초록 ▼

본 연구는 BIM을 활용하여 탑상형 공동 주택에서의 친환경 설계 목표에 부합할 수 있는 통합설계기술 개발을 최종 목표로 한다. 본 연구는 설계 초기의 단계에서 건축설계팀에서 비교적 쉽게 사용할 수 있고 여러 대안에 대한 검토를 직각적으로 수행할 수 있으며, 최종 결과물에 대한 예측을 간단하고 명료하게 제시할 수 있는 BIM의 친환경 설계에서의 특화된 적용 가능성과 최적의 활용을 통한 환경성능 최적화 통합디자인 시스템에 주목하여 단계별 연구를 진행하였다. 최종적으로는 주거용 건축물의 평, 입, 단면에 대한 단위 세대의 유형화와 일조환

본 연구는 BIM을 활용하여 탑상형 공동 주택에서의 친환경 설계 목표에 부합할 수 있는 통합설계기술 개발을 최종 목표로 한다. 본 연구는 설계 초기의 단계에서 건축설계팀에서 비교적 쉽게 사용할 수 있고 여러 대안에 대한 검토를 직각적으로 수행할 수 있으며, 최종 결과물에 대한 예측을 간단하고 명료하게 제시할 수 있는 BIM의 친환경 설계에서의 특화된 적용 가능성과 최적의 활용을 통한 환경성능 최적화 통합디자인 시스템에 주목하여 단계별 연구를 진행하였다. 최종적으로는 주거용 건축물의 평, 입, 단면에 대한 단위 세대의 유형화와 일조환경 최적화를 위한 주동 배치방법론, 외피 성능 최적화를 위한 입면 구성 방법론, 저층부의 필로티 공간 확보를 통한 바람길 확보를 위한 주동 형태구성방법론과 배치방법론에 대한 연구를 진행하였으며 주요 내용은 다음과 같다.

<건축물의 에너지 성능에 영향을 미치는 변수의 상호 연관성 분석을 통한 통합설계 방향 설정>
- Green BIM 소프트웨어를 활용하여 일조, 일사, 자연환기 측면에서 각 방위각(배치각)별 특징과 장단점에 대해서 분석하고 환경 성능 최적화를 위한 기본 요건에 대해 파악함.
- 일조, 에너지, 실내조도, 환기 성능 시뮬레이션과 해석을 진행하여 건축물의 주향, 층고, 매스의 형상, 외피의 구성과 창호의 크기, 차양 장치 등 에너지 성능에 영향을 미치는 모든 디자인 요소와 에너지 성능 간의 상호 연관성을 분석함.
<일조 및 일사 최적화 형태 구성 방법론 개발>
- Green BIM 기반 시뮬레이션을 바탕으로 주동 매스 형상을 일조환경에 최적화 될 수 있도록 하여 주거용 건축물에서 모든 세대가 최소 2시간의 일조시간을 만족시킬 수 있도록 하는 매스 구성 방법론을 개발함
- 동지 기준 일조환경 최적화를 위한 방위각별 적정 이격거리와 자가음영의 제거 방법, 복합음영에 대한 고려 방법에 관한 종합적인 방법론을 제시함.
- 태양의 입사각의 원리를 3차원으로 활용하여 겨울에는 태양빛을 끌어들이고 여름에는 상부 혹은 측면의 매스 형태 자체가 Shading 역할을 할 수 있는 형상을 개발함.
<바람길 확보를 위한 배치 및 외피 설계 방법론 개발>
- Green BIM을 활용하여 환기로 인하여 에너지를 절감할 수 있는 봄과 가을, 여름철의 Prevailing wind에 대한 분석을 진행하여 방위각(배치각) 별 차이점에 대한 파악함.
- 국내 주요 도시의 자연환기를 이용할 수 있는 기간 동안의 주풍향을 파악하고 일조조건과 함께 방위각(배치각)을 고려하는 매스 구성 방법론을 제시함.
- 개발된 Passive Solar Parametric Design에 자연환기 성능을 추가하여 형태 구성을 추가로 조율하고, 제시된 각각의 유형을 환기 성능의 관점에서 평가하고 장단점을 분석하여 매스 구성 및 배치 방법을 조정함.
- 여러 건축물이 군집된 형상을 이루는 경우에서는 매스의 배치 방법에 따라서 자연풍의 유입 가능성이 현저하게 달라지게 되므로 배치를 위한 건축물간의 3차원 이격거리 모델을 개발함. CFD 시뮬레이션을 통하여 옥외공간과 실내공간에서 Natural Ventilation을 최적화 할 수 있는 방법론을 제시함.
<에너지 성능 최적화를 위한 외피 설계 방법론 개발>
- 일조환경 및 자연환기 성능을 고려한 Preliminary Building Mass를 대상으로 냉난방 부하에 기반한 에너지 소요량 및 실내 빛 환경을 평가하고, 이를 기반으로 유형별 환경적 특징에 대한 분류화 작업을 진행함. 각 유형별로 창호의 크기, 외피의 구성방식에 대한 차별화된 설계 방법론을 제시하고 시뮬레이션을 통하여 검증하여 에너지 성능 최적화 외피(Building Envelope)을 제시함.
- 외피 구성을 위한 적정 열관류률 설정과 외피의 구성방식, 창문의 크기와 모양, 외부 차양 장치의 구성에 대한 세부적인 디자인 방법론을 개발함.