A Study on the Development of an Intelligent Modeler for Modernized Korean Traditional Buildings using BIM Systems

(1)

BIM 체계를 적용한 현대 한옥건축 모델러 개발에 관한 연구

A Study on the Development of an Intelligent Modeler for Modernized Korean Traditional Buildings using BIM Systems

조연준* 조길환**

Cho, Yeon-Jun Jo, Giran

Abstract

In the construction field, there has been a recent and unprecedented increase in the research and development of modernized Korean traditional buildings, This is because, in today’s modern society, the basic needs for survival have already been met and more people are now recognizing the importance of the identity of our unique culture. It is therefore tim- eous to consider not just how to preserve and use Korean traditional buildings, but also how to develop them into more industrialized and modernized buildings in a practical way. Recently, the direction has been focused on the industrialization of modernized Korean traditional buildings, including their evolution, and development, as well as on the numerous cases where construction has been delayed. In order to industrialize modernized Korean traditional buildings , we need to standardize their form and actively introduce current IT (Information Technology). In order to achieve this, it is abso- lutely necessary to change from the CADD (Computer Aided Design and Drafting) system to the BIM (Building Infor- mation Modeling) system, which reflects the concept of Virtual Architecture. Therefore, the aim of this study is to discuss the possibilities of using BIM system for industrialization of modernized Korean traditional buildings, extend the foundation of the form library, and develop an intelligent modeler. It is also necessary to exemplify a case model for modernized Korean traditional buildings to which BIM is applied.

Keywords :

Modernized Korean Traditional Buildings, Virtual Building, Building Information Modeling, Component Modeling

주 요 어:현대한옥

,

^가상^건축

,

^{건축정보모델링}

,

^구성^요소^모델링

I. 서 론

1. 연구배경 및 목적

한옥은오랜 시간에 걸쳐 한반도의 풍토와 인문적 여 건에 맞게 진화 발전되어 온우리의 고유한 건축적 문화 콘텐츠이다

.

최근 한옥건축은 기본적인 삶의 조건들이 해 결되어가고

,

^우리 ^스스로가 ^고유한 ^문화적 ^정체성을 ^더욱

더 중요하게 생각하면서

,

^이전보다 ^훨씬 ^중요한 ^연구와

개발의 대상으로 떠오르고있다

.

따라서 기존 한옥을 잘 보존하고 활용하는 문제뿐만 아니라 현실에 맞는 산업화 된한옥건축 추진 방향에 대해서고민해야 하는 시점이 되었다

.

^{근대화과정에서} ^잠시 ^{중단되었던} ^{한옥건축의} ^진

화와 발전

,

그리고 그결과로서의 확산이라는 한옥건축의

산업화에 초점을 맞추고 있다

.

사례로는

2007

년

3

월부터

두차례에 걸쳐대통령자문 건설기술·건축문화선진화위 원회 주최

‘

한옥의발전보급 심포지엄

’

및

‘

지자체의 한 옥발전 워크숍

’

^개최

, ‘

^{한옥산업화가}^가능한가

’

^라는 ^주제

로회의를진행하였으며

, 2008

년

5

월에는 도시공간연구소 와서울학연구소 주최

‘

한옥건축 산업화를 위한 기반구축

연구

’

에관한 심포지엄의 개최 등을 들 수 있다

.

한옥건축의 산업화를 위한 방식 중의 한 가지는 한옥 부재별 표준화 및 첨단

IT

^기술 ^접목을 ^{적극적으로} ^도입

함으로써 산업화의기본적인 틀을 마련할 수 있다

.

이를 위해서 먼저

,

현재 실무에서 보편적으로 사용하고 있는 전산제도방식인

CADD(Computer Aied Design Drafting)

시스템에서 가상건축

(Virtual Architecture)

^개념을 ^반영한

건축정보모델링

(BIM; Building Information Modeling)

^시

스템 방식으로 패러다임의 변화가 절실한 상황이다

.

두 번째로는 현재 한옥설계를 진행하기 위한

CAD

시스템 관련 미들웨어 개발 및지원은 매우 미비한 상황이다

.

이 와 같은 문제점을 해결하기 위해서 본 논문에서는 한옥 건축의 산업화를 위한 건축정보모델링

(BIM)

체계를 정립 하고 현대 한옥 부재 라이브러리 구축 및 가구구조 모델 러를 개발하여 건축정보모델링 체계를 적용한현대 한옥 건축 모델링 적용사례를 제시하는 것으로 한다

.

본연구는 매우 시연성이 있는 연구로 여겨지며 앞으 로한옥건축의산업화에중요한자료가될것으로사료된다

.

2. 연구방법 및 범위

본연구는 현대 한옥건축 관련 문헌과 현장 답사를 통 한시공 현황을 조사하여 한국전통건축의 목구조 방식을

**정회원(주저자,교신저자),전남대학교 건설환경공학과 박사수료

**정회원, 전남대학교 건축공학과 정교수

(2)

분석하고건축정보모델링

(BIM)

정의및체계를정립한다

.

이를 통하여 현대 한옥의 합리적인 가구구조 모델러 개

발을 위한구성요소 모델링

(Component Modeling)

기법을

제시하고 현대 한옥건축의산업화를 위한 부재라이브러 리 및

3

차원 형상 정보 적용을 제시한다

.

본 연구의 범 위는 전라남도청이 한옥시범마을조성사업을 추진 중에있 는전라남도 영암군 군서면 구림리에위치한 현대한옥 마 을단지를 실험사례로 정하고

“

한옥 시공 매뉴얼

”

¹⁾을토대 로 설계

,

시공

,

및 유지보수 관리 등을 손쉽게 제공할 수있는 건축정보모델링

(BIM)

체계의 현대 한옥건축 가 구구조 모델러의 기본 틀을 개발하는 것으로 한다

.

II. 이론 및 선행연구 검토

1. 한국전통건축 목구조 방식 및 분류 체계

1)

^{한국전통건축} ^목구조 ^방식

한국전통건축의 전통적인 목구조 방식은 간

(

間

)

이 기본 단위로 결구되어 건물을 만들어간다

.

내부공간의 성격과 특성은 간

(

間

)

의구성방식을 바탕으로 조직되며

,

지붕형태 역시 목구조의 외연적 결과로서 결정된다는 점에서

,

^한국

의전통적인 목구조 방식은

‘

한옥

’

의가장 기본적인 조건 이다

.

또한 한옥은 나무를 가공해서 기둥을 세우고 주두 를놓고

,

그 위에보를 걸고 장여

,

도리와 서까래를 맞추 어세운 살림집이다

.

한옥 처마선은 단순히 수평면상의

2

차원적인 선이아닌

3

^차원적인 ^만곡선을 ^이루고 ^있다

.

^그

리고 이 처마선은 서까래 마구리끝점들의 궤적이 모여 서 만드는 선이다

.

²⁾

한국전통건축 목구조는대목에서부터 소목의 순서로 시 공되며 대목의 경우에는 연함을 제외한한옥의 전반적인 요소를 다룬다

.

초석을 놓는 것부터 시작해서 기둥세우기

,

창방·평방

,

공포부

,

보

,

도리

,

추녀

,

서까래

,

평고대

,

지 붕개판

,

산자 엮기

,

벽체 외엮기

,

포벽 힘살 넣기

,

인방재

,

머름대

,

문선

,

주선

,

우물마루 짜기까지 대목의 작업 범위 이다

.

^소목의 ^경우에는 ^판문과 ^살창을 ^제외한 ^일반적인

창호

(

세살창·문

,

정자살창·문

,

완자살창·문 등

)

를제 작하여설치하며

,

정교하고수려한장식의요소를다룬다

.

와공의 경우에는 연암부분을 포함하여 적심

,

보토

,

강회

,

기와잇기 등을 담당한다

.

과거와는 달리 현재에는 작업의 편리성에 의하여 연함부분을 제작한다

.

미장공의 경우에 는벽체 바르기

,

양벽 바르기

,

강골막이

,

기단상부 강회다 짐바르기

,

포벽바르기

,

방바닥 바르기등 주로 면을 고 르고 마감 작업을 진행한다

.

³⁾

2)

^{한국전통건축} ^구조 ^분류 ^체계

한국전통건축은 다음과 같은 분류 체계로 구분한다

.

첫째

,

기초부

(

지정

,

기단

,

초석

)

로서 건축물의 기초가 되

는지반을 다진 후에기단을 쌓는다

.

다음으로 초석을 건 축물의 기둥 위치에 배치한다

.

둘째

,

축부

(

기둥

,

벽체

,

공포대

)

로서 포가 있는 건축물과 포가 없는 건축물로 구분되어 진다

.

먼저

,

포가 있는 건 축물의 경우에는 기둥과기둥에 결합되는창방

,

평방까지 를 일반적으로 축부라고칭하며

,

^공포대를 ^구성하고 ^있는

포작부

(

^주두

,

^소로

,

^첨차

,

^보아지

,

^살미

)

^는 ^별도의 ^구조 ^요

소로 칭한다

.

공포대는 구조역학적으로 꽉짜여진 기둥 틀 위에상부 지붕부의 하중을 넓은 면적으로 받기 위한 기법이면서 처마를길게뺄수있는장점을 가지고있다

.

또한 잘 짜여진 축부 위에 공포대를 한켜짜 올려 구조 적

,

의장적으로 극대화시키는 효과를 얻을 수 있다

.

따라 서 공포대는 구조역학적으로 지붕부라기 보다는 축부의 연장으로 볼 수 있다

.

다음으로 포가 없는민도리집의 경우에는 기둥 상부에 창방이 짜이고 보아지가 직각으로 끼이면서 주두를 잡아 준다

.

창방상부에는 소로가 놓이고 그위에 장혀가 설치 된다

.

여기서 축부는 기둥

,

창방 그리고 보아지이며

,

공포 대에 해당하는 것이 주두

,

소로가 된다

.

구조적으로 포가 있는 건축물과 마찬가지로기둥와 공포대를 합쳐 축부로 산정할 수 있다

.

또한 창방을 설치하지 않는 경우에는 장 여만 설치되는데 장여가창방의 역할을수행한다

.

기둥에 도리와 보가 직접 사괘맞춤 되는 경우에는 주두가 설치 되지 않는다

.

마지막으로 지붕부로서보·도리 상부의 모든 부재를 칭한다

.

즉

,

추녀

,

사래

,

서까래

,

선자연

,

부연

,

동자주

,

대 공

,

합각부

(

목기연

,

박공

),

평고대

,

산자 혹은 지붕개판 부 재를 말한다

.

구조적으로한국전통건축물의지붕가구는서 양의 트러스구조처럼 축부상부에 경사부재인서까래로 하중을 축부로 진달하므로지붕부의 하부와는 큰 연관성 을 가지지 않는다

.

한옥건축의 시공 진행 과정⁴⁾을 순서대로 정열하면 다 음과 같음을 알 수 있다

.

1.

기초부 공사

(

지정

,

기단

,

초석

)

→

2.

축부 공사

(

기둥

,

벽체

,

공포대

)

→

3.

지붕부 공사

(

추녀

,

사래

,

서까래

,

선자 연

,

^부연

,

^동자주

,

^대공

,

^합각부

(

^목기연

,

^박공

),

^평고대

,

^산

자 그리고 지붕개판

)

→

4.

기와 공사

(

연암

,

적심목

,

보토

,

강회

,

암기와

,

수기와

,

추녀마루

,

내림마루

,

용마루

,

합각 벽

)

→

5.

수장 공사

(

인방

,

벽선

,

문선

)

→

6.

미장 공사→

7.

창호 공사→

8.

^마감 ^공사

(

^마루

,

^반자

,

^도배

,

^도장

)

이러한 한옥의 전반적인 목구조 방식을 활용하여 현대 한옥건축 가구구조 모델러를 개발하여 표준화및 모듈화 요소를 모델링 제작에 접목시킨다

.

4) 박찬외 6인(2006), 한옥 시공 매뉴얼(3권), 전라남도, p. 75 전통목구조는 중력방향에 대해서 각부재를 적층 시켜나가는 것이 기 본임. 따라서 아래에서 위로 차곡차곡 쌓아 올라가는 것이 조립의 순서임.

1) 박찬외 6인(2006), 한옥 시공 매뉴얼(3권)

2) 송인호(2007), 2007 한옥의 발전, 보급 심포지엄, 대통령자문 건 설기술·건축문화선진화위원회, p. 9

3) 박찬외 6인(2006), 한옥시공매뉴얼(3권), 전라남도, pp. 34-125

(3)

2. 건축정보모델링 정의 및 방식

1)

^{건축정보모델링} ^정의

기존의건축분야에서의정보는 기호적 언어와

2

차원 기 반의 도면 정보체계를 통해 표현되었지만

, <

그림

1>

⁵⁾에

서와 같이

BIM

기술을 통해 건물의실제 형상과 정보를

가지는

3

^차원 ^기반의 ^체계로의 ^변화와 ^함께 ^컴퓨터 ^데이

터베이스 내에서 프로젝트에포함된 모든 정보를저장하 고

,

다양한 형태로 필요에 따라 정보를 표현할 수있게 변화하고 있다

.

BIM

은

“Building Information Modeling”

의약자로초기 개념설계에서 유지관리 단계까지 건물

(

프로젝트

)

의 전 수 명주기 동안 다양한분야에서 적용되는 모든 정보를 생

산하고 관리하는 기술이라 할 수 있다

.

따라서

BIM

기

술을적용할 경우 건축분야에서 생산되는 다양한정보들 을좀더 효율적으로 활용할 수있으며

,

^다양한 ^장점들이

구체화되고 있는 바국제적 뿐만 아니라 국내에서도 다 양한 접근을 통해

BIM

적용에 힘쓰고 있는 실정이다

.

⁶⁾

2)

건축정보모델링 방식

BIM

은지능적인 빌딩객체들

(

벽

,

슬래브

,

창

,

문

,

지붕

,

계단 등

)

^이^각각의 ^속성

(

^기능

,

^구조

,

^용도

)

^을 ^표현하며

,

^서

로의 관계를 인지하여 건축물의 변경 요소들을 즉시 반 영한다

.

따라서

BIM

은모든 빌딩 객체들내의 특성

,

관 계

,

정보가 모델 데이터를이용한 시뮬레이션 또는 계산

에의해 얻을 수 있기 때문에 풍부한 모델

(Rich Model)

로서 간주된다

. BIM

에서 모든 객체들은 자체 속성들에

의해 식별및 표현되며

,

이러한 속성들은 객체들을 정의 하는 기본적인 특성이다

.

BIM

적용 기술은 파라메트릭의 변형 가능한 방식을 사 용한다

.

^건축물을 ^객체별로 ^속성을 ^정의하고 ^정의된 ^정보

를이용하여 형상 및정보를 처리한다

.

이와 같은 방식은 객체지향모델링이라고도 할 수있다

.

이러한파라메트릭 기술은

<

표

1>

에서와같이 파라메 트릭 컴포넌트

,

^어셈블리

,

^컨트롤 ^그리고^{라이브러리로} ^구

성된다

.

BIM

의 주요 이점은 그래픽 요소와 데이터 관리 환경

을지원하는데 있다

. BIM

은신속한 의사결정을 돕기위 해서 물량

,

^비용

,

^일정 ^및^자재 ^목록에 ^관한 ^정보를 ^제공

할뿐만 아니라 구조및환경을 고려한 데이터 분석을가 능하게 한다

.

III. 시스템 설계

1. 시스템 개발 구성 및 ArchiCAD 시스템 구조 분석

1)

시스템 개발 구성

본연구에서는 주소프트웨어 개발 언어로속도와 안 정성이 뛰어난 개발언어인

C++

을 사용하였다

.

소스 제작 을위하여 마이크로소프트사의 개발도구인

Visual Studio

.NET 2003

^을 ^{사용하였고} ^소스 ^컴파일을 ^위하여 ^그에 ^포

함된

Visual C++ 7.0

컴파일러를사용하였다

.

또한

Visual Studio .NET 2003

개발 도구에 포함됨

Win32 API

라이

브러리와 더불어

ArchiCAD

^® 시스템 개발사인

Graphisoft

사에서 제공하는

ArchiCAD

^® 응용프로그램 개발용 라이

브러리인

Development Kit 5.0

^을 ^{사용하였다}

.

다음으로

ArchiCAD

^® 시스템에서의 형상정보

(2

차원

, 3

차원

)

를제공하고 생성하기 위하여

GDL

템플릿을 사용

하였으며

, GDL(Geometric Description Language)

의 명령 어와 프로그래밍 문법을

Script

^로 ^작성하여 ^개발 ^하였다

.

<

그림

2>

는본 개발 소프트웨어의 전체 구성도 이다

.

본개발 소프트웨어에 포함되는

GUI,

절점자동인식

,

길이 정보인식

,

형태정보생성

,

높이설정 자동생성 그리고 데이 터베이스설정 모듈 등은

*.APX

파일로 제작 되었으며

,

미들웨어를 담당하는

Add-on

^에 ^등록되어

ArchiCAD

^® ^시

스템의 구동 시에 명령어 등록과 실행 모듈의 관리 하에 일괄적으로 탑재되어사용자환경을제공할 수있도록개 발하였다

.

각 모듈은 개별적으로 모듈별로 구성되어 실행 되므로 서로 독립적인 관계를 형성한다

.

^이러한 ^모듈별

개발을 통하여추가적인 기능 요소를 보다 손쉽게 개발 하여 추가시킬 수 있다

.

5) 김인한(2008), 공공부문 BIM 적용 및 활성화 세미나, buildingSMART KOREA협회, p. 3

6) 김인한(2008), BIM 적용에 따른 건설분야의 변화 및 동향, CAD&Graphics, pp. 100-101

그림 1. BIM 시스템 체계도

표 1. BIM 적용 기술

BIM 적용 기술 내 용

파라메트릭 컴포넌트 건물 객체의 속성, 제약, 관계를 표현하기 위 해서 사용됨

파라메트릭 어셈블리 컴포넌트의 관계를 정의하고 컴포넌트 요소 를 조합하기 위해서 이용됨

파라메트릭 컨트롤 설계 규칙과 상호관계 공식을 기반으로 하며, 조합한 파라메트릭 컴포넌트를 처리하기 위 해서 이용됨

파라메트릭 라이브러리 건물 객체에 등록되어 있지 않은 특정 및 별 도의 객체를 파라메트릭 컨트롤이 처리할 수 있도록 제공함

(4)

2) ArchiCAD^® 시스템 구조 분석

ArchiCAD^® 시스템과 본 개발 소프트웨어의 관계성을 파악하기 위해서 1차적으로 시스템 구조 분석을 진행한다.

ArchiCAD^® 시스템은 2차원 및 3차원 형상을 생성하기 위하여 자체 형상 생성 방식과 GDL 템플릿을 사용한 형 상 생성 방식의 2가지 방식을 제공한다. 이 중에서 외부 의 형상 정보를 추가시킬 수 있는 방식은 GDL 템플릿을 사용한 형상 생성 방식이며, 자체 Script를 작성하고 컴파 일 하여 형상정보 전달 및 제어를 가능하게 한다.

개발 소프트웨어는 ArchiCAD? 시스템의 추가 응용프 로그램 관리 모듈에 등록되어 탑재된다.

ArchiCAD^® 시스템의 전체 구조는 <그림 3>에서와 같 이 개발 소프트웨어의 각 모듈에 의하여 해당 GDL템플 릿이 호출된다. 호출된 GDL템플릿에 정보가 맵핑되고 사 용자 설정 창에 해당 작업을 수행하게 되면, 형상정보가 적용되어 작업창 화면에 생성되어 진다.

생성되어진 2차원 및 3차원 형상의 수정 및 변형은 GDL템플릿으로 멤버변수의 정보가 전달되어 새로운 정보 값으로 맵핑됨으로서 가능해진다.

2. 개발 소프트웨어 알고리즘

한옥 가구구조 모델러를 개발하기 위해서 각 부재의 특 성과 조립(결구)요소별 알고리즘을 개발하였다. 그 중에서 가장 상관관계가 큰 지붕부의 알고리즘을 제시한다.

한옥의 지붕부는 복잡한 관계성을 가지고 있다. 지붕의 처마선은 단순히 2차원적인 선이 아닌 3차원적인 만곡선 을 이루고 있다. 그리고 이 처마선은 서까래 마구리 끝점 들의 궤적이 모여서 만드는 선이다.

이러한 요소의 알고리즘을 구성하기 위하여 조건을 정 의한다. 지붕의 처마선의 3차원 곡선을 구하기 위해서 먼 저 단면 조건을 정의한다. 지붕의 처마는 중도리 상부 위 치에 단연과 장연이 엇갈리게 배열된다. 장연은 하도리 상부에 위치하며, 단연은 종도리 상부에 위치한다.

따라서 <그림 4>에서와 같이 중도리를 기준으로 장연 과 단연의 변화에 영향을 미친다. 장연의 물매와 길이 변 화는 하도리의 설치 위치에 종속됨을 알 수 있으며, 단연 의 물매와 길이 변화는 종도리의 설치 위치에 종속됨을 알 수 있다. 파악된 종속성을 1차로 정의한다.

다음으로 팔작지붕의 입면 조건을 정의한다. 추녀와 선 자연 부재의 관계성을 살펴보면, <그림 5>에서와 같이 추 녀의 설치 위치와 장연이 위치된 하도리 상부에서 갈모 산방의 부재가 설치된다. 이 갈모산방 부재는 빗변의 경 사면에 의해서 선자연과의 곡률에 영향을 미친다. 따라서 하도리를 기준으로 추녀의 설치 위치를 파악한 후, 갈모 산방의 빗변 경사도를 산출하여 선자연의 곡률을 계산할 수 있으며 해당 위치에 위치시킬 수 있다.

마지막으로 <그림 6>에서와 같이 평면 조건을 정의한 다. 평면상에서의 처마선을 생성하기 위하여 기준을 설정 한다. 장연의 끝점을 기준으로 추녀의 위치를 파악하여 궤적을 구하고 선자연을 추녀와 장연의 위치에서 접선에 위치하도록 배치한다.

이러한 한옥의 구조이해와 분석을 통해서 알고리즘을 정립하고 시스템 구조의 규칙성 및 관계성을 고려하여 소 프트웨어를 개발하였다.

그림 2. 개발 소프트웨어 전체 구성도

그림 3. ArchiCAD^® 시스템 구조분석

그림 4. 장연과 단연의 상세 투상도

그림 5. 선자연과 갈모산방의 관계도

(5)

IV. 현대 한옥건축 모델러 개발

1. 부재 라이브러리 개발

현대한옥의 목구조방식을 토대로 현대 한옥건축 모델러 개발하였으며, 그 중에서 대표적인 기둥 부재 개발 내용 을 예로 제시한다. 현대 한옥건축 모델러는 부재의 유형, 기본치수, 재질 그리고 상세치수를 입력할 수 있도록 GDL 템플릿의 부재 라이브러리와 모델링을 관리할 수 있도록 소프트웨어 미들웨어 개발 도구(SDK)를 함께 적용시켜 사용자 환경(GUI; Graphical User Interface) 체계로 개발 하였다.

1) 기둥 부재 라이브러리 설계

<그림 7>에서와 같이 두 가지 유형의 탭 페이지를 구 성하여 기본 및 상세 영역으로 정보를 입력할 수 있도록 설계하였다. 또한 한국전통건축의 오금법을 GDL 템플릿 에 적용시켜 기둥의 기울기(x, y)를 조절할 수 있도록 구 성하였으며, 설계 과정에서 선택적으로 적용할 수 있도록 고려하였다.

2) 기둥 부재 라이브러리 개발

GDL명령어 중에서 <그림 8, 9>에서와 같이 CONE CYLIND, EXTRUDE, REVOLVE, VERT 그리고 CONE 등의 명령어⁷⁾에 해당 기하형상의 변수를 정의하여 속성 및 형상의 변형이 가능한 부재를 개발하였다.

2. 미들웨어 개발

1) 선, 면의 기술과 처리

선 정보 산출 방법은 시작점과 끝점(x1,y1, x2,y2)을 선 택하여 경사도 및 길이치수 정보를 추출한다. 이렇게 추 출된 선의 정보는 길이정보인식모듈에 계산되어 경사도 및 길이치수가 산출되어 해당 GDL 템플릿에 전달되고 ArchiCAD^® 시스템 상에 구현되어 진다. 선에 의해서 산 출된 형상정보는 현대한옥의 수평부재(인방, 머름대, 창, 문, 창방, 평방, 보, 장여, 도리 등)요소의 모델링에 사용 된다.

다음으로는 면 정보 산출 방법으로서 면의 정보 산출 은 연속선을 이용하여 작성한다. 작성된 연속선을 선택하 여 각각의 절점(x1,y1,..., xn,yn) 좌표 정보를 추출한다.

절점자동인식모듈의 배열(Array) 함수에 의해서 절점 및 절점사이의 길이치수 및 경사치수를 임시 보관하여 선의 정보처리와 동일하게 해당 GDL 템플릿에 전달되고 ArchiCAD? 시스템 상에 구현되어 진다. 면에 의해서 산 출된 형태정보는 현대한옥의 기초부(기단, 초석)와 지붕부 (추녀, 선자연, 서까래, 지붕개판 등)요소의 모델링에 사용 된다.

2) 설치 높이의 자동화 처리

설치 높이의 자동 산출방법은 한옥을 모델링하는 과정 에 매우 편리함을 제공한다. 특히, 일반적인 범용 BIM 시 스템에는 건축 모델링을 제작하는 경우에 각 구성요소 별 로 해당 설치 높이 치수를 매번 입력하여야 한다. 그러 나, 설치 높이의 자동화 산출 방법을 정의하여 높이설정 7) Graphisoft (2006.), ArchiCAD9 GDL Reference Guide, p. 127 그림 6. ㅡ자형 팔작지붕 앙시도

그림 7. 기둥 부재 순서도

그림 8. GDL 형상 모델링 정의

그림 9. GDL 템플릿에 Script를 적용시킨 기둥 오브젝트

(6)

자동생성모듈을 구축함으로서 효율적인 모델링 제작을수 행할 수 있다

.

^불필요한 ^부재 ^높이 ^입력을 ^매번 ^입력할

필요없이 평면작업창에서 편리하고 신속하게 모델링을 진행할 수 있다

.

한국전통목구조의 특징은 중력방향에 대 해서 각부재를 적층 시켜나가는 것이 기본이다

.

따라서 아래에서 위로 차곡차곡 쌓아올라가며 공종 순서대로 모 델링 제작이 진행된다

.

^따라서 ^초기의 ^부재에 ^사용되는

높이 값을 기억하였다가 다음에사용되는 부재에 높이 정 보를 누적시켜 주면 된다

.

초기 부재의 설치 높이를 높이 설정자동생성모듈에서 임시 저장하여 해당

GDL

템플릿 에 전달하고 다음 모델링 부재의 시작 높이 값으로 저장 되어 별도의 높이 값을 입력하여 설치 위치에 생성할 필 요가 없다

.

3)

한옥건축 모델러 프로그래밍모듈 개발

한옥건축모델러는 각각의 구성요소별 모듈로 구성되어 있다

. <

^그림

10>

^에서와 ^같이^최고 ^상위의 ^관리 ^모듈은^메

뉴및팔레트를관리하여 미들웨어의전체적인 관리를 수 행할 수있는 메뉴

/

팔렛트 클래스 모듈이다

.

이 클래스에 의해서 구성요소별 클래스가 호출되어 수행되어 진다

.

해

당부재 클래스는 구조체로 정의된정보를

Do_Proc( )

함수에 전달되어메시지 정보를 헨들링하며

, RubberLine

( )

함수에 전달되어 화면에 부재의 평면

(2

차원

)

형상이

표현되어 지며

, API_Element( )

함수에 의해서 형상 정

보가 가공되어 최종적으로

ElemCreateObject( )

함수에

서

GDL

^템플릿에 ^해당 ^정보 ^값을 ^맵핑하여 ^부재를 ^생성

하게 된다

.

따라서 각 부재별 모듈은 객체화되어 개별적 으로 정보 값을 전달하고 있으나 최종적으로

GDL

템플 릿에 의해 정보 값이 통합되어 진다

.

현대 한옥건축 모델러는

<

그림

11>

에서와 같이 한옥건 축구성요소

(Component)

^별로^{구성하였으며}

,

^한옥^시공 ^공

종에 맞도록 도구모음의 순서를 배치하였다

.

설계자는 도 구상자를 선택하고 각 구성요소별대화상자의사용자 환 경에서 정보를 입력하여 쉽게 현대 한옥건축모델링을제 작할 수 있도록 개발하였다

.

V. 적용사례

본논문의 적용사례는 전라남도 영암군 군서면 구림리 현대한옥 마을 조성단지를 대상으로

<

표

2>

에서와 같이 현대한옥 모델러 미들웨어를활용하여

ArchiCAD

^® 시스 템 환경에서 건축정보모델링

(BIM)

체계를 활용하여모델 링하였다

.

현대한옥건축 모델러는 기본적으로

3

차원목구조방식 의 모델링 제작도구로서

<

그림

12>

에서와 같이 상호간 맞춤 및 이음 결구 관계를 쉽게 파악하여 설계할 수있 도록 해당 위치정보를 자동화처리 하였다

.

또한각 부재 를데이터베이스화하여 표준화 및규격화를통한 차후대 량생산 체계에 적용할수있도록 계획하였다

.

이과정에 서 단면상세 투상도 정보를 제공 받을 수 있으며

,

이를 통하여 한옥의구조 분석 및구성요소별 상호 간섭체크 를 확인할수 있다

.

또한

<

그림

13>

에서와 같이 물량산 출 관련 내역서 등의 정보를 제공받는다

.

그림 10. 한옥건축 모델러 클래스구성도

그림 11. 현대 한옥건축 모델러 도구상자

그림 12. 결구 관계성 모델링 적용사례

(7)

표 1. 한옥 시공별 BIM 적용사례

진행 단계 시공 모습 BIM정보입력 모델링 결과 설 명

기단

연속선(Poly Line)을 사용하여 기단의 윤곽선을 작 도하고 길이(선)정보를 한옥건축 모델러에게 제공한 다. 제공된 정보를 기준으로 대화상자의 상세 정보 를 받아들어 모델링한다.

초석

기단 부재 생성 방식과 동일하다. 초석의 설치 높이 는 제작 순서에 의해서 기단의 높이를 자동 인식하 여 설치되는 장점을 가지고 있다.

기둥

기둥의 위치(점)정보를 한옥건축 모델러에게 제공한 다. 제공된 정보를 기준으로 대화상자의 상세 정보 를 받아들어 모델링한다. 초석 부재의 높이 자동화 방식과 동일하게 자동으로 초석의 높이를 인식하여 설치한다.

창방/보아지

기둥사이의 길이(선)정보를 한옥건축 모델러에게 제 공한다. 제공된 정보를 기준으로 대화상자의 상세 정 보를 받아들어 모델링한다.

기둥의 상단높이를 기준으로 창방/보아지부재의 설 치높이를 자동 인식하여 설치한다.

대들보

대들보 부재는 길이(선)정보, 동자기둥 부재는 위치 (점)정보를 한옥건축 모델러에게 제공한다. 제공된 정 보를 기준으로 대화상자의 상세 정보를 받아들어 모 델링한다. 장여 부재의 상단 높이를 자동 인식하여 설치한다.

주두/소로/장여

주두/소로 부재는 위치(점)정보, 장여 부재는 길이(선) 정보를 한옥건축 모델러에게 제공한다. 제공된 정보 를 기준으로 대화상자의 상세 정보를 받아들어 모델 링한다. 창방/보아지 부재의 상단 높이를 자동 인식 하여 설치한다.

종보/종도리

종보, 도리 부재는 길이(선)정보를 한옥건축 모델러 에게 제공한다. 제공된 정보를 기준으로 대화상자의 상세 정보를 받아들어 모델링한다. 주두, 장여 부재 상단높이를 기준으로 종보, 도리 부재의 설치높이를 자동 인식하여 설치한다.

서까래/풍판

서까래 부재는 길이(선)정보, 풍판 부재는 위치(점) 정보를 한옥건축 모델러에게 제공한다. 제공된 정보 를 기준으로 대화상자의 상세 정보를 받아들어 모델 링한다. 하도리 부재와중도리 부재의 상단 높이를 자 동 인식하여 설치한다.

수장/창호/마루

수장재는 길이(선)정보를 한옥건축 모델러에게 제공 한다. 제공된 정보를 기준으로 대화상자의 상세 정 보를 받아들어 모델링한다.

하인방의 상단높이를 기준으로 수장재의 설치높이를 자동 인식하여 설치한다.

(8)

VI. 결 론

본연구는 현대한옥건축을 대상으로 가상건축 개념을

기반으로 하는

ArchiCAD

^® 시스템 환경에서변수형 프로

그래밍 언어

(GDL; Geometric Description Language)

및 소프트웨어 개발 프로그래밍 함수

(API; Application

Programming Interface)

를 사용하여건축정보모델링 체계

를 적용한 현대 한옥건축 모델러를 개발하였다

.

이러한 과정을 통하여 첫째

,

현대 한옥건축 구성요소를 파악함으 로서합리적이고 체계적인 현대 한옥건축의모델링을 위 한공정 및지능형 부재 오브젝트를 구축할수 있게 되 었으며 둘째

,

현대 한옥건축을 대상으로 사용자

(

설계자

)

가 쉽게 현대한옥을

3

차원 설계

,

부재리스트 그리고 프리젠 테이션에 도움을줄수있는 다양한 정보를제공 받을 수 있었다

.

^효율적인 ^{건축정보모델링}

(BIM)

^체계를 ^적용한 ^현

대한옥건축 모델러를 개발

,

구현하여 현대한옥건축 모 델링 적용사례를 제시하였다

.

이를 통하여 현대 한옥건축 의산업화및표준화를 가능하게 할수있는기본적인 틀 을마련하였다

.

위와 같은 연구내용을 토대로 건축정보모

델링

(BIM)

^체계에서^개발이 ^가능하며

, Archi- CAD

^® ^시

스템뿐만아니라

Revit Architecture

^®시스템및기타

BIM

관련 소프트웨어의미들웨어 확장도 가능하다

.

사례연구

도 현대 한옥건축 마을단지조성 자료인 전라남도청에서 제공한 한옥시공 메뉴얼의 표준형한옥 설계도면을토대 로실무 환경에 맞는적용 사례로 구현하였다

.

앞으로도 연구가 수행되어야 할 향후 과제는현재 연구 개발한 한 옥건축 모델러는 전통건축방식으로만 구성되어 있어 현대 에중요도가 증가하는 설비의 요소 등이 배제되어있다

.

또한 포괄적인

BIM

^체계를 ^수용하여 ^한옥의 ^대량생산^및

산업화가 가능한

CAM(Computer-Aided Manufacturing)

으 로의 활용면도 모색할 필요가 있다

.

현재 서까래와 같은 일부 형태가 단순한 부재의 경우 에는 공장에서 가공되어대량생산이 이루어지고 있으며

,

수적으로도 점차적으로 늘어나고있다

.

이건축정보기술 의 활용에보다 많은 관심을 가지고 지속적인 관련 연구 가진행되어야 할 것이다

.

위와 같은 연구를 기초로 하여 각종 한국전통건축에 대한종합적인 객체 지향모델러의 개발과 활용으로한차원 높은 수준의 현대 한옥 설계및 생산시스템의 전형이 마련되어져야 할 것이다

.

참 고 문 헌

1. 송인호(2007), 한옥의발전, 보급심포지엄, 대통령자문건 설기술·건축문화선진화위원회, 9.

2. 박찬외 6인(2006), 한옥시공매뉴얼(3권), 전라남도, 34-125.

3. 박찬외 6인(2006), 한옥시공매뉴얼(3권), 전라남도, 75.

4. ^김인한(2008), ^공공부문 BIM ^적용^및^활성화^세미나, build- ingSMART KOREA협회, 3.

5. 김인한(2008), BIM 적용에따른건설분야의변화및동향, CAD&Graphics, 100-101.

6. Graphisoft (2006), ArchiCAD10 GDL Reference Guide, 7. 127.김동현(1995), 한국목조건축의기법, 발언.

8. 김한수(1999) 건축설계통도사(현대와전통의교감, 전통 건축의디테일, ^통도사^대웅전^{실측조사의}^전기록), ^믿음사. 9. 김왕직(2000), 그림으로보는한국건축용어, 발언. 10. ^장기인(2003), ^{한국건축사전}, ^보성각.

11. 신영훈(2003), 우리가알아야할우리한옥건축, 현암사. 12. 주남철(2005), 한국문화예술대계3판, 한국건축의장, 일지사. 13. ^온영태(2008) ^한옥건축^산업화를^위한^{기반구축연구}^심포

지엄, 건축도시공간연구소·서울학연구소.

14. 조연준·조길환(2008), 현대한옥마을조성의생산성향상 을위한지능형한옥모델러개발에관한연구, 한국지식 정보학회한국지식정보학회논문집, 2(5).

15. ^장직현^역(2000), ^컴퓨터^알고리즘/C++, (^주)^{사이텍미디어}. 16. 권오철·조찬원(2008), BIM도입을고려한 2D 전자도면 표준발전방향에관한연구, ^{대한건축학회}^{대한건축학회논}

문집계획계, 24(5).

17. Graphisoft (2008), ArchiCAD 11 GDL Reference Manual.

18. Graphisoft (2007), ArchiCAD 10 GDL Reference Manual.

19. Graphisoft (2006), ArchiCAD 9 GDL Reference Guide, 20. David Nicholson-Cole (2001), The GDL Cookbook 3,127.

Marmalade.

접수일(2008. 7. 25) 수정일(1차: 2008. 10. 23) 게재확정일(2008. 12. 10) 그림 13. 전남도청 한옥표준 부재리스트

그림 14. 현대 한옥건축 모델링 이미지