최근 한스타일이 추진되면서 한옥을 현대화 및 산업화하려는 노력과 기대가 커지고 있다. 이에 따라 정부 주도로 관련 기술 개발을 위한 대규모 장기 연구개발 사업이 진행 중이며, 건축정보모델링 기반 한옥 설계 지원 시스템 개발도 세부 과제 중 하나로 포함되어 있다. 그러나, 이러한 한옥 설계 지원 시스템에서는 한옥의 골조 및 지붕 등 구조 요소에 주안점을 두어 한국 전통건축의 주요 수장 요소 중 하나인 창호가 소흘하게 다루어지고 있다. 따라서 이 연구는 다양한 한옥 요소가 현대 건물에 통합 적용될 수 있도록 하는 접근으로서 한옥 창호의 건축정보모델링 기반 설계 도구를 개발하고자 한다. 이를 위하여 이 연구는 우선 한옥 창호의 위치, 개폐방식, 양식 및 부재 구성 등의 특성을 분석하고 아키캐드 시스템의 변수형 모델링 기능을 활용한 한옥 창호 설계 도구를 개발한다. 개발된 한옥 창호 설계 도구는 실내외구분, 살문양선택, 개폐방식 선택, 치수입력, 재료속성 선택, 도면속성 등 6가지 입력 항목을 포함함으로써 설계 과정에서 원활하게 원하는 창호를 설계할 수 있도록 하였다. 그리고 모의실험을 통하여 개발된 설계도구의 적용성과 효율성을 검증함으로써 한옥 창호를 현대 건물 설계에 손쉽게 적용함과 아울러 향후 한옥 통합 설계 시스템 개발의 가능성을 제시하였다.
최근 한스타일이 추진되면서 한옥을 현대화 및 산업화하려는 노력과 기대가 커지고 있다. 이에 따라 정부 주도로 관련 기술 개발을 위한 대규모 장기 연구개발 사업이 진행 중이며, 건축정보모델링 기반 한옥 설계 지원 시스템 개발도 세부 과제 중 하나로 포함되어 있다. 그러나, 이러한 한옥 설계 지원 시스템에서는 한옥의 골조 및 지붕 등 구조 요소에 주안점을 두어 한국 전통건축의 주요 수장 요소 중 하나인 창호가 소흘하게 다루어지고 있다. 따라서 이 연구는 다양한 한옥 요소가 현대 건물에 통합 적용될 수 있도록 하는 접근으로서 한옥 창호의 건축정보모델링 기반 설계 도구를 개발하고자 한다. 이를 위하여 이 연구는 우선 한옥 창호의 위치, 개폐방식, 양식 및 부재 구성 등의 특성을 분석하고 아키캐드 시스템의 변수형 모델링 기능을 활용한 한옥 창호 설계 도구를 개발한다. 개발된 한옥 창호 설계 도구는 실내외구분, 살문양선택, 개폐방식 선택, 치수입력, 재료속성 선택, 도면속성 등 6가지 입력 항목을 포함함으로써 설계 과정에서 원활하게 원하는 창호를 설계할 수 있도록 하였다. 그리고 모의실험을 통하여 개발된 설계도구의 적용성과 효율성을 검증함으로써 한옥 창호를 현대 건물 설계에 손쉽게 적용함과 아울러 향후 한옥 통합 설계 시스템 개발의 가능성을 제시하였다.
As the Korean government initiates the Han-style campaign, the efforts and expectations for the modernization and industrialization of Hanok are growing. Accordingly, a major R&D project sponsored by the government is in progress for the development of related technologies, in which the development ...
As the Korean government initiates the Han-style campaign, the efforts and expectations for the modernization and industrialization of Hanok are growing. Accordingly, a major R&D project sponsored by the government is in progress for the development of related technologies, in which the development of a Hanok design support system based on Building Information Modeling(BIM) technology is included as one of the major subjects. However, the development of design tools for Hanok so far has not focused on the windows and doors, which is another major element of Korean traditional architecture. Therefore, this study developed a BIM-based design tool for Hanok windows and doors as an approach to the integrated design of various Hanok elements and their applications to modern buildings. To this end, the characteristics of Hanok windows and doors were analyzed first in terms of the location, opening method, style, components, and the over-all construction. A design tool was then developed with the parametric modeling functions of the $ArchiCAD^{(R)}$system. The applicability and efficiency of the developed tool were verified with design simulations. This is expected to contribute to not only the application of Hanok windows and doors to modern buildings but also to the further development of an integrated Hanok design system.
As the Korean government initiates the Han-style campaign, the efforts and expectations for the modernization and industrialization of Hanok are growing. Accordingly, a major R&D project sponsored by the government is in progress for the development of related technologies, in which the development of a Hanok design support system based on Building Information Modeling(BIM) technology is included as one of the major subjects. However, the development of design tools for Hanok so far has not focused on the windows and doors, which is another major element of Korean traditional architecture. Therefore, this study developed a BIM-based design tool for Hanok windows and doors as an approach to the integrated design of various Hanok elements and their applications to modern buildings. To this end, the characteristics of Hanok windows and doors were analyzed first in terms of the location, opening method, style, components, and the over-all construction. A design tool was then developed with the parametric modeling functions of the $ArchiCAD^{(R)}$system. The applicability and efficiency of the developed tool were verified with design simulations. This is expected to contribute to not only the application of Hanok windows and doors to modern buildings but also to the further development of an integrated Hanok design system.
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문제 정의
본 연구에서는 한옥창호의 기본적인 유형을 선정하여 개발 가능성을 제시하였다. 이를 토대로 향후에는 복합 구조 형식의 개폐방식(들어열개, 분합문) 추가 개발 및 문고리 및 배목 등 부속자재 라이브러리, 한옥창호의 주된 요소인 살 문양을 중심으로 살대의 위치 및 개수를 부분적으로 변경이 가능하도록 개발하는 것이 필요하다.
이를 위해서 실제로 설계되어 시공되는 한옥 창호의 구성 요소 및 구조 내용을 반영하여 사용자가 요구하는 다양한 설계 정보를 반영할 수 있도록 개발한다. 뿐만 아니라 선행 연구에서 개발한 한옥 통합 설계 시스템에도 추가적으로 탑재가 가능한 영역 모듈화로 구현하여 전체적인 완성도를 증대시키고자 한다.
연구의 범위는 일반 한옥(기와집)에서 대표적으로 사용하는 창호를 선정하여 BIM 기반 설계 도구의 원형을 개발하는 것으로 한다. 한옥 창호의 개폐방식에서는 특수형으로 볼 수 있는 들어열개 및 분합문은 제외하여 여닫이와 미닫이를 우선 개발하고, 세부 양식에도 다양한 종류의 살문양 및 부속물이 있으나 이 연구의 경우에는 문고리와 배목 등 부속물을 생략한 몇가지 기본형의 창호를 대상으로 한다.
이 연구를 통해서 한옥 통합 설계 시스템의 완성도를 높이기 위해서 한옥 수장부 구성의 핵심요소인 창호의 변수형 모델링 모듈을 개발하여 건축정보모델링(BIM) 기반의 한옥 창호 설계 도구의 원형을 제시하였다.
이에 따라 이번 연구에서는 한옥의 구성요소 중에서 수장부를 형성하는 핵심 요소인 창호를 대상으로 BIM 기반 설계도구의 기본 전형을 개발하고자 한다. 이 연구에서 구현된 한옥 창호 설계 도구는 위의 선행연구 결과에 통합됨으로써, 건물 설계단계에서부터 한옥 요소의 통합 설계가 가능하도록 하는 한옥 통합 설계 시스템의 가능성을 제시하고자 한다.
이에 따라 이번 연구에서는 한옥의 구성요소 중에서 수장부를 형성하는 핵심 요소인 창호를 대상으로 BIM 기반 설계도구의 기본 전형을 개발하고자 한다. 이 연구에서 구현된 한옥 창호 설계 도구는 위의 선행연구 결과에 통합됨으로써, 건물 설계단계에서부터 한옥 요소의 통합 설계가 가능하도록 하는 한옥 통합 설계 시스템의 가능성을 제시하고자 한다.
한옥 창호 설계 도구의 개발은 건축정보모델링(BIM) 기반 설계 방식에서 활용할 수 있도록 지능형 모델러로 개발하고자 한다. 이를 위해서 실제로 설계되어 시공되는 한옥 창호의 구성 요소 및 구조 내용을 반영하여 사용자가 요구하는 다양한 설계 정보를 반영할 수 있도록 개발한다.
제안 방법
1) 개폐방식 선정 : Fig. 12에서와 같이 한옥 창호 모델링은 개폐방식 2가지의 속성 변화 값과 유형 정보 설정에 의해서 여닫이와 미닫이로 구분되어 모델링되도록 개발하였다.
2) 재질 속성 지정: 한옥 창호는 Table 3.에서와 같이 사용되는 목재 및 그에 따른 마감 형상에 따라 다양한 종류로 구분하여 그 속성이 정의되는 한편, 재질 템플릿을 추가적으로 작성하여 각각의 외형은 기존 사례의 이미지 맵핑(Image Mapping) 정보를 사용하여 사실적으로 표현할 수 있도록 개발하였다.
3) 개폐방식 선택: 개폐방식 선택 영역에서 여닫이와 미닫이 그룹을 선택할 수 있도록 구성하였다.
한옥 창호 설계 도구의 핵심 요소인 변수형 모델링 모듈은 ArchiCADⓇ 시스템 자체 지원 언어인 GDL (Geometric Description Language)을 사용하여 개발하였으며, 최종 사용자 인터페이스는 ArchiCAD16 SDK(Software Development Kit)를 사용하여 개발하였다. 개발 툴에 정의된 API (Application Programming Interface)를 바탕으로 구조체(API_* 구조체) 및 함수 라이브러리(ACAPI_*();)를 사용하여 프로그래밍함으로써 구현하였다.
다음으로 GDL 스크립트 내부 구조에 적합하도록 Fig. 6에서와 같이 한옥 창호 부재 변수형 모델링 모듈의 스크립트를 작성하였다.
먼저, 한옥 창호가 설치되는 위치를 실외, 실내로 구분하여 부재의 재료와 살의 문양 등의 객관적인 정보를 사용자에게 제공함으로써 손쉽게 정보를 가공하여 설계할 수 있도록 구현한다. 두 번째, 창호의 개폐방식(여닫이, 미닫이)을 유형별로 구분하여 개발함으로써 지능 적인 설계가 가능하도록 구현한다.
이 속성에 따라 사용될 수 있는 재료를 차별화하여 선택할 수 있게 한다. 두 번째로, 개폐방식은 여닫이와 미닫이로 속성을 구별하고 영역별로 그룹화하여 설계하였다. 여닫이 방식의 경우에는 문짝이 평면상 일렬로 배치되며, 돌쩌귀에 의존하여 앞, 뒤로 개폐됨으로써 문짝의 크기를 정의하여 사용자가 직관적으로 창호의 길이 정보를 입력 및 조절할 수 있도록 설계하였으며, 미닫이 방식의 경우에는 문짝이 평면상 상호 중첩 배치되며, 틀에 골을 만들어서 문짝을 수평으로 밀어 개폐됨으로써 문짝의 크기를 정의하여 문짝의 중첩 배치 및 개수, 문틀의 크기를 종류별로 세분화하여 설계하였다.
여닫이 방식의 경우에는 문짝이 평면상 일렬로 배치되며, 돌쩌귀에 의존하여 앞, 뒤로 개폐됨으로써 문짝의 크기를 정의하여 사용자가 직관적으로 창호의 길이 정보를 입력 및 조절할 수 있도록 설계하였으며, 미닫이 방식의 경우에는 문짝이 평면상 상호 중첩 배치되며, 틀에 골을 만들어서 문짝을 수평으로 밀어 개폐됨으로써 문짝의 크기를 정의하여 문짝의 중첩 배치 및 개수, 문틀의 크기를 종류별로 세분화하여 설계하였다. 마지막으로 문짝을 구성하고 있는 살의 패턴을 각 부품요소별로 세분화하여 설계하였다.
한옥 창호 설계 도구의 시스템 설계 내용을 정리하면 다음과 같다. 먼저, 한옥 창호 설계 도구가 단순히 창호의 모델링에 그치지 않고 한옥 설계 과정에 통합 될 수 있도록 제일 먼저 적용 위치에 따라 실외 및 실내용으로 지정하기 위하여 대화상자의 탭 페이지로 구성하여 영역 속성을 분리하였다. 이 속성에 따라 사용될 수 있는 재료를 차별화하여 선택할 수 있게 한다.
한옥 창호 설계 도구의 개발 구성을 정리하면 다음과 같다. 먼저, 한옥 창호가 설치되는 위치를 실외, 실내로 구분하여 부재의 재료와 살의 문양 등의 객관적인 정보를 사용자에게 제공함으로써 손쉽게 정보를 가공하여 설계할 수 있도록 구현한다. 두 번째, 창호의 개폐방식(여닫이, 미닫이)을 유형별로 구분하여 개발함으로써 지능 적인 설계가 가능하도록 구현한다.
4에서와 같이 창호를 구성하고 있는 요소별로 개발하여 상호 관계적으로 정보를 전달하도록 구성된다. 문짝의 경우에는 완자살, 세살 및 팔각창 등 문양별 선택이 가능하도록 개별적인 부품 형식(Macro)으로 변수형 모델링하였다. 문틀의 경우에는 문짝을 담는 틀로서 문짝 변수형 객체를 호출하여 배치시킬 수 있도록 변수형 모델링하였다.
문짝의 경우에는 완자살, 세살 및 팔각창 등 문양별 선택이 가능하도록 개별적인 부품 형식(Macro)으로 변수형 모델링하였다. 문틀의 경우에는 문짝을 담는 틀로서 문짝 변수형 객체를 호출하여 배치시킬 수 있도록 변수형 모델링하였다.
본 논문에서 제안하고 있는 한옥 창호 설계 구현 방법에 대한 유효성 검증을 위해 기존 현대식 건축물을 대상으로 개발된 한옥창호 설계 도구를 사용하여 한옥 창호를 적용하여 보았다.
두 번째로, 개폐방식은 여닫이와 미닫이로 속성을 구별하고 영역별로 그룹화하여 설계하였다. 여닫이 방식의 경우에는 문짝이 평면상 일렬로 배치되며, 돌쩌귀에 의존하여 앞, 뒤로 개폐됨으로써 문짝의 크기를 정의하여 사용자가 직관적으로 창호의 길이 정보를 입력 및 조절할 수 있도록 설계하였으며, 미닫이 방식의 경우에는 문짝이 평면상 상호 중첩 배치되며, 틀에 골을 만들어서 문짝을 수평으로 밀어 개폐됨으로써 문짝의 크기를 정의하여 문짝의 중첩 배치 및 개수, 문틀의 크기를 종류별로 세분화하여 설계하였다. 마지막으로 문짝을 구성하고 있는 살의 패턴을 각 부품요소별로 세분화하여 설계하였다.
연구 방법은 우선 한옥창호의 대표적인 종류 및 구성요소를 분석하고, 이를 토대로 현대 한옥창호의 설계에 BIM 기반 설계 방식을 적용할 수 있도록 프로그램 알고리즘을 설계하여 BIM에 기반한 변수형 모델링 모듈(Par ametric Modeling Module)과 사용자 인터페이스를 개발한다.
연구과정에서 한옥 창호의 특징 및 구성요소를 체계적으로 파악함으로써, 합리적인 부재별 속성 변화를 위한 관계성을 분석하고, BIM 기반 설계 방식을 고려한 한옥 설계 지원을 위해서 한국전통건축 및 현대건축의 주요 수장 요소를 형성하는 창호에 대한 실용적인 설계 방식을 제시하였으며, 구현한 설계 도구를 활용한 설계 사례의 시각적 모의실험을 시행해 봄으로써 그 실효성 및 활용도를 검증하였다.
3에서와 같이 템플릿 형태로 정의하고 설계 수행 시 각각의 부재별로 기능에 맞는 실제 정보값을 적용해야 한다. 이러한 점을 해결하기 위해서 사용자가 의도하는 한옥 창호 설계 정보를 시스템에 효과적으로 전달할 수 있도록 Fig. 3에서와 같이 시스템 접근 라이브러리(DLL; Dynamic Linking Library) 방식으로 설계하여 건축 전용 CAD 시스템인 ArchiCADⓇ 시스템 모듈에 탑재 가능하도록 Add-on(Plug-in)의 형식(*.apx)으로 개발 구현하였다.
한옥 창호 설계 도구의 개발은 건축정보모델링(BIM) 기반 설계 방식에서 활용할 수 있도록 지능형 모델러로 개발하고자 한다. 이를 위해서 실제로 설계되어 시공되는 한옥 창호의 구성 요소 및 구조 내용을 반영하여 사용자가 요구하는 다양한 설계 정보를 반영할 수 있도록 개발한다. 뿐만 아니라 선행 연구에서 개발한 한옥 통합 설계 시스템에도 추가적으로 탑재가 가능한 영역 모듈화로 구현하여 전체적인 완성도를 증대시키고자 한다.
한옥 창호 방식의 설계 요소를 설치 위치, 개폐 방식 및 부재간의 연계성 등의 항목 별로 분석하여 Fig. 5과같이 GDL 스크립트의 구조를 개발하였다.
한옥 창호 설계 도구의 핵심 요소인 변수형 모델링 모듈은 ArchiCADⓇ 시스템 자체 지원 언어인 GDL (Geometric Description Language)을 사용하여 개발하였으며, 최종 사용자 인터페이스는 ArchiCAD16 SDK(Software Development Kit)를 사용하여 개발하였다. 개발 툴에 정의된 API (Application Programming Interface)를 바탕으로 구조체(API_* 구조체) 및 함수 라이브러리(ACAPI_*();)를 사용하여 프로그래밍함으로써 구현하였다.
후속연구
이렇게 개발된 한옥 창호 설계 도구는 BIM 기반 설계방식을 따르고 있으므로 기 개발된 한옥 설계 시스템에 통합되어 신한옥 및 현대 건축의 설계 및 시공에 활용될 수 있는 가능성을 가지고 있다. 또한 장기적으로는 이러한 기술을 집약하여 현대 건축 및 한옥 건축의 실용화 및 산업화에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
이를 토대로 향후에는 복합 구조 형식의 개폐방식(들어열개, 분합문) 추가 개발 및 문고리 및 배목 등 부속자재 라이브러리, 한옥창호의 주된 요소인 살 문양을 중심으로 살대의 위치 및 개수를 부분적으로 변경이 가능하도록 개발하는 것이 필요하다. 마지막으로 BIM 환경에서 사용되는 소프트웨어 간의 호환성을 높이기 위하서 개방형 BIM 개념의 자료구조 체계 및 코드 개발 등이 필요하다.
본 연구에서는 한옥창호의 기본적인 유형을 선정하여 개발 가능성을 제시하였다. 이를 토대로 향후에는 복합 구조 형식의 개폐방식(들어열개, 분합문) 추가 개발 및 문고리 및 배목 등 부속자재 라이브러리, 한옥창호의 주된 요소인 살 문양을 중심으로 살대의 위치 및 개수를 부분적으로 변경이 가능하도록 개발하는 것이 필요하다. 마지막으로 BIM 환경에서 사용되는 소프트웨어 간의 호환성을 높이기 위하서 개방형 BIM 개념의 자료구조 체계 및 코드 개발 등이 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
창이란 무엇인가?
오늘날의 ‘창’은 채광이나 환기를 목적으로 하는 개구부를 뜻하며, ‘문’은 사람이나 물건 등이 이동할 수 있는 개구부를 의미한다.
한옥 창호 설계 도구의 개발을 위해 반영해야 하는 것은 무엇인가?
한옥 창호 설계 도구의 개발은 건축정보모델링(BIM) 기반 설계 방식에서 활용할 수 있도록 지능형 모델러로 개발하고자 한다. 이를 위해서 실제로 설계되어 시공되는 한옥 창호의 구성 요소 및 구조 내용을 반영하여 사용자가 요구하는 다양한 설계 정보를 반영할 수 있도록 개발한다. 뿐만 아니라 선행 연구에서 개발한 한옥 통합 설계 시스템에도 추가적으로 탑재가 가능한 영역 모듈화로 구현하여 전체적인 완성도를 증대시키고자 한다.
한옥이란 무엇인가?
한옥은 한국 고유의 건축양식으로서 한국인의 정서가잘 드러나 있는 생활문화이다. 최근 문화체육관광부를 중심으로 ‘한스타일’이라는 이름아래 한국 전통문화를 국가브랜드로 개발하여 세계화시키려는 정책을 추진하고 있는데, 한옥도 한글, 한식, 한복, 한지, 한국음악 등과 함께 주요 사업 분야 중 하나로 선정되어 있다.
참고문헌 (13)
Ministry of Culture, Sports and Tourism, Korean culture information center, "Han-style introduction", http://www.han-style.com, 2006.
Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs, Proceedings of the Synuposium on the Action Plan for the Vitalization of Hanok, 2010.
Korea Institute of Construction and Transportation Technology Evaluation and Planning, The Final Report on the Planning of Hanok Technology R&D project, 2009.
Sang-Hoon KIM, Joong-Hyun Choi, "A Study on the Modeling of Korean Traditional Architecture with", Journal of the Architectural Institute of Korea, Daejon.Chungnam Chapter Volume 10, Number 1, Serial Number 10, pp.117-123, 2002.
Joong-Hyun Choi, Jeong-Hoon Yoo, Sang-Hoon KIM, "A Study on the Modelling of Korean Traditional Architecture based upon an Object-oriented Parametric Geometry Modeller", Proceeding of 60th Anniversary Commemoration Conference of Korea Institute of Architecture, Volume 25, Number 1, pp.7-11, 2005.
Joong-Hyun Choi, Jeong-Hoon Yoo, Sang-Hoon KIM, "A Study on the Development of Intelligent Modelling Tool for the Industralization of Modernized Hanok", Journal of the Regional Association of Architectural Institute of Korea, Volume 9, Number 4, Serial Number 32, pp.117-123, 2007.
Joong-Hyun Choi, "A Study on the Development of a BIM Design Tool for Korean Traditional Fences", Journal of Korea Institute of Architectural, Volume 12, pp69-77, December. 2010.
Jeonghyun KIM, DongSeob Yi, Bonghee Jeon, Joong-Hyun Choi, "Parametric Modeling Methodology for Roof Components of the Traditional Korean House With Focus on Chu-nyeo, Gal-mo-san-bang, and Seon-ja-yeon", JABBE, vol.12 no.2, pp261-267, September, 2013. DOI: http://dx.doi.org/10.3130/jaabe.12.261
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