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생성과 분석을 결합한 환경 성능기반 설계 프로세스에 관한 연구 : 일조 성능기반 설계 도구의 개발 및 활용사례를 중심으로
A Study on Environmental Performance Based Design Process to Integrate Generation and Analysis: Focused on Case Studies with Daylight Performance Based Design Process

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Authors
이태경
Advisor
최재필
Major
공과대학 건축학과
Issue Date
2019-02
Publisher
서울대학교 대학원
Description
학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 공과대학 건축학과, 2019. 2. 최재필.
Abstract
In recent years, owing to the introduction of various environmental performance analysis tools in the field of architecture, attempts have been made to combine the environmental performance analysis with architectural design process. Although the environmental performance based architecture is still in its infancy, it is spreading among the leading architects. It is expected to bring big changes in the near future to the field of architecture.

The purpose of this study is to investigate how environmental performance based design process, which integrates generation and analysis, affects an architect and his design. To do this, the research develops a generative design tool based on the environmental performance, and conducts a case study in order to observe and analyze how the generation and analysis integrated process affects the design practice.

This study starts from the premise that the environmental performance analysis can be combined with the form generation in the early stage of the architectural design process. In addition, the research examines the changes in the design, the performance, and the thought process of the architect, caused by the combination of the environmental performance analysis and the form generation.

The environmental performance based design tools in the field are analytical tools that evaluate the designs made by the architects. However, the analytical tools cannot be used for the design exploration, because it requires a lot of information to operate, and does not participate in the form generation.

Most architects recognize the importance of combining architectural design with environmental performance. However, the tools that architects can easily use at the early stage of design are not common. Furthermore, studies on how to use them more effectively in the design process are also insufficient.

To overcome these problems, this study proposes the environmental performance based design process that integrates generation and analysis as an alternative. The study has developed the daylight performance based design tool and has conducted case studies of six architects in order to verify the usefulness of the environmental performance based design process that integrates generation and analysis.



This research compares the four different design processes:

1) only using generative design tool

2) only using analytical design tool

3) using both generative design tool and analytical design tool

4) not using any design tool



The case study analyzes the changes in the design, the performance, and the thought process of the architects based on the four design processes. The case study is to analyze and synthesize the influence of environmental performance based design process that integrates generation and analysis on the architectural practice.



The study has two parts: the development of the design tool and the case study.



Chapter 3 discusses the development process of the generative atrium design tool based on the daylight performance. Formal parameters for an atrium have been drawn from the literature review. The tool is designed to be used in the early stage of the design process
therefore it requires only few input data. The tool is then verified by the existing daylight performance evaluation tool, DIVA for Grasshopper.

Chapter 4 discusses the case studies of the six architects experimenting with the four different design processes
the design process using a generative design tool, the design process using an analytical design tool, the design process using both generative and analytical design tools, and the design process not using any design tool.

The case studies reveal how these architects use the generative atrium design tool based on the daylight performance in their design processes. The study analyzes the designs that results from the four different design processes and finds the changes in the design, the performance, and the thought process of the architects.



The study has developed a design tool based on the environmental performance from architects perspective. In addition, the study has proposed a design process that utilizes both the generative design tool and the analytical design tool, and has confirmed its usefulness through the case studies.

In conclusion, the generative atrium design tool based on the daylight performance developed through the study can be combined with other environmental performance analysis tools. Then, it may play a significant role in the design process. In addition, the tool is an open source project developed with this possibility of expansion in mind. Therefore, future researches should focus on this aspect of possibility.
최근 들어 다양한 환경성능 분석 도구의 등장으로 환경 성능분석 과정을 설계에 결합하려는 시도가 많아지고 있다. 그리고 환경 성능기반의 건축이 실무에 적용되는 데 있어서 아직은 기초적인 단계에 있지만, 건축계를 이끌어가는 주요 건축가를 중심으로 점점 확산되고 있으며, 향후 건축계 전반에 이로 인한 큰 변화가 있을 것으로 예상된다.



본 연구는 생성과 분석을 결합한 환경 성능기반의 설계 프로세스가 건축 실무에 적용될 때, 그것이 건축가와 그가 하는 설계안에 어떤 영향을 미치는지 알아보고자 하였다. 이를 위해 환경 성능기반의 생성형 설계 도구를 개발하고, 건축가가 이를 활용하는 사례 연구를 통해 생성과 분석을 결합한 프로세스가 설계 실무에 어떤 영향을 미치는지 관찰하고 분석하였다.



본 연구는 건축 설계 과정에서 초기 단계에 이루어지는 형태의 생성과정에 환경 성능분석과정이 결합될 수 있다는 기본 전제에서 출발하였다. 아울러 형태 생성과정에 환경 성능분석과정이 결합하여 발생하는 설계안의 내용적 변화와 성능적 변화, 그리고 이로 인한 건축가의 생각 변화를 알아보았다.

현재 보편화된 환경 성능기반의 설계 도구는 건축가가 만든 설계안에 대한 평가를 진행하는 분석형 설계 도구이며, 이는 만들어진 디자인의 환경성능에 대한 검증 도구로 활용된다. 하지만, 이 도구가 많은 디자인 정보를 요구하고 형태 생성에 관여하지 않기 때문에 디자인 탐색의 도구로는 활용될 수 없다.



대다수 건축가가 디자인과 환경성능 간의 결합이 중요함을 인식하고 있다. 그러나 설계의 초기 단계에서 건축가가 손쉽게 활용할 수 있는 설계 도구는 보편화 되어있지 않으며, 이를 설계과정에 어떻게 활용하는 것이 더 효과적인지에 대한 연구도 매우 부족한 실정이다.



본 연구는 이러한 문제점들을 극복하고 그에 대한 대안을 제시하고자 생성과 분석을 결합한 환경 성능기반의 설계 프로세스를 구축하였다. 또한, 생성과 분석을 결합한 환경 성능기반의 설계 프로세스에 대한 유용성 검증을 위해 일조 성능기반의 생성형 설계 도구를 개발하고 실무에 종사 중인 건축가를 대상으로 다양한 설계 프로세스를 비교하는 사례 연구를 진행하였다.



본 연구는 생성형 설계 도구만을 활용할 때, 분석형 설계 도구만을 활용할 때, 생성형 설계 도구와 분석형 설계 도구를 함께 활용할 때, 그리고 그 어떤 도구도 활용하지 않을 때와 같이, 총 네 가지 경우를 비교 분석하여 설계의 내용적 성능적 차이를 밝히고 사례 연구를 통한 건축가의 생각 변화를 분석하여 설계 프로세스에 따른 건축 실무상의 변화를 종합적으로 서술하였다.



본 연구의 주요 내용은 크게 3장의 설계 도구의 개발과 4장의 활용 사례 연구로 나누어진다. 이를 각각 요약하면 다음과 같다.



3장에서는 아트리움 관련 선행연구를 분석하여 형태변수를 설정하고 간단한 정보의 입력만으로 쉽게 활용이 가능한 일조 성능기반의 아트리움 설계 도구를 개발하였다. 개발된 설계 도구는 기존의 분석형 설계 도구인 그래스하퍼용 디바(DIVA for Grasshopper) 를 활용하여 그 유용성을 검증하였다.



4장에서는 실무에 종사 중인 건축가를 대상으로 생성형 설계 도구를 활용하는 설계 프로세스, 분석형 설계 도구를 활용하는 설계 프로세스, 생성형과 분석형 설계 도구를 함께 활용하는 설계 프로세스, 그리고 환경 성능기반의 설계 도구를 전혀 활용하지 않는 설계 프로세스를 비교하는 사례 연구를 진행하였다. 건축가가 일조 성능기반의 아트리움 설계 도구를 활용하여 설계를 진행하는 과정을 다른 설계 프로세스와 비교하여 관찰하고 그 결과물을 분석하여 설계 프로세스에 따른 내용적 성능적 차이를 밝혔으며, 건축가의 생각 변화를 확인하였다.



본 연구는 환경성능 분야 전문가가 아닌 건축가의 관점에서 환경 성능기반의 생성형 설계 도구를 개발하였다는 데 그 의의가 있다. 또한, 생성형 설계 도구와 분석형 설계 도구를 함께 활용하는 생성과 분석을 결합한 설계 프로세스를 제안하였고, 사례 연구를 통해 그 유용성을 확인하였다.



결론적으로, 본 연구를 통해 개발된 일조 성능기반의 아트리움 설계 도구와 다른 환경 성능분석 도구가 연동된다면 건축가에게 유용한 설계 도구로서 좋은 역할을 할 수 있을 것이다. 아울러 일조 성능기반의 아트리움 설계 도구는 이러한 유용성과 확장성을 염두에 두고 개발되었기 때문에 파급효과 및 확장 가능성이 충분하다고 판단된다. 향후의 연구는 이러한 확장성의 측면에 초점이 맞추어져야 할 것이다.
Language
kor
URI
https://hdl.handle.net/10371/151747
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Appears in Collections:
College of Engineering/Engineering Practice School (공과대학/대학원)Dept. of Architecture and Architectural Engineering (건축학과)Theses (Ph.D. / Sc.D._건축학과)
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