BIM과 에너지 시뮬레이션의 상호운영성 향상을 통한 VRF 시스템 설계 프레임워크

Abstract

전 세계 에너지 소비량의 많은 부분을 차지하는 냉난방 에너지는 건물의 HVAC(Heating, Ventilation, and Air Conditioning) 설계에 의해 많은 영향을 받는다. 이에 따라 최근 냉난방 에너지 소비량 최소화하기 위해 BIM과 에너지 시뮬레이션 기술을 활용하는 움직임이 활발히 진행되고 있다. 하지만 현재 BIM과 에너지 시뮬레이션 간에 상호운영성 부족으로 인해 HVAC 설계와 냉난방 에너지 소비 예측을 동시에 고려하면서 건물을 설계하는 것은 효율성 측면에서 많은 문제를 가지고 있다. 또한 BIM을 활용하여 에너지 시뮬레이션을 수행하고, HVAC 설계에 반영할 수 있는 기술 및 프로세스가 아직 명확히 구축되어 있지 않은 실정이다. 따라서 본 연구에서는 BIM과 에너지 시뮬레이션들 간의 상호운영성 증대를 통해 BIM에서 HVAC 설계는 물론 냉난방 에너지까지 예측 가능한 프레임워크를 제안한다. 이를 위해 우선 빌딩이 쾌적한 환경을 유지하기 위해 필요로 하는 냉난방 부하와 에너지 소비량을 각각 계산할 수 있도록 상용 BIM 소프트웨어와 에너지 시뮬레이션 간에 인터페이스를 개발하였다. 다음으로 BIM에서 이 냉난방부하를 만족시키는 에어컨 장비 선정, 레이아웃, 배관 설계, 제어기 연결 작업까지 지원 가능한 VRF system 대상으로 한 HVAC 설계 환경을 구축하였다. 본 연구에서 제안하는 프레임워크는 상용 BIM 소프트웨어의 add-in 모듈로 구현하였다. 또한 프레임워크를 통해 계산된 건물의 최대부하와 에너지소비량의 계산 정확도는 ASHARE가 제공하는 레퍼런스와의 비교를 통해 분석하였다. 본 연구의 VRF 시스템 설계지원 모듈은 설계변경 또는 대안모델을 제시할 필요가 있을 시 좀 더 유연하고 발 빠른 대처로 설계비용을 절감할 수 있을 것으로 기대된다. 그리고 BIM과 에너지 시뮬레이션간의 인터페이스는 데이터 연속성을 개선하여 기존의 에너지 시뮬레이션 입력파일 생성시간과 비용을 줄일 수 있을 것으로 판단된다.