지진은 물리적 특성 상 짧은 시간에 광범위한 지역에 큰 피해를 주는 만큼, 지역사회 기능 회복을 위한 복원력 관점의 지진대응 방안이 필요하다. 이를 위해 본 연구에서는 공공데이터포털정보와 재난관리프로그램(Ergo-EQ)을 이용하여 시나리오지진에 의한 도심지 건물들의 지진피해를 확률론적으로 평가하였다. 대구광역시 달서구 지역의 주요 건물들에 대한 지진피해평가 수행을 위해 해당 지역의 지형데이터를 활용하고 지역의 지질 및 지반 특성을 반영한 지형도를 작성하였다. 또한, 상기 건물들의 인프라 특성을 포함하는 통합데이터베이스를 Ergo-EQ 프로그램과 연동되도록 수정하고, 각 건물들에 대해 네 단계 손상수준 별 초과확률을 분석하여 각 건물의 손상도를 평가하였다. 일련의 피해분석 결과를 통해 각 건물별 지진손상도와 이의 영향 인자 특성을 확인하였다.
건물 정보는 다양한 도시 공간 분석에 활용되는 필수 정보 중 하나이기에 지속적인 모니터링이 필요하지만 현실적으로 어려움이 존재하고 있다. 이를 위해 광범위한 지역에 대해서도 지속적인 관찰이 가능한 위성영상으로부터 건물을 추출하기 위한 연구가 진행되고 있으며, 최근에는 딥러닝 기반의 시맨틱 세그멘테이션 기법들이 활용되고 있다. 본 연구에서는 SpaceNet의 건물 v2 무료 오픈 데이터를 이용하여 30 cm 급 Worldview-3 RGB 영상으로부터 건물을 자동으로 추출하기 위해, context-based ResU-Net의 일부 구조를 변경하여 학습을 진행하였다. 분류 정확도 평가 결과, f1-score가 2회차 SpaceNet 대회 수상작의 분류 정확도보다 높은 것으로 나타났다. 앞으로 지속적으로 Worldview-3 위성 영상을 확보할 수 있다면 본 연구의 성과를 활용하여 전세계 건물 자동 추출 모델을 제작하는 것도 가능할 것으로 판단된다.
딥러닝(DL)을 이용한 객체인식, 탐지 및 분할하는 연구는 여러 분야에서 활용되고 있으며, 주로 영상을 DL 모델의 학습 데이터로 사용하고 있지만, 본 논문은 영상뿐 아니라 공간정보 특성을 포함하는 다양한 학습 데이터(multimodal training data)를 향상된 영역기반 합성곱 신경망(R-CNN)인 Detectron2 모델 학습에 사용하여 객체를 분할하고 건물을 탐지하는 것이 목적이다. 이를 위하여 적외선 항공영상과 라이다 데이터의 내재된 객체의 윤곽 및 통계적 질감정보인 Haralick feature와 같은 여러 특성을 추출하였다. DL 모델의 학습 성능은 데이터의 수량과 특성뿐 아니라 융합방법에 의해 좌우된다. 초기융합(early fusion)과 후기융합(late fusion)의 혼용방식인 하이브리드 융합(hybrid fusion)을 적용한 결과 33%의 건물을 추가적으로 탐지 할 수 있다. 이와 같은 실험 결과는 서로 다른 특성 데이터의 복합적 학습과 융합에 의한 상호보완적 효과를 입증하였다고 판단된다.
도시 규모의 변화와 건설기술의 발전으로 생활공간이 입체적으로 확장되고 있다. 그러나 초고층 건물의 등장으로 대변되는 건설기술의 발전에도 불구하고 인구가 밀집되는 고층 건물에 대한 방재 피해는 오히려 높아질 수 있다. 이와 같은 상황을 해결하기 위해서는 현실세계를 실시간으로 제어하고 예측할 수 있는 디지털 트윈기술이 대안이 될 수 있으며, 이를 위해 이미 구축된 공간정보들을 적극적으로 활용할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 정보들을 건물 방재 분야에 재활용하고, 향후 생산되는 다양한 정보들이 방재분야에 활용될 수 있도록 표준화된 데이터 모델을 제공하고자 한다. 이를 위해 대표적인 도시정보 모델인 CityGML 표준을 방재 분야로 확장한 데이터모델을 개발하였다.
최근들어 전산유체역학(CFD: Computational Fluid Dynamics)은 빌딩에 대하여 다양한 응용분야에서 사용된다. 이번 연구에서는 측정이 어려운 도심지 건물 군을 지나는 바람에 대하여 CFD해석 방법을 이용하여 고층 빌딩 상공을 지나가는 바람장을 예측 하였으며, 예측 된 결과를 실제 측정치와 비교 검증하였다. 바람장 측정 방법은 마스트를 세워서 측정하는 방법, 풍동 실험실에서 축소된 모형에 대한 실험방법, PIV 측정방법, LIDAR, SODAR측정 방법 등 많은 방법이 있다. 이번 연구에서는 가장 정확한 측정 방법인 LIDAR를 사용하여 측정을 수행하였다. 바람장이 측정된 장소는 서울 잠실 롯데 호텔 상공이며, 불어오는 바람은 롯데 월드를 중심으로 주변의 상가 건물들과 아파트 건물들 때문에 불안정하며 고르지 않을 것으로 예상되었다. LIDAR 측정은 일정 기간 동안 이루어 졌다. CFD해석은 임의의 시간대에 대해서 주 풍향에 대해서 해석이 수행되었다. CFD 해석결과는 최종적으로 측정 데이터와 비교 검증이 이루어 졌으며, 두 데이터간의 일치도가 높음을 알 수 있었다.
본 연구에서는 건물공사에 사용되는 CAD 도면자료를 공간데이터로 변환하기 위한 과정의 일환으로 수치지도 작성내규에 근거한 선형단순화 기법을 제안하였다. 이 기법은 외곽선의 절점들이 수치지도 작성내규의 곡선데이터 점간거리 규정에 만족할 때까지 반복적으로 절점의 구간을 늘려나가는 방식이다. 제안된 기법의 단순화효과를 비교하기 위하여 Douglas-Peucker 알고리듬 등 가장 흔히 사용되는 4개의 선형 단순화기법을 동일한 건물 외곽선에 적용하여 수치지도작성 내규 만족도, 절점수, 선길이, 면적에 대해 비교, 분석하였다. 분석결과 제안된 알고리듬의 경우 수치지도 내규 만족도 면에서 100%에 가까운 만족도를 보였으며 절점수를 효율적으로 줄이면서, 선길이, 면적의 측면에서도 다른 알고리듬들에 비해 거의 손실이 발생하지 않아 추후 건설도면의 변환에 유용하게 사용될 가능성이 높을 것으로 판단된다.
본 논문은 사무용 건물의 효율적인 에너지 관리를 위하여 실제 사무용 건물의 전력 사용량 빅 데이터를 이용하여 RLS 알고리즘을 활용한 사용량 예측 모델을 설계하였다. 예측모델을 통해 도출된 예측치와 실측 데이터 사이의 오차율을 계산하고, MA알고리즘을 사용한 예측값과의 비교를 통해 제안하는 변형된 RLS 알고리즘을 이용한 에너지 사용량 예측 방법론의 타당성과 우수성을 검증하였다.
인류의 문명의 시작된 이래 도시유역의 침수는 거주민과 해당지역의 시설에 화학적이고 물리적인 피해를 입혀왔다. 최근의 연구는 도시홍수와 침수를 해석을 위한 모델과 지형자료의 통합에 관한 연구가 주를 이뤄왔다. 그러나 2차원 모델의 구축과정에 많은 시간이 소요되고 높은 데이터 처리기술을 요구하는 경향이 있다. 게다가 건물의 격자화 과정에서 의도치 않는 격자가 발생하게 되어 해석결과의 신뢰도를 떨어뜨리기 때문에 고해상도의 데이터 구득과 모형을 구축하더라도 건물의 처리기법에 따라 해석결과가 달라진다. 따라서 2차원 침수해석모형의 건물의 자료를 입력 시에는 이러한 왜곡현상을 최소화 할 수 있도록 건물의 일반화 처리 혹은 건물의 직교성 확보 등의 전처리가 필요하다. 이에 본 연구의 목적은 2차원 침수해석결과의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 건물의 일반화 기법을 개발하고 건물의 일반화에 따른 영향을 검토하는데 있다. 연구결과, 도시지역의 2차원 침수해석결과의 신뢰도를 향상시키기 위해서는 각종 수치지도로부터 DBM(Digital Building Model)을 생성하고 본 연구에서 제안한 방법 Aggregation-Simplification을 적용하여 건물의 일반화를 수행하는 것이 바람직하며 각 기법의 임계값은 대상지역의 건물의 공간적인 특성을 고려하여 설정하되 건물의 평균 간격과 건물 간격의 표준편차를 더한 값을 초과하지 않는 것이 바람직한 것으로 나타났다.
건물에너지 성능평가 결과의 신뢰성 검증을 위해 가장 먼저 확인하는 요소 중의 하나가 어떠한 기상데이터를 적용했는가일 것이다. 아쉽게도 국내의 경우 아직까지 공인된 표준기상자료가 확립되어 있지 못한 실정이며, 이로 인해 다양한 프로그램을 통한 해석결과의 객관성 확립에 많은 어려움을 겪고 있다. 본 고에서는 건물에너지 성능평가를 위한 시간별 기상자료를 대상으로 국외 및 국내의 개발현황을 고찰하고, 향후 개선방향을 제안하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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