Land and Housing Review (토지주택연구)

Land and Housing Research Institute (한국토지주택공사 토지주택연구원)
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A Process of Optimization for the Best Orientation of Building Façades Based on the Genetic Algorithm by Utilizing Digital Topographic Map Data

수치지형도 데이터를 활용한 유전자 알고리즘 기반 건축외피의 최적향 산정 프로세스

  • 최승주 (전남대학교 일반대학원 건축토목공학과 박) ;
  • 한승훈 (전남대학교 공과대학 건축학부)
  • Received : 2021.12.09
  • Accepted : 2022.04.10
  • Published : 2022.04.30
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Abstract

A building's eco-friendliness is directly related to various values including the life cycle cost of a building. However, the conventional architectural design method has a limitation in that it cannot create an optimized case according to the surrounding environmental conditions. Therefore, the purpose of this research is to present a design assistance tool that can review planning cases optimized for the environmental conditions of the building site in the planning stage of architectural production. To achieve the purpose of the study, an algorithm for realizing 3D modeling of the region and analysis of the solar environment was produced based on the site contours, building, and road information from the digital topographic map provided by the National Geographic Information Institute. To examine the validity of the developed algorithm, a comparative experiment was conducted targeting the elevation direction of the existing building. As a result, it was found that the optimal elevation direction selected by the algorithm can receive higher insolation compared to the front facade of the main building.

건축물의 친환경성에 대한 심도 있는 검토는 건축물의 LCC를 비롯하여 다양한 가치판단에 직결된다. 그러나 전통적 설계방식은 친환경성이 최적화된 건축물 대안을 제시하는 데 한계를 지닌다. 따라서 본 연구는 건축계획 단계에서 기후, 도시와 같은 미시적 측면의 지역조건을 계획에 반영하여 친환경성이 최적화된 건축물 대안을 도출할 수 있는 의사결정 보조도구를 제시하는 것을 목적으로 수행되었다. 이를 위해 정부기관인 국토정보플랫폼에서 제공하는 수치지형도의 등고선, 건물, 도로 정보를 기반으로 건축대지 인근 지역의 3차원 모델링 작성 및 태양환경 분석을 수행할 수 있는 알고리즘을 제작했고, 알고리즘의 유효성을 확인하기 위해 기축 건축물 입면 방향과의 일사량 및 일조시간을 비교하여 최적향 산출 가능 여부를 검토했다. 그 결과, 도출된 최적향이 기축 건축물의 정면향 대비 더 높은 일사량 및 일조시간을 확보할 수 있다는 비교분석 결과가 도출되었으며, 이를 통해 개발 알고리즘이 태양입사 환경관점에서 유효한 입면 방향을 산출할 수 있음이 확인되었다.

Keywords

Acknowledgement

이 연구는 산업통상자원부(한국에너지기술평가원) 에너지기술개발사업 신재생에너지핵심기술개발(20193020010440) 및 과학기술정보통신부(한국연구재단) 이공분야기초연구사업 중견연구(NRF-2021R1A2C2011893) 지원으로 수행된 연구임.

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