프로덕트 모델 기법을 이용한 한국 전통 목조 건축물 표현에 관한 연구

Abstract

The form of Korean traditional wooden architecture has been recorded in the documentation of 2D drawings. In order to visualize the complex 3D shape of a Korean traditional wooden architecture from its 2D drawings an observer has to reconstruct it with time and mental efforts. This visualization process may also cause various types of misunderstanding. Nowadays complex 3D shapes can be directly modeled and digitally recorded without much time and memory consumption due to the rapid advancement of computer modeling & graphics programs. A Korean traditional wooden architecture is constructed under the specific rules of assembly and proportion. Thus, the geometric dimensions of a wooden component as well as the proportional relations between the components of a part assembly can be parameterized. This paper will propose a new representation method of Korean traditional wooden architecture by using both ObjectARX which is one of AutoCAD customizing. The merits of this documentation system are as follows. · A systematic representation of the 3D geometry of Korean traditional wooden architecture · A rapid modeling technique of Korean traditional wooden architecture through parametric analysis · Development of building data model and its various applications The theoretical background of this research is composed of two parts. One is the building data model and the other is parametric modeling. 1) Building data model of Korean Traditional Wooden Architecture The building data model represents the components and the relationship among them. The later is explained by definition of two kinds of relationships, 'has' and 'connected'. Korean traditional wooden architecture has three sub-assemblies: column-assembly, kongpo-assembly(connecting part between columns and a roof), and roof-assembly. Each assembly has various component parts which are connected with each other in various ways. This paper will explain the relationships between building parts as well as component parts. Although any kind of information about component and building part can be encapsulated in an object oriented programming, the geometric configurations and the proportional relationships between their dimensions will be the main focus of this research. And the key concept is parametric analysis. 2) The Parametric analysis The Korean traditional wooden architecture has its unique method to determine the dimensions of each component. And Most of the dimensions between components are proportionally constrained with each other. The parametric analysis of Korean traditional wooden architecture aims to figure out the key dimensions and the dimensional relationship between components. The results of this parametric analysis make it possible to build an efficient program tool of modeling Korean traditional wooden structures. The contents of this paper are based on the accumulated results of parametric analysis in the EIST Lab of Design Theory and Design Method in Architecture. The proposed program for the Korean Traditional Wooden Architecture consists of 2 parts. · Component modeling: By using only a few key dimensions, a user can automatically model each component through its pre-constrained class model. · Assembly methods: By using the key coordinate value, a user can analyze the 3d model in multi-representation.;기존의 전통 건축물의 기록은 2차원 도면에 의존하여왔다. 2차원 기록은 3차원 건축물을 2차원 평면에 투사하여 보여줌으로써 보는 사람으로 하여금 3차원 건물을 다시 머리 속에서 재구성하게 한다. 그러나 컴퓨터 그래픽의 발전은 3차원 건물 표현 방식 자체의 변화를 지원할 수 있게 되었다. 특히 전통 목조 건축은 다양한 종류의 부재가 조합되어 구성되는데 부재의 형태, 치수, 조합 방식에 있어서 일정한 규칙을 발견할 수 있기 때문에 컴퓨터 모델링에 적용하여 기대할 수 있는 효과가 크다. 본 연구는 국내에서 현재 가장 보편적인 CAD 프로그램인 Autodesk사의 AutoCAD의 API 언어 중 하나인 ObjectARX를 이용하여 새로운 전통건축물 표현방식을 제시하고자 한다. 본 연구의 결과로 예상할 수 있는 효과는 한국 전통 목조 건축물의 3차원 형상에 대한 빠른 이해와 파라메트릭 분석에 의한 빠른 모델링, 그리고 빌딩 모델의 개발을 통한 건물 모델의 다양한 활용이다. 프로덕트 모델은 건축물을 건물 구성부재와 그들에 관련된 정보, 그리고 그들 부재간의 관계로 표현한다. 한국 전통 건축의 경우 부재들은 크게 기둥부, 공포부, 지붕부 세 부위로 나누어 지고 각 부위에는 여러 세부 부위와 부재가 속한다. 이러한 구분은 부재들이 크게 두 가지 서로 다른 관계를 갖는다는 것을 보여준다. 하나는 한 부재가 다른 부재, 즉 부위에 속하게 되는 compose의 관계이고, 다른 하나는 부재들이 서로 영향을 주고 받는 connected의 관계이다. 본 연구에서는 이 두 가지 관계의 정의에 의해 전통 목조 건축물의 부재와 부재의 모임인 부위를 설명하고자 한다. 건물 부품은 프로덕트 모델에서 규명한 부재에 관한 정보를 일반화한 것이다. 이러한 일반화는 부재들을 클래스로 정의할 때 반복적으로 사용되는데 이것은 객체지향 언어의 특징인 캡슐화, 재사용성 등을 활용한 것이다. 부품 클래스는 크게 그 부재의 특성과 다른 부재와의 관계로 나눌 수 있다. 그리고 특성에는 부재의 형태정보와 비형태정보가 들어간다. 형태정보는 그 부재를 그리는 방법과 치수에 관한 것이다. 전통 목조 건축물은 부재의 치수들이 서로 밀접한 관계를 갖기 때문에 여러 치수 중에서도 핵심적으로 그 부재의 형태를 결정하는 중요 치수가 존재한다. 전통 목조 건축물의 파라메트릭 분석은 이러한 중요 치수가 무엇인지 결정하고 다른 치수와의 관계를 규명하는 것이다. 본 연구에서는 이화여대 건축학과 BK7-2팀의 한국 전통 목조 건축의 파라메트릭 분석에 관한 내용을 근간으로 하겠다. 부품 클래스의 정의와 인스턴스를 만들면서 건물을 모델링 한 뒤 사용자는 부위 클래스를 이용해서 모델의 부품간 관계를 확인 할 수 있다. 부위 클래스는 소속되는 부품 목록을 모두 가지고 있으며, 모델을 만든 다음 해당 경우에 만들어진 부품을 확인하는 도구로 쓰인다. 한국 전통 목조 건축의 프로덕트 모델은 건물 모델을 이용하는 다양한 소프트웨어에 이용될 수 있다. 우선적으로 모델링을 위해서 필요한 기능들이 무엇인지 규명하고 이 논문에서 일부 구현하도록 한다.