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R&D최종보고서

연구과제 상세정보
과제고유번호 201818RDPP-C150335-01
연구사업명 국토교통연구기획사업
연구과제명 인공지능 기반 건축설계 자동화 기술개발
총 연구기간 2018-12-11 ~ 2019-12-10
연구책임자 추승연
당해년도
참여 연구원수
5명 총 연구기간
참여 연구원수
5명
당해년도
연구비
정부 : 143,000,000 원
기업 : 0 원
계 : 143,000,000 원
총연구비 정부 : 143,000,000 원
기업 : 0 원
계 : 143,000,000 원
연구기관명 경북대학교산학협력단
등록 발간번호 -
ISBN -
주요 내용 <연구개발목표>
● 본 기획과제는 인공지능기반 설계지식 플랫폼을 통한 건축설계 생태계 혁신을 비전으로 삼고 있으며, 인공지능을 비롯한 첨단 ICT와 전통적인 건축설계업무를 융합하여, 세계선도 수준의 설계 역량을 확보하기 위한 건축설계 자동화 기술 개발을 기획함
● 창의적 설계, 효율적 설계, 고부가가치 설계, 지속가능 설계의 네가지 관점에서 접근하여 최종적으로는 건축설계 의사결정 45% 자동화 구현, 설계 특성기반 지능형 건축 프로세스 개발, 고부가가치의 건축설계 강국 TOP 5 진입을 목표로 함
● 건축설계 자동화 기술 개발로 적기설계(timely), 저원가(cost effective), 고품질(high quality), 생산성 향상(productive) 등의 핵심역량을 실현할 수 있는 기술을 선정함
● 제4차 산업혁명 시대의 스마트건축도시를 주도할 기술을 확보하고, 국내 건설산업의 혁신성장에 기여하는 디지털 건설 기반을 구축하기 위한 정책적·기술적·경제적(사업성 및 사회 파급효과 등) 타당성을 분석하고 비즈니스 모델을 구축함

<연구개발내용>
[연구개발내용]
● 1단계 : 기술개발 동향 및 수요조사 실시
- 기술의 정의 및 분류체계
- 기술개발 동향 및 환경 분석
- 기술수요/한계, 기술예측 조사 실시 및 실용화를 위한 개선방안 제시
- 동향분석 결과를 바탕으로 기술개발추진방향 정립(PESTEL, SWOT 분석 등)
- 기술개발에 따른 미래성 및 필요성 분석
● 2단계 : 기술개발 전략수립 및 연구내용 설정
- 기술개발 전략수립
- 연구개발 후보과제 우선순위 도출
- 과제추진 체계(사업단, 연구단, 일반과제 등)설정
- 연구개발 후보과제별 과제카드 작성
● 3단계 : 연구개발과제 기획
- 연구 목표 및 범위 설정
- 연구목표 달성을 위한 추진방안 수립
- 성과물에 대한 활용방안 및 실용화 추진방안 제시
- 인력투입 계획 및 소요예산 산정
- 사전타당성 검토
- 과제공모를 위한 RFP 작성 및 평가기준 설정
[연구개발범위]
● (창의) 인공지능기반 고부가가치 설계 역량강화를 위한 설계초기 자동화 기술 개발
- 인공지능기반 인간중심 및 공간중심 설계접근 기술 개발
- 건축계획 및 설계초기 자동화 기술 개발
- 설계지식 빅데이터 구축 및 활용 기술 개발
● (효율) 설계 생산성 향상을 위한 설계구현 자동화 기술 개발
- 이미지기반 딥러닝 학습을 통한 설계 모델링 자동화 및 건축/구조/MEP 실시설계 최적화 기술 개발
- 강화학습 및 파라메트릭/인공지능기반 현장 시뮬레이션을 통한 실시설계 합리화 솔루션 개발
- PC/프리패브 건식공법 최적화를 위한 생산 자동화 및 가상시공 솔루션
● (고부가가치) 인공지능기반 설계평가 핵심기술 개발
- 설계 요구사항 및 경제성 평가 자동화 기술 개발
- 건축물 성능평가 자동화 기술 개발
- 설계 정합성 및 시공성 평가 자동화 기술 개발
- 설계평가 활용 인공지능 인터페이스 기술 개발
● (지속가능) 인공지능기반 설계지식 인프라 구축 및 서비스 플랫폼 개발
- 설계자동화 기술서비스 플랫폼 개발
- 미래 건축설계 지식서비스 직능모델 개발
- 인공지능기반 설계지식 및 기술 정보표준 프레임워크 개발

<활용계획 및 기대효과>
[활용계획]
● 연구사업의 기본 방향 설정
- 과제의 필요성, 수요예측에 활용
- 과제 후보과제 연구개발 대상 및 범위도출에 활용
- 과제의 적정 예산 검토에 활용
● 연구사업의 공모 및 수행
- RFP 도출 및 제안 평가에 활용
- 연구진행과정의 성과 측정에 활용
● 국가정책 연계
- 4차산업의 건축설계관련 각종 국가정책 수립에 기초자료로 활용
- 첨단 정보화에 의한 미래 설계환경 개선 정책에 반영
[기대효과]
● 기술적 측면
- 지능형 설계기술 개발을 통한 스마트건축기술 분야 경쟁력 확보
- 설계지원기반 시스템 보급을 통한 효율적인 고부가가치 설계
- 스마트시티 등 유관 설계정보 공유에 의한 기술적 시너지 효과
- 기존 세움터 빅데이터 공개와 연계로 빅데이터 보급효과 극대화
● 경제적·산업적 측면
- 건축설계 지능형 자동화 기술을 통한 인력난 해소 기여
- 지능형 기술기반 건축설계 전체 프로세스 개선을 통한 설계품질 및 생산성 향상
- open API 기술보급으로 설계자동화 소프트웨어 유관산업 활성화
- 설계자동화에 의한 새로운 컨설팅 서비스 일자리 창출
● 사회적 측면
- 설계자동화에 의한 새로운 컨설팅 서비스 일자리 창출
- 고부가가치 설계역량 확보를 통한 국제적 경쟁력 확보
- 기존 건축설계 업종의 변화에 대한 능동 대응
- 건축관련 대학

[최종목표]
● 본 기획과제는 인공지능기반 설계지식 플랫폼을 통한 건축설계 생태계 혁신을 비전으로 삼고 있으며, 인공지능을 비롯한 첨단 ICT와 전통적인 건축설계업무를 융합하여, 세계선도 수준의 설계 역량을 확보하기 위한 건축설계 자동화 기술 개발을 기획함
● 창의적 설계, 효율적 설계, 고부가가치 설계, 지속가능 설계의 네가지 관점에서 접근하여 최종적으로는 건축설계 의사결정 45% 자동화 구현, 설계 특성기반 지능형 건축 프로세스 개발, 고부가가치의 건축설계 강국 TOP 5 진입을 목표로 함
● 건축설계 자동화 기술 개발로 적기설계(timely), 저원가(cost effective), 고품질(high quality), 생산성 향상(productive) 등의 핵심역량을 실현할 수 있는 기술을 선정함
● 제4차 산업혁명 시대의 스마트건축도시를 주도할 기술을 확보하고, 국내 건설산업의 혁신성장에 기여하는 디지털 건설 기반을 구축하기 위한 정책적·기술적·경제적(사업성 및 사회 파급효과 등) 타당성을 분석하고 비즈니스 모델을 구축함

[연구내용 및 범위]
인공지능기반 고부가가치 설계 역량강화를 위한 설계초기 자동화 기술 개발 부문
● 인공지능기반 인간중심 및 공간중심 설계접근 기술 개발
- 지능형 인간객체 활용 기술 개발
- 공간객체 중심 설계 기술 개발
- 파라메트릭 시뮬레이션을 통한 디자인 영향 평가
● 건축계획 및 설계초기 자동화 기술 개발
- 대지 및 건축 프로그램 분석과 매스 자동생성 기술
- 정형·비정형 건물형태 및 객체 지능형 파라메트릭 최적화 기술
- 설계 객체 인식, 추론 및 자동 모델링 기술
● 설계지식 빅데이터 구축 및 활용 기술 개발
- 설계지식 딥러닝 서버 구축 및 활용 기술
- 설계정보 지능형 레퍼런스 관리 및 활용 기술
- 스마트객체 및 복합객체 라이브러리 및 응용 기술
- 거주 후 및 거주 전 평가 설계적용 기술

설계 생산성 향상을 위한 설계구현 자동화 기술 개발 부문
● 이미지기반 딥러닝 학습을 통한 설계 모델링 자동화 및 건축/구조/MEP 실시설계 최적화 기술 개발
- 기본-실시-상세 설계 진화 학습을 통한 2-3차원 상세 설계 도면 자동 생성
- 상세수준 건축/구조/MEP 설계정합성 검증 및 설계오류 자동 해결 시스템
- 기본-실시-상세 설계정보 전용 빅데이터 서버 구축
● 강화학습 및 파라메트릭/인공지능기반 현장 시뮬레이션을 통한 실시설계 합리화 솔루션 개발
- 강화학습기반 최적 공기 및 원가 제공 현장실시설계안 도출
- 파라메트릭/인공지능을 이용한 가상시공 급속 대안 솔루션 개발
● PC/프리패브 건식공법 최적화를 위한 생산 자동화 및 가상시공 솔루션
- 3차원 디지털 솔루션을 활용한 한국형 프리패브 시공 최적화 기술 개발
- 빅데이터기반 pc/prefab 모듈의 자동 생성 및 가상시공 기술 개발
- 프리패브 지원을 위한 지능형 다차원 디지털 솔루션 개발

인공지능기반 설계평가 핵심기술 개발 부문
● 설계 요구사항 및 경제성 평가 자동화 기술 개발
- 인공지능기반 설계 요구사항 평가 자동화 체계 구축
- 인공지능기반 사업 경제성 분석 체계 구축
- 설계모델의 요구사항/경제성 평가 시스템 개발
● 건축물 성능평가 자동화 기술 개발
- 건축물 성능 평가지표 개발
- 건축물 성능 분석 방법 개발
- 인공지능기반 건축물 성능평가 시스템 개발
● 설계 정합성 및 시공성 평가 자동화 기술 개발
- 시공성 검토를 위한 인공지능 기반 디지털 설계 패턴 분석 시스템 개발
- 인공지능 기반 설계도서 및 시공서류-디지털 설계 평가 시스템 개발
- 설계-시공 간 모순 제거를 위한 인공지능기반 이미지 분석 기술 개발
● 설계평가 활용 인공지능 인터페이스 기술 개발
- 설계 단계별 연계 정보 분석 및 시스템 설계
- 인공지능 기반 설계평가 자동화를 위한 빅데이터 시스템 구축
- 설계평가 시스템 활용을 위한 개방형 플랫폼 요소 기술 도출
- 설계평가 서비스 플랫폼 구축

인공지능기반 설계지식 인프라 구축 및 서비스 플랫폼 개발 부문
● 이미지기반 딥러닝 학습을 통한 설계 모델링 자동화 및 건축/구조/MEP 실시설계 최적화 기술 개발
- 기본-실시-상세 설계 진화 학습을 통한 2-3차원 상세 설계 도면 자동 생성
- 상세수준 건축/구조/MEP 설계정합성 검증 및 설계오류 자동 해결 시스템
- 기본-실시-상세 설계정보 전용 빅데이터 서버 구축
● 강화학습 및 파라메트릭/인공지능기반 현장 시뮬레이션을 통한 실시설계 합리화 솔루션 개발
- 강화학습기반 최적 공기 및 원가 제공 현장실시설계안 도출
- 파라메트릭/인공지능을 이용한 가상시공 급속 대안 솔루션 개발
● PC/프리패브 건식공법 최적화를 위한 생산 자동화 및 가상시공 솔루션
- 3차원 디지털 솔루션을 활용한 한국형 프리패브 시공 최적화 기술 개발
- 빅데이터기반 pc/prefab 모듈의 자동 생성 및 가상시공 기술 개발
- 프리패브 지원을 위한 지능형 다차원 디지털 솔루션 개발
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최종보고서 1. 20200123_인공지능 기획과제 보고서(최종본).pdf
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