최근 지형공간정보의 활용분야가 증가하면서 건축물 내부 공간구축에 있어서 더욱 현실화된 다양한 정보의 필요성이 증대되고 있으며, 건축물 대장 및 설계도면은 효과적인 건축물의 공간 모델링에 활용되고 있다. 건축물의 실감적 3차원 시각화는 컴퓨터 그래픽 분야에 속하는 기술이지만, 시각화와 더불어 건축물의 외부 및 내부에 대한 정보생성과 공간분석을 위해서는 GIS의 다양한 기능이 요구된다. GIS에서 건축물 내부의 3차원 시각화 및 공간분석을 위해서 데이터베이스(database) 구축과정에 많은 작업이 요구되며, 건축물 설계 CAD 도면의 레이어(layer)를 편집하는 등의 전처리 과정과 CAD 도면의 좌표를 지상좌표로 변환하는 georeferencing 과정이 필요하다. 본 연구에서는 건축물 내부공간을 상세하게 구축하기 위하여 CAD 도면을 이용하였고, CAD 도면을 효율적으로 편집하기 위하여 AutoCAD VBA를 이용하여 자동화를 추구하였다. 또한, GIS의 주요기능인 공간분석을 위하여 topology를 생성하였으며, CAD 도면상의 건축물을 지상좌표로 변환하기 위하여 georeferencing을 수행하였다. 3차원 건축물 데이터베이스 구축공정을 제시하고, Georferencing 결과의 정확도를 분석하기 위하여 수치지도와 GPS 측량 자료를 이용하였다. 이와 같이 구축된 건축물 모델을 이용하여 3차원 시각화 모델을 생성하였으며, 수치지도를 기준으로 georeferencing 결과를 이용하여 건축물 내부와 건축물 간의 이동경로 설정을 위한 네트워크 모델을 생성하였다.
벡터 데이터 기반의 CAD 설계도면은 대부분 산업 분야에서 매우 주요한 저작물로, 저작권 보호 기술이 매우 필요한 콘텐츠로 인식되고 있다. 본 논문에서는 k-means++ 기반의 CAD 설계도면 워터마킹 기법을 제안한다. 하나의 CAD 설계도면은 여러 레이어들로 구성되며, 각 레이어는 폴리라인, 원, 호, 폴리곤 등의 다양한 기하학 객체들로 구성된다. 이들 기하학적 요소들 중 폴리라인 호 및 쿼드폴리곤 객체들은 CAD 설계도면의 기본적인 객체들로 객체 분포의 거의 대부분을 차지한다. 따라서 제안한 기법에서는 설계도면 내에 폴리라인, 쿼드폴리곤 및 호 객체들 중 가장 많은 수를 가지는 객체를 선택한 후, 이들 객체를 많이 분포하는 레이어들을 선택한다. 그리고 선택된 레이어 내에 객체들을 k-means++ 기반으로 그룹화한 다음, 각 그룹내에 기하학 특징 분포에 워터마크를 삽입한다. 이 때 기하학 특징 분포로는 폴리라인의 정규화된 길이 분포, 쿼드폴리곤의 정규화된 면적 분포 및 호의 각도 분포이다. 실험 결과로부터 제안한 기법이 CAD 도면툴 상에서 제공하는 다양한 기하학 편집과 파일포맷변환, 레이어 공격 등에 대하여 강인함을 확인하였다.
건설산업의 전자도면 작성을 위한 CAD분야는 해외 특정 소프트웨어가 시장을 90%이상 점유하여 기술종속으로 인한 CAD 기술의 자립화 문제가 심각하다. 건설산업에서 발생하는 전자도면의 작성을 위한 프로그램 사용은 자유경쟁을 통한 시장의 흐름에 따른 것이나, 공공기관에서 발주하는 건설사업의 전자도면 관리와 재활용을 위해서는 특정 회사의 과다 독점으로 인한 기술종속에 대한 대책이 필요하다. 따라서, 다양한 CAD 시스템에서 작성한 전자도면을 국내표준에 부합하는 도면으로 변환 가능한 모델러의 개발 방안을 제안한다.
클라우드 CAD는 기존 사용자들의 작업 효율성 증대 및 기업의 자원 절약뿐만이 아니라 설계와 현장간의 협업 등 많은 부분에서 큰 효과를 가져다 줄 것으로 기대하고 있다. 하지만 많은 기업들이 도면, 문서 등이 관련된 보안에 관련된 문제로 인해 클라우드 CAD를 사용함에 있어서 망설이고 있다. 이에 본 논문에서는 현재 시중에 출시되어 있는 대표적인 클라우드 CAD인 AutoCAD WS와 몇몇 기업에서 적용중인 가상화 클라우드 CAD를 기준으로 하여 기업에 적용시 문제가 될 수 있는 보안 문제를 알아보고 그 해결 방안을 제시한다.
최근 설계 단계에서 설계품질 향상과 시공 단계에서 비용 절감을 효과를 기대하며 3차원 BIM 관련 기술에 대한 관심이 높아가고 있으며, 또한 부분적으로 기술 도입 효과가 나타나고 있다. 그럼에도 불구하고 설계 및 시공 현업은 2차원 CAD 도면을 중심으로 이루어지고 있으며, 3차원 BIM 기반 설계가 이루어진다 하더라도 결국 시공을 수행하는 건설 현장에는 2차원 CAD 도면이 납품되고 이를 기반으로 건설 현장은 운영된다. 또한 설계 단계 BIM과 시공 단계 BIM은 모델의 활용 목적이 다르고 그에 따라 모델링의 범위 및 방법이 크게 다르기에 시공 단계에서 2차원 도면에 기반한 시공 BIM 모델 구축이 필요한 현실이다. 본 연구에서는 2차원 구조 CAD 도면을 인식하여 3차원 골조모델을 생성하는 기술을 개발하고 구현하였다. 통합 BIM 모델은 골조, 설비, 마감으로 구성되며, 이 중 골조 모델은 설비와 마감 모델링을 위하여 선행되어야 할 핵심요소이다. 시공 단계 2차원 도면을 바탕으로 골조 모델의 생성을 생성하는 작업에도 많은 노력이 요구되며, 또한 이 과정에서 모델러가 2차원 도면을 파악하여 BIM 도구를 사용하여 모델링을 하는 과정에서 오류의 가능성도 내포되어 있다. 특히 설비, 마감과의 통합 모델 구축이 원활히 되기 위해서는 골조 상세, 즉 부재 편심 또는 단차 등이 정확히 모델링 되어야 한다. 본 연구의 도면 인식을 통한 3D 골조모델 생성은 2차원 구조평면과 부재일람표에 표기된 내용을 그대로 인식하여 3차원 BIM 모델을 생성함으로써 모델링 효율의 극대화와 모델 정확도 향상의 효과를 기대할 수 있다.
건설사업의 기획, 설계, 시공, 유지관리 등 생애주기 동안 방대한 분량의 전자도면이 생성되고 있으나, 비표준화 도면의 작성 및 유통으로 건설 주체 간 의사교환, 각 사업단계별 도면의 재활용 및 유지관리에 어려움을 겪고 있다. 건설분야 전자도면의 작성표준을 제시하는 건설CALS/EC 전자도면 작성표준의 특징은 선(線) 형태의 도로, 하천 및 철도분야와 단위 건축물 중심의 작성표준 체계로 구성되어 표준에 따른 전자도면 작성이 가능하다. 이에 반하여, 항만, 택지 및 부지 등과 같이 다중의 시설이 복합적으로 면(面)형태로 구성된 건설대상에 적용하기에 어려움이 있다. 특히 항만시설의 경우 일정한 연안지역에 배치된 복수 항의 목적에 따른 복합적인 부두, 시설 등으로 구성된다. 또한 배후부지와 같은 택지개념이 포함되어 있으며, 다수의 토목시설, 건축시설 및 항만 전용 시설 등으로 복합 구성되어 기존의 전자도면 작성표준의 활용이 어려운 실정이다. 이에 본 논문에서는 항만분야 수용을 위한 전자도면 작성표준의 확장 개발연구를 수행하며, 개발을 통해 도면정보관련 정보화 효율을 극대화하고, 궁극적으로 건설분야 설계정보의 원활한 정보교환이 가능하도록 하였다.
최근 유비쿼터스 시대를 맞아 건설 분야에서 이용되는 CAD 자료에서 GIS 자료로의 변환 및 융복합에 대한 요구가 증대되면서 상호변환을 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 건설도면 CAD 데이터를 활용하여 수치지도의 건물데이터를 수정, 갱신하기 위한 방법론의 일환으로 건설도면의 건물외곽선을 추출하여 수치지도의 건물데이터 수준으로 일반화하는 선형 단순화 알고리즘을 비교 분석하였다. 선형 단순화 알고리즘은 Douglas-Peucker 알고리즘, Lang 알고리즘, Reumann-Witkam, Opheim 알고리즘을 적용하였으며 분석방법으로는 시각적 분석, 절점 수, 총길이, 면적 변화율 분석 그리고 각 절점이 수치지도 작성내규를 만족하는 비율을 이용하였다. 분석 결과 Douglas-Peycker 알고리즘이 시각적 측면과 절점 수 감소율 측면에서 상대적으로 우수한 단순화 결과를 보여주었으나 수치지도 작성내규 만족도 측면에서는 공통적으로 $50{\sim}60%$ 수준의 만족도를 보이고 있어 국내의 수치지도의 건물데이터를 작성하기 위한 단순화 기법으로는 한계가 있는 것으로 나타났으며 이를 만족시키기 위한 일반화 알고리즘의 개발이 필요하다고 판단된다.
CAD/CAM의 초보지식을 부분적이나마 간략히 소개해 보았다. CAD/CAM에서 기하형상기술이 차지하는 비중과 이 기술의 한계점을 논의해 보았고, 설계에서 필수인 설계 지식이 CAD시스템에 융합되기 어려움을 실제의 예를들어 소개해 보았다. 마지막으로 현재의 CAD시스템이 기계전체 차원에서의 설계 도구이기보다 부품설계 차원에서의 도구임을 알아보았다. 현재까지 CAD시스 템이 설계과정에서 별로 창의력이 요구되지 않는, 그렇지만 많은 시간이 소요되는 도면 작업을 간편화하게 한 것으로도 CAD가 설계자동화에 큰 몫을 담당해 왔다고 볼 수 있다. 앞으로 미래의 CAD 방향은 인간의 창의력을 도와주는 곳으로 나가야함을 자명한 사실이라 본다.
도시계획, 이동통신계획, 교통계획, 환경조사, 재해${\cdot}$재난 관리 등의 다양한 분야에서 효율적인 시설물 관리를 위한 3차원 도시모델의 사용이 증가하고 있다. 특히 최근의 건물모델링은 CAD와 GIS의 기술로 통합되는 추세이다. 현재까지 연구되어 온 건물모델링은 주로 외부 시각화를 위한 것이었으나 보다 다양한 분야에서 활용하기 위해 건물 내부에 대한 모델링의 필요성과 중요성이 증가하고 있다. 3차원 건물모델링은 컴퓨터 그래픽스, CAD, GIS 분야에서 서로 다른 개념으로 발전되어 왔다. CAD와 컴퓨터 그래픽스 기반의 모델은 정밀한 시각화 표현 기능이 발전하였으나 객체에 대한 속성정보가 부족하며, GIS 기반의 모델은 속성정보와 위상기하학을 이용하는 공간 분석 및 연산 기능이 강력하므로 GIS와 CAD 통합된 모델링이 필요하다. 본 연구에서는 3차원 건물모델의 내부구조를 복원하기 위해서 건축물 관리대장에 포함되어 있는 CAD 설계도면을 이용하는 방법을 제시하고 있다. 기하학적 요소로 구성된 CAD 도면에 위상기하학적인 정보를 생성하고 내부 공간을 분할하여 3차원으로 복원한 뒤, 추가적인 속성정보를 건물 데이터베이스에 입력하였다. 오늘날 규모가 커지고 복잡해지는 건물 내부의 효과적이고 체계적인 3차원 공간분석 및 서비스 제공을 위한 GIS 네트워크 모델을 생성하였다.
기계 설계를 기반으로 제작한 자동차에 의한 사고 발생 시 차량 공학적인 분석은 심도 있게 조사하지 않고 조사자의 주관적인 경험 지식을 토대로 분석하는 경우가 있다. 본 연구는 실제 발생한 중앙선 침범 사고 자료를 토대로 캐드(CAD) 프로그램을 이용하여 현장 상황을 도면화하고, 도면화 한 자료를 시뮬레이션 프로그램(PC-Crash)에 적용하여 250번의 충돌 상황을 반복적으로 수행하여 최종 정지 위치 및 최종 정지 자세와 부합하는 충돌 속도, 진행 자세, 조향 작동 여부 및 제동 여부 등의 상관 관계를 분석했다. 충돌 속도가 낮을수록 이탈각의 영향을 크게 받지 않고 속도가 높은 차량의 속도에 영향을 크게 받고 충돌 이후에는 유효 충돌 속도와 같이 속도가 낮은 차량은 높아지고, 속도가 높은 차량은 낮아진다. 본 연구의 시뮬레이션 결과는 마이티가 중앙선을 넘은 자세로 오르막 좌커브 구간을 진행하다가 마주오던 포터를 인지하고 자기 진행 차로로 복귀하는 과정과 포터의 전면 좌측면이 충돌하여 포터가 우대각선 방향으로 밀려나 전면이 약 11시 방향을 향해 최종 정지하는 것을 규명하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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