KR20220092328A - 기후변화에 따라 각도 조절이 가능한 베란다 구조물 모델링 방법 및 이를 이용한 장치 - Google Patents

기후변화에 따라 각도 조절이 가능한 베란다 구조물 모델링 방법 및 이를 이용한 장치 Download PDF

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Abstract

컴퓨팅 장치에 의해 수행되는, 삼각 패턴화에 기초한 베란다 구조물 모델링 방법이 개시된다.
일 실시예에 따른 베란다 구조물 모델링 방법은 상기 베란다 구조물에 대응되는 이미지 프레임의 내부 영역을 2D 형태의 적어도 하나의 제1 삼각형 패턴으로 분할하는 단계, 상기 분할된 제1 삼각형 패턴 각각에 대응되는 제1 좌표를 결정하는 단계, 상기 제1 좌표를 상기 이미지 프레임에 수직한 방향으로 소정의 거리만큼 이동시킨 제2 좌표를 획득하는 단계, 상기 제2 좌표 및 상기 제1 삼각형 패턴의 꼭지점에 대응되는 끝점을 연결함으로써, 제2 삼각형 패턴을 생성하는 단계, 상기 제2 삼각형 패턴을 회전시키기 위한 회전 파라미터를 획득하는 단계, 및 상기 회전 파라미터에 기초하여 상기 제2 삼각형 패턴을 회전시킴으로써, 상기 베란다 구조물에 대한 모델링 결과를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

기후변화에 따라 각도 조절이 가능한 베란다 구조물 모델링 방법 및 이를 이용한 장치 {APPARATUS AND METHOD FOR MODELING A VERANDA STRUCTURE BEING ABLE TO ADJUST THE ANGLE ACCORDING TO CLIMATE CHANGE}
이하의 설명은 기후변화에 따라 각도 조절이 가능한 베란다 구조물 모델링 방법 및 이를 이용한 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 사용자가 지정한 변수(태양의 위치 또는 풍속 등)에 따라 각도 조절이 가능한 삼각형 셀을 제작하기 위한 모델링 알고리즘에 관한 것이다.
산업과 과학의 고도화된 발전과 인구의 증가에 따라 석탄, 석유, 천연가스, 메탄 등 화석 연료의 소비가 증가되어 세계적으로 많은 양의 온실가스가 배출되고 있다. 이렇게 배출된 온실가스는 지구온난화, 이상기후, 환경 오염 등을 유발한다. 이러한 온실가스를 감축하기 위하여 선진국과 개발도상국들은 포함한 파리기후변화협약이 채택되었다. 우리나라 또한 참여하여 목표연도 2030년까지 37%의 감축 목표로 하고 있다. 이러한 배경으로 다양한 신재생 에너지 중에서 가장 큰 주목을 받고 있는 에너지는 태양 에너지이다. 태양에너지를 전기로 생산하는 태양전지 분야가 전 세계적으로 가장 주목을 받고 있으며, 각국 정부의 정책적 지원에 매년 고성장을 하고 있다. 태양전지의 분야 중 하나인 CIGS(Copper Indium Gallium Selenide) 박막 태양전지는 플렉시블(Flexible)하고 박막에 색상을 구현할 수 있고, 투명도가 조정이 가능하며 다양한 컬러로 구현이 가능한 장점에 따라 그 잠재력이 무궁무진할 수 있다. 하지만 강렬한 태양광의 조사에 따라 패널에서 발생할 수 있는 열의 배출 즉, 통풍 구조의 필요성이 대두되고 있다. 태양의 각도에 따라 효율적인 에너지 저장의 필요성도 중요하다고 할 수 있다. 또한 강한 바람에 의해 발생될 수 있는 태양전지의 낙상사고 역시 중요한 문제라고 볼 수 있다. 낙상사고의 문제는 강한 바람이 부는 방향에 따라 태양 전지의 개폐를 통해 바람을 통과시켜 사고를 예방할 수 있을 것으로 판단된다.
대한민국 공개특허 제10-2019-0010036호
컴퓨팅 장치에 의해 수행되는, 삼각 패턴화에 기초한 베란다 구조물 모델링 방법은 상기 베란다 구조물에 대응되는 이미지 프레임의 내부 영역을 2D 형태의 적어도 하나의 제1 삼각형 패턴으로 분할하는 단계; 상기 분할된 제1 삼각형 패턴 각각에 대응되는 제1 좌표를 결정하는 단계; 상기 제1 좌표를 상기 이미지 프레임에 수직한 방향으로 소정의 거리만큼 이동시킨 제2 좌표를 획득하는 단계; 상기 제2 좌표 및 상기 제1 삼각형 패턴의 꼭지점에 대응되는 끝점을 연결함으로써, 제2 삼각형 패턴을 생성하는 단계; 상기 제2 삼각형 패턴을 회전시키기 위한 회전 파라미터를 획득하는 단계; 및 상기 회전 파라미터에 기초하여 상기 제2 삼각형 패턴을 회전시킴으로써, 상기 베란다 구조물에 대한 모델링 결과를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 회전 파라미터를 획득하는 단계는 상기 제1 삼각형 패턴 및 상기 제2 삼각형 패턴의 끝점을 포함하는 바운딩박스를 생성하는 단계; 상기 바운딩박스에서 일 포인트의 좌표를 획득하는 단계; 및 상기 일 포인트의 좌표에 기초하여 상기 회전 파라미터를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 회전 파라미터를 획득하는 단계는 상기 일 포인트와 상기 제1 좌표 사이의 거리를 획득하는 단계; 및 상기 거리의 범위를 재설정하여 회전 파라미터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 일 포인트의 좌표를 획득하는 단계는 입력된 위도, 경도, 기준 시간에 기초하여 태양 벡터를 결정하는 단계; 및 상기 태양 벡터에 기초하여 상기 일 포인트의 좌표를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
삼각 패턴화에 기초한 베란다 구조물 모델링 방법을 수행하는 컴퓨팅 장치는 통신부; 및 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 베란다 구조물에 대응되는 이미지 프레임의 내부 영역을 2D 형태의 적어도 하나의 제1 삼각형 패턴으로 분할하고, 상기 분할된 삼각형 패턴 각각에 대응되는 제1 좌표를 결정하고, 상기 제1 좌표를 상기 이미지 프레임에 수직한 방향으로 소정의 거리만큼 이동시킨 제2 좌표를 획득하고, 상기 제2 좌표 및 상기 제1 삼각형 패턴의 꼭지점을 연결함으로써, 제2 삼각형 패턴을 생성하고, 상기 제2 삼각형 패턴을 회전시키기 위한 회전 파라미터를 획득하고, 상기 회전 파라미터에 기초하여 상기 제2 삼각형 패턴을 회전시킴으로써, 상기 베란다 구조물에 대한 모델링 결과를 생성할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치가 수행하는 베란다 구조물 모델링 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치가 수행하는 베란다 구조물 모델링 방법의 보다 세분화된 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치에 의해 앞서 설명된 단계(111)이 수행되는 일례를 도시하는 도면이다.
도 4는 컴퓨팅 장치에 의해 앞서 설명된 단계(121) 내지 단계(123)이 수행되는 일례를 도시하는 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 단계(131) 내지 단계(133)의 일례를 도시하는 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 단계(141) 내지 단계(143)의 일례를 도시하는 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 단계(144)의 일례를 도시하는 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 단계(145) 및 단계(146)의 일례를 도시하는 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 단계(147)의 일례를 도시하는 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 단계(151)의 일례를 도시하는 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 단계(152) 및 단계(153)의 일례를 도시하는 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 단계(161)의 일례 및 베란다 구조물 모델링 방법에 따른 모델링 결과를 도시하는 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 베란다 구조물 모델링 방법을 수행하는 컴퓨팅 장치를 도시하는 블록도이다.
실시 예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시 예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다른 의미를 가지지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시 예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치가 수행하는 베란다 구조물 모델링 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 단계(110)에서 컴퓨팅 장치는 베란다 구조물에 대응되는 이미지 프레임의 내부 영역을 2D 형태의 적어도 하나의 제1 삼각형 패턴으로 분할할 수 있다.
단계(120)에서 컴퓨팅 장치는 분할된 제1 삼각형 패턴 각각에 대응되는 제1 좌표를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제1 좌표는 각각의 제1 삼각형 패턴의 중심에 해당할 수 있으나, 본원 발명의 실시예는 이에 한정되는 것이 아니고, 각각의 제1 삼각형 패턴을 대표할 수 있는 임의의 지점(예를 들어, 무게 중심)이 제1 좌표로 결정될 수 있음은 통상의 기술자가 이해할 것이다.
단계(130)에서 컴퓨팅 장치는 제1 좌표를 이미지 프레임에 수직한 방향으로 소정의 거리만큼 이동시킨 제2 좌표를 획득할 수 있다. 예를 들어, 이미지 프레임이 XY 평면 상에 위치하는 경우, 컴퓨팅 장치는 제1 좌표를 Z 방향으로 이동시킴으로써, 제2 좌표를 획득할 수 있다.
또한, 컴퓨팅 장치는 분석 대상 지역에서 남중할 때에 태양의 평균 위치에 따라 제2 좌표를 획득하기 위한 이동 거리를 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 남중할 때에 태양의 평균 위치는 태양 벡터에 기초하여 결정될 수 있고, 이동 거리를 산출하는 구체적인 방식은 이하 보다 상세히 설명된다.
태양 벡터는 분석 장소의 시간대에 대응되는 GMT 정보, 분석 년도 정보, 분석 월 정보, 분석 일 정보, 분석 시간 정보, 분석 장소의 위도 정보, 분석 장소의 경도 정보를 입력으로 하여 산출될 수 있으며, 분석 대상 위치에서 평균 태양 위치의 고도 정보, 방위각 정보, 진태양시 정보, 태양의 방향 정보를 포함할 수 있다.
단계(140)에서 컴퓨팅 장치는 제2 좌표 및 제1 삼각형 패턴의 꼭지점을 연결함으로써, 제2 삼각형 패턴을 생성할 수 있다.
앞선 단계(130)에서 컴퓨팅 장치는 태양 벡터에 기초하여, 분석 대상 지역(베란다 구조물이 설치되는 지역)의 위치와 남중할 때에 태양의 평균 위치를 연결하는 제1 벡터를 결정할 수 있다. 컴퓨팅 장치는 이미지 프레임에 내에 생성될 제2 삼각형 패널 각각의 법선 벡터를 합산한 제2 벡터가 제1 벡터와 이루는 각도가 최소화되도록 제2 좌표를 획득하기 위한 이동 거리를 결정할 수 있다.
단계(150)에서 컴퓨팅 장치는 제2 삼각형 패턴을 회전시키기 위한 회전 파라미터를 획득할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 컴퓨팅 장치는 회전 파라미터를 산출하기 위하여 제1 삼각형 패턴 및 제2 삼각형 패턴의 끝점(꼭지점)을 포함하는 바운딩 박스를 생성할 수 있다.
컴퓨팅 장치는 바운딩 박스에 포함되는 일 포인트의 좌표를 획득하고, 획득한 일 포인트의 좌표에 기초하여 회전 파라미터를 획득할 수 있다. 보다 구체적으로, 컴퓨팅 장치는 바운딩 박스를 이루는 개별 제2 삼각형 패턴에 대응되는 법선 벡터(각각의 제2 삼각형 패턴이 이루는 평면에 수직한 벡터)와 제1 벡터 사이의 각도를 산출하고, 산출된 각도가 가장 작은 법선 벡터에 대응되는 제2 삼각형 패턴의 중점을 회전 파라미터를 산출하기 위한 일 포인트로 결정할 수 있다.
컴퓨팅 장치는 회전 파라미터를 획득하는 과정에서, 일 포인트와 상기 제1 좌표 사이의 거리를 획득하고, 획득한 거리에 기초하여 회전 파라미터를 생성할 수 있다. 보다 구체적으로, 컴퓨팅 장치는 거리의 범위를 재설정하여 회전 파라미터를 생성할 수 있다.
예를 들어, 컴퓨팅 장치는 최종적인 모델링 결과에 따른 디자인의 외관에 따라 회전 파라미터를 결정할 수 있다.
다른 예시에서는, 앞서 설명된 제1 벡터와 각각의 제2 삼각형 패턴의 법선이 이루는 각도를 이용하여, 컴퓨팅 장치는 태양광 발전 효율을 향상시킬 수 있도록, 제1 벡터와 제2 삼각형 패턴이 이루는 각도를 최소화하는 방향으로 회전 파라미터(회전 정도)를 결정할 수 있다.
또한, 컴퓨팅 장치는 태양광 패널에 가해지는 최대 일사량을 산출하고, 산출된 일사량에 따라 태양광 패널이 파손되지 않는 회전 파라미터를 산출함으로써, 개별 제2 삼각형 패턴에 적용될 회전 파라미터를 결정할 수 있다.
또한, 컴퓨팅 장치는 대상 지역의 연 평균 풍향, 풍속을 산출하고, 앞서 설명된 발전 효율을 향상시킬 수 있는 각도 및 연평균 풍향에 따라 태양광 패널의 파손을 방지할 수 있는 각도 사이의 가중치를 부여함으로써 최종적인 회전 파라미터를 결정할 수 있다.
단계(160)에서 컴퓨팅 장치는 앞서 결정된 회전 파라미터를 제2 삼각형 패턴에 적용함으로써 베란다 구조물에 대한 모델링 결과를 생성할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치가 수행하는 베란다 구조물 모델링 방법의 보다 세분화된 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
일 실시예에 따른 베란다 구조물 모델링을 수행하는 컴퓨팅 장치는 기후 변화에 따라 각도 조절이 가능한 베란다 디자인을 3차원적으로 모델링할 수 있다.
도 2를 참조하면, 단계(110)에서 컴퓨팅 장치는 제1 삼각형 패턴 각각에 대응되는 삼각형 셀을 생성할 수 있다. 보다 구체적으로, 컴퓨팅 장치는 사용자 입력에 기초하여 삼각형 셀의 크기, 가로 길이, 세로(2차원 삼각형의 높이) 길이 및 총 삼각형 셀의 개수에 대한 파라미터를 생성하고, 생성된 파라미터에 대응되는 삼각형 셀을 생성할 수 있다. 생성된 삼각형 셀은 제1 삼각형 패턴에 대응될 수 있다.
단계(121)에서, 컴퓨팅 장치는 단계(111)에서 생성된 제1 삼각형 패턴 각각의 중심점을 추출하고, 추출된 중심점을 제1 좌표로 결정할 수 있다.
단계(122)에서, 컴퓨팅 장치는 제1 삼각형 패턴을 분해함으로써 각각의 제1 삼각형 패턴에 대응되는 3개의 변을 생성하고, 단계(123)에서 각각의 변의 끝 점을 추출할 수 있다. 단계(131)에서, 컴퓨팅 장치는 단계(121)에서 생성된 제1 좌표를 생성된 프레임에 수직한 방향으로 이동시켜 각각의 제1 좌표에 대응되는 제2 좌표를 획득할 수 있다. 제2 좌표를 획득하기 위해 제1 좌표를 이동시키는 이동 거리는 앞서 도 1을 통해 설명된 바와 같다.
단계(132)에서, 컴퓨팅 장치는 제1 좌표와 제2 좌표를 기준으로 라인을 생성함으로써, 제1 삼각형 패턴 및 제2 삼각형 패턴에 기초하여 생성되는 사면체 형태의 구조의 높이와 관련된 파라미터를 생성할 수 있다. 컴퓨팅 장치는 단계(132)의 프로세스를 통해 생성된 라인의 길이를 조절하는 파라미터를 추가적으로 생성할 수 있다.
단계(133)에서, 컴퓨팅 장치는 단계(132)에서 생성된 라인의 끝 점을 생성할 수 있다.
단계(141)에서, 컴퓨팅 장치는 단계(123)에서 분해한 변들의 끝점과 단계(133)에서 생성한 라인의 끝점을 기준으로 라인을 생성할 수 있다. 보다 구체적으로, 컴퓨팅 장치는 단계(123)에서 획득한 변들의 끝점과 단계(133)에서 생성한 라인의 끝점(제1 삼각형 패턴에 포함되는 점 이외의 끝점)을 연결함으로써, 라인을 생성할 수 있다.
단계(142)에서, 컴퓨팅 장치는 단계(141)에서 생성된 라인을 결합(Join)할 수 있다. 보다 구체적으로, 컴퓨팅 장치는 단계(141)에서 생성된 3개의 라인을 단계(133)에서 생성된 라인의 끝점을 중심으로 결합할 수 있다.
단계(143)에서, 컴퓨팅 장치는 단계(142)에서 결합된 라인의 모서리에 필렛(Fillet)을 적용할 수 있다. 보다 구체적으로, 컴퓨팅 장치는 미리 결정된 R(Radius)값에 기초하여, 단계(142)의 결합에 의해 생성된 모서리에 필렛이 적용될 수 있다. 필렛을 적용하기 위한 R 값은 사용자 입력에 의해 정해질 수 있다. R 값에 기초하여 모서리 부분의 볼록한 정도가 결정될 수 있음은 통상의 기술자가 이해할 것이다. 또 다른 실시예에 따르면 컴퓨팅 장치는 앞서 설명된 태양 벡터에 기초하여 태양광에 노출되는 면적을 높일 수 있는 방향으로 R 값을 조절하여 필렛을 적용할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치는 제1 벡터와 제1 삼각형 패턴에 대한 법선 벡터가 이루는 각이 작을수록, 필렛이 적용된 타원형 형태의 모서리의 장축이 커지도록 R 값을 조절할 수 있다.
단계(144)에서, 컴퓨팅 장치는 단계(142) 및 단계(143)에서 결합된 라인을 3개의 삼각형으로 분할하여 제2 삼각형 패턴을 생성할 수 있다.
컴퓨팅 장치는 단계(145)에서 앞서 생성된 제1 삼각형 패턴 및 제2 삼각형 패턴의 끝점을 포함하는 바운딩박스를 생성할 수 있고, 바운딩 박스는 회전 파라미터를 생성하는 과정에서 사용될 수 있다.
단계(146)에서, 컴퓨팅 장치는 단계(145)에서 생성한 바운딩박스에 포함되는 각각의 좌표 값의 범위를 0 내지 1의 값으로 변환할 수 있다.
단계(147)에서, 컴퓨팅 장치는 단계(146)에서 좌표 값이 변환된 바운딩 박스에 포함된 포인트들 중, 회전 파라미터 생성의 기준이 되는 기준 포인트에 대응되는 일 포인트를 획득할 수 있다. 컴퓨팅 장치는 단계(147)에서 획득한 일 포인트의 UV 좌표값을 획득할 수 있다.
단계(151)에서, 컴퓨팅 장치는 단계(121)에서 추출한 제1 삼각형 패턴 각각의 제1 좌표와 단계(147)에서 획득한 기준 포인트에 대응되는 일 포인트 사이의 거리를 산출할 수 있다.
단계(152)에서, 컴퓨팅 장치는 단계(151)에서 산출한 거리에 기초하여 회전 파라미터를 생성할 수 있다. 보다 구체적으로, 컴퓨팅 장치는 단계(151)에서 산출한 거리의 범위를 재생성하여 각각의 제2 삼각형 패턴에 대응되는 삼각형 셀의 기울기 각도를 조절할 수 있는 회전 파라미터를 생성할 수 있다. 예를 들어, 회전 파라미터는 제2 삼각형 패턴이 기준선을 중심으로 회전되는 각도 값으로 산출될 수 있다. 컴퓨팅 장치는 회전 파라미터에 대응되는 기울기 값에 대한 기울기 파라미터를 추가로 생성할 수 있으며, 회전 파라미터와 기울기 파라미터의 매핑 관계에 대한 정보를 저장할 수 있다. 이를 통해 기울기 값에 대한 사용자 입력에 기초하여 제2 삼각형 패턴의 기술기가 조절되도록 시스템이 구현될 수 있다. 또한 회전 파라미터는 제2 삼각형 패턴이 열리는 값에 기초하여 결정될 수 있으며, 열리는 값과 제2 삼각형 패턴이 회전되는 각도에 대한 매핑 정보는 미리 결정되어 데이터베이스에 저장될 수 있다.
단계(153)에서, 컴퓨팅 장치는 제2 삼각형 패턴을 대응되는 제1 삼각형 패턴의 변을 중심축으로 설정하여 단계(151)에서 생성된 회전 파라미터 값에 대응되도록 회전시킬 수 있다.
단계(161)에서, 컴퓨팅 장치는 단계(153)에서 회전 파라미터가 적용된 커브를 바탕으로 면을 생성할 수 있다. 컴퓨팅 장치는 생성된 면에 기초하여 베란다 구조물에 대한 모델링 결과를 생성할 수 있다.
일 실시예에 따른 베란다 구조물 모델링 방법을 통해 CIGS 솔라 패널을 활용한 베란다 디자인을 수행할 수 있다. 본원 발명에 따른 베란다 구조물 모델링 방법을 통해 베란다 전면 디자인 형상의 자유로운 변형이 가능할 수 있다.
일 실시예에 따른 베란다 구조물 모델링 방법을 통해 CIGS 박막 태양전지를 활용하여 아파트 베란다를 디자인할 수 있고, 본원 발명에 따르면 태양의 조사 각도와 풍속 등 다양한 변수에 따라 적합한 형태의 베란다 디자인이 구현될 수 있다.
또한, 일반적인 모델링 방법으로는 모델링 데이터에 대한 수정이 필요한 경우 작업을 새롭게 시작해야하는 문제가 있으나, 본 발명에 따른 베란다 구조물 모델링 방법에서는 베란다에 삽입되는 삼각형 셀의 개수 및 크기를 자유롭게 조작 및 수정할 수 있다. 따라서, 본원 발명의 베란다 구조물 모델링 방법에 따라 베란다를 설계하는 과정, 디자인 방향을 수정하는 단계에서 디자인과 관련된 3D 데이터의 즉각적인 수정이 가능하다. 위 방식을 통해 인력 및 시간을 획기적으로 단축시킬 수 있으며 간단한 조작만으로도 다양한 디자인의 모델링이 기능하다.
또한, 일 실시예에 따른 베란다 구조물 모델링 방법에 따르면 지역별 태양의 조사 각도, 풍량 등 다양한 변수에 따라 삼각형 셀의 기울기를 조절하여 베란다 구조물 디자인을 수행할 수 있다. 이를 통해 개별 지역에 따른 태양의 조사 각도에 따라 태양전지에 효율적인 에너지 저장이 가능하며, 풍량 및 풍향에 따라 태양전지가 부착된 삼각형 셀 프레임의 기울기가 결정되어 태양전지의 낙상사고를 예방할 수 있는 수단을 제공할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치에 의해 앞서 설명된 단계(111)이 수행되는 일례를 도시하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 컴퓨팅 장치는 베란다 구조물에 대응되는 이미지 프레임(310)의 내부 영역을 2D 형태의 적어도 하나의 제1 삼각형 패턴(311)으로 분할할 수 있다.
컴퓨팅 장치는 사용자 입력에 기초하여 삼각형 셀의 크기, 가로 길이, 세로(2차원 삼각형의 높이) 길이 및 총 삼각형 셀의 개수에 대한 파라미터를 생성하고, 생성된 파라미터에 대응되는 삼각형 셀을 생성할 수 있다.
도 4는 컴퓨팅 장치에 의해 앞서 설명된 단계(121) 내지 단계(123)이 수행되는 일례를 도시하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 컴퓨팅 장치는 이미지 프레임(310)에 포함된 각각의 제1 삼각형 패턴(311)의 중심점에 대응되는 제1 좌표(411)을 추출할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치는 기 생성된 제1 삼각형 패턴(311)을 분해함으로써 각각의 삼각형 패턴(311)에 대응되는 3개의 변을 생성하고, 각각의 변의 끝 점(412)의 좌표를 추출할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 단계(131) 내지 단계(133)의 일례를 도시하는 도면이다.
컴퓨팅 장치는 단계(121)에서 생성된 제1 좌표(411)를 생성된 프레임(310)에 수직한 방향으로 이동시켜 각각의 제1 좌표(411)에 대응되는 제2 좌표(511)를 획득할 수 있다.
단계(132)에서, 컴퓨팅 장치는 제1 좌표와 제2 좌표를 기준으로 라인을 생성함으로써, 제1 삼각형 패턴 및 제2 삼각형 패턴에 기초하여 생성되는 사면체 형태의 구조의 높이와 관련된 파라미터를 생성할 수 있다. 컴퓨팅 장치는 단계(132)의 프로세스를 통해 생성된 라인의 길이를 조절하는 파라미터를 추가적으로 생성할 수 있다.
단계(133)에서, 컴퓨팅 장치는 단계(132)에서 생성된 라인의 끝 점에 대응되는 제2 좌표(511)을 생성할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 단계(141) 내지 단계(143)의 일례를 도시하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 컴퓨팅 장치는 단계(123)에서 분해한 변들의 끝점(412)과 단계(133)에서 생성한 라인의 끝점인 제2 좌표(511)를 기준으로 라인(611)을 생성할 수 있다. 보다 구체적으로, 컴퓨팅 장치는 단계(123)에서 획득한 변들의 끝점(412)과 단계(133)에서 생성한 라인의 끝점인 제2 좌표(511)를 연결함으로써, 라인(611)을 생성할 수 있다.
단계(142)에서, 컴퓨팅 장치는 단계(141)에서 생성된 라인(611)을 결합(Join)할 수 있다. 보다 구체적으로, 컴퓨팅 장치는 단계(141)에서 생성된 3개의 라인(611)을 단계(133)에서 생성된 라인의 끝점(612)을 중심으로 결합할 수 있다. 단계(143)에서, 컴퓨팅 장치는 단계(142)에서 결합된 라인의 모서리(612)에 필렛(Fillet)을 적용할 수 있다. 보다 구체적으로, 컴퓨팅 장치는 미리 결정된 R(Radius)값에 기초하여, 단계(142)의 결합에 의해 생성된 모서리(612)에 필렛이 적용될 수 있다. R 값에 기초하여 모서리 부분의 볼록한 정도가 결정될 수 있음은 통상의 기술자가 이해할 것이다.
도 7은 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 단계(144)의 일례를 도시하는 도면이다.
도 7을 참고하면, 컴퓨팅 장치는 단계(142) 및 단계(143)에서 결합된 라인을 3개의 삼각형으로 분할하여 제2 삼각형 패턴(711)을 생성할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 단계(145) 및 단계(146)의 일례를 도시하는 도면이다.
도 8을 참조하면, 컴퓨팅 장치는 제1 삼각형 패턴(311) 및 제2 삼각형 패턴(711)의 끝점을 포함하는 바운딩박스(811)를 생성할 수 있고, 바운딩 박스(811)는 회전 파라미터를 생성하는 과정에서 사용될 수 있다.
컴퓨팅 장치는 단계(145)에서 생성한 바운딩박스에 포함되는 각각의 좌표 값의 범위를 0 내지 1의 값으로 변환함으로써, 정규화된 바운딩 박스(821)를 생성할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 단계(147)의 일례를 도시하는 도면이다.
도 9를 참조하면, 컴퓨팅 장치는 좌표 값이 변환된 바운딩 박스에 포함된 포인트들 중, 회전 파라미터 생성의 기준이 되는 기준 포인트에 대응되는 일 포인트(도면 상에 녹색으로 표시된 영역)를 획득할 수 있다. 컴퓨팅 장치는 획득한 일 포인트의 UV 좌표값을 획득할 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 단계(151)의 일례를 도시하는 도면이다.
컴퓨팅 장치는 제1 삼각형 패턴 각각의 제1 좌표(411)와 단계(147)에서 획득한 기준 포인트에 대응되는 일 포인트 사이의 거리를 산출할 수 있다. 컴퓨팅 장치는 산출된 거리에 기초하여 각각의 제2 삼각형 패턴(711)을 회전시키기 위한 회전 파라미터를 결정할 수 있다. 도 10의 좌측 도면은 제1 좌표(411)과 기준 포인트 사이의 거리가 산출되는 프로세스를 도시하는 도면이고, 우측 도면은 단계(151)이 모델링 프로그램으로 구현된 일례를 도시하는 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 단계(152) 및 단계(153)의 일례를 도시하는 도면이다.
도 11을 참조하면, 도 11의 상단의 도면은 컴퓨팅 장치가 회전 파라미터를 생성하는 프로세스가 모델링 프로그램으로 구현된 일례를 도시하는 도면이고, 하단의 도면은 생성된 회전 파라미터를 제2 삼각형 패턴에 적용하는 프로세스가 모델링 프로그램으로 구현된 일례를 도시하는 도면이다. 도면 상의 회전값은 명세서 상에서 지칭되는 회전 파라미터에 대응될 수 있다. 컴퓨팅 장치는 단계(151)에서 산출한 거리에 기초하여 회전 파라미터를 생성할 수 있다. 보다 구체적으로, 컴퓨팅 장치는 단계(151)에서 산출한 거리의 범위를 재생성하여 각각의 제2 삼각형 패턴(711)에 대응되는 삼각형 셀의 기울기 각도를 조절할 수 있는 회전 파라미터를 생성할 수 있다. 예를 들어, 회전 파라미터는 제2 삼각형 패턴(711)이 기준선을 중심으로 회전되는 각도 값으로 산출될 수 있다. 기준선은 제1 삼각형 패턴의 각 변 중 각각의 제2 삼각형 패턴(711)이 대응되는 변에 해당할 수 있다. 컴퓨팅 장치는 회전 파라미터에 대응되는 기울기 값에 대한 기울기 파라미터를 추가로 생성할 수 있으며, 회전 파라미터와 기울기 파라미터의 매핑 관계에 대한 정보를 저장할 수 있다. 이를 통해 기울기 값에 대한 사용자 입력에 기초하여 제2 삼각형 패턴의 기술기가 조절되도록 시스템이 구현될 수 있다. 또한 회전 파라미터는 도 11에 도시된 제2 삼각형 패턴이 열리는 값(1110)으로 정의될 수 있다. 보다 구체적으로, 회전 파라미터의 열리는 값은 회전이 전혀 안된 상태의 값을 1로 하고, 제2 삼각형 패턴과 제1 삼각형 패턴이 이루는 각도가 0도에 해당하는 상태의 값을 0으로 하여 가변적으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 도면에 도시된 바와 같이 최대 열리는 값과 최소 열리는 값의 범위로 회전 파라미터의 범위가 결정될 수 있고, 컴퓨팅 장치는 결정된 범위 내에서 각각의 제2 삼각형 패턴의 회전 파라미터를 랜덤하게 결정할 수 있다.
컴퓨팅 장치는 제2 삼각형 패턴을 대응되는 제1 삼각형 패턴의 변을 기준선(중심축)으로 설정하여 단계(151)에서 생성된 회전 파라미터 값에 대응되도록 회전시킬 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 단계(161)의 일례 및 베란다 구조물 모델링 방법에 따른 모델링 결과를 도시하는 도면이다.
도 12를 참조하면, 도면(1210)는 앞서 결정된 회전 파라미터에 따라 제2 삼각형 패턴이 회전된 일례를 도시하는 도면이고, 도면(1220)는 도면(1210)을 다른 각도에서 바라본 도면일 수 있다. 도면(1230)는 도면(1210, 1220)의 제2 삼각형 패턴을 각각의 면(태양광 패널에 대응)으로 형성한 최종적인 모델링 결과에 해당할 수 있다. 즉, 단계(161)이 완료되는 경우, 도면(1230) 형태의 모델링 결과가 도출될 수 있다.
도면(1240)은 모델링 결과를 다양한 각도에서 도시한 일례에 해당할 수 있다.
도 13은 일 실시예에 따른 베란다 구조물 모델링 방법을 수행하는 컴퓨팅 장치를 도시하는 블록도이다.
도 13를 참조하면, 컴퓨팅 장치(1300)는 통신부(1320) 및 프로세서(1310)를 포함할 수 있다. 통신부(1320)는 외부 엔티티와 통신을 수행하기 위한 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 이를테면, 통신 인터페이스는 WLAN(Wireless LAN), WiFi(Wireless Fidelity) Direct, DLNA(Digital Living Network Alliance), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등의 무선 인터넷 인터페이스와 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication) 등의 근거리 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 통신 인터페이스는 외부와 통신을 수행할 수 있는 모든 인터페이스(예를 들어, 유선 인터페이스)를 나타낼 수 있다. 구체적으로, 통신부(1320)는 무선 인터넷 인터페이스를 통해 외부 엔티티와 통신을 수행하고, 근거리 통신 인터페이스를 통해 이외의 사용자 단말과 통신을 수행하는 하이브리드 통신 프로토콜을 이용할 수 있다.
프로세서(1310)는 베란다 구조물에 대응되는 이미지 프레임의 내부 영역을 2D 형태의 적어도 하나의 제1 삼각형 패턴으로 분할하고, 분할된 제1 삼각형 패턴 각각에 대응되는 제1 좌표를 결정하고, 제1 좌표를 이미지 프레임에 수직한 방향으로 소정의 거리만큼 이동시킨 제2 좌표를 획득하고, 제2 좌표 및 제1 삼각형 패턴의 꼭지점에 대응되는 끝점을 연결함으로써 제2 삼각형 패턴을 생성하고, 제2 삼각형 패턴을 회전시키기 위한 파라미터를 획득하고, 회전 파라미터에 기초하여 제2 삼각형 패턴을 회전시킴으로써 베란다 구조물에 대한 모델링 결과를 생성할 수 있다.
이외에도, 프로세서(1310)는 앞서 도 1 내지 도 12를 통해 설명된 베란다 구조물 모델링 방법을 수행할 수 있음은 통상의 기술자가 이해할 것이다.
이상에서 설명된 실시 예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시 예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시 예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시 예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시 예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시 예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (6)

  1. 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는, 삼각 패턴화에 기초한 베란다 구조물 모델링 방법에 있어서,
    상기 베란다 구조물에 대응되는 이미지 프레임의 내부 영역을 2D 형태의 적어도 하나의 제1 삼각형 패턴으로 분할하는 단계;
    상기 분할된 제1 삼각형 패턴 각각에 대응되는 제1 좌표를 결정하는 단계;
    상기 제1 좌표를 상기 이미지 프레임에 수직한 방향으로 소정의 거리만큼 이동시킨 제2 좌표를 획득하는 단계;
    상기 제2 좌표 및 상기 제1 삼각형 패턴의 꼭지점에 대응되는 끝점을 연결함으로써, 제2 삼각형 패턴을 생성하는 단계;
    상기 제2 삼각형 패턴을 회전시키기 위한 회전 파라미터를 획득하는 단계; 및
    상기 회전 파라미터에 기초하여 상기 제2 삼각형 패턴을 회전시킴으로써, 상기 베란다 구조물에 대한 모델링 결과를 생성하는 단계
    를 포함하는, 베란다 구조물 모델링 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전 파라미터를 획득하는 단계는,
    상기 제1 삼각형 패턴 및 상기 제2 삼각형 패턴의 끝점을 포함하는 바운딩박스를 생성하는 단계;
    상기 바운딩박스에서 일 포인트의 좌표를 획득하는 단계; 및
    상기 일 포인트의 좌표에 기초하여 상기 회전 파라미터를 획득하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 베란다 구조물 모델링 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 회전 파라미터를 획득하는 단계는,
    상기 일 포인트와 상기 제1 좌표 사이의 거리를 획득하는 단계; 및
    상기 거리의 범위를 재설정하여 회전 파라미터를 생성하는 단계
    를 포함하는, 베란다 구조물 모델링 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 일 포인트의 좌표를 획득하는 단계는,
    입력된 위도, 경도, 기준 시간에 기초하여 태양 벡터를 결정하는 단계; 및
    상기 태양 벡터에 기초하여 상기 일 포인트의 좌표를 획득하는 단계
    를 포함하는, 베란다 구조물 모델링 방법.
  5. 제1항의 방법을 수행하기 위한 명령어들을 포함하는 하나 이상의 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독 가능 저장매체.
  6. 삼각 패턴화에 기초한 베란다 구조물 모델링 방법을 수행하는 컴퓨팅 장치에 있어서,
    통신부; 및
    프로세서
    를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 베란다 구조물에 대응되는 이미지 프레임의 내부 영역을 2D 형태의 적어도 하나의 제1 삼각형 패턴으로 분할하고,
    상기 분할된 삼각형 패턴 각각에 대응되는 제1 좌표를 결정하고,
    상기 제1 좌표를 상기 이미지 프레임에 수직한 방향으로 소정의 거리만큼 이동시킨 제2 좌표를 획득하고,
    상기 제2 좌표 및 상기 제1 삼각형 패턴의 꼭지점을 연결함으로써, 제2 삼각형 패턴을 생성하고,
    상기 제2 삼각형 패턴을 회전시키기 위한 회전 파라미터를 획득하고,
    상기 회전 파라미터에 기초하여 상기 제2 삼각형 패턴을 회전시킴으로써, 상기 베란다 구조물에 대한 모델링 결과를 생성하는, 컴퓨팅 장치.
KR1020210018357A 2020-12-24 2021-02-09 기후변화에 따라 각도 조절이 가능한 베란다 구조물 모델링 방법 및 이를 이용한 장치 KR102432195B1 (ko)

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