KR20200142874A - 추출된 건물의 형상 정보에 기반하여 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치에서, 전자 장치는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 건물 정보 모델링 데이터를 수신하고, 건물 정보 모델링 데이터를 분석한 결과에 기반하여 건물에 포함된 복수의 공간들 각각의 경계에 대한 공간 경계 정보 및 상기 복수의 공간들 각각의 공간 정보를 확인하고, 상기 복수의 공간들 각각에 대응하는 공간 경계 정보를 서로 비교한 결과에 기반하여 상기 복수의 공간들을 적어도 하나 이상의 공간 그룹으로 그룹핑하고, 상기 공간 경계 정보 및 상기 공간 정보에 기반하여 상기 그룹핑된 공간 그룹 각각에 대응하는 공간 정보 및 형상 정보를 생성하고, 상기 재구성된 공간 정보 및 상기 재구성된 형상 정보에 기반하여 상기 건물의 에너지 소비량을 시뮬레이션할 수 있다.

Description

추출된 건물의 형상 정보에 기반하여 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치{ELECTRONIC DEVICE FOR SIMULATING AN ENERGY CONSUMED BY A BUILDING BASED ON EXTRACTED GEOMERTY INFORMATION OF THE BUILDING}
본 발명의 다양한 실시예는, 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치에 관한 것이다.
건물이 소모할 에너지를 시뮬레이션하는 작업은 건물을 설계하거나, 분석하는데 있어 필수적인 작업 중 하나이다. 건물을 설계하는데 있어 다양한 설계 지원 프로그램(예: Revit)이 존재하며, 건물 설계 지원 프로그램을 이용하여 건물의 외부, 내부 공간에 대한 설계를 수행할 수 있다.
또한, 건물 설계 지원 프로그램을 이용하여 설계된 데이터를 이용하여, 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션을 수행할 수 있다.
일반적인 건물 에너지 해석 프로그램(ex. EnergyPlus, eQuest 등)의 시뮬레이션 툴을 활용한 건물 외형모델링은 사용자로 하여금 전문적인 기술과 많은 시간적 수고로움을 요구한다.
다만, 건물 설계 지원 프로그램을 이용하여 설계된 데이터는 에너지 소모량 시뮬레이션을 위해 구현된 데이터가 아니며, 실제 건축 모델의 에너지 소모와 관련된 영역을 구성하는 객체의 형상 정보를 반영하기 어렵다. 이런 경우, 건물이 소모하는 에너지를 정확하게 시뮬레이션하기 어려운 문제점이 있다.
더 나아가, 건물 설계 지원 프로그램은 일반인이 다루기 어렵기 때문에, 건물이 소모하는 에너지의 시뮬레이션 작업에 대한 장벽이 존재할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 건물 정보 모델링 데이터를 수신하고, 건물 정보 모델링 데이터를 분석한 결과에 기반하여 건물에 포함된 복수의 공간들 각각의 경계에 대한 공간 경계 정보 및 상기 복수의 공간들 각각의 공간 정보를 확인하고, 상기 복수의 공간들 각각에 대응하는 공간 경계 정보를 서로 비교한 결과에 기반하여 상기 복수의 공간들을 적어도 하나 이상의 공간 그룹으로 그룹핑하고, 상기 공간 경계 정보 및 상기 공간 정보에 기반하여 상기 그룹핑된 공간 그룹 각각에 대응하는 공간 정보 및 형상 정보를 재구성하고, 상기 재구성된 공간 정보 및 상기 재구성된 형상 정보에 기반하여 상기 건물의 에너지 소비량을 시뮬레이션할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치에서, 상기 공간 경계 정보는 상기 복수의 공간들 사이의 경계의 종류, 면적, 위치 또는 방위를 포함하고, 상기 공간 정보는 상기 복수의 공간들 각각의 면적, 고도, 또는 층 수를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 공간 경계 정보에 기반하여 상기 공간 경계 정보에 대응하는 공간의 방위를 결정할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치에서, 상기 프로세서는 상기 공간 경계 정보에 기반하여 방위가 동일하고, 인접한 공간들을 동일한 공간 그룹으로 그룹핑할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치에서, 상기 프로세서는 상기 건물 정보 모델링 데이터에 포함된 계층 정보에 기반하여 상기 공간 경계 정보를 비교할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치에서, 상기 프로세서는 상기 적어도 하나 이상의 공간 그룹에 포함된 공간들 각각의 면적을 합하여 상기 그룹 공간에 대응하는 면적을 확인할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치에서, 상기 프로세서는 상기 적어도 하나 이상의 공간 그룹에 포함된 공간들에 대응하는 공간 경계 정보에 기반하여 상기 공간 그룹의 방위를 확인할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치에서, 상기 프로세서는 상기 공간 그룹의 방위 및 면적을 포함하는 상기 공간 그룹의 공간 정보 및 상기 공간 그룹들 사이의 경계에 대한 상기 공간 그룹의 형상 정보를 재구성할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치에서, 상기 프로세서는 상기 건물을 운영하는데 요구되는 에너지 소비 규정과 관련된 데이터를 수신하고, 상기 재구성된 공간 정보, 상기 재구성된 형상 정보 및 상기 에너지 소비 규정과 관련된 데이터에 기반하여 상기 건물의 에너지 소비량을 시뮬레이션할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치에서, 상기 프로세서는 상기 재구성된 형상 정보 및 상기 재구성된 공간 정보에 대응하는 공간 그룹들 각각이 소비하는 에너지 소비량을 시뮬레이션하고, 복수의 공간 그룹이 소비하는 에너지 소비량의 합을 상기 건물의 에너지 소비량으로 결정할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치에서, 상기 프로세서는 상기 에너지 소비 규정과 관련된 데이터에 포함된 상기 건물이 배치된 지역의 기상 데이터를 고려하여 상기 건물의 에너지 소비량을 시뮬레이션할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션 하는 전자 장치는, 건물의 에너지 소모와 관련된 공간을 중심으로 공간 정보 및 형상 정보를 생성하고, 이를 이용하여 시뮬레이션을 수행함으로써, 정확한 에너지 소모량을 도출할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션 하는 전자 장치는, 건물 정보 모델링 프로그램에 의해 추출될 수 있는 건물 정보 모델링 데이터에 기반하여 자동으로 공간 정보 및 형상 정보를 생성할 수 있어, 건물에 포함된 공간들의 공간 정보 및 형상 정보를 수동으로 입력하는 기존의 기술에 비해 빠른 시뮬레이션이 가능할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션 하는 전자 장치는, 건물이 배치된 지역의 기상 데이터 및 건물의 용도를 고려하여 건물이 소모하는 에너지를 정확하게 시뮬레이션할 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치에서, 공간 경계 정보를 추출하기 위해 이용하는 데이터 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치에서, 공간 정보를 추출하기 위해 이용하는 데이터 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치에서, 공간의 층 및 면적을 추출하기 위해 이용하는 데이터 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치에서, 복수의 공간들을 그룹핑하기 위해 공간 경계 정보를 비교할 때 이용하는 계층 정보를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치에서, 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는데 이용되는 재구성된 공간 정보 및 공간 경계 정보를 시뮬레이션하는 화면을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치에서, 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 동작의 상세 블록도이다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치에서, 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 화면을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치에서, 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 동작을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치에서, 앞서 전술한 방식을 통해 시뮬레이션된 결과를 도시한 도면이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치의 블록도이다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(100)는 프로세서(110)를 포함할 수 있다. 프로세서(110) 상에는 형상 정보 추출 모듈(111) 및 시뮬레이션 모듈(112)이 구현될 수 있다. 형상 정보 추출 모듈(110) 및 시뮬레이션 모듈(112)는 하드웨어적으로 또는 소프트웨어적으로 프로세서(110) 상에 구현될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 형상 정보 추출 모듈(111)은 건물 정보 모델링(BIM, building information modeling)에 기반하여 생성되는 건물 정보 모델링 데이터를 수신하고, 수신한 건물 정보 모델링 데이터를 분석할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 건물 정보 모델링 데이터는 현재 또는 미래에 제공될 수 있는 건물 정보 모델링 프로그램을 이용하여 생성될 수 있다. 건물 정보 모델링 프로그램은 건물 정보 모델링을 수행하고, 건물 정보 모델링 결과를 포함하는 건물 정보 모델링 데이터를 생성할 수 있다. 건물 정보 모델링 프로그램은 전자 장치(100)의 메모리에 저장될 수 있으며, 건물 정보 모델링 프로그램이 메모리에 저장되지 않는 경우, 전자 장치(100)는 건물 정보 모델링 정보를 다양한 방식을 통해 수신할 수 있다. 건물 정보 모델링 데이터는 건물 정보 모델링 프로그램에서 제공하는 IFC(Industry Foundation Class) 파일 출력을 통해 IFC 형태로 구현될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 형상 정보 추출 모듈(111)은 건물 정보 모델링 데이터를 분석하고, 건물에 포함된 복수의 공간들에 대한 정보를 추출할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 형상 정보 추출 모듈(111)은 추출된 정보에 기반하여 에너지 소모에 대한 시뮬레이션을 수행하기 위한 데이터로 재구성할 수 있다. 이하에서는, 에너지 소모에 대한 시뮬레이션을 수행하기 위한 데이터로 재구성하는 구체적인 실시예에 대해서 서술한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 형상 정보 추출 모듈(111)은 건물 정보 모델링 데이터에서 공간 경계 정보 및 공간 정보를 확인할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 하나의 건물은 복수의 층으로 구성될 수 있으며, 복수의 층 각각에는 복수의 공간들이 포함될 수 있다. 복수의 공간들은 공간들 사이마다 특정 형태를 구성하는 가상 또는 실제의 면을 경계로 배치될 수 있다. 공간 경계 정보는 공간의 경계의 종류(벽체, 창호, 문, 바닥, 지붕), 경계의 면적, 경계의 위치, 경계의 방위, 공간의 경계가 속하는 공간의 이름을 포함할 수 있다. 공간 정보는 공간의 면적(바닥 기준), 공간의 고도, 공간이 포함된 층을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 형상 정보 추출 모듈(111)은 건물 정보 모델링 데이터에 포함된 공간 경계 항목(IFCRELSPACEBOUNDARY)의 하위에 포함된 항목들의 정보에 기반하여 공간 경계 정보를 확인할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치에서, 공간 경계 정보를 추출하기 위해 이용하는 데이터 구조를 도시한 도면으로, 도 2를 참조하면, 건물 정보 모델링 데이터에 포함된 공간 경계 항목을 도시하고 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 형상 정보 추출 모듈(111)은 공간 경계의 종류를 추출할 수 있다. 예를 들면, 형상 정보 추출 모듈(111)은 공간 경계 항목에 포함된 벽체 항목(IFCRELSPACEBOUNDARY > IFCWALLSTANDARDCASE), 바닥 항목(IFCRELSPACEBOUNDARY > IFCSLAB), 지붕 항목(IFCRELSPACEBOUNDARY > IFCROOF), 창호 항목(IFCRELSPACEBOUNDARY > IFCWINDOW) 및 문 항목(IFCRELSPACEBOUNDARY > IFCDOOR)을 확인하고, 경계의 종류를 추출할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 형상 정보 추출 모듈(111)은 공간 경계의 면적을 추출할 수 있다. 예를 들면, 형상 정보 추출 모듈(111)은 공간 경계 항목에 포함된 길이(IFCRELSPACEBOUNDARY > IFCCONEECTIONSURFACEGEOMETRY > IFCCURVEBOUNDEDPLANE > IFCPOLYLINE > IFCCARTESIANPOINT > Length) 또는 너비(IFCRELSPACEBOUNDARY > IFCCONEECTIONSURFACEGEOMETRY > IFCCURVEBOUNDEDPLANE > IFCPOLYLINE > IFCCARTESIANPOINT > Width)를 획득하고, 길이 및 너비를 곱하여 공간 경계의 면적을 결정할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 형상 정보 추출 모듈(111)은 공간 경계의 방위를 추출할 수 있다. 예를 들면, 형상 정보 추출 모듈(111)은 공간 경계의 법선 벡터(normal vector)(IFCRELSPACEBOUNDARY > IFCCONEECTIONSURFACEGEOMETRY > IFCCURVEBOUNDEDPLANE > IFCPLANE > IFCAXIS2PLACEMENT > IFCDIRECTION > Normal Vector)를 확인하고, 8방위에 맞춰 적용할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 형상 정보 추출 모듈(111)은 공간 경계가 속한 공간의 이름을 추출할 수 있다. 예를 들면, 형상 정보 추출 모듈(111)은 공간 경계 항목에 포함된 공간 이름(IFCRELSPACEBOUNDARY > IFCSPACE > Space Name)을 확인할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 형상 정보 추출 모듈(111)은 건물 정보 모델링 데이터의 공간 항목(IFCSPACE)의 하위에 존재하는 항목을 확인하고, 공간 정보를 추출할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치에서, 공간 정보를 추출하기 위해 이용하는 데이터 구조를 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 건물 정보 모델링 데이터에 포함된 공간 항목을 도시하고 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 형상 정보 추출 모듈(111)은 공간의 이름 및 고도를 추출할 수 있다. 예를 들면, 형상 정보 추출 모듈(111)은 공간 항목에 포함된 이름(IFCSPACE > Name) 및 고도(IFCSPACE > IFCLOCALPLACEMENT > IFCLOCALPLACEMENT > IFCLOCALPLACEMENT > IFCAXIS2PLACEMENT3D > IFCCARTESIANPOINT > Elevation)를 확인하고, 공간의 이름 및 고도를 추출할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 형상 정보 추출 모듈(111)은 공간의 바닥 면적 및 층수를 추출할 수 있다. 도 4를 참조하면, 건물 정보 모델링 데이터에 포함된 공간 항목과 연결된 특징 항목(IFCRELDEFINESPROPERTIES)을 도시하고 있다. 형상 정보 추출 모듈(111)은 도 4에 도시된 데이터 구조에서, 면적(IFCSPACE > IFCRELDEFINESPROPERTIES > IFCPROPERTYSET > IFCPROPERTYSINGLEVALUE > IFCLENGTHMEASURE > Area) 및 고도(IFCSPACE > IFCRELDEFINESPROPERTIES > IFCPROPERTYSET > IFCPROPERTYSINGLEVALUE > IFCLENGTHMEASURE > Height)를 추출할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 형상 정보 추출 모듈(111)은 상기에 기재된 방식을 이용하여 건물에 포함된 복수의 공간들 각각의 경계에 대한 공간 경계 정보 및 복수의 공간들 각각의 공간 정보를 확인할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 형상 정보 추출 모듈(111)은 건물을 구성하는 복수의 공간들을 적어도 하나 이상의 공간 그룹으로 그룹핑할 수 있다. 형상 정보 추출 모듈(111)은 적어도 두 개 이상의 공간들 각각의 공간 경계 정보를 비교하고, 유사한 특징을 가지는지 확인할 수 있다. 형상 정보 추출 모듈(111)은 유사한 특징을 가진 공간들을 하나의 공간 그룹으로 그룹핑할 수 있다. 예를 들면, 형상 정보 추출 모듈(111)은 적어도 두 개 이상의 공간들의 공간 경계 정보를 확인하고, IFCSPACE ID가 서로 상이하지만, 적어도 두 개 이상들의 공간의 방위(IFCDIRECTION ID)가 동일하고, 공간의 좌표(IFCCARTESIANPOINT ID)가 유사한 경우, 유사한 특징을 가진 공간으로 판단할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 형상 정보 추출 모듈(111)은 공간 그룹 각각에 대응하는 공간 정보 및 형상 정보를 생성할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 형상 정보 추출 모듈(111)은 건물 정보 모델링 데이터에 기반하여 공간 그룹의 형상 정보를 생성할 수 있다. 도 5를 참조하면, 건물 정보 모델링 데이터를 구성하는 항목들은 각각의 고유한 식별자 및 하위 항목들의 식별자를 포함할 수 있다. 형상 정보 추출 모듈(111)은 하위 항목들의 식별자에 기반하여 항목 간의 계층 관계를 확인할 수 있다. 도 5는 공간 경계 항목(IFCRELSPACEBOUNDATY)와 하위 항목들 간의 관계를 도시하고 있다. 도 5를 참조하면, #406는 공간 항목 ‘IFCSPACE’의 ID이며, 형상 정보 추출 모듈(111)은 해당 항목을 통해 공간의 고도정보를 포함한 지역위치 항목 IFCLOCALPLACEMENT’의 ID와 공간의 이름을 확인할 수 있다. #934는 벽체 항목 ‘IFCWALLSTANDARDCASE’의 ID 이며, 형상 정보 추출 모듈(111)은 이를 통해 해당 공간경계가 벽체임을 알 수 있다. #485는 벽체의 가로와 세로정보를 알 수 있는 좌표점 항목이며, 형상 정보 추출 모듈(111)은 ‘IFCCARTESIANPOINT’과 연결되어 있음을 확인할 수 있다. 상기에 기재된 예시와 같이, 형상 정보 추출 모듈(111)은 식별자들 간 연결 관계를 확인하고, 동일한 공간 항목을 공유하는 정보들 간 그룹핑을 수행하는 방식으로 공간의 형상 정보를 생성할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 형상 정보 추출 모듈(111)은 유사한 특징을 가진 공간들로 구성된 공간 그룹의 면적, 방위를 결정하고, 결정된 면적, 방위에 기반하여 공간 그룹의 공간 정보를 생성할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 형상 정보 추출 모듈(111)은 최종 도출되는 데이터의 간소화를 위해 공간, 방위, 내외부 판단이 동일한 공간이 둘 이상 존재하는 경우, 해당 공간들의 면적을 합치는 방식으로 공간 그룹의 면적을 결정할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시에에 따르면, 형상 정보 추출 모듈(111)은 공간 그룹의 법선 벡터(2차원)를 추출하고, 법선 벡터의 특성에 기반하여 방위를 결정할 수 있다. 형상 정보 추출 모듈(111)은 표 1에 도시된 조건에 기반하여 방위를 결정할 수 있다.
법선 벡터의 특성 법선 벡터의 조건 방위
x=1 and y=0 - 동
x=-1 and y=0 - 서
x=0 and y=1 - 북
x=0 and y=-1 - 남
x>0 and y>0 tan(67.5°)>y/x>=tan(22.5°) 북동
x>0 tan(22.5°)>y/x>=-tan(22.5°) 동
x>0 and y<0 -tan(22.5°)>y/x>=-tan(67.5°) 남동
x≠1 and y<0 -tan(67.5°)>y/x or y/xt>=an(67.5°) 남
x>0 and y<0 tan(67.5°)>y/x>=tan(22.5°) 남서
x<0 tan(22.5°)>y/x>=tan(22.5°) 서
x<0 and y>0 -tan(22.5°)>y/x>=tan(67.5°) 북서
x≠1 and y>0 -tan(67.5°)>y/x or y/x>=tan(67.5°) 북
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 형상 정보 추출 모듈(111)은 별도의 방위 판단이 필요하지 않은 수평 공간(지붕 또는 바닥)과 외기에 직접 접하지 않는 공간은 각각 '평행'과 '값 없음(NONE)'으로 판단할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 형상 정보 추출 모듈(111)은 상기에 서술한 방법을 이용하여 공간 정보 및 형상 정보를 생성하고, 생성된 공간 정보 및 형상 정보를 시뮬레이션 모듈(112)으로 전송할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 시뮬레이션 모듈(112)는 형상 정보 추출 모듈(111)이 전송한 공간 정보 및 형상 정보에 기반하여 건물의 에너지 소비량을 시뮬레이션할 수 있다. 에너지 소비량을 시뮬레이션하는 구체적인 내용에 대해서는 도 7에서 후술한다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치에서, 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는데 이용되는 재구성된 공간 정보 및 공간 경계 정보를 시뮬레이션하는 화면을 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 시뮬레이션 코드는 도 1에서 전술한 건물 정보 모델링 데이터를 의미할 수 있다. 시뮬레이션 결과는 도 1 에서 전술한 방식을 통해 도출된 공간 그룹의 공간 정보 및 형상 정보를 포함하고 있다. 공간 그룹의 공간 정보 또는 형상 정보는 전자 장치(100) 내의 메모리에 저장될 수 있다. 공간 정보 및 형상 정보는 csv의 확장자의 형태로 저장될 수 있다. 예를 들면, 공간 정보는 info_SPACE.csv의 이름을 갖는 파일 형태로 메모리에 저장될 수 있고, 형상 정보는 info_SPACEBOUNDARY.csv의 이름을 갖는 파일 형태로 메모리에 저장될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치에서, 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 동작의 상세 블록도이다.
도 7에 도시된 동작들은 프로세서(110) 상에 구현된 시뮬레이션 모듈(112) 상에서 수행될 수 있다.
건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 동작은 형상 정보 추출 모듈(111)에서 생성한 공간 정보 및 형상 정보를 이용하여 수행될 수 있다. 형상 정보 추출 모듈(111)은 공간 정보 및 형상 정보를 시뮬레이션 모듈(112)로 전송할 수 있다. 또는, 시뮬레이션 모듈(112)은 메모리에 저장된 공간 정보(info_SPACE.csv) 및 형상 정보(info_SPACEBOUNDARY.csv)을 로딩할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 시뮬레이션 모듈(112)은 공간 정보, 형상 정보 및 추가 정보를 추가로 고려하여 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션할 수 있다. 추가 정보는 형상 정보 및 공간 정보를 통해 입력할 수 없는 데이터를 의미할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 추가 정보는 외부 서버로부터 수신하거나, 사용자 입력에 의해 생성될 수 있다. 사용자 입력에 의해 생성된 추가 정보는 input_userdata.xlsx 형태로 구현될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 추가 정보는 건물이 위치하는 지역을 포함할 수 있다. 지역은 건물 에너지 효율 등급 인증제도 운영 규정 내 기상 데이터를 로딩하기 위해 이용될 수 있으며, 지역은 서울, 부산, 인천, 대구, 대전, 광주, 강릉, 원주, 추천, 전주, 청주, 목포, 제주를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 추가 정보는 건물의 용도를 포함할 수 있다. 용도는 건물 에너지 효율 등급 인증제도 운영 규정 내 건물 용도 프로파일을 로딩하기 위해 이용될 수 있으며, 건물 용도는 주거 공간, 대규모 사무실, 운동 시설, 박물관 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 추가 정보는 냉난방 에너지 요구량을 계산하는데 이용되는 정보를 포함할 수 있다. 예를 들면, 추가 정보는 지붕 열 관류율, 외벽 열관류율, 창호 관련 변수(예: G-value)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 추가 정보는 1차 에너지 소요량을 계산하는데 이용되는 정보를 포함할 수 있다. 예를 들면, 추가 정보는 조명 밀도, 냉방, 난방, 급탕 설비 효율, 냉방, 난방, 급탕 설비 에너지원, 환기설비 동력을 포함할 수 있다.
건물 에너지 효율 등급 인증제도는 에너지 관리 공단에서 제공하는 자료로써 추가 정보와 일치하는 기상데이터, 건물용도 프로필, 1차 에너지 환산계수를 통해 에너지 요구량 및 1차 에너지 소요량을 산출하기 위해 사용될 수 있다. 건물 에너지 효율 등급 인증 제도 운영 규정을 만족하는 기상 데이터 및 건물 용도 프로파일은 각각 input_climatedata.csv, input_buildingprofile.csv로 저장될 수 있으며, 시뮬레이션 모듈(112)이 활성화되는 경우, 자동으로 로딩될 수 있다. 기상 데이터 및 건물 용도 프로파일은 미리 설정된 주기마다 업데이트될 수 있다. 1차 에너지 환산 계수는 1차 에너지 소요량을 결정하는데 이용될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 시뮬레이션 모듈(112)은 공간 정보, 형상 정보 및 추가 정보에 기반하여 에너지 소비량 또는 에너지 요구량을 시뮬레이션할 수 있다. 구체적인 방식은 ISO 13790에서 제시하는 방식을 이용할 수 있다. 아래에는 에너지 소비량 또는 에너지 요구량을 결정하는 구체적인 실시예가 기재되어 있으나, 아래에 기재된 실시예에 제한되지 않고 다양한 방식을 통해 에너지 소비량 또는 에너지 요구량을 시뮬레이션할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 시뮬레이션 모듈(112)은 냉난방 부하, 급탕부하, 조명부하, 환기부하에 대한 계산을 수행하고, 수행 결과에 기반하여 에너지 소비량 또는 요구량을 시뮬레이션할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 시뮬레이션 모듈(112)은 전도열 전달, 환기열전달, 일사열 획득, 내부열 획득을 먼저 계산한 후, 계산된 값들에 기반하여 냉난방 부하를 계산할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 시뮬레이션 모듈(112)은 형상 정보 내의 면적 정보, 열관류율, 기상 데이터를 참조하여 결정된 외기 온도, 건물의 용도를 참조하여 결정된 냉난방 설정 온도, 건물의 용도를 참조하여 결정된 사용 시간을 고려하여 전도열 전달을 계산할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 시뮬레이션 모듈(112)은 형상 정보 내의 면적, 기상 데이터를 참조하여 결정된 외기 온도, 건물의 용도를 참조하여 결정된 최소 도입 외기량, 건물의 용도를 참조하여 결정된 냉난방 설정 온도, 건물의 용도를 참조하여 결정된 사용 시간을 고려하여 환기열 전달을 계산할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 시뮬레이션 모듈(112)은 형상 정보 내의 면적, 방위 정보, 열 관류율 및 기상 데이터 내의 일사량에 기반하여 일사열 획득을 계산할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 시뮬레이션 모듈(112)은 형상 정보 내의 면적, 건물의 용도를 참조하여 결정된 열 발열원, 사용시간에 기반하여 내부열 획득을 계산할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 시뮬레이션 모듈(112)은 전도열 전달, 환기열전달, 일사열 획득, 내부열 획득을 먼저 계산한 후, 계산된 값들에 기반하여 냉난방 부하를 계산할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 시뮬레이션 모듈(112)은 형상 정보내의 면적, 건물의 용도를 참조하여 결정된 급탕 요구량 및 사용 시간에 기반하여 급탕 부하를 결정할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 시뮬레이션 모듈(112)은 형상 정보내의 면적, 건물의 용도를 참조하여 결정된 조명 시간 및 사용 시간에 기반하여 조명 부하를 결정할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 시뮬레이션 모듈(112)은 형상 정보내의 면적, 추가 정보 내의 환기 설비 동력, 건물의 용도를 참조하여 결정된 최소 도입 외기량 및 사용 시간에 기반하여 환기 부하를 결정할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 시뮬레이션 모듈(112)은 앞서 결정된 냉난방 부하, 급탕 부하, 조명 부하 및 환기 부하에 기반하여 에너지 소모량을 시뮬레이션할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치에서, 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 화면을 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 전자 장치(100)는 도 1 및 도 7에서 서술한 방식을 통해 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션 하는 툴을 제공할 수 있다. 도 8은 시뮬레이션 화면을 도시하고 있다.
건물이 소모하는 에너지에 대한 시뮬레이션 결과는 전자 장치(100) 내의 메모리에 저장될 수 있다. 시뮬레이션 결과는 csv의 확장자의 형태로 저장될 수 있다. 예를 들면, 시뮬레이션 결과는 final_result(lWH.m2).csv 의 이름을 갖는 파일 형태로 메모리에 저장될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 건물 정보 모델링 데이터를 수신하고, 건물 정보 모델링 데이터를 분석한 결과에 기반하여 건물에 포함된 복수의 공간들 각각의 경계에 대한 공간 경계 정보 및 상기 복수의 공간들 각각의 공간 정보를 확인하고, 상기 복수의 공간들 각각에 대응하는 공간 경계 정보를 서로 비교한 결과에 기반하여 상기 복수의 공간들을 적어도 하나 이상의 공간 그룹으로 그룹핑하고, 상기 공간 경계 정보 및 상기 공간 정보에 기반하여 상기 그룹핑된 공간 그룹 각각에 대응하는 공간 정보 및 형상 정보를 재구성하고, 상기 재구성된 공간 정보 및 상기 재구성된 형상 정보에 기반하여 상기 건물의 에너지 소비량을 시뮬레이션할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치에서, 상기 공간 경계 정보는 상기 복수의 공간들 사이의 경계의 종류, 면적, 위치 또는 방위를 포함하고, 상기 공간 정보는 상기 복수의 공간들 각각의 면적, 고도, 또는 층 수를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 공간 경계 정보에 기반하여 상기 공간 경계 정보에 대응하는 공간의 방위를 결정할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치에서, 상기 프로세서는 상기 공간 경계 정보에 기반하여 방위가 동일하고, 인접한 공간들을 동일한 공간 그룹으로 그룹핑할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치에서, 상기 프로세서는 상기 건물 정보 모델링 데이터에 포함된 계층 정보에 기반하여 상기 공간 경계 정보를 비교할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치에서, 상기 프로세서는 상기 적어도 하나 이상의 공간 그룹에 포함된 공간들 각각의 면적을 합하여 상기 그룹 공간에 대응하는 면적을 확인할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치에서, 상기 프로세서는 상기 적어도 하나 이상의 공간 그룹에 포함된 공간들에 대응하는 공간 경계 정보에 기반하여 상기 공간 그룹의 방위를 확인할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치에서, 상기 프로세서는 상기 공간 그룹의 방위 및 면적을 포함하는 상기 공간 그룹의 공간 정보 및 상기 공간 그룹들 사이의 경계에 대한 상기 공간 그룹의 형상 정보를 재구성할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치에서, 상기 프로세서는 상기 건물을 운영하는데 요구되는 에너지 소비 규정과 관련된 데이터를 수신하고, 상기 재구성된 공간 정보, 상기 재구성된 형상 정보 및 상기 에너지 소비 규정과 관련된 데이터에 기반하여 상기 건물의 에너지 소비량을 시뮬레이션할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치에서, 상기 프로세서는 상기 재구성된 형상 정보 및 상기 재구성된 공간 정보에 대응하는 공간 그룹들 각각이 소비하는 에너지 소비량을 시뮬레이션하고, 복수의 공간 그룹이 소비하는 에너지 소비량의 합을 상기 건물의 에너지 소비량으로 결정할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치에서, 상기 프로세서는 상기 에너지 소비 규정과 관련된 데이터에 포함된 상기 건물이 배치된 지역의 기상 데이터를 고려하여 상기 건물의 에너지 소비량을 시뮬레이션할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치에서, 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 동작을 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 도 1 및 도 7에서 서술한 방식이 도시되어 있다. 먼저, 전자 장치(100) 또는 외부 전자 장치(미도시)는 건물에 대한 건물 정보 모델링을 수행하고, 건물 정보 모델링의 결과를 포함하는 건물 정보 모델링 데이터를 IFC 파일 형태로 출력할 수 있다.
형상 정보 추출 모듈(111)은 건물 정보 모델링 데이터를 수신하고, 건물 정보 모델링 데이터에 기반하여 공간 경계 정보 및 공간 정보를 생성할 수 있다. 형상 정보 추출 모듈(111)은 공간 경계 정보의 비교 결과에 기반하여 복수의 공간들에 대한 그룹핑을 수행할 수 있다. 그룹핑된 공간인 공간 그룹은 유사한 특징을 갖는 공간들의 집합일 수 있다. 형상 정보 추출 모듈(111)은 공간 그룹의 공간 정보 및 형상 정보를 생성할 수 있다.
시뮬레이션 모듈(112)은 형상 정보 추출 모듈(111)이 생성한 공간 정보 및 형상 정보와 추가 정보에 기반하여 건물이 소모할 에너지에 대한 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 추가 정보는 형상 정보 및 공간 정보를 통해 입력할 수 없는 데이터를 포함하며, 건물이 배치된 위치의 기상 데이터 및 건물의 용도와 관련된 데이터를 포함할 수 있다. 추가 정보는 사용자의 입력에 의해 생성될 수 있고, 사용자 입력 없이 외부 서버에서 수신할 수도 있다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치에서, 앞서 전술한 방식을 통해 시뮬레이션된 결과를 도시한 도면이다.
도 10은 앞서 전술한 에너지 시뮬레이션 방식의 정확성을 검증하기 위한 도면으로, 도 10에 도시된 건물은 정확성 검증을 위한 샘플 모델이다.
샘플 모델의 1층에 위치하며 남향인 r1으로 정의된 공간을 대상으로 형상 정보 추출 모듈(111)이 생성한 공간 정보 및 공간 경계 정보와 실제 정보를 비교한 결과가 아래의 표 2에 기재되어 있다.
User calculation results Module1 calculation results
Area(m2) Internal/
External		 Direction Area(m2) Internal/
External		 Direction
Wall 1 14.80 External North 14.80 External North
Wall 2 21.50 External West 21.54 External West
Wall 3 27.75 External East 27.75 External East
Wall 4 35.36 External South 35.40 External South
Wall 5 7.32 External South_West 7.32 External South_West
Wall 6 22.85 Internal None 22.85 Internal None
Window 2.16 External West 2.16 External West
Door 1 1.95 External East 1.95 External East
Door 2 1.95 Internal None 1.95 Internal None
Roof 63.57 External Horizontal 63.57 External Horizontal
Slab 63.57 External Horizontal 63.57 External Horizontal
표 2를 참조하면, Wall2와 Wall 4가 0.04m2의 근소한 차이를 보이는 것을 제외한 나머지 데이터는 모두 일치하고 있음을 확인할 수 있다.
도 10에 도시된 샘플 모델을 이용한 에너지 시뮬레이션 결과는 아래의 표 3에 기재되어 있다.
Month ISO 13790 calculation results Module2 calculation results
Heating load(kWh) Cooling load(kWh) Heating load(kWh) Cooling load(kWh)
1 147 0 145 0
2 92 0 91 0
3 43 3 42 3
4 28 3 27 4
5 1 20 1 21
6 0 44 0 46
7 0 77 0 79
8 0 45 0 46
9 0 17 0 17
10 24 2 23 2
11 104 0 103 0
12 132 0 131 0
표 3을 참조하면, 일부 Wall에서 1~2kWh의 오차가 발생한 것을 제외하면, 나머지 데이터는 모두 일치함을 확인할 수 있으며, 발생한 오차는 빌딩 정보 모델링을 수행함에 있어서, 디스플레이 상에서 보이는 면적과 실제 추출되는 면적 간에 오차가 발생한 것으로 인한 것이다.
이상에서와 같이 본 발명의 다양한 실시예에 따른 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (10)

  1. 건물이 소모하는 에너지를 시뮬레이션하는 전자 장치에 있어서,
    프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는
    건물 정보 모델링 데이터를 수신하고,
    건물 정보 모델링 데이터를 분석한 결과에 기반하여 건물에 포함된 복수의 공간들 각각의 경계에 대한 공간 경계 정보 및 상기 복수의 공간들 각각의 공간 정보를 확인하고,
    상기 복수의 공간들 각각에 대응하는 공간 경계 정보를 서로 비교한 결과에 기반하여 상기 복수의 공간들을 적어도 하나 이상의 공간 그룹으로 그룹핑하고,
    상기 공간 경계 정보 및 상기 공간 정보에 기반하여 상기 그룹핑된 공간 그룹 각각에 대응하는 공간 정보 및 형상 정보를 재구성하고,
    상기 재구성된 공간 정보 및 상기 재구성된 형상 정보에 기반하여 상기 건물의 에너지 소비량을 시뮬레이션하는 전자 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 공간 경계 정보는 상기 복수의 공간들 사이의 경계의 종류, 면적, 위치 또는 방위를 포함하고,
    상기 공간 정보는
    상기 복수의 공간들 각각의 면적, 고도, 또는 층 수를 포함하고,
    상기 프로세서는
    상기 공간 경계 정보에 기반하여 상기 공간 경계 정보에 대응하는 공간의 방위를 결정하는 전자 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 공간 경계 정보에 기반하여 방위가 동일하고, 인접한 공간들을 동일한 공간 그룹으로 그룹핑하는 전자 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 건물 정보 모델링 데이터에 포함된 계층 정보에 기반하여 상기 공간 경계 정보를 비교하는 전자 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 적어도 하나 이상의 공간 그룹에 포함된 공간들 각각의 면적을 합하여 상기 그룹 공간에 대응하는 면적을 확인하는 전자 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 적어도 하나 이상의 공간 그룹에 포함된 공간들에 대응하는 공간 경계 정보에 기반하여 상기 공간 그룹의 방위를 확인하는 전자 장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 공간 그룹의 방위 및 면적을 포함하는 상기 공간 그룹의 공간 정보 및 상기 공간 그룹들 사이의 경계에 대한 상기 공간 그룹의 형상 정보를 재구성하는 전자 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 건물을 운영하는데 요구되는 에너지 소비 규정과 관련된 데이터를 수신하고,
    상기 재구성된 공간 정보, 상기 재구성된 형상 정보 및 상기 에너지 소비 규정과 관련된 데이터에 기반하여 상기 건물의 에너지 소비량을 시뮬레이션하는 전자 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 재구성된 형상 정보 및 상기 재구성된 공간 정보에 대응하는 공간 그룹들 각각이 소비하는 에너지 소비량을 시뮬레이션하고,
    복수의 공간 그룹이 소비하는 에너지 소비량의 합을 상기 건물의 에너지 소비량으로 결정하는 전자 장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 에너지 소비 규정과 관련된 데이터에 포함된 상기 건물이 배치된 지역의 기상 데이터를 고려하여 상기 건물의 에너지 소비량을 시뮬레이션하는 전자 장치.
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