초고층 건축 설계를 위한 수직동선계획 전문가시스템 개발

Abstract

초고층 건축물을 다양한 인간 활동을 담아내는 하나의 수직도시공간이라고 가정했을 때, 도시 계획에 있어 교통계획이 가장 중요한 핵심 분야인 것처럼 초고층 건축물에서는 수직동선계획이 가장 중요한 계획 분야 중 하나라고 할 수 있다. 현재 초고층 건축물의 수직동선계획은 건물의 형태계획이 이루어지면 엘리베이터 계획 분야의 전문가가 수직동선계획을 수립하고, 수립된 계획을 바탕으로 시뮬레이션 프로그램 등을 통한 교통량 분석으로 검증하는 과정을 거치게 된다. 이러한 과정은 건축가에서 엘리베이터 전문가로 이어지는 일방향적인 설계 프로세스로서 계획 초기단계에서부터 수직동선계획을 염두에 둔 경제적이고 효율적인 초고층 설계가 이루어지는 데에는 한계가 있다. 본 연구에서는 초고층 건축물의 수직동선계획이 설계 초기단계에서 배치대안의 선정이나 형태 디자인의 발전 과정에서 유용하게 활용될 수 있는 대안 평가도구 혹은 설계 지원도구로서의 역할을 할 수 있을 것이라는 점을 인식하고, 계획 초기단계의 간단한 기본정보만으로 초고층 수직동선계획을 수립해주는 시스템의 개발 필요성에 주목하였다. 초고층 수직동선계획 수립의 과정은 승객 운송의 효율성과 공사비 절감, 평면계획의 효율성 등을 목표로 하는 명확하고 합리적인 문제해결의 과정이다. 이러한 계획 수립의 과정은 전문가의 지식과 경험, 노하우 등을 바탕으로 주어진 상황에 대한 최적의 판단에 기반하게 되는데, 이러한 분야에서는 프로세스에 따른 판단의 과정을 컴퓨터에 축적하여 보다 쉽고 빠르게 정확한 결과를 도출해 낼 수 있는 가능성을 가지고 있다. 이와 같은 논리로 개발되는 컴퓨터 시스템을 전문가시스템(expert system)이라 한다. 이상의 연구 배경을 바탕으로 본 연구의 목적은 다음의 두 가지이다. 첫째, 초고층 건축의 설계과정에서 수직동선계획 수립의 의사결정 프로세스를 시스템화하여 초기단계의 기본정보만으로 합리적인 수직동선계획 대안을 제시해 줄 수 있는 전문가시스템(expert system)을 개발한다. 둘째, 초고층 건축의 설계과정에서 보다 경제적이고 효율적인 계획안을 선정하기 위한 대안평가 및 설계지원 도구로서의 시스템 개발을 통해 지금까지의 초고층 설계 프로세스와는 다른 새로운 설계방법론을 제안한다. 연구목적의 달성을 위해 연구는 크게 세 개의 부분으로 구성된다. 1장과 2장 부분에서는 초고층 설계 프로세스와 수직동선계획의 관계 설정을 통해 대안평가 및 설계지원 도구로서의 새로운 설계방법론 제안과 초고층 수직동선계획 수립 프로세스의 고찰을 통해 전문가시스템의 개발 가능성을 제시하였다. 이러한 과정은 본 연구의 필요성과 목적을 구체화하고, 개발하고자 하는 시스템의 구축방법론을 모색하는 과정이라 할 수 있다. 3장 및 4장에서는 수직동선계획 전문가시스템의 구체적인 개발 과정을 다루고 있다. 전문가시스템의 구성요소라 할 수 있는 데이터베이스(database/fact), 해설설비(explanation facilities), 추론엔진(inference engine), 기반지식(knowledge base)을 초고층 수직동선계획에 맞추어 시스템의 구조를 구체화하는 과정이라 할 수 있다. 이 과정에서 지금까지 계획 수립의 도구가 개발되지 못한 원인이 되었던 연구문제를 도출하고 이를 해결하였는데, 본 연구에서는 이를 핵심기술이라 명명하였다. 이러한 과정을 거쳐 컴퓨터 시스템으로의 구현을 위한 단계별 구성 및 시스템의 실행 프로세스를 정리하여 제시하였다. 5장 부분에서는 수직동선계획 전문가시스템을 실제 컴퓨터 프로그램으로 구현하고, 이를 A-RIDE(AssistantㆍArchitect - Rough and Instant Design for Elevator)'라 명명하였다. 개발한 시스템에 대한 검증 과정으로서 건축물의 용도별로 사례를 선정하여 분석함으로써 시스템의 유의성을 확인할 수 있었다. 그리고 A-RIDE가 초고층 건축의 설계과정에서 어떻게 활용될 수 있는지 모의실험을 통해 제시하였는데, 이는 앞서 제안하였던 초고층 건축의 새로운 설계방법론으로서 A-RIDE의 역할을 보여주는 것이라 할 수 있다. 지금까지 초고층 수직동선계획 분야는 초고층 건축 설계의 가장 중요한 분야 중 하나임에도 불구하고 관련 전문가에게 전적으로 의존하는 상황이었다고 할 수 있는데, 본 연구를 통해 개발한 A-RIDE는 건축가에게 관련 지식의 습득뿐만 아니라 건축설계 과정에서 주도적으로 합리적이고 효율적인 계획안을 도출할 수 있는 기회를 제공하게 된다는 점에서 그 의미가 크다고 하겠다. 그리고 A-RIDE 개발은 현재까지 초고층 수직동선계획과 관련한 연구 성과들을 집약시킨 결과라 할 수 있는데, 지금까지 관련 연구의 결과들이 산발적으로 존재하던 상황에서 향후에는 A-RIDE를 기반으로 관련 연구의 성과들을 지속적으로 축적할 수 있다는 점에서도 의의를 갖는다. 본 연구를 통해 개발한 A-RIDE는 초고층 건축의 수직동선계획을 수립하는 도구로서는 전 세계적으로 최초의 시도이자 결과물이다. 현재까지 수립된 계획에 대한 검증 도구로서의 프로그램은 존재하지만 계획 자체를 수립해 주는 도구의 개발은 처음이라 할 수 있다. 따라서 본 연구는 해당 분야의 발전과정에서 선도적인 연구결과라 할 수 있다. 물론 연구의 범위 제한에 따라 혹은 시스템 사용에 있어서 일부 한계를 가지고 있으며 이에 대해서는 지속적인 수정ㆍ보완이 필요하다. 최근 초고층 건축의 설계는 다양한 디지털 도구를 기반으로 새로운 디자인방법론이 제안되고 있는 상황이다. 컴퓨터 프로그램으로 개발된 A-RIDE가 이러한 디지털 기반의 설계도구와 연동될 수 있다면 보다 강력한 설계도구로서의 역할을 할 수 있을 것으로 기대하며, 향후의 연구는 이러한 측면에 초점이 맞추어져야 할 것으로 판단된다.