| 논문명 |
유전 알고리즘을 활용한 최적 외피 도출 및 적용 설계안 / Optimized Building Envelope by Using Genetic Algorithm and Application to Building Design |
| 저자명 |
유재용(Jaeyong Yu) ; 이우형(Woohyoung Lee) ; 이문연(Moonyeon Lee) |
| 발행사 |
한국공간디자인학회 |
| 수록사항 |
한국공간디자인학회 논문집, Vol.14 No.03 (2019-06) |
| 페이지 |
시작페이지(59) 총페이지(15) |
| ISSN |
1976-4405 |
| 주제분류 |
계획및설계 / 도시 |
| 주제어 |
파라메트릭; 유전알고리즘; 친환경 건축; 유리 커튼월; 데이터 기반 설계//Parametric; Genetic Algorithm; Environment-Friendly Architecture; Glass Curtain Wall; Data-Based Design |
| 요약1 |
(연구배경 및 목적) 본 디자인은 최근 전면 유리 커튼월 건축물이 노출하는 에너지 효율에 대한 사회적 우려에 주목하며, 이에 대한 대응으로 최적화 유전알고리즘을 적용한 새로운 친환경건축설계 대안을 제안한다. 이를 위해 특정 조건을 부여하는 예제를 설정하고, 환경 데이터를 기초로 최적화 유전알고리즘을 통해 도출된 연산결과를 반영한 새로운 건축물 설계안을 도출한다. (연구방법) 예제로 인접한 건축물로 둘러싸인 낙후된 유리 커튼월 건축물을 선정하고, 해당 건축물의 에너지 성능 향상을 위한 외피디자인을 중심으로 전체 건축물에 대한 레노베이션 계획안을 도출한다. 이를 위해 현재 건축분야의 설계자들이 가장 많이 사용하는 파라메트릭 디자인 툴인 라이노(Rhino), 그라스하퍼(Grasshopper) 그리고 환경분석 에드온(Add-On)인 레이디벅(Ladybug)과 유전알고리즘 에드온인 갈라파고스(Galapagos)를 활용한다. 먼저 레이디벅을 통해 각 외피에 대한 향과 인근 건축물의 영향이 반영된 일사량의 수준별 영역을 구분하여 추후 차양계획의 범위로 활용한다. 제안된 외피는 BIPV와 외부차양이 통합된 유니타이즈드(Unitized System) 커튼월 시스템을 기반으로 하며, 갈라파고스로 도출된 차양모듈의 최적 각도와 깊이에 대한 연산결과를 반영하여 건축물의 부위별 일사조건에 반응하는 적정 수준의 차양을 제공한다. (결과) 도출된 디자인은 가장 중심인 외피디자인 뿐만 아닌 예제로 선정된 건축물이 가지는 문제점들에 대응하는 건축적 제안을 포함한다. 먼저 최적화 유전 알고리즘으로 도출된 외부차양형태가 적용된 유리 커튼월 시스템을 도입하여 입면의 일사조건별 적용범위에 최적화된 외피로 변화시킨다. 또한 전체 건축물을 수직으로 관통하는 중정형 벤트공간을 도입하고, 수평적으로 열린 공간을 제안하여 건물 내부공간의 자연환기를 강화한다. 또한 이를 다양한 프로그램과 이벤트를 위한 공간으로 활용함으로 근무환경의 향상과 업무시설에 요구되는 새로운 프로그램적 변화에 대응한다. (결론) 이를 통해 과거 기존 설계자의 자의적 의사결정에 치우치며, 환경 분석 전문서비스에만 의존하던 전통적 설계방법이 가지는 한계를 극복하며, 나아가 데이터 기반 설계를 통해 객관성을 추구하는 실질적 환경데이터의 활용이 설계과정에 접목되는 새로운 최적화 친환경설계방법의 가능성을 제시한다. |
| 요약2 |
(Background and Purpose) This design focuses on the social concerns about the energy efficiency exposed by the glass panel curtain wall building and proposes a novel green architectural design alternative using the optimization genetic algorithm. To do this, we set up an example to give a specific condition and derive a new building design that reflects the computation result derived from the optimization genetic algorithm based on the environmental data. (Method) As an example, we select the old glass panels curtain wall buildings surrounded by adjacent buildings and draw up a renovation plan for the buildings, focusing on the exterior design to improve the energy performance of the building. To this end, we use Rhino, Grasshopper, which are the parametric (computer software) design tools most commonly used by architects, and Ladybug, an add-on for environmental analysis, and the Galapagos genetic algorithm add-on. First, through the ladybug, we identify the area of different ??the solar radiation levels that reflects the influence of each facades’orientation and the neighboring buildings, and use it as a scope to determine the further shading design. The proposed envelope is based on the unitized curtain wall system integrated with the exterior shading device with BIPV and reflects the computation results of the optimum angle and depth of the shading unit derived from Galapagos that provides an appropriate level of screening solar radiation to respond. (Results) The proposed design includes architectural alternatives to address the various problems of example building selected, as well as the most important envelope design. First, by introducing a glass curtain wall system with an exterior shading system derived from the optimization genetic algorithm, the building become to have an optimized envelope suitable for each application range of the radiation conditions. It also introduces a central ventilation space vertically penetrating the entire building section with the greatest change, and suggests a horizontal open space to induce natural ventilation of the interior space by collaborating with the central vent. Improve work environments by suggesting space for various programs, events and respond to new program changes required in contemporary office buildings. (Conclusions) In this way, we are confronted with the arbitrary decision making by architects in the past, overcoming the limitations of the traditional way of design which relies on the professional environmental analysis service, and further utilizing the effective environmental data pursuing objectivity through the data base design we come to present the possibility of a novel optimization green architectural design methodology. |
| 소장처 |
한국공간디자인학회 |