[논문]에너지 절약형 건물의 통합설계 확산을 위한 시뮬레이션 사용성 개선 방향 - 실무자 설문과 설계 프로세스 비교 및 분석을 중심으로 -

김선혜

doi:10.12813/kieae.2015.15.6.047

에너지 절약형 건물의 통합설계 확산을 위한 시뮬레이션 사용성 개선 방향 - 실무자 설문과 설계 프로세스 비교 및 분석을 중심으로 -
How to Improve Usability of Building Energy Simulation for the Integrated Design Process - Based on Practitioner Survey and Design Process Comparison - 원문보기

KIEAE journal = 한국생태환경건축학회논문집, v.15 no.6, 2015년, pp.47 - 56

김선혜 (Architectural Engineering Program, Seoul National University of Science and Technology)

Abstract ▼ AI-Helper

Purpose and Method: Despite benefits of building energy simulations, practitioners seem to be reluctant to use simulations for design decision making. By means of survey and interviews, this study aims to investigate domestic hindrance against increasing simulation usability, and to collect user requirement to enhance technical functionality of the simulation. Also this study compares the Information Sharing Workflow by Stantec and general domestic design process in order to identify a direction of the Integrated Design Process. Result: Finally this study wraps up with suggestions of how simulation functionality and use protocol should be in order to satisfy user requirement and also to gather more users.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

그러나 MEP (Mechanical Electrical and Plumbing) 엔지니어를 중심으로 에너지 절약형 건물의 설계프로세스에서 시뮬레이션을 적극적으로 활용하고자 하는 트렌드가 분명한 미국에 비해, 경험과 사례의 부족, 시뮬레이션 프로그램의 지역화 (Localization) 미흡 등의 다양한 이유로 인해 국내 설계프로세스에서는 시뮬레이션의 활용도가 상당히 떨어지는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 국내 에너지 절약형 건물 설계 프로세스에서 시뮬레이션 활용을 가로막는 장애물과 문제가 무엇이며, 이를 극복하기 위해서는 어떠한 연구와 개발에 투자가 필요한 지를 분석하고자 한다.
실제 설계 업무에서 시뮬레이션이 어떻게 사용되고 있는지에 대하여 에너지 절약형 건물의 설계에 가장 직접적인 의사결정권자인 실무 설계자의 의견을 수렴하여 기술 및 도구적 관점에서 시뮬레이션 활용 활성화를 위한 신규 연구개발의 방향과 논의점을 제시하는 것이 본 연구의 목적이다. 이에 따라 본 연구는 다음과 같은 과정으로 진행되었다.

가설 설정

4) Revit에서 작성된 건축 도서에 표현된 건물 외피의 디테일이 에너지 모델로 변환되지 않는다. 즉 변환과정 중 정보의 손실이 발생한다.

제안 방법

넷째, 에너지 절약형 건물의 설계에 관여하는 실무자들의 업무 효율을 향상시키고 합리적인 의사결정을 지원하기 위한 시뮬레이션의 사용성 및 기능에 대한 개선사항과 시뮬레이션 사용 프로토콜에 대한 개선사항을 정리하고, 기존의 건물 설계 프로세스의 개선방향을 제안하였다.
둘째, 건축, 기계 설비 설계자, 에너지 컨설턴트를 대상으로 시뮬레이션을 사용한 에너지 성능 평가가 국내 건물 설계프로세스에서 어떤 식으로 쓰이고 있으며, 개선해야 할 문제점, 건의사항 등에 관한 설문과 인터뷰를 실시하였다.
또한 설계자가 대상 건물과 기계 전기 설비의 에너지 특성에 관한 종합적인 지식을 습득하는데 도움을 주어 설계자의 전문지식을 축적하는 데에도 요긴한 수단이 될 수 있다. 본 연구에서는 이러한 시뮬레이션의 장점에도 불구하고 국내 설계단계에서 적극적으로 사용되지 못하는 이유와 개선방향에 대해 알아보고자, 설문과 인터뷰를 통하여 실무 전문가들의 의견을 수렴하고 BIM과 시뮬레이션을 활용한 통합 설계 프로세스를 개발하여 설계자간의 협업 효율을 증진시켰다는 Stantec의 프로세스와 국내 일반 설계 프로세스를 비교 및 분석하였다. 그 결과 에너지 절약형 건물의 설계에 관여하는 실무자들의 업무 효율을 향상시키고 합리적인 의사결정을 지원하기 위한 시뮬레이션의 기능 개선 요구사항을 정리하고 시뮬레이션사용 프로토콜과 통합설계 프로세스의 개선방향을 제시하였다.
셋째, BIM과 시뮬레이션을 활용한 에너지 절약형 건물의 통합 설계 프로세스를 구축하여 건축설계자와 엔지니어간의 협업효율을 증진시켰다는 Stantec의 사례를 벤치마킹하고 국내 건물설계 프로세스를 비교 분석하여 국내 통합 설계 프로세스가 어떤 식으로 변화되어야 하는지를 논의하였다.
첫째, 설계 단계에서의 건물 에너지 성능 평가에 관한 국내외 연구 현황을 조사하였다.

대상 데이터

본 설문은 국내의 대형 건축설계 사무소 3곳, 기계설비 설계사무소 4곳, 건설사 1곳, 친환경 컨설팅 사무소 2곳에서 설계 업무를 직접 수행하고 있으며 BIM과 시뮬레이션으로 건물 에너지성능 해석 경험이 있는 경력 4년차 이상의 20여명의 실무 전문가를 대상으로 진행되었다. 다양한 의견을 피력할 수 있도록 아래와 같이 서술형 질문 형식을 채택하였으며, 필요에 따라 인터뷰와 테스트도 실시하였다.

데이터처리

은 에너지 절약형 건물의 설계에서 BIM과 시뮬레이션을 활용도를 높이기 위해 설계 단계에 따라 확정되는 건물 에너지 성능 변수의 종류, 불확실성의 정도, 정보 제공자와 공유자 등을 명시한 건물 에너지 정보 공유 워크플로우(Work flow)[7]를 개발하여 여러 사례를 통해 건축설계자와 엔지니어 사이의 의사소통을 향상시키고 협업의 효율을 증진시킨 것으로 알려져 있다. 비록 Stantec의 워크 플로우가 업계의 표준 설계 프로세스는 아니며 각 프로젝트의 고유한 특성에 따라 워크 플로우가 변형될 수 도 있지만, 실제 프로젝트에서 검증되었다는 측면에서 벤치마킹의 가치가 있으므로 국내의 일반적인 설계 프로세스와 비교하여 에너지 성능 관련 설계 정보 흐름의 차이점을 분석하였다.

성능/효과

1) 대부분의 응답자가 BIM이 건물 형상정보 모델링이 용이하게 함으로 시뮬레이션의 생산성이 향상된다는 점에 동의하였다. 그러나 BIM 저작 도구에서 자동적으로 제공하는 에너지 시뮬레이션에 대해서는 그 결과를 신뢰할 수 없다는 의견도 있었다.
2) 설계 단계에서 작성된 BIM이 건물 에너지 모델로 변환되기 위해서는 정보의 간략화가 필수적인데 객관적인 간략화 기준과 정형화된 모델 변환 방법이 필요하다.
3) Revit에서 작성된 BIM을 에너지 모델로 변환 시 모델러가수작업으로 변환하여야 할 부분이 많으므로 보다 스마트한 모델변환이 필요하다.
본 연구에서는 이러한 시뮬레이션의 장점에도 불구하고 국내 설계단계에서 적극적으로 사용되지 못하는 이유와 개선방향에 대해 알아보고자, 설문과 인터뷰를 통하여 실무 전문가들의 의견을 수렴하고 BIM과 시뮬레이션을 활용한 통합 설계 프로세스를 개발하여 설계자간의 협업 효율을 증진시켰다는 Stantec의 프로세스와 국내 일반 설계 프로세스를 비교 및 분석하였다. 그 결과 에너지 절약형 건물의 설계에 관여하는 실무자들의 업무 효율을 향상시키고 합리적인 의사결정을 지원하기 위한 시뮬레이션의 기능 개선 요구사항을 정리하고 시뮬레이션사용 프로토콜과 통합설계 프로세스의 개선방향을 제시하였다.
그러나 수직적 설계 발주 체계와 저가의 설계비 때문에 시뮬레이션 도입이 불가능하다고 간주하고 조직 체계의 변화를 기다리기에는 시뮬레이션의 사용성과 사용 프로토콜의 개선으로 더 많은 사용자를 끌어들일 수 있는 가능성이 더 크다고 본다. 시뮬레이션의 기능에 대한 요구사항의 핵심 키워드는 사용성의 향상, 모델링 지식의 정량화, 분석의 다각화이며 이에 관련한 연구 개발 방안은 기존 시뮬레이션 틀을 벗어난 신규 플랫폼과 전문지식을 정량화 및 정규화 하는 신규 알고리즘의 개발로 귀결된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	시뮬레이션이 설계단계에서 적극적으로 사용되지 못한 이유는?	이러한 시뮬레이션의 장점에도 불구하고 시뮬레이션이 설계단계에서 적극적으로 사용되었지 못한 이유는 비싼 모델링 비용 때문이었다. 그러나 설계프로세스에서 BIM (Building Information pISSN 2288-968X, eISSN 2288-9698http://dx.
	시뮬레이션은 무슨 목적으로 개발되었는가?	시뮬레이션은 연구개발 중인 제품의 성능 해석을 위한 수단으로 개발되었고 유체역학과 열공학의 관점에서 건물 에너지 시뮬레이션의 정밀도를 향상시키기 위한 연구는 많이 진행되었으나 건물 설계 보조도구로써 시뮬레이션의 활용도를 향상시키기 위한 연구는 드문 편이다. 김덕우(2012)는 시뮬레이션이 설계단계에서 잘 활용되지 않는 이유를 설계조직 외부의 문제, 설계조직 내부의 실무 설계자와 시뮬레이션 모델러 사이의 문제, 시뮬레이션 프로그램의 사용성 부족 문제라고 분석하였다 [1].

참고문헌 (7)

김덕우, 박철수 "설계 과정에서의 빌딩 에너지 시뮬레이션 도구 활용과 개선", 대한건축학회논문집, 제 28권 제 10호, 2012 // (Kim, Deuk-woo, Park, Cheol-soo, "Needs and issues for better use of building energy simulation tools at design stage", Journal of the AIK, Vol.28, No. 10, 2012)
추승연, 이권형, 박선경 "Green BIM 가이드라인 개발을 위한 모델링 수준 설정에 관한 연구", 대한건축학회논문집, 제 28권 제 6호, 2012 // (Choo, Seung-Yeon, Lee, Kweon-Hyung, Park, Sun-Kyoung, "A Study on LOD for development of Green BIM guidelines", Journal of the AIK, Vol.28, No. 6, 2012)
조현정, 김연수, 마영균, "설계 프로세스를 고려한 BIM 작성기준에 관한 연구", 한국BIM학회논문집, 제 3권 제 1호, 2013 // (Cho, Hyun-Jung, Kim, Yeon-Soo, Ma, Young-Kyun, A Study of LOD for BIM model applied the design process, Journal of KIBIM, Vol.3, No. 1, 2013)
오민호, 안정환, 이재욱, "국내 BIM 기반 MEP 설계관리를 위한 모델링 상세수준 제시", 한국건설관리학회 학술발표대회 논문집, 2013 // (Oh, Minho, Ahn Junhghwan, Lee, Jaewook, A proposal of LOD for the Domestic BIM-based MEP Design Management, Proceeding of KICEM, 2011)
박경순, 고정림, "친환경 리모델링을 위한 BIM 기반 환경 및 에너지 성능 분석 통합 프로세스 구축에 관한 연구", 한국건축친환경설비학회논문집, 제 7권 제 2호, 2013 // (Park, Kyung-Soon, Ko, Jung-Lim, A Study on the integrated process establishment of BIM-based environment and energy performance analysis for sustainable building remodeling, Journal of KIAEBS, Vol.7, No. 2, 2013)

상세보기
Stantec, www.stantec.com, 2015
Matt Grinberg, Adam Rendek, "Architecture & energy in practice: implementing an information sharing workflow", Proceedings of BS2013, Chambery, France, 2013

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