A Study on the Space Boundary Information Interoperability Improvement of IFC Data for Building Energy Performance Assessment

(1)

<학술논문> pISSN 1226-0606 eISSN 2288-6036

IFC 데이터의 건물에너지 성능평가를 위한 공간경계정보 호환성 향상 연구

최중식

¹

· 김인한

^2†

1

경희대학교 공과대학,

²

경희대학교 건축학과

A Study on the Space Boundary Information Interoperability Improvement of IFC Data for Building Energy Performance Assessment

Jungsik Choi

¹

and Inhan Kim

^2†

1

College of Engineering, Kyung Hee University

2

Department of Architecture, Kyung Hee University

Received 18 March 2014; received in revised form 11 May 2014; accepted 14 May 2014

ABSTRACT

Due to the increase of carbon dioxide and building regulations, BIM is considered a way of low-carbon and eco-friendly building development for its many advantages. The advantages can be maximized with Open BIM since it can produce optimal results for various purposes of energy performance assessment. However there are some problems in data interoperability in the process of Open-BIM based energy performance assessment. To solve such problems, this study focuses on space boundary information interoperability between IFC of Open BIM and IDF format of Energy Plus known as the most accurate and diverse energy performance assessment.

The study analyzes the analogous study then figures out the problems of IFC based energy performance analysis, and suggests the way of interoperability. Finally, the development of automa- tion program makes this way much more effective. The study of IFC data interoperability is useful for improving the reliability of Open-BIM based energy assessment.

Key Words: Energy Performance Assessment, Energy Plus, Industry Foundation Classes (IFC), Interoperability, Open BIM, Space Boundary

1. 서 론

BIM 기술은 기존의 2차원 기반의 설계에서 정 보 중심의 3차원 기반으로 발전되면서 건물의 생 애주기 동안에 생성되는 전반적인 정보를 담을 수 있어 건물디자인 설계에서부터 사전검토, 물량산

출, 에너지 분석 등을 가능하게 해준다. 이러한 BIM 모델에는 건물에너지 해석을 위해 필요한 정 보의 70% 이상이 이미 포함될 수 있기 때문에 BIM 을 이용한 에너지 성능평가의 경우 시간과 비용의 대폭적인 절감이 가능하다

^[1]

. 초기 설계단계에서 디자인 변경과 연계되어 BIM 기반의 에너지 성능 평가가 가능해진다면 에너지 측면에서의 디자인 대안에 대한 비교분석으로 설계 효율 향상을 기대 할 수 있다. 이러한 추세와 맞물려 개방형 BIM(Open

†Corresponding Author, [email protected]

(2)

BIM)

^[2]

기술에 대한 적용은 건물에너지 성능평가 에 있어 소프트웨어 지원의 한계에서 벗어나 에너 지 성능평가의 목적, 건물용도에 따른 결과 분석 등 분석 목적에 따른 최적의 결과를 얻어낼 수 있 는 장점이 있다

^[3]

. 개방형 BIM의 실현을 위해서는 buildingSMART 국제연맹에 의해 개발된 국제표 준포맷인 IFC(Industry Foundation Classes)

^[4]

가 이 용되는데, 이는 서로 다른 응용 소프트웨어들 간 의 정보 교환을 가능하게 해 주어 건설정보의 다 양한 활용을 통해 설계 및 해석을 가능하게 해준다.

개방형 BIM 기반의 건물에너지 성능평가를 위 해서는 IFC 데이터의 정보가 건물에너지 분석에 필요한 정보로 변환되는 과정이 필요하며, 현재는 이 부분에서 BIM 모델링 도구의 문제 또는 사용 자의 실수로 IFC의 호환성 문제

^[5]

가 발생하고 있 어 건물에너지 성능평가를 위한 IFC 데이터의 사 전 호환성 평가 및 향상 방안이 필요하다

^[6]

. 특히, 공간경계(Space Boundary) 정보는 3차원 형상의 IFC 데이터를 2차원의 면 정보로 변환이 필요함에 따라 사용되는 IFC 데이터의 정보이며, 이 정보는 건물객체의 자재, 속성, 형상정보를 포함하여 건 물에너지 성능평가를 위한 정보의 기준

^[7]

이 되기 때문에 이들의 호환성은 반드시 확보되어야 한다.

본 연구는 개방형 BIM 기반의 건물에너지 성능 평가를 수행하기 위하여 IFC 데이터에 저장된 건 물정보 중 공간경계정보의 호환성을 향상시켜 건 물에너지 분석 프로그램에 전달하여 건물에너지 성능평가의 신뢰성을 확보하는데 목적이 있다. 이 를 위해, 건물에너지 성능평가 진행과정에서 공간 경계를 중심으로 발생하는 IFC 데이터의 정보 호 환성의 결여에 대하여 해결방안을 제시하고, IFC 구조에 기반하여 건물정보를 확인하고 이를 자동 으로 해결할 수 있는 프로그램 개발을 통하여 IFC 데이터 호환성을 최종적으로 향상시킬 수 있는 방 안을 제시하였다.

본 연구를 진행하기 위해 사용된 에너지 플러스 (Energy Plus)는 DOE-2 엔진과 BLAST의 장점과 현재 에너지 성능평가 소프트웨어 중 가장 다양한 에너지 성능평가 기능을 가지고 있다

^[8]

. 이는 건물 에너지 성능평가에 필요한 다양한 요구정보를 파 악할 수 있고 IFC 데이터와의 호환성 정도를 다양 하게 테스트할 수 있어 본 연구의 적용 대상 소프 트웨어로 선정하였다.

개방형 BIM 기반의 건물에너지 성능평가를 위

해 현재 실무에서 사용되고 있는 IFC 2x3를 사용 하였고, SMC(Solibri Model Checker)를 통해 IFC 데이터의 구조를 확인하였다. 또한 에너지 성능평 가 소프트웨어에서의 데이터 호환검증을 위하여 Energy Plus의 파일 포맷인 IDF로 변환하여 Open Studio에서 확인하였다.

2. 에너지분석 관련 연구현황 및 이론적 고찰

2.1 개방형 BIM 기반 에너지분석 관련 연구현 황 분석

개방형 BIM을 통한 건물에너지 성능평가는 건 물의 목적에 따른 분석 소프트웨어의 사용에 의해 최적화된 결과를 얻을 수 있고, 데이터의 중립성 으로 인해 결과의 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 다 음의 Table 1의 연구들은 BIM 기반 건물에너지 성 능평가를 위하여 BIM 정보를 활용하여 건물에너 지 분석을 수행한 연구사례들이다. 이 연구들은 BIM 설계정보를 통하여 건물에너지 분석을 수행 하기 위해 IFC 데이터를 에너지 분석에 이용 가능 한 데이터로 변환하여 건물에너지 분석을 수행하 였으며, 이러한 연구를 기반으로 프로그램 개발을 이용한 BIM 기반의 건물에너지 성능평가를 위한 호환성을 향상시켰다.

Table 1의 연구들은 주로 IFC 데이터를 사용하 여 건물에너지 성능평가를 위한 데이터로 변환시 키고 그 과정에서 건물에너지 성능평가에 필요한 기타 정보들을 입력하는 과정을 가지고 있다. 그 러나, 이 과정에서 IFC 데이터는 건물에너지 성능 평가에 필요한 정보의 손실, IFC를 변환한 BIM 모델링 도구의 종류에 따라 IFC 데이터를 통한 건 물에너지 성능평가가 불가능해질 수 있다는 단점 들을 가지고 있다.

개방형 BIM을 통하여 건물에너지 성능평가를 진행하는 과정에서 모델링을 통한 IFC의 품질이 확보되었더라도 IFC 데이터의 호환성 문제들은 지 속적으로 발생하고 있다. 이는 일정한 가이드를 통 한 모델링이 진행되었다 하더라도 IFC 데이터의 변환 또는 모델링 과정 중 사용자의 실수가 있을 수 있기 때문이다. 이러한 문제는 사용자가 직접 데이터를 수정하기 어려우며, 발견하기가 쉽지 않 은 문제들이다. 위 연구들의 공통적인 문제점은 IFC 데이터의 사전검토 없이 직접적으로 IFC 데

(3)

이터를 읽어 들이게 되므로 IFC 데이터의 신뢰도 확인 없이 에너지 분석이 진행되거나 초기에 에러 를 발생시켜 건물에너지 성능평가가 원활히 진행 되지 못하게 된다는 것이다

^[9]

. 이러한 문제의 해결 을 위해서는 IFC 데이터를 사전 검증하는 단계가 필요하며 이를 진행한 후에 IFC 데이터 기반의 에 너지 분석을 수행하는 것이 바람직하다.

2.2 IFC 구조기반 공간경계정보

IFC는 EXPRESS 언어기반의 표준 포맷으로 구 성되어 정보를 다루는 많은 영역에서 데이터 활용 이 가능하고 정보의 사용에 있어서 제한이 없게 된다. 즉, 어느 소프트웨어에서도 큰 제약 없이 사 용이 가능하다. BIM 기반의 프로젝트를 수행하는 과정에서 각 단계별 목적에 따라 다양한 소프트웨 어가 사용되는데 상이한 소프트웨어의 환경에서 데이터의 효과적인 호환을 위해서 표준적인 방법 이 필요하다. 이때 IFC와 같은 국제산업표준을 사 용하여 소프트웨어 간 호환을 가능하게 하는 것이 개방형 BIM의 특성이다

^[13]

.

IfcSpace는 건물의 공간정보로써 건물에너지 분 석을 위한 기본 형상정보 및 속성정보를 생성하기 위한 필수정보이다. IfcSpace와 건물객체의 정보 는 IfcRelSpaceBoundary를 통하여 정보가 연결되 는 방식이며, IfcRelSpaceBoundary 정보를 통하여

건물객체의 형상정보와 속성정보를 건물에너지 성 능평가에 이용하게 된다. 건물의 모든 객체들은 이 와 같은 정보들의 연결 관계를 갖도록 IFC 구조에 서 정의하고 있으며, 이러한 구조를 기준으로 건 물에너지 분석에 필요한 정보를 확인하게 된다. 또 한, IFC에서는 건물의 표현방법에 따라 다양한 단 계(Level)를 구분하여 정의하고 있다

^[14]

.

공간경계는 건물의 형상정보 및 속성정보를 확 인하기 위한 정보로써 3차원의 IFC 정보를 2차원 의 건물에너지 분석을 위한 면 정보로 변환하기 위 하여 반드시 필요하다. 누락되거나 오류가 발생한 공간경계정보는 필요 정보의 수집 및 확인이 어려 워 정확한 건물에너지 성능평가를 수행할 수 없으 므로 이에 대한 검증이 반드시 필요하다. 다음의 Fig. 1은 이를 검증하기 위하여 IFC 건물객체 중 하나인 IfcRoof와 IfcRelSpaceBoundary의 연결 관 계를 나타낸 것이다. IfcRoof는 IfcBuildingElement 중 하나로 다른 건물객체들도 이와 같은 연결 관 계를 가지고 있다. IFC 데이터를 이용한 건물에너 지 분석을 위해서는 Fig. 1의 화살표 방향과 같이 건물객체에 해당하는 IfcRelSpaceBoundary 정보 를 찾아야 한다.

IfcRelSpaceBoundary의 정보가 IFC 데이터에 저 장되어 있지 않을 경우 IfcRoof의 정보를 확인할 수 없어 결과적으로 건물의 Roof 객체에 대한 정 Table 1 Case study of building energy performance assessment based on Open BIM

프로그램 주요 내용 주요 문제점

GST / IDFGenerator

[9]

• IFC 데이터를 Energy Plus에서 에너지분석을 수행하 기 위해 Energy Plus 데이터 포맷인 IDF로 변환이 가 능한 변환기 개발

• IFC 내 건물 형상 데이터를 Energy Plus에서 요구하 는 건물 데이터로 변환

• HVAC 시스템이 설정 가능한 인터페이스

• ArchiCAD 외의 BIM 소프트웨어에서 추출한 IFC 데이터 인식 에러

• Curtainwall 정보 미 지원

GB-IFC2IDF (IFC to IDF Converter)

[10]

•웹 상에서 건물의 일조분석 및 건물에너지 효율등급 의 예측이 가능

• IFC를 사용할 수 있는 소프트웨어 및 Energy Plus 이용

• IFC 정보를 추출하여 IDF 파일로 변환

• ArchiCAD에 특화 되어 있음

•변환된 IDF데이터의 확인 불가

Simergy [11]

• IFC와 gbXML의 데이터를 변환하고 Energy Plus에 그래픽 인터페이스를 추가한 에너지 분석 프로그램

• HVAC 시스템 템플릿 제공

•에너지 분석결과 및 보고서에 대한 시각화 기능 제공

• ArchiCAD 외의 BIM 소프트웨어에서 추출한 IFC 데이터 인식 에러

• IFC 인식 문제 발생시 원인 파악이 어려 움

Green BIM [12]

•상업용 IfcXML기반 에너지분석 프로그램

• Web기반 사용, 사용자가 건물정보 입력 (위치, 날씨, 기본정보, 자재정보)

• DOE-2.2 엔진사용, 공간 위주로 에너지 부하량 계산

• IFC와 비교하여 약 4배 무거운 ifcXML 사용

•다량의 수작업 정보입력 필요

• IFC 데이터의 변환과정 파악 불가

(4)

보 없이 건물에너지 분석이 진행되므로 부정확한 결과를 초래하게 된다.

이에 대한 정보의 유무를 확인하는 방안으로 IFC 데이터에 저장된 건물 각각의 객체를 Inverse 정보 로 IfcRelSpaceBoundary의 존재 여부를 확인하는 방법을 고려할 수 있다. 이 방안은 IFC 데이터에 서 생성되어야 하지만, Optional로 정의된 IFC 구 조 정의 또는 IFC 변환과정에서의 문제 발생으로 생성되지 않은 공간경계에 대한 정보도 찾아낼 수 있어 IFC 데이터의 호환성을 높이는 방안이 될 수 있다.

3. IFC 데이터의 공간경계정보의 호환성 향상 방안

3.1 IFC to IDF 호환 문제점

건물에너지 성능평가에 있어 IFC는 기본적으로 정의된 에너지 관련 속성정보가 부족하여 건물에 너지 성능평가를 수행하기 위한 정보가 충분하지 못하다

^[6]

. 또한 IFC는 도메인의 지속적인 확장의 가능성을 열어놓아 사용자에 의한 확장이 가능하 다. 이는 BIM 모델링 도구마다 IFC 데이터 산출

에 있어 정보의 배치를 다르게 적용할 수 있는 여 지를 주어 호환성에 어려움을 겪게 할 수 있다. 따 라서, IFC의 정보를 건물에너지 성능평가에 최대 한 이용하기 위해서 IFC 데이터의 속성정보를 에 너지 성능평가를 위한 대상 소프트웨어에서 사용 하도록 응용하는 방법이 필요하며 BIM 모델링 도 구에서 IFC 데이터 생성과정에서 발생하는 문제 를 해결하여 호환성을 증진시켜야 한다.

3차원의 건물형상을 표현하는 IFC와 달리 Energy Plus에서는 1차원의 점 좌표를 기준으로 한 2차원 의 면 정보를 기본으로 한다. 즉, IFC의 형상정보 표현의 변환이 필요하다. 이는 BIM 모델링 도구 에서 공간정보를 생성하여 IfcSpace에 대한 정보 가 IFC 데이터에 입력되어야 하며, IFC 데이터에 서 IfcSpace와 IfcRelSpaceBoundary의 속성정보를 이용하여 면 형태의 건물형상을 표현하고, 그 면 과 연계되어 있는 건물객체들의 속성들을 읽어 들 여야 한다. 이렇게 확인된 정보는 건물에너지 성 능평가를 위하여 Energy Plus 포맷인 IDF 형식으 로 정보의 매핑을 진행하게 되며 이렇게 진행되는 과정에서 형식이 다른 IFC 데이터는 변형되어야 하며, 건물에 필요한 정보가 누락되지 않았는지 확 Fig. 1 Diagram for linkage of IfcRoof and IfcRelSpaceBoundary

(5)

인하는 단계를 거쳐야 한다.

3.2 공간경계정보의 호환성 향상 방안

건물에너지 성능평가를 위해 생성된 IFC 데이 터는 신뢰성 있는 결과를 얻기 위하여 에너지 분 석에 사용되는 정보가 제대로 저장되어 있는지 확 인하는 작업이 필요하다. 이는 IFC 구조상의 문제 때문에 발생되는 것이 아닌 IFC 데이터로의 변환 과정에서 생길 수 있는 문제들이다. 따라서 이에 대한 확인 및 수정이 필요하다.

앞서 언급한 바와 같이 공간경계정보는 건물 에너지 성능평가를 위한 기본정보를 담고 있다.

공간경계정보의 오류는 에너지 분석결과에 대한 신뢰성을 저하시키게 되므로 IFC 데이터에서 저 장되어 있는 공간경계정보의 검증은 필수이다.

Fig. 2는 IFC 데이터에 생성된 공간경계를 기준 으로 객체 비교대상을 Roof로 하여 비교할 정보 에 대한 위치를 설명하는 다이어그램이다. 이에 앞서 확인되어야 할 사항은 IfcRoof에 대하여 IfcRelSpaceBoundary 객체가 생성되었는지의 확 인이 필요하고 이후에 다이어그램을 통한 정보의 비교가 필요하다. Fig. 2의 다이어그램은 Roof의 좌표정보, 형상정보의 위치를 찾을 수 있는 IFC 구 조를 정리한 것으로 두 객체의 정보 비교를 통하 여 공간경계정보의 검토를 진행할 수 있다.

Fig. 2에서 설명되고 있는 형상은 IFC 구조에서 정의된 형상표현방법 중 Swept Area Solid 방식으 로 IfcRelSpaceBoundary 정보에는 하위 타입인 IfcPlane과 IfcCurve를 가지고 있으며 이는 좌표정

보와 형상정보가 벡터를 통한 좌표계와 점 좌표 로 표현된다. IfcRoof의 경우에는 형상정보를 나 타내는 방법으로 IfcSlab 정의를 사용하며, Roof 와 연결된 Slab 정보를 찾기 위해서는 Fig. 2의 다이어그램을 참고하면 된다. IfcSlab에는 Roof 의 위치 및 형상정보가 존재하게 되며 이러한 정 보들을 기준으로 IfcRoof와 연결되어 있는 IfcRelSpaceBoundary 정보와 비교했을 때 문제가 발생될 경우 수정이 가능해진다. 이와 같은 방법 으로 Wall, Slab 객체에 따른 공간경계정보의 검토 를 진행할 수 있으며 오류가 발견되면 해당 정보 에 따른 IfcRelSpaceBoundary 정보의 수정이 가능 해 진다.

4. 호환성 검토 자동화 프로그램 개발 및 검증

4.1 호환성 향상을 위한 자동화 프로그램 개발 개방형 BIM 데이터인 IFC는 구조화를 통해 각 정보의 관계는 명확히 정의되어 있다. 하지만, IFC to IDF 변환 과정에서 IFC 저장방식 오류, 소프트 웨어 변환 시 일부 정보 왜곡 저장, 사용자의 실수 등으로 IFC 데이터를 통한 건물에너지 성능평가 에 문제가 발생될 수 있다.

이상에서 설명된 IFC 호환성 향상을 위한 연구 의 일부는 수작업으로 확인도 가능하지만, 프로젝 트 규모가 커질수록 검토가 어려우며 보다 정확하 고 빠른 수정을 위하여 본 연구에서는 다음의 Fig.

3과 같은 프로세스를 적용하였다.

Fig. 2 Comparison of building information for interoperability improvement of space boundary

(6)

본 프로세스는 IFC 데이터의 에너지 분석을 위 한 호환성을 검증하기 위하여 공간경계 중심의 객 체정보 분석을 수행하며 오류가 발생된 사항 중 사용자의 정보수정이 어려운 경우에 대하여 IFC 데이터의 자동검토 및 수정 프로세스를 진행한 다. IFC 데이터를 내부에 저장하게 되고 IFC 데이 터의 각 객체들이 IfcRelSpaceBoundary 정보와 연 결되어 있는 지 확인 작업을 수행하며, 만약 IfcRelSpaceBoundary 정보가 존재하지 않을 경우 해당 객체와 관계가 있는 공간정보를 선택하게 되 고, 해당 정보에 따라 IfcRelSpaceBoundary의 위 치 및 형상정보를 생성하고 최종적으로 해당 객체 에 대한 새로운 IfcRelSpaceBoundary 정보를 생성 하게 되어 누락된 건물에너지 성능평가를 위한 정 보를 IFC 데이터에 저장하게 된다.

공간경계는 정보 자체가 생성되지 않는 경우가 발생되는 데 사용자가 BIM 모델링 도구에서 생성 하는 것은 불가능하다. 객체의 IfcRelSpaceBoundary 정보가 존재할 경우라도 그 유효성을 검증하기 위 하여 IfcRelSpaceBoundary와 해당 객체의 정보를 비교하고 정보가 매치 되지 않을 경우 기존에 존 재했던 IfcRelSpaceBoundary 정보를 수정하는 작 업을 수행하게 된다. 공간경계정보가 존재할 때에 는 정보가 정확한지 여부를 검토하고 올바르지 않 을 경우 해당 정보에 대한 수정이 진행된다.

IFC 호환성을 검증하기 위해서 주로 IFC의 속 성정보를 검토하게 되며, 공간경계의 경우 BIM 모

델링 도구에서 생성된 객체의 형상정보와 일치하 게 생성되었는지 여부와 공간-건물객체 간 연결관 계가 생성되었는지 검토하는 작업을 수행하게 된다.

이상의 Fig. 4는 IfcRelSpaceBoundary가 생성되 지 않았을 때 이를 자동으로 검출하고 생성하기 위해 본 연구에서 개발한 인터페이스의 적용 예이 다. 건물의 각 객체들은 공간을 중심으로 정보가 연결되는데 공간경계가 생성되지 않을 경우 건물 객체가 어느 공간과 연결되어 있는지 확인이 되지 않아 GUID(Globally Unique Identifier)를 통한 공 간정보를 사용자가 확인한 후 생성을 진행하게 된다.

4.2 자동화 프로그램의 검증

개발된 프로그램의 검증을 위하여 단순 형태의 모델과 샘플 건물모델을 BIM 모델링 도구 중 하 Fig. 3 Process for generation of space boundary

Fig. 4 Interface for generation of IfcRelSpaceBoundary

(7)

나인 Revit Architecture에서 제작하여 본 논문에 서 개발한 프로그램 사용 전 후의 공간경계정보를 SMC 및 Open Studio에서 비교하였다.

4.2.1 단순 형태의 모델을 통한 검증

Fig. 5는 개발 프로그램을 통한 검토 이전의 공 간경계정보로 IfcRoof에 대한 공간경계정보가 존 재하지 않고 다른 객체들의 형상정보의 위치, 크 기가 건물객체의 정보와 다른 것을 확인할 수 있 다. 이는 IFC 구조 문제가 아닌 Revit Architecture 에서 IFC 데이터로 변환 시에 발생하는 문제로 다 른 BIM 모델링 도구에서도 공간경계 생성 시에 비슷한 문제가 발생한다.

Fig. 6은 개발 프로그램으로 검토 및 수정을 진 행한 후의 공간경계정보로 IfcRoof에 대한 공간경 계정보가 생성되었고 다른 객체들의 위치 및 크기 가 제대로 수정된 것을 확인할 수 있다.

이와 마찬가지로 건물에너지 성능평가를 위한 데이터인 IDF로 변환하였을 때 Fig. 7과 같이 제 대로 변환된 것을 확인할 수 있다. Fig. 7은 본 연 구에서 개발한 IFC 사전검토 프로그램을 이용하 여 IFC 데이터 호환성 검토 전과 검토 후의 형상 정보를 변환하기 위해 사용하며 IDF 포맷으로 변 환한 뒤 Open Studio를 이용하여 확인한 내용이 다. 수정 전의 형상은 지붕의 형상이 존재하지 않 고 건물의 스케일이 맞지 않았으나 수정 후의 경 우 지붕 형상이 생성되었고 스케일 또한 정상적으 로 변환되었다.

4.2.2 샘플 건물모델을 통한 검증

샘플 건물모델을 대상으로 IFC 데이터의 건물 에너지 분석을 위한 호환성 검토를 진행한 결과 Fig. 8과 같이 공간 14개 중 13개의 이름설정 오 류, 4개의 슬래브, 1개의 지붕 객체의 공간경계 미 생성 오류가 검출되었다. 이를 수정하기 위하여 수

Fig. 5 Checking of space boundary information (before program checking)

Fig. 6 Modification of space boundary information (after program checking)

Fig. 7 Checking of IFC geometry information using Open Studio after IDF conversion

Fig. 8 Result of object-space relation checking

(8)

정 인터페이스에서 변경하고자 하는 정보를 선택 하여 정보 수정을 진행하였다.

BIM 모델링 도구를 통해 IFC를 생성하였을 때 본 프로그램으로 IFC 데이터에서 일부 객체에 대 하여 공간과 객체가 연결되지 않아 공간경계가 생 성되지 않았던 것을 확인할 수 있었다. 이를 비교 하기 위하여 원본 IFC 데이터를 IDF로 변환했을 때의 형상정보와 본 개발 프로그램으로 IFC의 오 류를 수정한 후 IDF로 변환한 경우를 Fig. 9와 같 이 살펴보았다.

위 검증사항을 살펴본 결과 잘못된 정보입력과 BIM 모델링 도구에서 IFC 변환 시에 발생될 수 있는 오류 등을 본 개발프로그램을 통하여 확인할 수 있으며, 건물에너지 성능평가를 위한 IFC 데이 터의 호환성 향상 가능성을 기대할 수 있었다. IFC 데이터의 호환성 확보는 건물에너지 분석뿐만이 아닌 타 분야의 데이터 분석에서도 반드시 필요한 사항이다.

5. 결 론

최근 환경오염의 심각성이 대두되면서, 국내외 건설 산업에서 저탄소 배출 및 친환경 설계가 이 슈화 되고 있다. 이에 BIM 기술은 다양한 특성을 바탕으로 초기 설계단계에서부터 에너지 성능평 가의 가능성을 제시하고 있다. 본 논문에서는 개 방형 BIM 기반의 건물에너지 성능평가를 진행하 기 위하여 IFC 데이터의 호환성을 향상시킬 수 있 는 방안 중 건물에너지 분석에 있어 영향을 크게 미칠 수 있는 공간경계정보의 호환성 향상 방안에 대하여 제안하였다. 공간경계의 경우 개방형 BIM 기반의 건물에너지 성능평가의 기본 정보로써 IFC 데이터에 정확히 정보가 저장되어 있는지 확인이

필요하기 때문에 건물객체의 정보를 기준으로 이 를 확인하였다. 또한 본 논문에서 제안하고 있는 방안을 기초로 자동화 검토 프로그램을 개발하였 으며, 프로그램을 통한 자동화 검토로 발생되는 문 제가 해결될 수 있음을 검증하였다.

본 논문을 통하여 개방형 BIM 기반 건물에너지 성능평가 프로세스 환경에서 IFC 데이터의 공간 경계기반 형상정보의 호환성을 향상시켜 에너지 분석결과의 신뢰성을 높일 수 있고 자동화 해결방 안이 가능함을 제시함으로써 사용자에게 기존의 IFC 데이터의 호환성 확보의 어려움을 감소시킬 수 있다. 또한 이를 응용하여 각 프로세스에 필요 한 정보의 가공이 용이해져 개방형 BIM 기반의 건물에너지 성능평가의 적용 가능성을 높일 수 있 다. 이 연구를 기반으로 개방형 BIM 기반 건물에 너지 성능평가를 위한 IFC 데이터 호환성 확보방 안을 제시함으로써 모델링의 문제를 빠르게 파악 할 수 있고, 추후 설계단계에 따른 IFC 데이터 품 질관리방안을 통해 보다 신뢰성 있는 에너지분석 결과를 얻을 수 있을 것이다.

현재 BIM의 적용으로 인한 비정형 설계가 늘어 나면서 향후 이와 관련하여 비정형 형상에 대한 공간경계정보 검증을 위한 방안 연구가 진행되어 야 하며 보다 신뢰성 높은 건물에너지 성능평가를 위하여 국내 실정에 맞는 가이드라인 개발과 이에 따른 내용을 검증할 수 있는 프로세스가 추가적으 로 개발되어야 할 것이다.

감사의 글

이 논문은 2013년도 정부(교육과학기술부)의 재 원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 연구 임(No. 2013-065823).

References

1. Kim, Y., 2009, Energy Saving and Building Energy Analysis Program for Green Building Design, Journal of the KARSE, 26(9), pp.65-85.

2. Open BIM, http://www.buildingsmart.org/open- bim/.

3. Eastman, C., Teicholz, P., Sacks, R. and Liston, K., 2008, BIM Handbook: A Guide to Building Information Modeling for Owners, Managers, Architects, Engineers, Contractors, and Fabri- cators, John Wiley and Sons, Hoboken, NJ, Fig. 9 Comparison of IFC space boundary that is

generated through program

(9)

pp.32-40.

4. IFC, http://www.buildingsmart.org/standards/ifc/.

5. Choi, J. and Kim, I., 2011, Interoperability Tests of IFC Property Information for Open BIM based Quality Assurance, Transactions of the Society of CAD/CAM Engineers, 16(2), pp.92-103.

6. O’Donnell, J., See, R., Rose, C., Maile, T., Bazjanac, V. and Haves, P., 2011, SIMMODEL:

A Domain Data Model for Whole Building Energy Simulation, Proceedings of the 12th IBPSA Conference, Sydney, Australia.

7. GSA, 2009, GSA Building Information Modeling Guide Series (05-GSA BIM Guide for Energy Performance), USA.

8. Kim, I., Kim, J. and Choi, J., 2011, Development of the IFC Based IDF Converter for Energy Performance Assessment in the Early Design Phase, Transactions of the Society of CAD/CAM Engineers, 16(2), pp.146-155.

9. Bazjanac, V., 2008, IFC BIM-Based Methodol- ogy for Semi-Automated Building Energy Per- formance Simulation, Proceedings of the CIB- W78 25th International Conference on Informa- tion Technology in Construction, Santiago, Chile.

10. Joo, J., Lee, G., Yim, D., Jeong, I. and Kim, M., 2011, Development of Analysis Program for Energy Performance of Office Building Using IFC Format, Journal of the KIAEBS, 5(4), pp.194-200.

11. Lawrence Berkeley National Laboratory, http://

simergy-beta.lbl.gov/index.html, 2012.

12. Kim, G. and Yu, J., 2012, Development of BIM- based Intelligent Building Energy Analysis Sys- tem, Proceedings of KICEM Annual Conference, pp.323-324.

13. buildingSMART International, http://www.buildingsmart.org

14. Bazjanac, V., 2010, Space Boundary Require- ments for Modeling of Building Geometry for Energy and Other Performance, Proceedings of the CIB W78 27

^th

International Conference, Cairo, Egypt.

15. Ahn, K., Kim, Y., Park, C. and Kim, I., 2012, Development of Interface for BIM based Build- ing Energy Simulation, Journal of the Architec- tural Institute of Korea Planning & Design, 28(5), pp.283-292.

16. Kim, I., Yoo, H. and Choi, J., 2012, A Study on the Interoperability of IFC Property Infor- mation for Energy Performance Assessment in the Early Design Phase, Transactions of the Society of CAD/CAM Engineers, 17(6), pp.456- 465.

17. Kim, I., 2012, Development of OPEN BIM based Low Carbon Design and Large Scale Facility Maintenance Technology, Kyung Hee Univ. (proj- ect report).

최 중 식

1999년 경희대학교 건축공학과 졸업 2001년 경희대학교 건축공학(건축

정보기술) 석사

2011년 경희대학교 건축공학(건축 정보기술) 박사

2009년~2013년 사단법인 빌딩스마 트협회 기술연구소 수석연구원 2013년 미국 버클리국립연구소

(LBNL) Postdoctoral Fellow 2013년~현재 경희대학교 공과대학 관심분야: BIM(Building Information연구교수 Modeling), BIM Quality Control, 자동화 법규검토(Automated Code Checking), 데이터모델링 및 통합 전산설계환경(STEP, IFC), 건축정보기술, BIM기반 에너지 성능평가

김 인 한

1988년 서울대학교 건축학과 졸업 1991년 미국 Carnegie-Mellon 대학

건축학 석사

1994년 영국 Strathclyde 대학 건축 학 박사

1996년~현재 경희대학교 공과대학 건축학과 교수

2002년~현재 한국CAD/CAM 학회 이사

2004년~2008년 사단법인 STEP센 터 회장, 지식경제부

2008년~현재 사단법인 빌딩스마트 협회 수석 부회장

2010년~현재 대한건축학회 건축정 보기술위원회 위원장

2011년~현재 BCA 싱가포르 건설청 BIM 자문위원

관심분야: BIM(Building Infor- mation Modeling), CAAD, 데이 터모델링 및 통합 전산설계환경 (STEP, IFC), 건축정보기술, Digital Design Media