KR20110129172A - 건축물 설계 및 에너지 성능평가모듈 - Google Patents

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KR20110129172A
KR20110129172A KR1020100048652A KR20100048652A KR20110129172A KR 20110129172 A KR20110129172 A KR 20110129172A KR 1020100048652 A KR1020100048652 A KR 1020100048652A KR 20100048652 A KR20100048652 A KR 20100048652A KR 20110129172 A KR20110129172 A KR 20110129172A
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energy
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조수
김갑득
유영동
최진원
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한국에너지기술연구원
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Abstract

본 발명은 건축물 설계 및 에너지 성능평가모듈에 관한 것으로써, 3D 환경하에서 사용자가 용이하게 건축물의 구성재를 선택하여 건축물을 설계할 수 있고, 또한 설계된 건축물의 각 구역별 에너지 성능평가를 용이하게 할 수 있는 모듈에 관한 것이다.
보다 더 구체적으로 본 발명의 일측면에 의하면, 개방형 렌더링 엔진을 탑재하고, 사용자 단말기상에서 건축물을 설계하는 빌딩 모델러(Buiding Modeler); 상기 건축물을 구성하는 건축물 부재를 컴포넌트(component)화하여 컴포넌트 데이터베이스로 저장하며, 상기 빌딩 모델러에 상기 컴포넌트 데이터베이스를 공급하는 컴포넌트 데이터베이스 저장부; 상기 설계된 건축물의 각 구역(zone)별로 소요되는 에너지 데이터를 입력 또는 출력하는 에너지 연동모듈; 및 상기 빌딩 모델러의 건축물 설계과정과 설계된 건축물 도면, 상기 컴포넌트 데이터베이스 및 상기 에너지 데이터를 상기 사용자 단말기를 통해 현시하는 디스플레이부;를 포함하는 건축물 설계 및 에너지 성능평가모듈을 제공한다.

Description

건축물 설계 및 에너지 성능평가모듈 {Module for designing architectures and estimating Energy efficiency of the same}
본 발명은 건축물 설계 및 에너지 성능평가모듈에 관한 것으로써, 3D 환경하에서 사용자가 용이하게 건축물의 구성재를 선택하여 건축물을 설계할 수 있고, 또한 설계된 건축물의 각 구역별 에너지 성능평가를 용이하게 할 수 있는 모듈에 관한 것이다.
최근 들어 컴퓨터를 이용한 건축물 설계와 더불어 설계된 건축물의 에너지 성능을 평가하는 시스템에 대한 연구와 개발이 활발해지고 있다.
최근 영국의 스트라스 클라이드 대학(Strathclyde University)의 ESRU(Energy Systems Research Unit)에서 유럽 건물 시뮬레이션 프로그램(European Reference Building Simulation Program)으로 개발한 ESP-r(Environmental Systems Performance-research)은 현재 세계적으로 60여 개 이상의 대학, 연구소, 컨설팅회사에서 사용되고 있다.
이와 같이 종래의 기술에 의한 TRNSYS, DOE-2, 및 ESP-r와 같은 건물에너지 해석 프로그램들이 본격적으로 멀티존(multi-zone)의 처리 기능을 탑재하고 건물외피에서부터 열원플랜트까지의 통합적인 해석이 가능해진 시점은 1980내 초반부터이다. 상기 ESP-r은 실제의 상황을 정밀하게 시뮬레이션하고, 그 정확도는 현행 국제적인 건물에너지 시뮬레이션 분야의 최고 수준을 유지하고 있다.
현재 국내에서 운용되고 있는 대표적인 에너지 성능평가 도구들은 해석적인 방법을 적용하고 있는 DOE-2와 TRNSYS, 수치적인 방법을 적용하고 있는 ESP-r과 EnergyPlus, 그리고 국내프로그램으로서 BES2000, K-load 등을 꼽을 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 ESR-r의 실행화면의 예시도이고, 도 2는 종래기술에 따른 PowerDOE의 실행화면의 예시도이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 건물의 에너지 성능을 평가하기 위한 여러 가지 기존 솔루션이 사용되고 있으나 이들 소프트웨어는 문자정보를 기반으로 형성되어 있는 경우가 많고 건물정보의 3차원 모델링 환경이 빈약한 문제점이 있다.
도 3은 종래기술에 따른 해석프로그램 지향적 인터페이스의 일예시도이다.
도 3을 참조하면, 소프트웨어에 CAD 데이터를 제공하기 위한 모델러들도 일부 개발되어 있으나 이들 소프트웨어의 경우 모델링의 가시화 수준이 에너지 시뮬레이션 소프트웨어에 필요한 정보만을 다루고 있어서 건축물의 사실감을 제공하지 못 할뿐더러 더욱 중요한 것은 그렇게 만들어지는 3차원 데이터는 에너지 시뮬레이션만을 위한 단일용도라는 문제점을 확인할 수 있다.
최근에 요구되는 이상적인 시뮬레이션 모델러는 제작되는 3D모델이 표현의 현실성을 가지면서 다른 CAD 환경과 호환이 용이할 뿐만 아니라 다양한 용도의 시뮬레이션 도구 (예: 구조해석, 단가산출 등)에서도 양방향적인 활용이 가능하여야 할 것이다.
또한, 저에너지 기술의 효과적인 이용을 위하여 저에너지 기술 및 객체지향 건축 설계기술에 기반을 둔 저에너지 설계 및 평가 프로그램(LEB-CAD System)의 개발이 요구되고 있다. 즉, 실내외 환경 및 건축물의 설비요소로부터 입력되는 환경 데이터를 건축물 저작환경에서 제작되는 모델과 통합하고 그 건물의 에너지 효율성 관련 데이터 처리 및 분석을 맡은 시스템에 모델이 연동되어 그 에너지 성능 분석을 유기적으로 연동하여 건축물 설계에 바로 재반영하는 시스템이 요구된다고 할 수 있다.
현재 건물의 정밀한 에너지 성능평가를 위한 모델은 2세대 모델인 해석적 방법과 3세대 모델인 수치적 방법이 혼용되고 있으며 향후 최종적인 평가모델의 형태도 설계자의 의사결정을 위한 시뮬레이션 기반 접근방식을 요구하게 될 것이다. 이를 위해서는 보다 나은 사용자 인터페이스, 지능적인 데이터베이스 구축, 고품질의 그래픽 수준 및 데이터의 호환성, 범용성, 이식성, 유연성 등이 요구된다. 궁극적으로는 이러한 기능들의 통합된 환경이 비전문가인 건축 실무자들까지 확대되는 것이 차세대 에너지 성능평가도구 모델의 요구사항이라고 할 수 있다.
또한, 이러한 해석기법 기반의 에너지 성능평가모델이 실질적인 설계도구로 기능하기 위해서는 에너지 성능을 계산하는 수준을 넘어 실내 쾌적상태나, 경제성 등과 같이 설계 전개단계에서 적절한 설계대안을 구성하는데 도움이 될 만한 기능을 제공하여야하며 이러한 모듈의 공급이 시급하다고 할 수 있다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 건축물 부재 등을 컴포넌트(component)화하여 폴리곤(Polygon)의 집합단위가 아닌 객체(Component)기반에 의해 용이하게 건축물을 설계 또는 편집설계를 할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 다양한 에너지 관련 데이터를 활용하여, 설계된 건축물의 각 구역(zone)별로 에너지 성능평가를 용이하게 할 수 있도록 하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 일측면에 의하면, 개방형 렌더링 엔진을 탑재하고, 사용자 단말기상에서 건축물을 설계하는 빌딩 모델러(Buiding Modeler); 상기 건축물을 구성하는 건축물 부재를 컴포넌트(component)화하여 컴포넌트 데이터베이스로 저장하며, 상기 빌딩 모델러에 상기 컴포넌트 데이터베이스를 공급하는 컴포넌트 데이터베이스 저장부; 상기 설계된 건축물의 각 구역(zone)별로 소요되는 에너지 데이터를 입력 또는 출력하는 에너지 연동모듈; 및 상기 빌딩 모델러의 건축물 설계과정과 설계된 건축물 도면, 상기 컴포넌트 데이터베이스 및 상기 에너지 데이터를 상기 사용자 단말기를 통해 현시하는 디스플레이부;를 포함하는 건축물 설계 및 에너지 성능평가모듈을 제공한다.
본 발명에서 상기 빌딩 모델러(Buiding Modeler)는, 상기 사용자 단말기상에서 상기 컴포넌트 데이터베이스 저장부와 연결되어 상기 컴포넌트(component) 데이터베이스를 검색하거나 나열할 수 있는 컴포넌트 브라우져(Component Browser); 및 상기 사용자 단말기 상에서 상기 컴포넌트 데이터베이스를 추출 또는 편집하여 상기 설계되는 건축물에 추가할 수 있는 컴포넌트 에디터(Component Editor);를 구비하는 것을 특징으로 하는 건축물 설계 및 에너지 성능평가모듈을 포함한다.
본 발명은 상기 빌딩모델러(Buiding Modeler)에 상기 컴포넌트 데이터베이스의 유형별 리스트(list) 및 단가를 제공하는 물량산출모듈(Bill of Materials)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물 설계 및 에너지 성능평가모듈을 포함한다.
본 발명은 상기 에너지 연동모듈에서 입력되는 에너지 데이터에 따라, 상기 설계되는 건축물의 각 구역(zone)별 에너지 소비량, 이산화탄소 배출량, 냉난방 소비전력 데이터, 냉난방 조건별 최대산출값, 냉난방 최저 산출값 및 냉난방 조건별 평균값을 산출하는 분석결과 리포팅 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물 설계 및 에너지 성능평가모듈을 포함한다.
본 발명에서 상기 컴포넌트 데이터베이스는, 벽, 창, 지붕, 슬랩, 문, 기둥, 전등 및 전원을 포함하는 단일부재 데이터 베이스, 상기 단일부재 중 적어도 둘 이상의 단일부재를 조합하여 이루어지는 복합부재 데이터 베이스, 상기 단일부재의 물리적 속성, 재질 속성, 단가에 관한 데이터베이스 및 상기 복합부재의 물리적 속성, 재질 속성, 단가에 관한 데이터베이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물 설계 및 에너지 성능평가모듈을 포함한다.
본 발명에서 상기 디스플레이부는, 상기 사용자 단말기상에서 상기 빌딩 모델러의 건축물 설계과정을 3차원으로 현시하는 것을 특징으로 하는 건축물 설계 및 에너지 성능평가모듈을 포함한다.
본 발명에서 상기 사용자 단말기는, 컴퓨터, 노트북, PDA(Personal Digital Assistance), PMP(Portable Multimedia Player) 또는 유·무선 통신이 가능한 전자수첩 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 건축물 설계 및 에너지 성능평가모듈을 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 사용자 단말기상에서 빌딩 모델러(Buiding Modeler)를 구동하는 단계; 상기 빌딩 모델러(Buiding Modeler)가 포함하는 컴포넌트 브라우져(Component Browser)를 구동하여 컴포넌트 데이터베이스 저장부에 저장된 컴포넌트 데이터베이스를 검색 또는 나열하는 단계; 상기 빌딩 모델러(Buiding Modeler)가 포함하는 컴포넌트 에디터(Component Editor)를 이용하여 상기 컴포넌트 브라우져 상에서 선택되는 컴포넌트 데이터베이스를 추출 또는 편집하여 건축물 설계에 추가하는 단계; 에너지 연동모듈을 구동하여 상기 빌딩 모델러(Buiding Modeler)에 의해 설계된 건축물의 각 구역(zone)별로 소요되는 에너지 데이터를 입력하는 단계; 및 상기 입력된 에너지 데이터에 따라, 분석결과 리포팅 모듈에서 상기 설계되는 건축물의 각 구역(zone)별 에너지 소비량, 이산화탄소 배출량, 냉난방 소비전력 데이터, 냉난방 조건별 최대산출값, 냉난방 최저 산출값 및 냉난방 조건별 평균값을 산출하는 단계;를 포함하는 건축물 설계 및 에너지 성능평가방법을 제공한다.
본 발명에서 상기 컴포넌트 데이터베이스를 추출 또는 편집하여 건축물 설계에 추가하는 단계는, 물량산출모듈(Bill of Materials)에서 상기 추출되는 컴포넌트 데이터베이스의 유형별 리스트 및 단가를 동시에 제공하는 것을 특징으로 하는 건축물 설계 및 에너지 성능평가방법을 포함한다.
본 발명에서 상기 컴포넌트 데이터베이스는, 벽, 창, 지붕, 슬랩, 문, 기둥, 전등 및 전원을 포함하는 단일부재 데이터 베이스, 상기 단일부재 중 적어도 둘 이상의 단일부재를 조합하여 이루어지는 복합부재 데이터 베이스, 상기 단일부재의 물리적 속성, 재질 속성, 단가에 관한 데이터베이스 및 상기 복합부재의 물리적 속성, 재질 속성, 단가에 관한 데이터베이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물 설계 및 에너지 성능평가방법을 포함한다.
본 발명에 의하여, 건축물 부재 등을 컴포넌트(component)화하여 폴리곤(Polygon)의 집합단위가 아닌 객체(Component)기반에 의해 용이하게 건축물을 설계 또는 편집설계를 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하여 다양한 에너지 관련 데이터를 활용하여, 설계된 건축물의 각 구역(zone)별로 에너지 성능평가를 용이하게 할 수 있도록 하는데 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명에 의하여 사용자 입장에서 적응하기 용이한 인터페이스를 제공함으로써 2D모델링만으로도 에너지 속성정보 입력, 건축부재 속성 관리 등 다양한 부가기능을 제공하며, 건축물 모델의 객체화 및 속성 정의에 따라 3D 모델을 자동 생성하여 현시하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하여, 저에너지 시설물, 건축물 부재 등의 구축으로 인한 건축물 3차원 데이터의 컴포넌트화로 건축물 에너지 성능분석에 최적화된 저작환경을 제공하며, 에너지 효율과 연관된 경제성 분석에 적합한 데이터의 속성 및 분류체계를 제공하여 건축물의 에너지 성능분석에 최적화된 모듈을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 ESP-r의 실행화면의 예시도.
도 2는 종래기술에 따른 PowerDOE의 실행화면의 예시도.
도 3은 종래기술에 따른 해석프로그램 지향적 인터페이스의 일예시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 물량산출모듈의 로드맵도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 건축물 설계 및 에너지 성능평가모듈의 구성도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 건축물 설계 및 에너지 성능평가모듈의 개략구성도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 건축물 설계 및 에너지 성능평가모듈의 확대구성도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 컴포넌트 데이터베이스 구조의 일예시도.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 빌딩 모델러 실행화면의 일예시도.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 컴포넌트 브라우져 실행화면의 일예시도.
도 11a 내지 도 11b는 본 발명의 일실시예에 따른 컴포넌트 에디터 실행화면의 일예시도.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 물량산출모듈 실행화면의 일예시도.
도 13a 내지 도 13b는 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 연동모듈 실행화면의 일예시도.
도 14a 내지 도 14b는 본 발명의 일실시예에 따른 분석결과 리포팅모듈 실행화면의 일예시도.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 건축물 설계 및 에너지 성능평가방법의 순서도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 저에너지 기술의 효과적인 이용을 위하여 저에너지 기술 및 객체지향 건축 설계기술에 기반을 둔 저에너지 설계 및 평가 프로그램(LEB-CAD System)의 개발을 목표로 한다. 즉, 실내외 환경 및 건축물의 설비요소로부터 입력되는 환경 데이터를 건축물 저작환경에서 제작되는 모델과 통합하고 그 건물의 에너지 효율성 관련 데이터 처리 및 분석을 맡은 시스템에 모델이 연동되어 그 에너지 성능 분석을 유기적으로 연동하여 건축물 설계에 바로 재반영하는 개념이라고 할 수 있다.
종래의 기술인 PowerDOE는 GUI 기능을 대폭 강화하는 등 사용상의 어려움과 편의성이 어느 정도 향상되었으나 아직까지는 설계실무자를 위한 해석도구라고 보기는 어려우며 입력되는 데이터 또한 상당한 전문성을 요구하는 문제점이 있었다. 따라서 이러한 해석기법 기반의 에너지 성능평가모델이 실질적인 설계도구로 기능하기 위해서는 에너지 성능을 계산하는 수준을 넘어 실내 쾌적상태나, 경제성 등과 같이 설계 전개단계에서 적절한 설계대안을 구성하는데 도움이 될 만한 기능을 제공하여야 하며, 본 발명은 이러한 기능에 주안점을 두어 개발되었다.
최근 최종적인 평가모델의 형태도 설계자의 의사결정을 위한 시뮬레이션 기반 접근방식이 요구되고 있는데, 본 발명은 이를 위해서 보다 나은 사용자 인터페이스, 지능적인 데이터베이스 구축, 고품질의 그래픽 수준 및 데이터의 호환성, 범용성, 이식성, 유연성 등에 주안점을 두고 개발되었다고 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 물량산출모듈의 로드맵도이다.
본 발명에서 물량산출모듈(Bill of Materials)은 건물이 지니는 정보들을 3D 데이터 기반의 정보체계로 변화시킬 수 있다. 이러한 물량산출모듈(Bill of Materials)은 건물의 객체들(예; 기초, 기둥, 벽 슬래브, 보 등)이 각각의 속성을 표현하도록 하며, 상호간의 관계를 맥락적으로 인지하고, 변경되는 설계대안의 요구에 맞도록 즉시적으로 요소들의 속성을 반영할 수 있다.
또한 물량산출모듈(Bill of Materials)은 에너지 성능평가, 일조분석 등의 작업에서도 폭넓게 활용될 수 있으며, 물량산출모듈(Bill of Materials)이 제공하는 유연한 데이터베이스 특성을 이용하여 기존 2D 설계도서 기반의 작업속도에 비해 거의 절반에 가까운 작업시간 단축을 제공하는 효과도 있다.
즉, 본 발명이 포함하는 물량산출모듈(Bill of Materials)에 의해, 용이한 데이터 변환을 가능하게 함으로써 다양한 어플리케이션과 응용분야에 적용이 가능하여 폭넓은 융통성을 가진 것이 특징이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 건축물 설계 및 에너지 성능평가모듈의 구성도이다.
본 발명의 건축물 설계 및 에너지 성능평가모듈에 의하면, 개방형 렌더링 엔진을 탑재하고, 사용자 단말기상에서 건축물을 설계하는 빌딩 모델러(100), 상기 건축물을 구성하는 건축물 부재를 컴포넌트화하여 컴포넌트 데이터베이스로 저장하며, 상기 빌딩 모델러에 상기 컴포넌트 데이터베이스를 공급하는 컴포넌트 데이터베이스 저장부(130), 상기 설계된 건축물의 각 구역(zone)별로 소요되는 에너지 데이터를 입력 또는 출력하는 에너지 연동모듈(150) 및 상기 빌딩 모델러의 건축물 설계과정과 설계된 건축물 도면, 상기 컴포넌트 데이터베이스 및 상기 에너지 데이터를 상기 사용자 단말기를 통해 현시하는 디스플레이부(170)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 빌딩 모델러(100)는, 컴포넌트 브라우져(110)와 컴포넌트 에디터(120)를 이용하여 건축물을 편집 또는 설계할 수 있는 기능을 제공한다. 여기서 상기 컴포넌트 브라우져(110)는 상기 컴포넌트 데이터베이스 저장부(130)와 연결되어 컴포넌트 데이터베이스를 검색하거나 나열할 수 있는 기능을 제공한다.
또한, 컴포넌트 에디터(120)는 사용자 단말기상에서 컴포넌트 데이터베이스를 추출 또는 편집하여 상기 설계되는 건축물에 추가할 수 있는 기능을 제공할 수 있다.
이렇게 건축물 설계에 제공되는 컴포넌트 데이터베이스와 관련하여, 본 발명은 상기 빌딩모델러(100)에 상기 컴포넌트 데이터베이스의 유형별 리스트(list) 및 단가를 제공하는 물량산출모듈(140)을 더 구비할 수 있다. 상기 물량산출모듈(140)로 인해 설계되는 건축물에 소요되는 건축비용등을 경제적으로 고려할 수 있다.
본 발명은 상기 에너지 연동모듈(150)에서 입력되는 에너지 데이터에 따라, 상기 설계되는 건축물의 각 구역(zone)별 에너지 소비량, 이산화탄소 배출량, 냉난방 소비전력 데이터, 냉난방 조건별 최대산출값, 냉난방 최저 산출값 및 냉난방 조건별 평균값을 산출하는 분석결과 리포팅 모듈(160)을 더 포함할 수 있다.
상기의 분석결과 리포팅 모듈(160)에 의해 건축물의 에너지 성능평가를 용이하게 측정할 수 있으며, 또한 저에너지가 소요되는 건축물을 용이하게 설계할 수 있는 효과가 있다.
상기 컴포넌트 데이터베이스 저장부(130)가 저장하는 컴포넌트 데이터베이스는, 벽, 창, 지붕, 슬랩, 문, 기둥, 전등 및 전원을 포함하는 단일부재 데이터 베이스, 상기 단일부재 중 적어도 둘 이상의 단일부재를 조합하여 이루어지는 복합부재 데이터 베이스, 상기 단일부재의 물리적 속성, 재질 속성, 단가에 관한 데이터베이스 및 상기 복합부재의 물리적 속성, 재질 속성, 단가에 관한 데이터베이스를 포함할 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고, 건축물 설계와 관련된 데이터라면 어떠한 것이라도 이에 포함될 수 있을 것이다.
상기 디스플레이부(170)는, 상기 사용자 단말기상에서 상기 빌딩 모델러의 건축물 설계과정을 3차원으로 현시하는 것을 특징으로 할 수 있다. 이와 같이 2D 모델에 한정되지 않고, 3D 모델을 사용자에게 현시함으로써 보다 입체적이고 종합적으로 건축물 설계 및 건축물의 에너지 성능을 평가하고 비교할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에서 상기 사용자 단말기는, 컴퓨터, 노트북, PDA(Personal Digital Assistance), PMP(Portable Multimedia Player) 또는 유·무선 통신이 가능한 전자수첩 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 건축물 설계 및 에너지 성능평가모듈의 개략구성도이다.
본 발명에 의한 건축물 설계 및 에너지 성능평가모듈은 크게 빌딩 모델러(Building Modeler)(100), 컴포넌트 브라우져(Component Browser), 컴포넌트 에디터(Component Editor)(120), 물량산출모듈(Bill of Materials)(140)의 4개의 핵심모듈로 구성될 수 있다. 이 중 컴포넌트 에디터(Component Editor)(120)와 물량산출모듈(Bill of Materials)(140)은 컴포넌트 데이터베이스 저장부(130)의 컴포넌트 데이터베이스를 공유할 수 있으며, 컴포넌트 데이터베이스 저장부(130)의 자료 갱신에 따라 즉시적으로 변경된 내용을 빌딩 모델러(Building Modeler)에서 사용할 수 있다.
상기 건축물 설계 및 에너지 성능평가모듈에 의해 작성된 2D 도면 데이터는 3D 형태로 가시화하거나 에너지 성능평가 솔루션에서 사용할 수 있도록 변환될 수 있다. 또한 작성된 건축물 설계정보를 토대로 물량산출모듈(140)을 통한 물량산출 및 공사비 등의 확인이 가능하다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 건축물 설계 및 에너지 성능평가모듈의 확대구성도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 컴포넌트 데이터베이스 구조의 일예시도이다.
본 발명의 컴포넌트 데이터베이스 저장부가 저장하는 컴포넌트 데이터베이스는, 벽, 창, 지붕, 슬랩, 문, 기둥, 전등 및 전원을 포함하는 단일부재 데이터 베이스, 상기 단일부재 중 적어도 둘 이상의 단일부재를 조합하여 이루어지는 복합부재 데이터 베이스, 상기 단일부재의 물리적 속성, 재질 속성, 단가에 관한 데이터베이스 및 상기 복합부재의 물리적 속성, 재질 속성, 단가에 관한 데이터베이스를 포함할 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고, 건축물 설계와 관련된 데이터라면 어떠한 것이라도 이에 포함될 수 있을 것이다.
상기 내용의 항목별 정의는 하기의 표 1과 같다.
항 목 상 세 내 용
COMPONENT_TYPE 건축물 구성요소의 종류
(Wall, Window, Roof, Slab, Column, Door, A/C, Lighting 등)
COMPONENT 건축물 구성요소의 물리적 속성
COMPOSITION_TYPE 건축물구성요소의 종류(Simple, Composite, Module)
COMPONENT_COST 단일부재의 단가 속성
STRUCT 단일부재의 구성요소
(Simple, Composite)
MODULE 복합부재의 물리적 속성
COMPOSITION 단일/복합부재의 물리적 속성 및 에너지 성능 속성
MATERIAL_TYPE 단일부재의 재질 속성
MATERIAL 단일부재 재질 데이터 리스트
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 빌딩 모델러 실행화면의 일예시도이다.
본 발명에서 빌딩 모델러는, 컴포넌트 브라우져와 컴포넌트 에디터를 이용하여 건축물을 편집 또는 설계할 수 있는 기능을 제공한다.
즉 상기 빌딩 모델러는 i) 저에너지 건축물 설계에 특화된 저작도구 및 편집도구를 제공하고, ii) 사용자 입장에서 신속한 작도 및 용이한 편집기능을 제공하며, iii) 개방형 렌더링 엔진을 적용하여 건축물 설계품의 고품질화를 구현할 수 있다.
본 발명의 건축물 설계 및 에너지 성능평가모듈은 객체지향(Object-oriented) 디자인의 기반에서 건축물을 설계할 수 있는 기능을 제공하는데, 객체지향(Object-oriented) 디자인을 간략히 설명하면 아래와 같다.
이미 2000년 전후로부터 설계업무의 변화와 그에 따른 패러다임의 이동은 중요한 화두가 되어 왔다. 설계업무의 전산화는 자동화, 표준화, 통합화를 요구한다는 의미이며, 이러한 시대적인 요구에 발 맞추어 최근 속속 발표되고 있는 설계도구들은 적극적으로 설계업무의 자동화를 정착하려 노력하고 있다. 기술적인 측면에서 바라볼 때, 설계업무 자동화의 핵심은 객체(Object, 客體)의 개념일 것이라고 할 수 있다.
이러한 개념의 도입은 지금까지 줄곧 설계도구의 발전에 걸림돌이 되어 왔던 설계정보(설계도서 및 기타 정보)와 실질적인 공간정보 사이의 이원화를 어느 정도 해소할 대안이 될 것이며, 설계정보와 공간정보의 융합은 설계도서로 인지하기 어려운 공간단위들 사이의 위계, 연결정보, 속성 및 부가정보들의 연동과 같은 여러 가지 이점을 제공할 수 있다. 또한 이들 객체들의 정보는 완성 후의 정적인 상태를 묘사하는 것뿐만 아니라 객체들의 구성상태와 구축을 위한 방법까지 포함할 수 있는 가능성을 지니고 있다. 이러한 맥락에서 객체지향화에 대한 논의는 건축물의 에너지 성능평가 부문에서도 논외로 다루어질 수 없는 것이며, 건축물의 성능평가를 위한 기술적인 장치는 객체지향화된 설계정보에서 완성될 것이다.
이러한 객체지향화의 과정을 통해 사용자는 극대화된 편의를 제공받을 수 있으며, 이러한 설계과정의 편의성 향상은 설계의 용이성, 정보의 통합화라는 큰 변화의 틀 안에서 다양한 2D/3D 형식의 가시화, 시뮬레이션 및 설계이력의 통합 등과 같은 이득을 취할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 컴포넌트 브라우져 실행화면의 일예시도이다.
본 발명의 컴포넌트 브라우져는 i) 저에너지 건축물 설계용 컴포넌트 데이터베이스 저장부와 연결되어 컴포넌트 데이터베이스를 검색 또는 나열할 수 있고, ii) 그래픽 뷰어를 통한 컴포넌트 미리보기 및 파라미터 변환에 의한 Variation을 생성할 수 있으며, iii) 컴포넌트 에디터와 병행하여 각각의 컴포넌트의 속성을 수정하는 것도 가능하다.
도 11a 내지 도 11b는 본 발명의 일실시예에 따른 컴포넌트 에디터 실행화면의 일예시도이다.
본 발명의 컴포넌트 에디터는, i) 선택된 컴포넌트에 대한 속성 및 에너지 성능변수 미리보기가 가능하고, ii) 컴포넌트 브라우져를 이용한 컴포넌트의 신속한 정의가 가능하며, iii) 파라미터의 편집기능을 제공할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 물량산출모듈 실행화면의 일예시도이다.
본 발명의 물량산출모듈(Bill of Materials)은, i) 건축물 부재의 변경, 즉 컴포넌트의 변경에 따른 실시간 물량을 산출할 수 있으며, ii) 건축물 부재 유형별 리스트와 단가를 제공할 수 있고, iii) CVS 파일의 Export 기능을 제공하는 것이 가능하다.
본 발명이 포함하고 있는 물량산출모듈(Bill of Materials) 기반의 빌딩 모델러에서 제작된 건축 모델과 그 설계정보들은 단순한 도면이 아니므로 건축물의 공간구조와 컴포넌트 정보를 효율적으로 관리할 수 있으며, 한 번 제작된 모델과 그 성능 시뮬레이션 결과는 건축물 설계사례로서 재활용이 가능하다.
이미 인터넷 기반의 웹 저작도구나 웹 기반 데이터베이스를 활용한 설계정보 및 원천정보의 통합적 활용은 온라인에서 직접 구동되는 어플리케이션이나 혹은 다양한 플랫폼의 종류에 구애받지 않고 쉽게 정보를 활용할 수 있는 웹 데이터베이스 형태로 나타나고 있다. 웹 기반의 정보교환은 사용자 측면에서의 정보활용의 극대화라는 측면과 더불어 데이터베이스의 일원화된 공유를 통해 다양한 설계관련 정보들이 원거리 작업을 통해 동기/비동기 방식으로 협업에 활용되도록 할 수 있다.
이에 따라 본 발명은 전체적인 시스템 유지비용이 매우 저렴해지며 시스템 통합의 수준을 끌어올릴 수 있는 기반으로 활용이 가능하다. 더불어 이종(異種) 시스템과의 유연한 호환 및 확장이라는 미래 활용가치의 측면에서 볼 때, 웹 데이터베이스의 구축은 통합설계환경의 중심에서 다루어져야 한다. 또한 인터넷 시대의 디지털 정보는 생산주체(설계자, 건축자재 생산자)로부터 다양한 수요자에 연결되므로 항상 최신의 정보를 반영하는 동적인 모델을 창출할 수 있으며 추가적인 비즈니스 프로세스의 매개체 역할을 할 수 있다.
도 13a 내지 도 13b는 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 연동모듈 실행화면의 일예시도이다.
본 발명의 에너지 연동모듈은, i) 설계된 건축물의 각 구역(zone)별 에너지 데이터 출력이 가능하며, 이에 더불어 에너지 관련 시뮬레이션 여부의 선택이 가능하고, ii) 에너지 데이터의 입력, 상기 입력데이터의 수정 및 조회가 가능하고, iii) 환경, 기상, 지형 데이터의 조회 및 수정이 가능하다.
도 14a 내지 도 14b는 본 발명의 일실시예에 따른 분석결과 리포팅모듈 실행화면의 일예시도이다.
본 발명의 분석결과 리포팅모듈은, i) 각 구역(zone)별 에너지 관련데이터의 출력 및 선택이 가능하고, ii) 에너지 소비량, 각 구역별 에너지 소비량, 이산화탄소 배출량의 출력이 가능하고, iii) 난방, 냉방, 냉/난방 조건별 출력 데이터의 선택이 가능하고, iv) 상기 각각의 조건별 최대, 평균 및 최저 산출값의 출력이 가능하다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 건축물 설계 및 에너지 성능평가방법의 순서도
이다.
본 발명에 의한 건축물 설계 및 에너지 성능평가방법에 의하면, 먼저 사용자 단말기상에서 빌딩 모델러(Buiding Modeler)를 구동하는 단계를 거친다.(S501)
이후 상기 빌딩 모델러(Buiding Modeler)가 포함하는 컴포넌트 브라우져(Component Browser)를 구동하여 컴포넌트 데이터베이스 저장부에 저장된 컴포넌트 데이터베이스를 검색 또는 나열하는 단계를 거치게 된다.(S502)
이후 상기 빌딩 모델러(Buiding Modeler)가 포함하는 컴포넌트 에디터(Component Editor)를 이용하여 상기 컴포넌트 브라우져 상에서 선택되는 컴포넌트 데이터베이스를 추출 또는 편집하여 건축물 설계에 추가하는 단계를 거치게 된다.(S503)
상기 컴포넌트 데이터베이스를 추출 또는 편집하여 건축물 설계에 추가하는 단계는(S503), 물량산출모듈(Bill of Materials)에서 상기 추출되는 컴포넌트 데이터베이스의 유형별 리스트 및 단가를 동시에 제공할 수 있다.
즉, 상기 컴포넌트 브라우져 상에서 선택되는 컴포넌트 데이터베이스를 이용하여 건축물을 설계 또는 저작할 수 있는데, 상기 컴포넌트 데이터베이스는, 벽, 창, 지붕, 슬랩, 문, 기둥, 전등 및 전원을 포함하는 단일부재 데이터 베이스와, 상기 단일부재 중 적어도 둘 이상의 단일부재를 조합하여 이루어지는 복합부재 데이터 베이스와, 상기 단일부재의 물리적 속성, 재질 속성, 단가에 관한 데이터베이스 및 상기 복합부재의 물리적 속성, 재질 속성, 단가에 관한 데이터베이스를 포함하고 있는바, 건축물의 각 존(zone)별로 각종 컴포넌트 데이터베이스를 이용하여 용이하게 건축물을 설계할 수 있는 잇점이 있다.
또한, 상기 물량산출모듈(Bill of Materials)에서 상기 추출되는 컴포넌트 데이터베이스의 유형별 리스트 및 단가를 동시에 제공하므로, 건축에 소요되는 비용도 효율적으로 계산할 수 있는 장점이 있다.
상기의 과정을 거쳐서, 에너지 연동모듈을 구동하여 상기 빌딩 모델러(Buiding Modeler)에 의해 설계된 건축물의 각 구역(zone)별로 소요되는 에너지 데이터를 입력하는 단계를 거친다.(S504)
이후, 상기 입력된 에너지 데이터에 따라, 분석결과 리포팅 모듈에서 상기 설계되는 건축물의 각 구역(zone)별 에너지 소비량, 이산화탄소 배출량, 냉난방 소비전력 데이터, 냉난방 조건별 최대산출값, 냉난방 최저 산출값 및 냉난방 조건별 평균값을 산출하는 단계를 거친다.(S505)
이와 같은 과정을 거쳐서, 건축물의 에너지 성능평가 및 결과들의 비교를 함으로써, 사용자의 입장에서 저에너지가 소요되는 건축물의 설계를 용이하게 할 수 있을 것이다.
이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
100: 빌딩 모델러
110: 컴포넌트 브라우져
120: 컴포넌트 에디터
130: 컴포넌트 데이터베이스 저장부
140: 물량산출모듈
150: 에너지 연동모듈
160: 분석결과 리포팅모듈
170: 디스플레이부
180: 경제성평가 모듈
210: 나열된 컴포넌트
220: 추출된 컴포넌트
310: 각 구역별 선택메뉴
320: 에너지 성능평가 그래프

Claims (10)

  1. 개방형 렌더링 엔진을 탑재하고, 사용자 단말기상에서 건축물을 설계하는 빌딩 모델러(Buiding Modeler);
    상기 건축물을 구성하는 건축물 부재를 컴포넌트(component)화하여 컴포넌트 데이터베이스로 저장하며, 상기 빌딩 모델러에 상기 컴포넌트 데이터베이스를 공급하는 컴포넌트 데이터베이스 저장부;
    상기 설계된 건축물의 각 구역(zone)별로 소요되는 에너지 데이터를 입력 또는 출력하는 에너지 연동모듈; 및
    상기 빌딩 모델러의 건축물 설계과정과 설계된 건축물 도면, 상기 컴포넌트 데이터베이스 및 상기 에너지 데이터를 상기 사용자 단말기를 통해 현시하는 디스플레이부;
    를 포함하는 건축물 설계 및 에너지 성능평가모듈.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 빌딩 모델러(Buiding Modeler)는,
    상기 사용자 단말기상에서 상기 컴포넌트 데이터베이스 저장부와 연결되어 상기 컴포넌트(component) 데이터베이스를 검색하거나 나열할 수 있는 컴포넌트 브라우져(Component Browser); 및
    상기 사용자 단말기 상에서 상기 컴포넌트 데이터베이스를 추출 또는 편집하여 상기 설계되는 건축물에 추가할 수 있는 컴포넌트 에디터(Component Editor);
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 건축물 설계 및 에너지 성능평가모듈.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 빌딩모델러(Buiding Modeler)에 상기 컴포넌트 데이터베이스의 유형별 리스트(list) 및 단가를 제공하는 물량산출모듈(Bill of Materials)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물 설계 및 에너지 성능평가모듈.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 에너지 연동모듈에서 입력되는 에너지 데이터에 따라,
    상기 설계되는 건축물의 각 구역(zone)별 에너지 소비량, 이산화탄소 배출량, 냉난방 소비전력 데이터, 냉난방 조건별 최대산출값, 냉난방 최저 산출값 및 냉난방 조건별 평균값을 산출하는 분석결과 리포팅 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물 설계 및 에너지 성능평가모듈.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 컴포넌트 데이터베이스는,
    벽, 창, 지붕, 슬랩, 문, 기둥, 전등 및 전원을 포함하는 단일부재 데이터 베이스;
    상기 단일부재 중 적어도 둘 이상의 단일부재를 조합하여 이루어지는 복합부재 데이터 베이스;
    상기 단일부재의 물리적 속성, 재질 속성, 단가에 관한 데이터베이스; 및
    상기 복합부재의 물리적 속성, 재질 속성, 단가에 관한 데이터베이스;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물 설계 및 에너지 성능평가모듈.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 디스플레이부는,
    상기 사용자 단말기상에서 상기 빌딩 모델러의 건축물 설계과정을 3차원으로 현시하는 것을 특징으로 하는 건축물 설계 및 에너지 성능평가모듈.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 사용자 단말기는,
    컴퓨터, 노트북, PDA(Personal Digital Assistance), PMP(Portable Multimedia Player) 또는 유·무선 통신이 가능한 전자수첩 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 건축물 설계 및 에너지 성능평가모듈.
  8. 사용자 단말기상에서 빌딩 모델러(Buiding Modeler)를 구동하는 단계;
    상기 빌딩 모델러(Buiding Modeler)가 포함하는 컴포넌트 브라우져(Component Browser)를 구동하여 컴포넌트 데이터베이스 저장부에 저장된 컴포넌트 데이터베이스를 검색 또는 나열하는 단계;
    상기 빌딩 모델러(Buiding Modeler)가 포함하는 컴포넌트 에디터(Component Editor)를 이용하여 상기 컴포넌트 브라우져 상에서 선택되는 컴포넌트 데이터베이스를 추출 또는 편집하여 건축물 설계에 추가하는 단계;
    에너지 연동모듈을 구동하여 상기 빌딩 모델러(Buiding Modeler)에 의해 설계된 건축물의 각 구역(zone)별로 소요되는 에너지 데이터를 입력하는 단계; 및
    상기 입력된 에너지 데이터에 따라, 분석결과 리포팅 모듈에서 상기 설계되는 건축물의 각 구역(zone)별 에너지 소비량, 이산화탄소 배출량, 냉난방 소비전력 데이터, 냉난방 조건별 최대산출값, 냉난방 최저 산출값 및 냉난방 조건별 평균값을 산출하는 단계;
    를 포함하는 건축물 설계 및 에너지 성능평가방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 컴포넌트 데이터베이스를 추출 또는 편집하여 건축물 설계에 추가하는 단계는,
    물량산출모듈(Bill of Materials)에서 상기 추출되는 컴포넌트 데이터베이스의 유형별 리스트 및 단가를 동시에 제공하는 것을 특징으로 하는 건축물 설계 및 에너지 성능평가방법.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 컴포넌트 데이터베이스는,
    벽, 창, 지붕, 슬랩, 문, 기둥, 전등 및 전원을 포함하는 단일부재 데이터 베이스;
    상기 단일부재 중 적어도 둘 이상의 단일부재를 조합하여 이루어지는 복합부재 데이터 베이스;
    상기 단일부재의 물리적 속성, 재질 속성, 단가에 관한 데이터베이스; 및
    상기 복합부재의 물리적 속성, 재질 속성, 단가에 관한 데이터베이스;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물 설계 및 에너지 성능평가방법.
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