치에 이용될 입체화 모델링 데이터를 설정받는 3단계, 상기 입체화부재 제공부(230)에서 제공되는 모델링 데이터를 제공받아, 상기 공정정보 제공부(220)에서 제공되는 공정 정보를 연동하여, 설정되는 설정정보에 따라 건축물의 설계 조립 정보를 형성하여 설계 모델링을 구현하는 4단계, 도면화 정보 매칭부(250)에서 상기 설계모델링부(240)에서 제공되는 건축물의 설계 조립정보에 대하여 도면화 정보를 매칭하는 5단계, 정보 출력부(260)에서 상기 설계되는 건축물의 모양을 실제 건축되는 비율에 따라 출력하는 6단계를 포함하여 구성될 수 있다.

상술한 과정을 수행하는 본 발명을 구현하는 시스템(이하, '본 시스템'이라 한다.)은 도 2에 도시된 것과 같이, 목조 건축물을 설계하기 위한 기본 자재 정보와, 기둥 및 패널을 포함하는 자재정보와, 상기 자재정보가 소요되는 물량 및 공정 정보를 포함하여 저장하는 통합설계 데이터베이스(100)와, 상기 통합설계 데이터베이스(100)에서 제공되는 정보를 바탕으로, 모듈패널의 정보를 제공받아 설계를 구현하는 통합설계 프로그램(200)을 구비한다.

이 경우, 상기 통합설계 프로그램(200)은, 건축하고자 하는 목조 건축물의 설계에 제공되는 3D 모델링정보와 2D기호 정보를 제공하는 시각자료 제공부(210)와, 상기 목조 건축물의 건축 설계에 필요한 부재정보, 물량정보, 시공 정보를 제공하는 설계정보 제공부(220), 상기 목조 건축물의 건축 설계에 필요한 부재 정보를 3차원 입체화한 모델링 데이터로 구현하여 제공하는 입체화 부재 제공부(230), 상기 입체화부재 제공부(230)에서 제공되는 모델링 데이터를 제공받아, 상기 공정정보 제공부(220)에서 제공되는 공정 정보를 연동하여, 설정되는 설정정보에 따라 건축물의 설계 조립 정보를 형성하는 설계모델링부(240), 상기 설계모델링부(240)에서 제공되는 건축물의 설계 조립정보에 대하여 도면화 정보를 매칭하는 도면화 정보 매칭부(250), 상기 설계되는 건축물의 모양을 실제 건축되는 비율에 따라 출력하는 정보출력부(260)를 포함하여 구성될 수 있다.

이상의 구성을 통해, 본 발명의 수행과정을 이하에서 설명하기로 한다.

우선, 본 발명은, 설계를 진행하고자 하는 사용자단말기가 통합설계 프로그램(200)을 실행하거나, 네트워크를 통해 서버에 구축된 데이터 베이스와 프로그램을 연동하여 설계 작업을 착수하는 경우, 건축하고자 하는 목조 건축물의 외부 및 내부 정보를 설정받는 1단계가 수행된다.

즉, 설계를 진행하고자 하는 사용자단말기에서는, 패널라이징을 통해 설계하고, 설계된 부재를 결합하여 시공을 완료하여 최종 완성된 목조 건축물의 설정정보가 통합설계 데이터베이스(100)에 입력 저장되고, 이에 대한 정보를 통합설계 프로그램(200)을 통해 확인할 수 있도록 한다.

이후, 사용자단말기에서는, 설계정보 제공부(220)를 통해 목조 건축물의 건축 설계에 필요한 부재정보, 물량정보, 시공 정보, 부재의 수치정보를 제공받는 2단계가 수행되게 된다.

이 경우, 건축물의 형태와 크기, 면적에 따라 다양한 물량의 부재 정보가 기본적으로 설정되어 제공될 수 있으며, 이상의 정보는 초기 정보로 표준화한 정보(건축면적, 높이, 층고에 따른 기본 소요 부재 정보)에 따라 제공되며, 추후 본 시스템에서의 설계 프로그램의 실제 설계과정에서 실시간으로 변경될 수 있다.

통상, 목조 건축물의 패널라이징 공법에 적용되는 기본 부재는, 기초, 기둥, 보, 바닥, 서까래, 계단, 하부플레이트, 벽체 모듈패널, 지붕 모듈패널, 벽과 지붕 연결용 모듈패널, 상부 플레이트, 철골 부재를 필수 구성으로 하며, 이러한 부재는, 라이브러리 형태로 3차원 유닛 데이터로 도 3에서와 같은 형태로 통합설계 데이터 베이스에 사전에 구축될 수 있도록 한다. '3차원 유닛 데이터'는 목조 건축물을 구성하는 필수적인 구성을 형성하는 단위로, 목조 건축물의 공간을 구축하는 통합적 접합유닛이고, 계획영역 안에서 실체성을 지니는 유닛을 의미한다.

3차원 유닛 데이터를 구성하는 건축자재들도 종류를 달리할 수 있도록 하여 각 종류를 사용자 단말에서 선택하도록 할 수도 있으나, 일반적으로 기둥, 보 등에 이용되는 건축자재의 종류에는 큰 차이가 없으므로, 기본건축유닛을 구성하는 건축자재는 미리 정해진 건축자재만이 포함되게 하고, 사용자에게 선택권을 부여할 예정인 건축자재는 선택자재 항목으로 따로 저장하여 사용자가 직접 선택할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

사용자 단말이 통합설계 프로그램을 통해, 시공 대상인 목조건축물에 대한 부재정보, 물량정보, 공정정보를 바탕으로, 설계 작업을 착수하게 되면, 입체화 부재 제공부(230)를 통해 상기 건축물의 각 위치에 이용될 입체화 모델링 데이터를 설정받을 수 있게 된다.

이 경우, 상술한 입체화 모델링 데이터의 경우, 도 3에 도시된 것과 같이, 목조 건축물의 각 위치에 이용될 부재로서, 기초, 기둥, 보, 바닥, 서까래, 계단, 하부플레이트, 벽체 모듈패널, 지붕 모듈패널, 벽과 지붕 연결용 모듈패널, 상부 플레이트, 철골 부재를 포함하는 부재를 입체 구조로 구현하는 3차원 유닛데이터로 제공되어, 설계에 적용할 수 있게 된다.

도 12에 도시된 것과 같이, 본 발명에서 목조 건축 대상물에 대한 전체 패널라이징 설계과정은 3차원 모델링 데이터를 이용하여 결합하는 과정에서 도 2에서 상술한 것과 같이, 통합 패널라이징부(A)를 통해 수행될 수 있다.

이후, 사용자 단말에서는, 상기 입체화부재 제공부(230)에서 제공되는 모델링 데이터를 제공받아, 상기 설계정보 제공부(220)에서 제공되는 공정 정보를 연동하여, 설정되는 설정정보에 따라 건축물의 설계 조립 정보를 형성하여 설계 모델링을 구현하는 4단계가 수행될 수 있게 된다.

상기 4단계의 경우, 도 15에 도시된 것과 같이, 목조 건축 대상물에 대한 2차원 도면화 과정과, 3D 모델링 과정, 조립 상세정보 구현과정 및 실시간 최적화 물량정보의 확인 및 업데이트 과정이 수행될 수 있도록 한다.

구체적으로, 본 발명의 4단계는, 4-1) 설정된 위치에 배치 조립될 3차원 유닛데이터에 대한 평면 설계 도면 자료를 형성하는 단계와, 4-2) 설정된 위치에 배치 조립될 3차원 유닛데이터를 결합하는 3차원 모델링 이미지를 순차로 형성하는 단계, 4-3) 상기 3차원 모델링 이미지를 구현하는 경우, 조립되는 조립부위의 상세 분해이미지를 형성하는 단계, 4-4) 전체 결합에 따른 설계 모델링 작업 완료시 소요되는 실시간 최적화 자재 물량 정보를 산출하여 표시하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 4-1) 단계는, 도 15 및 도 16 내지 도 18에 도시된 것과 같이, 목조 건축 대상물에 대한 2차원 도면화 과정이 수행될 수 있도록 한다.

즉, 목조 건축 대상물에 대한 공정정보와 시공정보를 바탕으로, 2차원의 설계 도면이 추출되며, 이는 표준화된 부재 물량정보를 바탕으로 기본적인 설계 도면을 구축하는 과정으로 구현된다.

2차원 도면은 도 16에서와 같이, 목조 건축 대상물에 대한 전체적인 도면(A1, A2)과 단면도(B1, B2)가 자동으로 추출되게 되며, 도 17 및 도 18에서와 같이, 상세 연결부에 대한 단면 상세도가 도출될 수 있게 된다.

또한, 4-2) 단계는, 설정된 위치에 배치 조립될 3차원 유닛데이터를 결합하는 3차원 모델링 이미지를 순차로 형성하는 단계로 구성된다. 이는 4-1) 단계에서, 2차원 이미지로 도출된 도면 구성을 3D 데이터 유닛을 통해 모델링을 수행하여 3차원 구조로 설계를 진행하는 과정으로 구성된다.

도 19를 참조하여 상술한 2D 데이터와 연계하는 설계 일예로서의 과정을 설명하면, 입체화 부재 제공부(230)를 통해 제공되는 3차원 유닛데이터를 이용하여, 도 2에서의 설계 모델링부(240)가 수행할 수 있도록 한다.

순차적으로 우선, (a) 기초 설계를 설정하고, (b) 기초 설계에 기둥 유닛 데이터를 결합하고, (c) 기초 설계에 바닥 유닛 데이터를 설정하여 결합한다. 이후, (d) 벽체 유닛데이터를 기초 설계에 결합하고, (e~f) 보와 서까래 유닛 데이터를 결합한다.

이후, 도 20의 (g~i)에서와 같이, 벽과 지붕 연결용 모듈패널 유닛 데이터를 결합하고, 최종 (j)에서와 같이, 지붕 모듈 패널 유닛 데이터를 결합하여 모델링을 수행할 수 있다.

동시에 상술한 모델링 과정에서, 본 발명의 통합설계 프로그램에서는, 조립 상세도를 결합부위에 따라 구현할 수 있도록 하며, 이는 도 21에서와 같이, 제1기둥 유닛(15)에, 제2기둥(18)이 결합하는 영역에 철골구조(10)의 표시를 분해되는 3차원 이미지로 구현할 수 있으며, 도 22에서와 같이, 다른 각도로 결합하는 기둥(20, 22)과 철골구조 유닛(24)의 상세 조립도 역시 구현할 수 있도록 한다.

이와 같은 3차원 모델링 과정에서는, 도 13에서의 도면화정보 매칭부(250)와 설계정보 표시부(260)를 통해, 각 입체 모델링 부위에 정보 표시를 구현할 수 있도록 하며, 실시간으로 모델링된 설계 도면에 최적화할 수 있는 물량정보를 산출하여 확인할 수 있도록 한다. 이는 최초, 표준화된 정보로 도출된 기본 물량 정보에서 실제 모델링 후 필요한 물량을 산출할 수 있도록 하여, 각 공정 주체(설계업체, 공정업체, 시공업체) 간 정확한 정보를 상호 공유할 수 있도록 하여 설계 과정을 효율화할 수 있다.

이러한 실시간 최적화 물량 정보는, 도 23과 같은 정보로 표시될 수 있다.

이와 같이, 본 발명에서는 상술한 과정에서, 도면화 정보 매칭부(250)에서 상기 설계모델링부(240)에서 제공되는 건축물의 설계 조립정보에 대하여 도면화 정보를 매칭하는 5단계 및 정보 출력부(260)에서 상기 설계되는 건축물의 모양을 실제 건축되는 비율에 따라 출력하는 6단계가 수행될 수 있도록 한다. 이후, 출력된 설계 모델링안에 따라 공정업체에서 부재를 제작하게 되며, 이후, 시공업체에서 현장에서 공유된 모델링 정보에 부합하는 부재를 결합하여 목재 건축을 완성할 수 있게 된다.

이상의 과정을 통해 출력되는 모델링 설계 정보는, 사용자단말을 이용하는 목조 건축물의 설계업체, 공정업체, 시공업체에 공통적으로 공유될 수 있도록 한다. 이에 따라, 설계가 완성이 되고 시공에 들어갔을 때, 건축현장에서 건축자재에 대한 별도의 작업을 거치지 않고 규격화된 자재를 이용하여 바로 작업을 진행할 수 있게 되며, 이는 기존의 패널라이징 공법에서 작업의 지연과 공정의 하자를 일소할 수 있게 되는 장점으로 작용하게 된다.

본 발명의 상기 방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

A: 외부 패널라이징부
110: 구조체 설계부
120: 입평도면 도출부
130: 패널라이징 규칙 매칭부
140: 설계모듈 도출부
200: 통합설계 데이터 베이스

Claims (5)

1. 목조 건축물을 설계하기 위한 기본 자재 정보와, 기둥 및 패널을 포함하는 자재정보와, 상기 자재정보가 소요되는 물량 및 공정 정보를 포함하여 저장하는 통합설계 데이터베이스(100); 상기 통합설계 데이터베이스(100)에서 제공되는 정보를 바탕으로, 모듈패널의 정보를 제공받아 설계를 구현하는 통합설계 프로그램(200)을 이용하여, 목조건축 통합설계를 수행하되,
   상기 통합설계 프로그램(200)은, 설계 대상 목조 건축물의 구조에 대한 전체 골격을 3D화하고, 이에 대한 입면과 평면도를 도출하고, 이에 대응되는 패널모듈의 구조를 분류하여 패널라이징 설계를 구현하는 통합패널라이징부(A)를 구비하며,
   상기 통합패널라이징부(A)를 통해,
   a) 구조체설계부(110)에서 설계 대상 목조 건축물의 구조에서, 모듈 패널을 제외한 설계 구조체를 작성하는 단계; b) 상기 구조체설계부(110)에서 설계 구조체에 대하여 모듈패널을 반영하여 전체 설계 구조체를 수정하는 단계; c) 입평도면 도출부(120)에서 상기 전체 설계 구조체에 대하여 평면도 및 입면도를 제작하는 단계; d) 패널라이징 규칙 매칭부(130)에서 제공되는 설계 규칙기준에 대응하여, 설계모듈 도출부(140)에서 상기 전체 설계 구조체에 적용할 전체 패널라이징을 제작 분류기준으로 구분하여 규칙화 설계를 수행하는 단계;를 포함하며,
   상기 d)단계는,
   상기 패널라이징 규칙 매칭부(130)에서 입면도와 평면도에서 도출될 수 있는 입면 및 평면정보를 바탕으로, 패널라이징 규칙 매칭부(130)에서 사전에 설정된 설계 규칙에 따라 폭과 높이를 가지는 평면형 패널모듈 구조 정보를 도출하여 분류하도록 하되, 전체 소요되는 패널 모듈을 기준으로, 입면도와 평면도에서, 크기가 같은 패널을 구분하여 분류하는 제1기준으로 패널라이징을 수행하도록 하며,
   상기 패널라이징 규칙 매칭부(130)에서 제공되는 설계 규칙기준으로, 패널의 최대 및 최소 규격을 반영하여, 패널의 사이즈 기준으로, 폭(W) 1220mm, 높이(H) 3600mm의 기준을 설정하는 제2-1기준, 합판의 경우, 폭(W) 1220mm, 높이(H) 2440mm의 기준을 설정하는 제2-2기준, 창사이즈의 경우, 폭(W) 1000mm이내, 높이(H) 3280mm의 기준을 설정하는 제2-3기준, 중 적어도 하나 이상을 포함하는 제2기준을 적용할 수 있도록 하며,
   패널 부재의 규칙을 고려하여, 헤더에 대한 상부 및 하부의 구분을 수행하는 3-1기준과, 지지부재를 분류하는 3-2기준, 중 적어도 하나 이상을 포함하는 제3기준을 더 포함하는,
   모듈패널 목조건축 전체 패널라이징 설계방법.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1의 모듈패널 목조건축 전체 패널라이징 설계방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.