최근 BEMS(Building Energy Management System)는 공간정보를 적극 활용하고 있다. 공간정보가 포함된 BIM(Building Information Modeling)을 잘 활용한다면, 사용자는 공간정보와 연계된 직관적 건물 에너지 관리가 가능하다. 이 연구는 BIM-BEMS 연계를 위한 MF(Model Filter)을 활용한 데이터 맵핑 방법인 M-BDL(MF-based BIM Data Linkage)제안한다. 최근 BEMS은 3차원 공간정보를 적극 활용하고 있다. 이를 통해 사용자는 공간정보가 연계된 직관적인 건물 에너지관리가 가능하다. BIM 데이터를 에너지 관리 시스템에 활용하기 위해서는, 사용자 요구사항 관점에서 필요한 BIM 데이터만 BEMS과 연계할 필요가 있다. 하지만, Rich dataset인 BIM을 그대로 연계한다면 사용자가 불필요한 정보까지 관리해야 하는 부담을 주게 된다. M-BDL을 통해, 무거운 BIM 데이터에서 BEMS에 필요한 데이터만 맵핑함으로써, BIM데이터를 경량화할 수 있었고, 유지보수에 필요한 데이터량을 줄일 수 있다. 이 기술은 필요한 BIM 데이터만 필터링된 BIM 데이터와 BEMS 데이터베이스 간 연계할 수 있는 M-BDL 맵핑 방법을 제안한다.
최근 BEMS(Building Energy Management System)는 공간정보를 적극 활용하고 있다. 공간정보가 포함된 BIM(Building Information Modeling)을 잘 활용한다면, 사용자는 공간정보와 연계된 직관적 건물 에너지 관리가 가능하다. 이 연구는 BIM-BEMS 연계를 위한 MF(Model Filter)을 활용한 데이터 맵핑 방법인 M-BDL(MF-based BIM Data Linkage)제안한다. 최근 BEMS은 3차원 공간정보를 적극 활용하고 있다. 이를 통해 사용자는 공간정보가 연계된 직관적인 건물 에너지관리가 가능하다. BIM 데이터를 에너지 관리 시스템에 활용하기 위해서는, 사용자 요구사항 관점에서 필요한 BIM 데이터만 BEMS과 연계할 필요가 있다. 하지만, Rich dataset인 BIM을 그대로 연계한다면 사용자가 불필요한 정보까지 관리해야 하는 부담을 주게 된다. M-BDL을 통해, 무거운 BIM 데이터에서 BEMS에 필요한 데이터만 맵핑함으로써, BIM데이터를 경량화할 수 있었고, 유지보수에 필요한 데이터량을 줄일 수 있다. 이 기술은 필요한 BIM 데이터만 필터링된 BIM 데이터와 BEMS 데이터베이스 간 연계할 수 있는 M-BDL 맵핑 방법을 제안한다.
This study proposes MF (Model Filter)-based M-BDL (MF-based BIM Data Linkage), which is a model filter-based data mapping method for BIM (Building Information Modeling)-BEMS linkage. Recently, BEMS (Building Energy Management System) is actively utilizing 3D spatial information. This allows the user...
This study proposes MF (Model Filter)-based M-BDL (MF-based BIM Data Linkage), which is a model filter-based data mapping method for BIM (Building Information Modeling)-BEMS linkage. Recently, BEMS (Building Energy Management System) is actively utilizing 3D spatial information. This allows the user to intuitively manage the facility energy linked to spatial information. To use BIM data in energy management systems, it is essential to link BEMS with BIM data only in terms of the user requirements. On the other hand, if the BIM is a rich dataset and is linked as it is, the user will need to manage the unnecessary information. By mapping only the data required for BEMS in heavy BIM data through M-BDL, the BIM data can be lightened and the amount of data required for maintenance can be reduced. This technology proposes a mapping method that can link the BIM data with the filtered BIM data.
This study proposes MF (Model Filter)-based M-BDL (MF-based BIM Data Linkage), which is a model filter-based data mapping method for BIM (Building Information Modeling)-BEMS linkage. Recently, BEMS (Building Energy Management System) is actively utilizing 3D spatial information. This allows the user to intuitively manage the facility energy linked to spatial information. To use BIM data in energy management systems, it is essential to link BEMS with BIM data only in terms of the user requirements. On the other hand, if the BIM is a rich dataset and is linked as it is, the user will need to manage the unnecessary information. By mapping only the data required for BEMS in heavy BIM data through M-BDL, the BIM data can be lightened and the amount of data required for maintenance can be reduced. This technology proposes a mapping method that can link the BIM data with the filtered BIM data.
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문제 정의
마지막으로, 본 연구의 효과를 확인해 보기 위해 프로토타입을 개발하고, 제안 기술에 대한 효과에 대해 논의 한다. 본 연구의 흐름은 Fig 1과 같다.
본 연구는 MF 기반 데이터 경량화를 위한 시스템 구조 및 프로세스, 경량화된 BIM-BEMS 간 연계를 위한 데이터 구조 연구를 목표로 한다.
우선 제안 기술에 대한 국내외 기술 동향을 조사한다. 이후, 전문가 자문을 통해 BIM-BEMS 연계 시 고려사항을 도출한다.
BIM을 이용한 정보 시각화에 관한 연구가 있었다[5]. 이 연구는 3차원 웹브라우저로 BEMS 시스템을 구현한 사례를 소개하고 있다. BIM형상 렌더링을 위해 WebGL을 사용하고 있으며, 형상을 시각화하는 것에만 초점이 맞춰져 있다.
BIM 에너지 시뮬레이션 인터페이스와 관련된 연구가 있었다. 이 연구는 BIM과 에너지 시뮬레이션 시스템을 서로 연계하기 위한 방법에 대한 연구로, 에너지 플러스에 입력되는 IDF포맷을 IFC에서 어떻게 추출하는 방법에 초점을 맞추고 있다[1]. 탄소저감을 위한 3D BIM 기반 건물 에너지 효율화 방안에 대한 연구가 있다.
이외, IFC기반 3차원 형상 모델링 및 변환 방법에 대한 연구가 있었다 [7]. 이 연구는 BIM에서 건설 프로세스에서 필요한 형상 표면 추출 방법을 제안한다.
BIM 기반 지능형 건축물 에너지 분석 시스템 개발에 관한 연구가 있었다[4]. 이 연구는 IFC에서 데이터를 추출해 기존 에너지 분석 시스템에 필요한 데이터를 생성하는 방법에 초점이 맞춰져 있다.
이 연구는 효과적인 BIM-BEMS 연계를 위해, MF를 기반으로 필요한 BIM 데이터만 필터링해, 경량화된 BIM 데이터와 BEMS 데이터베이스 간 연계 방법을 제안하고, 사례 연구를 통해, 그 효과를 논의해 보았다. 사례 연구를 통해, 제안 방식의 경우, 다음과 같은 이익이 있음을 알 수 있었다.
이 연구를 통해, BIM-BEMS 연계 기술을 통한 효과적인 건축 공간 기반 에너지 관리 시스템을 실현하고자 한다.
BIM과 연계된 에너지 분석 시스템 현황을 분석한 연구가 있었다[3]. 이 연구에서는 이기종 에너지 분석 시스템들을 조사하고, 이 시스템과 BIM 연계를 위해 필요한 데이터를 확인하였다.
가설 설정
A3. BIM, BEMS 모델은 이기종 데이터로 서로 다르게 발전되어 온 것이다. BEMS 관점에서 BIM을 활용하기 위해서는, 어떤 BIM 데이터가 유스케이스에 필요한 것인지를 명확히 정의할 수 있는 방법이 필요하다.
C. filter는 유일 id와 name, condition으로 구성됨. condition은 BIM_URL에 지정된 대용량 BIM데이터를 경량화하기 위한 데이터 필터링 조건을 정의함.
제안 방법
BIM-BEMS Linkage Schema 구조는 object, element, property, geometry, container 클래스를 기준으로 relationship이 정의되어 있어, MF에 의해 필터링된 BIM데이터가 저장되고 관리될 수 있도록 하였다. 다음 그림은 BIM-BEMS Linkage Schema 구조이다.
이 연구는 BEMS 전문가 자문을 통해 BIM-BEMS 연계 시 고려사항을 확인하고, M-BDL 시스템 구조를 도출한다. MF를 기반으로 필요한 BIM 데이터만 필터링하여 경량화된 BIM 데이터와 BEMS 데이터베이스 간 연계 방법을 제안한다. 연구 범위는 BIM 형상 정보 연계를 제외한다음 같은 부분에 초점을 맞춘다.
도출한 고려사항을 바탕으로 BIM-BEMS 연계를 위한 M-BDL 시스템 구조, MF기술 및 연계 방법을 제안한다.
앞의 A1, A2, A3를 고려해, 사용자 유스케이스 관점에서 필요한 BIM 데이터를 정의하고, BEMS 데이터와 연계할 수 있는 방법을 고려해 본다. 예를 들어, BEMS 사용자, 관리자 관점에서 필요한 정보만 BIM에서 획득할 수 있는 문법을 제공할 필요가 있다.
이 연구는 BEMS 전문가 자문을 통해 BIM-BEMS 연계 시 고려사항을 확인하고, M-BDL 시스템 구조를 도출한다. MF를 기반으로 필요한 BIM 데이터만 필터링하여 경량화된 BIM 데이터와 BEMS 데이터베이스 간 연계 방법을 제안한다.
BIM 기반 에너지 시뮬레이션 도구 개발에 관한 연구가 있었다[6]. 이 연구도 앞서 에너지 분석 시스템 인터페이스 연구와 유사하며, BIM 저작도구인 Revit의 Addin 개발을 통해 인터페이스된 데이터를 이용하여, 에너지 분석하는 방법을 제안하고 있다. 이외, IFC기반 3차원 형상 모델링 및 변환 방법에 대한 연구가 있었다 [7].
우선 제안 기술에 대한 국내외 기술 동향을 조사한다. 이후, 전문가 자문을 통해 BIM-BEMS 연계 시 고려사항을 도출한다. 도출한 고려사항을 바탕으로 BIM-BEMS 연계를 위한 M-BDL 시스템 구조, MF기술 및 연계 방법을 제안한다.
지금까지 제안한 MF기반 BIM-BEMS 데이터맵핑 방법의 효과를 확인해 보기위해, 이미 구축되어 있는 BEMS 시스템에서 필요한 BIM 데이터를 필터링하기 위하여, B-BDL을 구현해 보았다.
대상 데이터
BIM-BEMS 연계를 위해 BIM 및 BEMS 개발 경험이 있는 5명의 전문가 자문을 수행하였다. 자문에 필요한 질문은 다음과 같았다.
본 사례에서는 K사에서 시험 운용하고 있는 BEMS 데이터베이스와 시스템을 대상으로 B-BDL을 적용해 보았다. 기존 K사 BEMS 데이터베이스 구조는 그림 4와 같다.
MF를 기반으로 필요한 BIM 데이터만 필터링하여 경량화된 BIM 데이터와 BEMS 데이터베이스 간 연계 방법을 제안한다. 연구 범위는 BIM 형상 정보 연계를 제외한다음 같은 부분에 초점을 맞춘다.
이론/모형
B-BDL 시스템 구현 시 활용한 소프트웨어 프레임웍은 그림 5와 같이 네트워크 기반 어플리케이션 개발에 사용 되는 라이브러리인 Nodejs, MVC 패턴의 적용을 쉽게 해주는 모듈이자 웹 앱 프레임워크인 Express Framework Express Framework을 사용하였다. MVC는 Model, View, Controller 약자로 하나의 모델을 다양한 역할로 구분하여 개발하는 디자인 패턴(Design Pattern)이다.
성능/효과
1. BIM 데이터 경량화: 무거운 BIM 데이터에서 BEMS에 필요한 데이터만 맵핑함으로써, BIM데이터를 경량화할 수 있었다.
2. 데이터 유지보수 노력감소: 유지보수에 필요한 데이터량을 줄일 수 있어, BEMS에 필요한 공간 및 속성 데이터만 관리하면 되었다. 이는 불필요한 데이터를 관리하는 데 필요한 시간과 노력이 감소됨을 의미한다.
3. 데이터 맵핑 방식 재활용: 유사한 BIM-BEMS 맵핑 시 M-BDL을 라이브러리처럼 활용할 수 있어, 맵핑 방법 재활용에 유리하다.
필요한 BIM 데이터만 BEMS에 맵핑되었으므로, BIM 데이터는 BEMS에 필요한 공간 및 속성 데이터만 관리하면 되었다. 이로서 BIM데이터가 경량화되어, 모바일 기기에서도 그림 7과 같이 BIM-BEMS 모델을 확인할 수 있었다. 아울러, BEMS 서비스에 관련된 BIM 데이터만 유지하므로, 불필요한 데이터를 관리하는데 필요한 시간과 노력이 감소될 수 있었다.
후속연구
본 연구는 다양한 유형의 샘플을 테스트하지 못한 한계가 있다. 향후, 본 연구 관련해 다양한 목적의 건물 에너지 관리 시스템과 유형별 BIM 데이터 샘플 기반으로 적용 효과를 분석할 계획이다.
본 연구는 다양한 유형의 샘플을 테스트하지 못한 한계가 있다. 향후, 본 연구 관련해 다양한 목적의 건물 에너지 관리 시스템과 유형별 BIM 데이터 샘플 기반으로 적용 효과를 분석할 계획이다.
최근, BIM기술의 발달로, 효율적인 BIM 기반 에너지 관리가 가능해졌다. 향후, 시뮬레이션 된데이터 뿐 아니라, BAS(Building Automation System)데이터, 현장 IoT(Internet of Things)센서 취득 데이터 및 시설물 관리 시스템에서 생성되는 다양한 빅 데이터(Big data)를 효과적으로 활용할 수 있게 되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
공간정보가 포함된 BIM을 BEMS에 잘 활용한다면 어떤 이점이 있는가?
최근 BEMS(Building Energy Management System)는 공간정보를 적극 활용하고 있다. 공간정보가 포함된 BIM(Building Information Modeling)을 잘 활용한다면, 사용자는 공간정보와 연계된 직관적 건물 에너지 관리가 가능하다. 이 연구는 BIM-BEMS 연계를 위한 MF(Model Filter)을 활용한 데이터 맵핑 방법인 M-BDL(MF-based BIM Data Linkage)제안한다.
BEMS에서 Rich dataset인 BIM을 그대로 사용할 때의 문제점은 무엇인가?
공간 정보가 포함된 BIM을 잘 활용한다면, 사용자는 공간정보와 연계된 직관적 건물 에너지 관리가 가능하다. 하지만, Rich dataset인 BIM(Building Information Modeling)을 그대로 사용하였을 때, 사용자가 불필요한 정보까지 관리해야 하는 부담을 주게 된다. 이런 문제를 개선하기 위해, 사용자 관점에서 필요한 BIM데이터만 BEMS로 맵핑할 필요가 있다.
BIM 데이터를 에너지 관리 시스템에 활용하기 위해서는 무엇이 필요한가?
이를 통해 사용자는 공간정보가 연계된 직관적인 건물 에너지관리가 가능하다. BIM 데이터를 에너지 관리 시스템에 활용하기 위해서는, 사용자 요구사항 관점에서 필요한 BIM 데이터만 BEMS과 연계할 필요가 있다. 하지만, Rich dataset인 BIM을 그대로 연계한다면 사용자가 불필요한 정보까지 관리해야 하는 부담을 주게 된다.
참고문헌 (7)
K. U. Ahn, S. M. Oh, Y. J. Kim, C. S. Park, I. H. Kim, "Development of Interface for BIM based Building Energy Simulation", Architectural Institute of Korea, Vol.31, No.2, pp.457-478, 2011. UCI: http://uci.or.kr/G704-A00167.2012.28.05.004
D. H. Lee, K. J. Kwon, J. H. Shin, S. H. Park, "3D BIM-based Building Energy Efficiency Solution for Carbon Emission Reduction", Journal of the Korean Society of Civil Engineers, Vol.33, No.3, pp.1235-1242, 2013. DOI: https://dx.doi.org/10.12652/Ksce.2013.33.3.1235
J. H. Yu, K. R, Kim, "The application of energy analysis system connected with BIM in Korea", Korea Journal of Construction Engineering and Management, Vol.13, No.3, pp.8-11, 2012.
J. H. Yu, K. R, Kim, "Development of BIM-based intelligent building energy analysis system", Korea Journal of Construction Engineering and Management, pp.323-324, 2012.
G. C. Cha, S. Park, "A Study on Information Visualization using Building Information Modeling", Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, Vol.16, No.6, pp.4170-4175,2015. DOI: https://dx.doi.org/10.5762/KAIS.2015.16.6.4170
K. H. Woo, J. M. Kim, "Development of BIM-Based Building Energy Performance Tool : Samsung Energy Performance(SEP)", Journal of the Architectural Institute of Korea Planning & Design, Vol.25, No.12, pp.113-120, 2009 UCI: http://uci.or.kr/G704-A00167.2009.25.12.037
Z. Jianping, Y. Zhang, "Methodology of 3D geometric modeling and model conversion of IFC-based BIM", Journal of Information Technology in Civil Engineering and Architecture, Vol.1, No.1, pp.40-50, 2009.
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