[논문]3ds Max를 이용한 가상 건축물 설계

한정수; 김귀정

doi:10.14400/jdpm.2013.11.4.273

[국내논문] 3ds Max를 이용한 가상 건축물 설계
Virtual Constructions Design using 3ds Max 원문보기

디지털정책연구 = The Journal of digital policy & management, v.11 no.4, 2013년, pp.273 - 278

초록
AI-Helper

본 논문은 스틸하우스 기법에 사용되는 스터드를 이용하여 건축자재인 스터드를 컴포넌트와 패턴으로 구성, 조립하여 패턴 단위로 건축설계가 효율적으로 이루어질 수 있도록 하는 가상 건축물 설계를 시뮬레이션 하였다. 또한 3ds Max를 이용하여 건축 분야에 설계, 분석, 변경정보, 조립 등의 건축설계를 시뮬레이션 하여 건축의 손쉬운 변경과 비용을 효과적으로 절감하기 위한 기술을 지원하는 가상 건축설계 기술을 제안한다. 특히 설계자와 사용자도 패턴을 이용하여 쉽게 건축물에 대한 외부 뿐 아니라 내부 구조도 변경시킬 수 있으며 변경에 따라 필요한 자재들의 패턴 정보와 변경된 건축물의 필요한 자재들이 자동 생성되도록 하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper simulated the virtual constructions design that helps make constructions design effectively done by assembling materials as components and patterns using studs in steel house method. We also propose the virtual constructions design technology which makes change of constructing easy and reduces the cost effectively through a simulation of construction design like design, analysis, change information, and assembly in the construction field. It especially is possible for designers and users to change internal and external of a construction easily by using patterns.

Keyword

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 논문은 건축설계에 있어서 스틸하우스 기법을 3D로 시뮬레이션 할 수 있는 가상 건축 설계 기법을 제안하였다. 이 방법은 스틸하우스 건축자재인 스터드를 컴포넌트로 구성하고 이 컴포넌트들을 패턴으로 조립하여 패턴 단위로 건축설계가 효율적으로 가능한 방법이다.
이와 같은 설계방법을 IT와 접목하여 융합기술을 활용한 건축설계 콘텐츠로 개발하면 설계자 뿐 아니라 사용자도 쉽게 건축물을 설계할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 스틸 자재들을 패턴으로 구성하여 설계 시 자재의 변경에 따라 필요한 패턴 정보와 변경된 건축물의 정보가 자동 생성되도록 하는 것이 목적이다. 또한 사용자가 건축주의 입장에서 건축을 쉽게 설계할 수 있고 설계의 변경에 따른 자재의 변경된 정보를 활용하여 경제적 비용을 산출할 수 있을 뿐 아니라 컴포넌트를 패턴으로 구성하여 패턴정보를 기반으로 하는 정보저장소(repository)를 구축하여 건축설계를 지원하도록 하였다.
패턴을 이용한 건축의 부분을 설계하면 주변 관련된 컴포넌트들이 패턴에 따라 자동적으로 재조합 되면서 새로운 건축설계가 이루어지는 것이다. 또한 조립방식으로 만들어진 건축물을 변경시키고자 할 때 변경될 부분을 선택하면 이에 따른 패턴이 지원되며 여기에 필요한 자재 관련 컴포넌트 및 패턴의 정보 분석을 통하여 설계자에게 재건축에 필요한 정보를 제공해 준다.
본 논문은 건축자재들을 컴포넌트로 구성하고 컴포넌트들을 패턴으로 조립하여 패턴 단위로 건축설계가 효율적으로 이루어질 수 있도록 하는 가상건축 기술 개발을 목적으로 한다. 또한 이 기술을 이용하여 건축의 생산 공정에 접목, 설계, 변경정보제공, 조립 등의 건축설계를 시뮬레이션을 통하여 건축에 대한 손쉬운 변경 및 비용을 효과적으로 절감하기 위한 기술을 지원하는 3D조립 건축설계 시뮬레이션을 목적으로 하였다.
본 논문은 건축자재들을 컴포넌트로 구성하고 컴포넌트들을 패턴으로 조립하여 패턴 단위로 건축설계가 효율적으로 이루어질 수 있도록 하는 가상건축 기술 개발을 목적으로 한다. 또한 이 기술을 이용하여 건축의 생산 공정에 접목, 설계, 변경정보제공, 조립 등의 건축설계를 시뮬레이션을 통하여 건축에 대한 손쉬운 변경 및 비용을 효과적으로 절감하기 위한 기술을 지원하는 3D조립 건축설계 시뮬레이션을 목적으로 하였다.

제안 방법

따라서 본 연구에서는 스틸 자재들을 패턴으로 구성하여 설계 시 자재의 변경에 따라 필요한 패턴 정보와 변경된 건축물의 정보가 자동 생성되도록 하는 것이 목적이다. 또한 사용자가 건축주의 입장에서 건축을 쉽게 설계할 수 있고 설계의 변경에 따른 자재의 변경된 정보를 활용하여 경제적 비용을 산출할 수 있을 뿐 아니라 컴포넌트를 패턴으로 구성하여 패턴정보를 기반으로 하는 정보저장소(repository)를 구축하여 건축설계를 지원하도록 하였다.
스터드를 건축 모델링은 벽체와 방, 창, 문을 기본 패턴으로 하여 기존 방식처럼 선이나 도형을 세부적으로 그리는 드로잉 작업 없이 이미 구성된 패턴들을 활용하여 쉽게 건축물을 설계하는 방법이다[6]. 그리고 가상공간에서 실물크기의 건축을 모델링을 할 수 있도록 사용자가 인터렉티브하게 설계, 변경, 혼합이 가능하도록 시뮬레이션 하였다. 이러한 기술을 바탕으로 패턴형 건축물 조립, 생성 및 변경 기술은 건축설계 분야에서 새로운 시도라 할 수 있다.
이처럼 여러 분야에서 3ds Max는 시각적인 요소를 활용하고 있다. 건축학적으로 3ds Max의 기능들을 필요로 하였기 때문에 3ds Max를 활용하여 개발하였다[7][8].
본 논문은 먼저 수많은 건축물을 대상으로 하는 것이 아니라 스틸하우스 공법을 이용하여 샘플 건축물에 대한 자재의 컴포넌트를 추출하고 각 컴포넌트에 대한 메타데이터를 구성하였으며, 컴포넌트들로 구성된 패턴들에 대한 메타데이터를 구성하였다. 각 컴포넌트는 패턴 구성을 위한 의미적 관계를 갖고 이는 패턴의 관계와 연결되도록 하였다.
개발된 시스템은 기본형으로 만들어진 건축물A에서 건축물B로 같이 이동할 때 [Table 1]과 같이 건축물에 필요한 stud의 변경된 산출물을 비교하여 자제개수를 계산해 되며 변경된 stud 개수를 보여준다. 기본적으로 건축물A의 집을 기준으로 집의 구조가 결정이 된다.
[그림 3-d]는 stud를 사용한 세 번째 방의 완성을 보여준다. 본 시스템은 방의 위치와 구성은 시뮬레이션을 위하여 고정시킨 후 설계한 것이다.
조립식 건물에 필요한 stud의 개수를 알 수 있기 때문에 건물의 외관을 조립하면서 드는 비용 등을 자동적으로 쉽게 계산할 수 있다. 또한 각 건축물 기본 구조에서 각 방에 대한 변경을 자유롭게 하기 위하여 방 1, 2, 3개 등을 시스템에 적용하여 전체적으로 내부 구조를 쉽게 변경이 가능하도록 할 뿐 아니라 변경 시 내부 구조에 대한 stud의 자재 량을 자동으로 산출할 수 있도록 하였다. 이 과정은 방의 구성을 시뮬레이션 하기 위하여 패턴으로 구성하였다.
따라서 [그림 5]에는 건축물A에서 B로 변경된 stud의 증감을 알 수 있게 보여주고 있으며, 3차원 영상을 통하여 변경되는 건물의 구조를 미리 볼 수 있도록 하였다. 건축에 필요한 stud를 계산하고 구조를 확인시켜주는 점을 통해 클라이언트가 필요한 부분에 창문 또는 문을 배치시켜 미리 볼 수 있고, 창문 개수의 증감에 따라서 stud 가 증감되는 것을 볼 수 있기 때문에 기존에 사용하던 2차원적으로 보여주는 설계 도면보다 클라이언트의 상세한 설계가 가능하도록 하였다. 3D 가상현실을 통한 상세하고 분명한 클라이언트의 주문이 가능하며 건축물 조립에 필요한 stud의 수량을 분명히 알 수 있기 때문에 거품 없는 건축자재 비용을 예상할 수 있다.
본 논문은 먼저 수많은 건축물을 대상으로 하는 것이 아니라 샘플 건축물에 대한 컴포넌트를 추출하고 각 컴포넌트에 대한 메타데이터를 구성하였으며, 컴포넌트들로 구성된 패턴들에 대한 메타데이터를 구성하였다. 각 컴포넌트는 패턴 구성을 위한 의미적 관계를 갖고 이는 패턴의 관계와 연결되도록 하였다.
일반적인 건축의 경우 자재는 수백 가지의 부품으로 구성되어 있어서 설계자가 화면상에서 조립할 때 필요한 부품 명을 하나하나 선택하여 작업하는 것은 불가능하다. 따라서 이를 효과적으로 수행하기 위해서 스틸하우스 건축 자재인 stud를 이용한 패턴 조립 건축 설계와 3ds Max를 이용한 가상 건축설계 시뮬레이션을 시도하여 그 결과로 자재에 대한 자동 변경 산출물이 나오도록 하였다.

대상 데이터

이러한 기술을 바탕으로 패턴형 건축물 조립, 생성 및 변경 기술은 건축설계 분야에서 새로운 시도라 할 수 있다. 사용된 기술은 3ds Max를 활용하여 시뮬레이션 하였다.

성능/효과

[그림 5]에서는 건축물A가 건축물B로 전환될 때 지붕이 없는 구조로 지붕을 없애고 지붕의 stud를 사용하여 벽면길이를 늘려서 구조를 바꾸는 형태에서 A형과 B형의 stud개수를 비교 연산 하여 남게 되는 stud를 보여준다. 위와 같은 연산을 통해서 실제 건물을 지을 때 필요한 stud를 계산하여 예산 등을 측정할 수 있게 해주며 3ds Max를 통하여 건물의 구조가 변형될 때 클라이언트가 미리 구조를 확인할 수 있다.

후속연구

수작업과 3D CAD를 이용하여 물량산출을 했을 때, 물량의 차이는 있지만 그 차이가 크지 않고, 오차율을 비교해본 결과, 그 차이가 1% 내외이다. 이처럼 물량산출의 결과가 차이 없이 나온다면 다양한 정보 관리가 가능한 3D CAD를 사용하는 것이 효율적이라고 생각한다. 3D CAD는 단순한 치수 정보뿐만 아니라 각각의 오브젝트들이 부재의 사양이나 재질 등의 스펙을 담고 있어서 그 정보를 유용하게 사용 할 수 있다.
향후 연구로는 3D 모델링을 통하여 추론식 가상 건축설계가 이루어지며 건축 설계도가 자동 생성되도록 하는 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	스틸하우스란?	이 방법은 스틸하우스 건축자재인 스터드를 컴포넌트로 구성하고 이 컴포넌트들을 패턴으로 조립하여 패턴 단위로 건축설계가 효율적으로 가능한 방법이다. 스틸하우스는 대표적인 건식공법으로서 패널(panel)로 만든 벽체(wall panel)와 트러스(truss)를 쉽게 조립할 수있는 시스템이다. 스틸하우스 조립 건축 기술은 현재 가장 주목받고 있는 조립건축방법이다[1-4].
	가상현실 분야에서 3ds Max가 어떻게 활용되는가?	3ds Max로 배경 캐릭터 특수효과와 같은 요소들을 제작하여 게임 엔진에 올리고 게이머의 흥미 유발과 게임에 대한 관심을 불러일으키기 위한 게임 홍보 동영상 같은 애니메이션도 3ds Max를 통해 제작된다. 가상현실 분야에서도 VRML을 지원하는 포맷과 메뉴들을 갖추고 있기 때문에 시뮬레이션 환경을 제공하는 분야로 각 산업의 교육이나 제품 홍보에 시뮬레이션을 가미한 결과물을 보여주기 위해서 3ds Max가 사용된다. 이처럼 여러 분야에서 3ds Max는 시각적인 요소를 활용하고 있다.
	Google SketchUp Pro는 어떤 도구인가?	최근에 가장 대표적인 가상건축 설계 도구가 Google SketchUp Pro이다[5]. 이는 설계자를 위한 도구이며 검색기능을 갖춘 온라인 3D모델 저장소로서 필요한 모델을 찾아 자신의 모델을 만드는 도구이다. 그러나 이 도구는 설계자를 위한 도구일 뿐 일반 사용자는 건축 설계정보 및 이해가 없는 상황에서 제작하기 어려운 단점이 있다.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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