서 론
문헌 고찰
대상 건물 모델 및 사용 소프트웨어
형상 단순화 방법론
표면 우선 순위 평가
주요 표면 및 분할 평면 선정
다면체 생성 및 단순화된 형상 추출
CFD 적용성 평가
모델 설계
단순화 기준에 따른 해석 결과 비교
결과 및 토의
형상 단순화 및 격자 설계 결과
단순화 기준에 따른 CFD 해석 결과 비교
결 론
서 론
현대인의 실내 생활 시간이 증가함에 따라 재실자의 쾌적도, 오염물질의 이송, 에너지 효율을 결정하는 실내 공기 환경의 중요성이 강조되고 있다. 실내 공기 환경의 제어를 위하여 공조 시스템의 설계를 위해 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics; CFD)을 통한 기류의 해석이 일반화되었다(Nielsen, 2015). CFD는 유체의 거동과 관련된 물리 및 화학적 문제의 수치해석 방법으로, 건물 실내 기류 해석에 가장 활용도와 정확도가 높은 도구로 평가된다(Zhao et al., 2018).
CFD 해석을 위해선 대상 모델의 형상 및 격자 설계가 선행되어야 한다. 형상이 복잡한 영역의 CFD 해석을 위해선 세밀한 격자 설계가 필요하나, 이는 곧 격자의 개수와 수치 연산 비용의 증가를 야기한다(Sørensen and Nielsen, 2003). Ito et al. (2015)는 실내 기류 해석 CFD 모델의 벤치마크 결과 격자 크기 기준이 1/2로 감소함에 따라 격자 개수가 5.21배, 해석 시간이 6.18배 증가하였음을 보고하였다. 특히 복잡한 표면 인근의 격자는 육면체 격자에 비해 설계가 용이한 사면체 격자를 설계하는 경우가 많지만, 사면체 격자는 모델의 격자 개수의 증가와 더불어 해석 오차 및 수렴 안정성 하락의 원인이 된다(Hefny and Ooka, 2009). 따라서 CFD 분석 목적에 따라 합리적인 연산 비용과 정확도의 모델을 설계하기 위해선 대상 형상의 복잡도를 제어 해야할 필요가 있다.
현재 CFD 분석을 위한 형상 단순화 연구는 주로 신체 모델을 대상으로 수행되고 있으며 건물 형상에 대한 고려는 미흡한 실정이다(Zhang et al., 2010). 이에 본 연구에서는 효율적인 실내 환경 해석을 위한 건물 형상 단순화 방법론을 개발하고 격자 생성 결과와 CFD 분석에 대한 적용성을 평가하고자 하였다. 해석 대상 모델은 건물 내·외부 구조물의 정보를 포함하는 BIM으로부터 추출하였다. 건물 3D 모델의 세부 표면을 통합하는 방법을 통해 형상 단순화 알고리즘을 구현하였으며, 형상 단순화의 정도를 조절하는 거리 기준에 따라 CFD 해석 모델을 설계하고 정상상태 기류 해석을 시행하였다. 설계된 격자의 개수를 통해 수치 연산의 부하를, 유속 해석 결과의 변화를 통해 단순화 알고리즘의 적용성을 평가하였다.
문헌 고찰
건물 형상의 자동 단순화 및 일반화에 관한 선행 연구는 CityGML (City Geography Markup Language) 포맷의 표현, 즉 3차원 지도의 처리 부하 경감을 중심으로 수행되었다. CityGML은 LoD (Levels of Detail) 0부터 LoD 4까지 세부 표현의 다섯 단계에 따라 건물 형상을 시각화 한다. He et al. (2012)과 Rau et al. (2005)은 LoD 2 이상의 단순화된 건물 표현을 위해 건물 평면도의 추출과 다각형 기둥 형상 변환 알고리즘을 제안하였다. Chen et al. (2017)은 건물의 외형적 특징인 지붕을 직육면체 요소의 조합으로 재구성한 뒤 요소의 표현 개수에 따라 LoD를 조절하였다. 이밖에도 길이가 짧은 선분의 제거(Baig and Rahman, 2013), BIM의 특성 차등 추출(Geiger et al., 2015), 건물 바깥 표면의 추출(Ying et al., 2017) 등의 방법론이 제안되었다. CityGML 표현을 위한 형상 단순화 방법은 건물의 외형적 특징, 특히 지붕 형상의 보존이 특징으로, 건물 내부 형상을 생략하기 때문에 실내 공기 환경의 해석에 적용할 수 없다. 또한 단순화의 정도를 다섯 단계로만 조절함에 따라 CFD 분석의 정확도와 연산 부하의 제어에 대한 활용성이 제한된다.
Kada (2006)는 건물 바깥의 세부적인 면을 면적이 큰 표면에 통합시키는 방법을 통해 다면체 형태의 단순한 모델을 생성하였다. 이와 유사하게 Forberg and Mayer (2004)와 Piepereit et al. (2018)은 직교하는 면이 많은 건물 모델의 특성을 고려하여 평행한 표면을 밀어내어(sweep) 새로운 표면을 형성하는 방법을 제안하였으며, Piepereit et al. (2018)은 단순화된 모델을 실외 기류 분석에 적용하였다. 표면 처리를 통한 단순화 방법은 표면의 통합 혹은 밀어내는 거리를 통해 형상 변형의 정도를 연속적으로 조절할 수 있다.
실내 CFD 분석을 위한 모델 단순화에 관한 연구는 주로 재실자 모델(Computer Simulated Person; CSP)을 대상으로 이루어졌다. CSP의 단순화는 분석자가 직접 다면체 형태의 근사 모델을 만들거나(Srebric et al., 2008; Russo and Khalifa, 2010), mesh decimating 등 표면 격자를 단순화하는 알고리즘을 적용하였다(Li et al., 2015; Yan et al., 2016). 표면 격자의 단순화 알고리즘은 인체 형상과 같이 수백만 개 이상의 표면을 포함한 모델을 대상으로 개발 되었으며, 격자를 구성하는 정점(vertex)의 삭제를 통해 형상을 단순화한다(Heok and Daman, 2004). 반면 건물의 3차원 모델은 대부분 직각 혹은 평행을 이루는 평면으로 구성되어 있기 때문에(Forberg and Mayer, 2004), 개별 공간이 수백 개 규모의 단순한 격자로 표현된다. 다수의 평면이 두 개의 삼각형 격자로 구성되기 때문에, 정점을 삭제할 경우 벽면 등 주요 구조가 제거되며 물리적 현상의 해석 모델로 활용할 수 없다. 이에 본 연구에서는 건물 모델의 변형 및 CFD 해석에 적합한 형상 단순화 방법론을 개발하고자 하였다.
대상 건물 모델 및 사용 소프트웨어
해석 대상 모델은 웹 상의 공개 BIM 라이브러리로부터 추출하였다. BIM 모델의 공간 정보 중 기류 형성을 위한 문 혹은 창문이 두 개 이상 존재하며 단순화의 대상이 될 곡면과 벽의 불연속적인 면이 존재하는 대상을 선정하였다. 선택된 모델은 Medical Clinic 모델의 공간 1E24 (National Institute of Building Sciences, 2012)와 Academic_Autodesk 모델의 공간 123 (DURAARK Project, 2015)이다. CFD 해석을 위해 추출한 대상 공간의 3차원 형상 및 형상 정보는 Figure 1, Figure 2, Table 1과 같다.
Table 1. Geographical information of target models
BIM의 표준 교환 방식인 IFC (Industry Foundation Classes)의 해석과 추출을 위해서 오픈 소스 라이브러리인 IfcOpenShell의 Python 모듈(ver 0.6.0a1)을 사용하였다. 추출된 형상의 자동 단순화 알고리즘은 3D 모델링 및 CAD 라이브러리인 Open CASCADE Technology (ver 6.9.1)와 그 래퍼 라이브러리인 pythonOCC (ver 0.18.2)를 통해 구현하였다.
대상 건물 모델의 유체역학적 해석은 오픈 소스 CFD 소프트웨어인 OpenFOAM (ver 1906)을 이용해 실시하였으며, 모델의 격자 설계를 위해 cfMesh 라이브러리를 적용하였다. 단순화 된 형상의 표면을 자동으로 건물 표면, 창문 및 문, 공간 내부 평면으로 구분하여 추출하기 위해 Blender (ver 2.80)를 이용하였다.
|형상 단순화 방법론
CFD 해석을 위한 형상 단순화 방법론은 Kada (2006)를 참고하여 구현하였으며, 모델의 유사한 표면을 통합하여 세부적인 부분을 생략하는 방식이다. 대상 모델의 원본 형상은 BIM의 정보 교환 형식 중 하나인 IFC을 통해 구성하였다. IFC의 속성 정보 중 대상 공간(IfcSpace)과 공간에 연결된 벽체(IfcWallStandardCase), 창문 및 문(IfcOpeningElement)의 형상을 추출하였다. 형상 변환을 위한 전처리로서 원본 모델에 곡면이 존재하는 경우 표면 격자를 형성하여 다면체 모델로 근사하였다.
형상 단순화는 모델 표면의 우선 순위 평가, 주요 표면 및 분할 평면의 선정, 분할 평면을 통한 다면체 생성, 다면체와 원본 형상의 공통 부피 비율 산정, 부피 비율이 기준치 이상인 다면체를 통한 새 모델 생성의 순서로 이루어진다.
표면 우선 순위 평가
건물 원본 형상의 표면을 분류하기에 앞서 각 표면에 대해 주요 표면의 판단 우선 순위를 평가한다. 단순화 과정에서 건물 모델의 형태적인 특성을 보존하기 위해선 대상의 전체적인 윤곽을 형성하는 표면을 주요 표면으로 선정하여야 한다. Kada (2006)는 표면의 면적에 따라 우선 순위를 판단하였다. 그러나 면적 만을 기준 삼을 경우 곡면의 단순화 시 Figure 3과 같은 문제가 발생할 수 있다. 원형 기둥과 같이 곡률이 일정한 곡면을 다면체로 근사하면 면적이 동일한 표면이 다수 생성된다(Figure 3(b)). 면적이 동일한 면에 대해 우선 순위를 구분하지 않을 경우 임의의 면을 생략하게 된다(Figure 3(c)). 이로 인하여 시행 시 동일한 결과가 보장되지 않으며, 부피 등 대상 형상의 물리적 특성이 과도하게 변형되고 예각으로 인해 고품질의 격자 설계가 불가능한 문제가 야기된다.
이러한 현상을 개선하기 위하여 표면의 우선 면적과 함께 본 연구에서 새로 도입한 식 (1)의 지표를 통해 면적이 동일한 표면의 우선 순위를 판단하였다.
| $$P_s=\frac{\sum_iA_i({\overrightarrow n}_s\cdot{\overrightarrow n}_i)}{\sum_iA_i}$$ | (1) |
여기서, p는 주요 표면의 판단 기준, A는 표면의 면적(m²), 은 표면의 법선 벡터이며 첨자 s는 지표를 산정하는 대상 표면, i는 표면 s를 제외한 나머지 표면을 나타낸다.
p는 다른 표면과의 법선 벡터의 내적을 면적 가중 평균한 지표로, 대상 표면과 평행에 가깝고 면적이 큰 면이 많을수록 높은 값을 가진다. p를 보조 지표로 활용함으로써 단순화 과정에서 다른 표면과 평행한 표면이 주요 표면으로 선택된다(Figure 3(d)). 따라서 주로 평행 또는 직각의 평면으로 구성되는 건물 3차원 모델의 특성을 보존할 수 있으며(Forberg and Mayer, 2004), 예각이 형성되는 현상을 방지하고 고품질의 격자 형성을 기대할 수 있다(Wang and Yu, 2009).
주요 표면 및 분할 평면 선정
Figure 4는 표면 우선순위의 평가 이후 단순화를 위한 형상 변환 과정을 나타낸다. 면적과 지표 p를 통해 평가한 우선 순위가 가장 높은 표면을 주요 표면으로 지정한 후, 주요 표면을 포함하는 평면(분할 평면)을 생성한다. 남은 표면 중 분할 평면과 법선 방향 거리와 각도가 분석자가 설정한 기준치 이하인 표면은 생략 대상 표면으로 판단한다. Figure 4(b)의 회색 영역의 내부에 존재하며 각도 차이가 기준치 이하인 표면은 중앙의 분할 평면에 의해 생략된다. 기 분류된 표면을 제외한 나머지 표면을 대상으로 동일한 과정을 반복하여 모든 표면을 주요 표면과 생략 대상 표면으로 분류한다.
CFD를 통한 실내 공기역학적 환경의 분석을 위해선 공기의 유입구 및 출입구에 해당하는 창문과 문 주변 영역의 정확한 해석이 요구된다. 따라서 대상 모델의 표면 중 창문과 문을 이루는 표면은 생략하지 않고 주요 표면으로 지정하였다. 또한 건물의 시각화를 위해 측벽과 지붕에 별도의 단순화 과정을 적용한 선행 연구와 달리 본 연구에선 공기역학적 분석을 위해 창문과 문을 제외한 모든 표면에 동일한 단순화 과정을 적용하였다.
다면체 생성 및 단순화된 형상 추출
모든 표면을 주요 표면과 생략되는 표면으로 구분한 후, 원본 형상을 포함하는 직육면체 형태의 버퍼 공간을 분할 평면으로 나눠 다면체를 생성한다(Figure 4(c)의 붉은 선). 각 다면체에 대해 다면체의 부피 대비 다면체 내부에 존재하는 원본 형상의 부피 비율을 산정한다. 부피 비율이 분석자가 설정한 기준(기본 0.5) 이상인 다면체의 집합이 형상 단순화의 결과가 된다(Figure 4(d)).
다면체가 공유하는 공간 내부 면(Figure 4(d)의 점선)은 분석자의 설정에 따라 생략하거나 모델에 포함할 수 있다. 단순화된 형상이 직육면체 등 단순한 다면체로 이루어질 경우 내부 면이 격자 설계에 도움이 될 수 있다. 최종 결과는 CFD 분석을 위해 표면을 벽체, 공기의 유·출입구(창문과 문), 내부 면으로 분류하여 추출하였다. 인접하는 다면체가 두 개인 면을 내부 면으로 판단하였으며, 나머지 면을 단순화 전 원본 모델의 창문과 문 형상의 표면 좌표와 비교하여 벽체와 유·출입구를 분류하였다.
CFD 적용성 평가
모델 설계
BIM을 통해 추출한 형상의 실내 CFD 모델 설계 및 해석은 OpenFOAM을 통해 실시하였다. 직각 혹은 평행한 표면이 많은 건물 모델의 특성을 고려하여 높은 품질과 적은 수의 격자를 기대할 수 있는 육면체 격자를 설계하였다(Hefny and Ooka, 2009). 전역적인 격자의 크기는 모델 크기를 고려하여 모델 1E24는 0.1 m, 모델 123은 0.075 m 이하의 크기로 설계하였다. 유동의 정밀한 해석이 요구되는 유·출입구의 격자 크기는 0.05 m 이하로 제어하였으며, 벽면 근처 해석을 위해 경계층 격자를 설정하였다. 실내 유동을 분석하기 위한 해석 모델은 비압축성 기체의 정상상태 난류 유동 모델인 simpleFoam을 적용하였다. 난류 모델은 범용적으로 사용되며 난류 모델 간 정확도 비교가 불가능 할 경우 권장되는 Standard k-ε 모델을 적용하였다(Chen and Srebric, 2002).
대상 모델의 문 중 하나를 선정하여 공기의 유입구로, 나머지 문과 창문을 유출구로 설정하였다. 유입구에 수직 방향으로 유속 1 m/s, 난류 강도 0.05의 공기가 유입되는 조건을 가정하였다. 유동의 특성을 결정하는 압력(p), 유속(U), 난류 운동 에너지(k), 난류 소산률(ε)의 경계 조건은 Table 2와 같다.
Table 2. Boundary condition of the CFD models
단순화 기준에 따른 해석 결과 비교
단순화 알고리즘의 수치 해석에 대한 적합도를 평가하기 위해 원본 모델과 형상 단순화를 적용한 모델의 CFD 해석 결과를 비교하였다. 분할 평면의 선정 시 각도 기준은 30º, 다면체 선정의 부피 비율의 기준은 0.5로 설정하였다. 분할 평면 선정의 길이 기준은 형상의 유체역학적 특성을 대표하는 특성 길이를 통해 표준화하였다. 길이 기준은 단순화 정도에 가장 큰 영향을 미치는 인자로서, 특성 길이의 0.1, 0.5, 1.0, 5.0, 10.0배 거리 기준으로 단순화한 모델을 분석하였다. 특성 길이의 공식은 식 (2)와 같다.
| $$L_c=V/A$$ | (2) |
여기서, Lc는 특성 길이(m), V는 형상의 부피(m³), A는 형상의 표면적(m²)이다.
단순화 기준에 따른 CFD 해석 결과의 변화는 내부 기류를 통해 분석하였다. 정량적 비교를 위해 모델 내부에 각 축 방향에 대해 0.5 m 간격으로 배치된 관측 지점을 2,293개(모델 1E24), 1,272개(모델 123) 설정하였다. 각 지점에서 유속을 추출하였으며 유속이 0.01 m/s 이하인 지점은 전체적인 유체역학적 환경에 주는 영향이 미미한 것으로 판단하고 분석 대상에서 제외하였다. 원본 모델과 단순화된 모델의 동일 지점 유속을 통해 평균 절대 오차(Mean Absolute Error; MAE)와 결정계수를 산정하여 CFD 분석 결과에 대한 형상 단순화의 영향을 평가하였다.
결과 및 토의
형상 단순화 및 격자 설계 결과
Figure 5와 Figure 6는 단순화 기준에 따른 대상 형상 및 격자 설계 결과이며 Table 3은 각 모델의 격자 정보이다. 단순화 기준 길이가 증가함에 따라 모델의 세밀한 부분이 순차적으로 생략되었다. 모델 1E24의 경우 기준 0.1에서 생략되는 표면이 존재하지 않아 모델 형상과 격자 설계 결과가 원본과 동일하였다. 기준을 0.5, 1.0, 5.0로 설정했을 때 원본 형상(Figure 5(a))의 우상측 내벽, 상측과 좌하측의 벽면, 우측의 벽이 순차적으로 면적이 더 큰 표면과 통합되었다. 격자 설계 결과 기준 5.0의 경우 원본 모델에 비해 격자 수가 7.1%, 기준 10.0은 23.0% 감소하였다(Table 3). 형상 단순화를 통해 세밀한 격자 설계가 필요한 표면이 생략됨에 따라 격자 수가 감소하고 연산 비용을 절감하는 효과를 기대할 수 있다.
Table 3. Number of mesh cells and reduction rate of target CFD models according to simplification threshold
모델 123은 창문 인근에 위치한 원형 기둥을 대상으로 형상 단순화가 적용되었다. 정24각형으로 근사 표현 되었던 원기둥은 거리 기준이 0.1, 0.5일 때 인접한 면이 통합됨에 따라 팔각형으로 단순화 되었으며(Figure 6(b)), CFD 모델의 격자 개수는 원본 모델 대비 7.2% 감소하였다. 반면, 기준 1.0의 경우 원기둥과 인접한 벽의 표면이 함께 통합되어 창문 인근의 벽체의 형상이 왜곡되었다(Figure 6(c)). 복잡한 형상으로 인하여 다른 모델과 동일한 설계 기준으로 고품질의 격자 생성이 불가능하였으며, 전역 격자 크기를 0.05 m 이하로 제한하고 경계층 격자를 설계하지 않은 결과 원본 모델보다 격자 수가 60.5% 증가하였다(Table 3). 벽면에 의해 원기둥을 구성하는 표면 중 일부가 생략되었으며, 남은 불완전한 곡면을 통해 분할 평면이 생성되어 오류가 발생한 것으로 분석된다. 본 연구의 형상 단순화 방법론을 적용하기 위해선 표면 격자를 통해 곡면을 다면체 형태로 근사 표현해야 하며 이 과정에서 다수의 평면이 생성됨에 따라 동일한 오류가 발생 가능한 것으로 예상된다. 실무 적용 시 실내의 원기둥을 먼저 제거하거나 낮은 표면 격자의 해상도를 통해 평면의 개수를 줄이는 등의 전처리가 요구된다.
반면 단순화 기준을 5.0 이상으로 설정한 경우 기준 거리(5.0 Lc = 3.78 m 이상)가 원기둥의 직경(0.3 m)과 원기둥과 벽면 사이 거리(0.5 m)의 합을 초과하였으며, 그 결과 기둥을 구성하는 모든 표면이 벽면과 통합되어 생략되었다. 이로 인해 다른 모델에 비해 균일한 격자가 형성되었으며(Figure 6(d)), 격자의 개수는 8.2% 이상 감소하였다(Table 3).
단순화 기준에 따른 CFD 해석 결과 비교
Table 4는 형상 단순화를 적용한 모델의 유동과 원본 모델의 유동 간 평균 절대 오차(MAE)와 결정 계수(R²)를 평가한 결과이다. 모델 1E24의 CFD 분석 결과 단순화의 정도에 따라 오차가 증가하고 결정 계수가 감소하는 경향이 관측되었다. Figure 7은 CFD를 통해 해석한 모델 1E24의 중앙 수평면 유동장이다. 원본 형상의 경우 오른쪽 위에 기류를 방해하는 내벽으로 인하여 반시계 방향의 와류가 형성된 반면, 거리 기준 5.0으로 단순화한 모델은 내벽이 생략됨에 따라 전체적으로 일정한 기류가 나타났다. 그러나 단순화의 대상이 모델의 바깥 표면으로 한정됨에 따라 두 모델 모두 중앙부에 시계방향의 기류가 형성되어 유동장의 유사성이 높은 것으로 분석된다(R²=0.893). 다른 거리 조건으로 단순화한 모델 역시 원본 모델과 동일한 시계 방향의 기류가 형성되었다.
Table 4. Comparison between original and simplified CFD simulation results
모델 123의 경우 단순화 기준 1.0 조건을 제외하면 모두 0.98 이상의 결정 계수가 산정되었으며, 단순화 오류가 발생한 경우에도 0.850의 비교적 높은 수치가 도출되었다. Figure 8은 기둥의 생략 여부에 따른 모델 123의 기류 변화이다. 창문의 상부인 높이 3.0 m 수평면의 유동장이며, 왼쪽 위에서 아래로 형성된 기류가 벽면을 만나 좌우로 나뉘었다. 기둥이 생략된 모델과 달리 원본 모델에선 기둥으로 인한 기류가 나뉘고 기둥 뒤편의 유속이 감소하는 현상이 관측된다. 그러나 모델 1E24와 마찬가지로 전체적으로 동일한 형태의 유동장이 형성되었다. 본 연구에서 적용한 형상 단순화 방법론은 공간 내부의 유체역학적 환경을 형성하는 유·출입구의 형상을 변형하지 않았으며, 변형 대상이 공간의 표면으로 한정됨에 따라 CFD 분석에 대한 영향이 크지 않은 것으로 판단된다.
결 론
본 연구에서는 실내 유체역학적 환경 해석의 자동화와 수치 해석의 비용 감소를 목적으로 건물 형상의 단순화 방법론을 개발하고 CFD에 대한 적용성을 평가하였다. 해석 대상 공간의 형상 정보는 BIM으로부터 추출하였으며, 유사한 표면을 통합하는 형상 단순화 알고리즘을 구현하였다. 실내 기류 분석을 위해 대상 공간의 유체역학적 환경을 결정하는 유·출입구는 단순화 대상에서 제외하였다. CFD 분석의 정확도와 연산 비용을 제어하기 위하여 표면 통합의 허용 거리에 따라 형상 단순화의 정도를 조절하였다.
직각과 평행한 표면으로 구성된 모델 1E24의 경우 거리 기준에 따라 점진적으로 모델의 세부 사항이 생략되었으며, 단순화 정도에 따라 모델의 정확도와 수치 연산 비용 간 교환 관계가 나타났다. 실무 적용 시 대상 문제의 허용 오차와 가용 자원을 고려하여 단순화 기준을 설정할 수 있을 것으로 예상된다. 모델 123은 한 케이스를 제외한 모든 단순화된 모델과 원본 모델 간 결정 계수가 0.98 이상으로 산정되었다. 그러나 거리 기준 1.0으로 단순화한 모델의 경우 내부 원형 기둥의 변형 오류가 발생하였다. 곡면이 존재하는 형상 혹은 볼록 집합(Convex region)이 아닌 형상의 단순화 시 기준 선정에 주의가 요구된다.
본 연구에서 제안한 건물 형상 단순화 방법을 통해 실내 CFD 분석의 생산성의 향상이 기대된다. 단순화 방법을 통해 모델의 세부 표현 정도에 따른 형상 추출을 자동화하고 허용 오차 범위 내 해석 비용이 가장 낮은 모델을 선정할 수 있다. 또한 자의적인 형상 설계에 따른 모델의 불확실성을 해소하고 원활한 육면체 격자의 설계를 기대할 수 있다.
본 연구의 CFD 분석은 해석 영역을 실내로 한정하였으나, 건물 외부 영역을 포함한 자연 환기 분석 혹은 실외 기류 및 풍하중 분석을 위한 건물 모델 설계에도 동일한 단순화 방법론을 적용할 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 공기역학의 지배적 인자인 유속과 압력 및 난류에 대한 해석을 실시하였다. 실내외 에너지 교환 및 온열 환경의 평가를 위해선 에너지와 복사 방정식에 대한 단순화 방법론의 적용성 평가가 선행되어야 한다. 향후 연구로는 형상 단순화 기준에 따른 CFD 분석 결과의 일반화된 경향과 단순화 기준치의 허용 범위에 대한 분석을 수행할 계획이다.
