파라메트릭 디자인 기반 한옥 부재의 지식표현과 활용에 관한 연구

Abstract

컴퓨터 기술의 발전과 보급으로 CAAD(Computer Aided Architectural Design)가 도입되면서, 아날로그적 전통적인 디자인 도구인 스케치, 연필 등이 컴퓨터 환경에서의 디지털화된 디자인 도구로 변화되고 있다. 또한 이를 기반으로 한 새로운 디자인 기술 및 방법들이 선보이고 있다. 이 가운데 객체 지향 파라메트릭 모델을 통한 디자인 방법은 부재와 부재가 결구부분을 통해 접합 및 조립되어 구축되는 한옥의 목가구조 형식에 적용하기 용이하다. 한옥을 구성하는 부재들을 파라메트릭 모델로 구축하게 되면, 한 개의 부재의 변화를 통해 이와 관계를 맺은 다른 부재들 또한 같이 변화하기 때문에 한옥 설계 시에 유용하게 이용할 수 있다. 따라서 한옥 보존 및 보급화를 위한 설계지원의 측면에서 이와 관련된 연구들이 활발히 진행 중에 있다.

파라메트릭 모델은 컴퓨터 기반의 솔리드 모델에 대한 수학적인 표현이다(wikipedia). 즉 파라메트릭 모델을 활용하는 파라메트릭 디자인 방법은 컴퓨터와 수학과 밀접한 관계가 있다. 건축 디자인에서는 파라메트릭 디자인 방법을 통해 건물을 이루는 구성요소에 매개변수를 부여하고 상관관계를 정의한다. 매개변수의 조정을 통해 설계자가 정의한 구속조건에 맞추어 다양한 설계 대안을 창출하고 최적화된 설계에 접근할 수 있다. 현재 이러한 객체 지향 파라메트릭 모델링을 활용한 한옥 부재 구축 연구들은 특정 BIM(Building Information Modeling) 도구 기반으로 진행되고 있어, 이종 BIM 도구들 사이의 상호 정보교환이 어렵다. 따라서 다른 BIM 도구를 사용하는 설계사무소에서는 위 연구를 통해 구축된 한옥부재 데이터를 활용하기 힘들어 실무에서 효과적으로 한옥 설계를 지원하기에는 문제가 있다. 이를 개선하기 위해 IFC(Industry Foundation Classes) 확장자가 개발되었지만, IFC의 복잡한 구조적 특성 때문에 형상정보에 대한 교환은 원활하지만, 비형상 정보인 파라메트릭 정보를 교환할 수는 없었다. 위와 같은 문제를 해결하기 위해 개방형 BIM 및 BIM 도구에 모두 적용 가능한 한옥 파라메트릭 모델링 정보에 관해서 시스템적으로 기술할 수 있는 방법이 필요하며, 이는 메타 모델(Meta Model)의 구축을 통해 실현될 수 있다. 메타 모델은 컴퓨터 공학 분야의 용어로 데이터의 상위계층이며 메타 모델링을 통해 구현된다. 메타 모델링은 모델의 정보를 저장하고 템플릿화하는 것을 말하며 시스템 설계, 시스템 구현 등의 시스템 개발 과정에서 개발자간의 의사소통을 원활하게 이루어지게 한다. 따라서 한옥 파라메트릭 모델의 메타 모델 구축을 통해 파라메트릭 정보를 가진 한옥 부재를 컴퓨터 기반 지식으로 표현하고 정의 할 수 있으며, 이를 활용하여 한옥 설계지원과 관련된 더욱 많은 부분에 컴퓨터 기술을 활용할 수 있을 것이다.

본 연구의 목적은 기존 한옥의 조형 원리 및 기하학적 형상 정보를 토대로 다양한 컴퓨터 환경에서 개방적으로 활용할 수 있는 메타 모델 기반 한옥 부재의 파라메트릭 규칙에 대한 지식을 표현하는 것에 있으며, 이는 형상 및 비형상 DNA(파라메트릭 정보)를 추출하고 이를 시스템적으로 기술한 메타 모델링을 통해 구현 가능하다. 또한 이 지식을 활용하여 스크립트 기반의 파라메트릭 정보를 가진 한옥 부재에 대한 자동화 구축의 가능성을 파악하고자 한다.