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건축 분야의 AI: 도시 건설 방식 재정의

건축 분야에서 AI가 어떻게 디자인, 효율성, 지속 가능성을 개선하고 있는지 알아보세요. 또한 AI가 건축가의 일상을 어떻게 변화시키고 있는지에 대해서도 논의합니다.

파리의 에펠탑이나 미국의 펜타곤과 같은 랜드마크와 역사적인 건물은 건축 분야와 그 뒤에 숨은 뛰어난 건축가들이 없었다면 존재할 수 없었을 것입니다. 세계 건축 서비스 시장은 세상에 의미 있는 인프라를 추가하는 것 외에도 경제의 필수적인 부분이며, 2032년까지 약 5억 5천만 달러에 달할 것으로 예상됩니다. 

건축가들은 쓰레기 줄이기, 탄소 발자국 줄이기, 효율적인 설계 계획과 같은 과제를 해결하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 인공지능(AI) 도구는 이러한 건축 분야의 많은 과제를 해결하는 데 도움을 줄 수 있습니다. AI는 설계 최적화, 구조 분석, 프로젝트 관리 및 시각화를 개선하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 이 글에서는 건축 분야에서 AI를 활용하는 방법에 대해 자세히 알아보세요.

건축에서 AI는 어떻게 활용되고 있나요?

건축 분야의 AI는 설계를 더욱 스마트하게 만들고, 에너지 효율을 높이며, 친환경적인 건물을 만드는 데 도움을 줌으로써 업계의 판도를 바꾸고 있습니다. 이러한 발전이 실제 프로젝트에서 어떻게 활용되고 있는지 놀랍습니다. 자세히 살펴보고 어떻게 진행되고 있는지 알아보세요.

폐기물 감소 및 탄소 발자국 줄이기

2018년 미국에서는 건설 및 철거 활동으로 인해 6억 톤의 쓰레기가 발생했습니다. 건축 분야에서 널리 퍼져 있는 문제 중 하나는 건설 폐기물과 탄소 배출량을 줄이는 것입니다. AI는 고급 알고리즘과 데이터 분석을 사용하여 건설 프로세스의 모든 단계를 최적화함으로써 이 문제를 해결하는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다.

예를 들어, 머신러닝과 같은 AI 기술은 자재 성능, 공급망 물류, 환경 영향에 대한 대규모 데이터 세트를 분석하여 가장 지속 가능한 자재와 시공 방법을 추천할 수 있습니다. 머신러닝 모델은 설계 선택에 따라 잠재적인 낭비를 예측하고 건축가가 조기에 조정하여 낭비를 최소화할 수 있습니다. 

제너레이티브 AI는 지속 가능성에 초점을 맞춘 여러 디자인 옵션을 자동으로 생성하여 한 단계 더 발전할 수 있습니다. 제너레이티브 AI는 재료 효율성, 구조적 무결성, 에너지 사용량과 같은 매개변수를 설정하여 환경 목표를 충족하면서도 멋지게 보이는 다양한 디자인을 생성하는 데 사용할 수 있습니다. 그런 다음 건축가는 창의성과 지속 가능성을 가장 잘 결합한 디자인을 선택할 수 있습니다. 스페이스메이커는 건축가와 도시 계획가가 다양한 디자인 옵션을 빠르게 생성하고 테스트할 수 있도록 지원하는 제너레이티브 AI를 사용하는 도구의 한 예입니다.

그림 1. 스페이스메이커를 사용하여 생성된 지속 가능한 디자인의 예시.

컴퓨터 비전과 빌딩 정보 모델링(BIM)의 통합

연구원들은 컴퓨터 비전이 건축 정보 모델링과 함께 작동하여 건축 프로젝트를 보다 정확하고 효율적으로 만드는 방법을 연구하고 있습니다. BIM은 건물의 물리적, 기능적 특징을 나타내는 디지털 모델입니다. 이를 통해 건축가, 엔지니어, 계약업체는 세부 계획에 대해 협업할 수 있으며, 건물의 구조부터 시스템까지 모든 것을 포함하는 중심 리소스 역할을 합니다.

그림 2. 빌딩 정보 모델링에 대해 토론하는 건축가들.

컴퓨터 비전이 BIM에 추가되면 카메라와 센서가 건설 현장의 상세한 이미지와 3D 스캔을 캡처합니다. 그런 다음 이러한 시각적 이미지를 BIM 모델과 실시간으로 비교하여 잘못 정렬된 벽이나 잘못 배치된 구조물 등 계획된 설계와 실제 시공 간의 차이점을 찾아냅니다. 이러한 분석을 통해 얻은 인사이트는 신속한 수정에 도움이 되며 프로젝트를 순조롭게 진행할 수 있습니다.

과거에는 이러한 문제를 찾기 위해 느리고 실수가 발생하기 쉬운 수동 검사에 의존했습니다. 컴퓨터 비전을 사용하면 건축가와 프로젝트 관리자는 BIM 모델과 일치하지 않는 부분이 발견되면 즉각적인 경고를 받을 수 있습니다. 작은 문제가 더 커지고 비용이 더 많이 들기 전에 막을 수 있습니다. 또한 컴퓨터 비전과 BIM을 결합하면 관련된 모든 사람이 더 쉽게 협력할 수 있습니다. BIM 모델에 문제가 표시되면 건축가, 엔지니어, 계약자, 고객이 신속하게 검토하고 해결책을 찾을 수 있습니다. 

건축 분야의 고유한 AI 애플리케이션

AI는 건축 분야에도 몇 가지 독특한 응용 분야를 제공합니다. 그 중 몇 가지를 간단히 살펴보겠습니다:

  • 에너지 효율성: AI는 건물에서 에너지가 어떻게 사용되는지 분석하고 설계를 최적화하여 에너지 소비를 줄이고 지속 가능성을 개선할 수 있습니다. AI는 에너지 효율적인 자재와 설계 변경을 추천함으로써 장기적으로 더 환경 친화적이고 비용 효율적인 건물을 만드는 데 기여합니다.
  • 안전 규정 준수: 자동화된 시스템은 설계를 건축법 및 안전 규정에 따라 점검할 수 있어 수작업으로 검토할 필요 없이 규정 준수를 보장합니다. 시간을 절약할 뿐만 아니라 오류 발생 가능성도 줄여 건물이 필요한 모든 안전 기준을 충족하는지 확인할 수 있습니다.
  • 적응형 재사용: AI는 건축가가 기존 건물의 구조적 무결성을 분석하고 새로운 요구 사항을 충족하기 위한 수정을 제안함으로써 기존 건물의 용도를 변경하는 데 도움을 줄 수 있습니다. AI를 통해 오래된 건축물을 역사적 또는 문화적 가치를 보존하면서 현대적이고 기능적인 공간으로 탈바꿈시킬 수 있습니다.

AI를 사용하여 설계된 현대 건축 프로젝트

AI를 활용한 건축 프로젝트가 미래의 일처럼 보일 수 있지만, 실제로는 이미 AI 설계 프로젝트가 진행 중이며 완료된 프로젝트도 있습니다. 이러한 획기적인 프로젝트 중 몇 가지를 살펴보겠습니다.

헤이다르 알리예프 센터

아제르바이잔 바쿠의 헤이다르 알리예프 센터는 자하 하디드가 설계하여 2012년에 완공한 건물입니다. 제너레이티브 디자인과 AI 도구가 건축을 어떻게 변화시키고 있는지 보여줍니다. 이 건물은 기존의 직선과 달리 부드러운 곡선 모양을 하고 있습니다. 이 디자인은 아제르바이잔의 현대적이고 미래 지향적인 정신을 반영합니다. 이 복잡한 건축물을 만드는 데는 오토데스크와 Rhino의 초기 제너레이티브 디자인 툴이 핵심적인 역할을 했습니다.

그림 3. 헤이다르 알리예프 센터.

일본 다이와 하우스 인더스트리

일본의 혼잡한 도시는 혁신적이고 공간 효율적인 주택 디자인에 대한 수요를 창출했습니다. AI 기반의 제너레이티브 디자인은 다이와 하우스 인더스트리와 같은 기업이 이러한 요구를 해결하는 데 핵심적인 도구가 되고 있습니다. 제너레이티브 디자인은 특정 설계 매개변수를 설정함으로써 작은 도시 공간에 최적화된 다양한 주택 계획을 신속하게 생성할 수 있습니다. 느리고 적응력이 떨어지는 기존 방식과 달리 제너레이티브 디자인은 더 빠르고 유연합니다. 제너레이티브 AI는 인구 밀도가 높은 일본의 주택 설계 및 건설 방식을 재정의하고 있습니다.

그림 4. 다이와 주택 산업의 도시 주택 설계.

오토데스크 토론토 사무소

오토데스크의 토론토 사무실은 AI가 혁신적인 건축 설계에 어떻게 활용될 수 있는지 보여주는 좋은 예입니다. 이 회사는 자체 제너레이티브 디자인 툴인 Project Discover를 사용하여 직원들의 선호도에 따라 무수한 사무실 레이아웃 옵션을 만들 수 있었습니다. 인간의 아이디어와 AI를 결합함으로써 Autodesk는 일반적인 설계 실수 없이 완벽한 업무공간을 설계할 수 있었습니다. 

그림 5. 토론토에 위치한 오토데스크의 기술 센터.

스탬하우스의 혁신적인 매장 디자인 

네덜란드의 소매점 건설 및 리노베이션 전문 기업인 스탐후이스는 디자인 프로세스의 속도를 높이고 개선하기 위해 제너레이티브 디자인으로 전환했습니다. 과거에는 소매점 레이아웃을 디자인하는 데 몇 시간이 걸렸습니다. 이제 제너레이티브 AI 툴을 사용하여 단 15분 만에 40개의 최적화된 디자인 옵션을 생성할 수 있습니다. 동시에 디자이너는 고객 관계 구축 및 시공 계획과 같은 더 중요한 업무에 집중할 수 있게 되었습니다.

그림 6. AI를 사용하여 만든 스탐후이스의 매장 디자인.

AI가 건축가를 대체할까요?

건축 분야의 AI 혁신은 건축가를 대체하는 것이 아니라 지원하는 것을 목표로 합니다. AI는 건축에 많은 이점을 가져다주지만, 인간의 창의력과 판단력은 여전히 필수적이라는 점에 유의해야 합니다. 건축가는 인간의 창의성과 AI의 데이터 분석 및 자동화 능력을 결합하여 더 나은 건물 설계를 만들 수 있습니다. 연구에 따르면 AI 덕분에 생산성이 30% 향상되었다고 합니다. 지루한 작업은 대부분 AI가 처리하고 건축가는 업무의 흥미롭고 전략적인 부분에 집중할 수 있습니다. 

건축 분야에서의 AI 관련 과제

건축 분야에서 AI 도구가 대중화됨에 따라 건축가는 이러한 AI 혁신이 어떻게 작동하는지 숙련도를 높이고 배워야 합니다. AI와 데이터의 작동 방식을 이해해야 AI 도구를 성공적으로 사용할 수 있습니다. 안타깝게도 많은 건축가에게 필요한 교육이 부족하기 때문에 이는 큰 과제입니다. 설문조사에 따르면 건축가의 60%가 공식적인 AI 교육을 받은 적이 없다고 합니다. 이러한 격차를 해소하는 것은 건축가가 경쟁력을 유지하고 혁신적인 현대적 디자인을 창조하기 위한 핵심 요소입니다. 

그림 7. 건축가를 위한 AI 교육 통계.

또 다른 문제는 소프트웨어, 하드웨어 및 교육 비용을 포함하여 AI를 구현하는 데 따르는 높은 비용입니다. 이러한 초기 투자는 예산이 한정된 소규모 아키텍처 회사에서는 감당하기 어려울 수 있습니다. 또한 유지 관리 및 업그레이드에 대한 지속적인 비용도 발생하여 재정적 부담을 가중시킵니다. AI를 성공적으로 통합하려면 기업은 이러한 비용을 신중하게 관리해야 합니다. 계획을 잘 세우면 기업은 초기 비용의 가치가 있는 AI의 이점을 누릴 수 있습니다.

AI와 아키텍처로 더 나은 미래 구축

AI는 건축가를 위한 강력한 도구입니다. 실시간 정보를 제공하여 프로젝트를 제시간에 예산 범위 내에서 관리할 수 있도록 도와줍니다. 또한 설계 도면, 구조 확인, 비용 견적과 같이 시간이 많이 소요되는 작업을 처리하는 데 도움을 주어 건축가는 창의적인 아이디어에 집중할 수 있습니다. AI를 수용하고 다양한 기능과 도구를 탐색하는 건축가는 시대를 앞서가며 건축의 미래를 선도할 수 있습니다.

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