54 Journal of KIBIM Vol.9, No.3 (2019)

경관심의를 위한 경관시뮬레이션 모형 작성 기법에 관한 연구The Study for Making of Landscape Simulation Model for Landscape Design Review

DOI: https://doi.org/10.13161/kibim.2019.9.3.054

이동화1), 김재명2)

Lee, Dong-Hwa1) · Kim, Jae-Myung2)

Received September 02, 2019; Received September 20, 2019 / Accepted September 23, 2019

ABSTRACT: After Landscape Act was enacted, as awareness of landscape has increased and the need of expanding targets of landscape design review and improving landscape examination in terms of quality, this study aims to describe a technique of creating three dimensional landscape simulation model which is used for landscape design review. For this, the author of this study conducted analysis in terms of function and use of programs and compatibility with programs to find a way of creating models with the most efficient and optimum process. For creation of landscape simulation models, initial creation is important but in case that changes occur by operator changing or discussing development plans, rapid correction and change are needed. Therefore, this study described how to build more accrurate and efficient simulation at initial review and how to create a landscape simulation model for rapid response to changed plans during reconsideration.

KEYWORDS: Landscape Act, Landscape Simulation, Landscape DesignReview, Development Plan

키 워 드: 경관법, 경관시뮬레이션, 경관심의, 개발계획

1. 서 론

1.1 연구의 배경 및 목적

쾌적하고 양호한 경관을 형성하기 위한 취지로 2015년 새롭

게 제정된 경관정책기본계획을 비롯하여 2007년 제정되어 계속

적인 개정을 통해 현재 경관계획, 경관사업, 경관협정, 경관심의

등 도시경관 전반에 걸친 경관을 다루게 됨으로서 도시경관에 대

한 중요성이 증대되고 있다. 이와 더불어 공공적인 성격이 강한

도시경관에 대한 시민의 관심이 높아지고 도시개발의 속도 또한

증가함에 따라 좀 더 경관관리를 위한 적합한 시뮬레이션 방법이

요구되어 지고 있다. 그럼에도 불구하고 경관시뮬레이션 작성을

위한 여러 단계에 있어서 많은 오류와 함께 개발 변경에 따른 수

정에 있어서도 불편한 경우가 많이 발생한다. 따라서 개발에 따

른 경관심의를 수행함에 있어서 보다 정확하고도 효율적인 경관

시뮬레이션 작성이 필요하며 최초 심의 후 변경이 발생하는 경우

신속하고도 편리하게 데이터를 수정, 보완할 수 있는 프로세스가

필요하다. 또한 작성된 모델링 소스가 다른 응용프로그램과 호환

되어 활용될 수 있도록 경관시뮬레이션을 작성할 필요가 있다.

본 연구에서는 최초심의 시 보다 정확하고 효율적인 시뮬레이션

을 구축하는 방법과 재심의시 변경되는 계획안에 대한 신속한 대

응을 위한 경관시뮬레이션 모형 작성기법을 서술하였다.

1.2 연구의 범위 및 방법

경관시뮬레이션의 일반적인 작성순서는 대상지가 속한 지역의

캐드도면에다 예비조망점의 위치를 선정하고 디지털카메라로 근

경, 중경, 원경에 따라 조망점별 현황사진을 촬영하며 설계안에

따라 대상지 모델링 작업 및 배치도 도면을 이용하여 광역모델링

작업을 하게 된다. 다음으로 3D프로그램을 이용하여 촬영한 사

1)정회원, 서경대학교 도시공학과 교수 (activetiger@skuniv.ac.kr) 2)정회원, 서경대학교 도시공학과 교수 (jm927k@skuniv.ac.kr) (교신저자)

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진과 같은 구도로 뷰를 확정하고 렌더링하여 이미지화 한다. 마

지막으로 현황사진과 렌더링한 데이터를 2D프로그램을 이용하여

합성하여 완성된다.

본 논문에서는 경관시뮬레이션을 위해 진행되는 프로세스 중

캐드도면을 통한 근경, 중경, 원경의 조망점 선정 및 각 조망점별

및 종합적인 가시권 분석이나 조망점별 현황사진 촬영을 진행하

는 과정보다는 대상지 시뮬레이션에 직접적으로 필요한 지형과

주변건물 및 공간형성에 필요한 데이터를 구축해서 모델링하고

이미지화하며 응용프로그램을 통해 새롭게 가공하는 작업에 초

점을 두고 있다.

시뮬레이션 작성을 위해 1단계부터 5단계까지 각각의 과정에

서 고려해야 할 요소가 많으나 이 중에서 본 논문의 연구범위는

3단계 설계(안)모델링 과정 및 4단계 3D시뮬레이션 과정을 중점

적으로 살펴보도록 한다. 1,2단계의 경우는 계획 초기에 실시하는

과정이므로 지침을 반영하여 원활히 수행이 가능한 작업이지만

실제적인 모델링 작업을 하는 3단계, 4단계의 경우는 어떤 프로

그램을 사용하여 작성하고 최종적으로 어떤 결과물을 도출하는

가에 대한 선택이 다양하다. 이를테면 ARCGIS를 이용하여 모델

링하고 시뮬레이션 데이터를 만들어 낼 수도 있고 CAD프로그램

을 사용하여 결과물을 도출할 수도 있다. 그러나 본 논문에서는

하나의 프로그램으로 일련의 프로세스 과정을 완료하는 것이 아

니라 여러 가지 프로그램을 복합적으로 사용함으로써 결과물의

완성도, 수정 및 변경의 용이성, 데이터의 정확성 및 응용프로그

램과의 호환성 등을 높일 수 있는 프로세스를 제안하고자 한다.

따라서 실제 개발이 예정된 지역을 대상으로 제안된 프로세스에

맞춰 경관시뮬레이션을 작성해 봄으로써 경관심의를 위한 바람

직한 시뮬레이션 모형을 제시하고자 한다.

2. 선행연구 검토

경관시뮬레이션 작성을 보다 효율적이고도 효과적으로 수행하

기 위하여 관련 선행연구를 검토하였다. 먼저 2000년도 이전의

연구들을 보면 도시경관을 효과적으로 평가하는데 있어서 캐드

시뮬레이션의 활용에 대한 내용이 주를 이루는데(Choi & Kang,

1992), (Choi et al. (1994)와 Oh & Han (1990)) 등이 도시 및 가

로경관 평가기법으로 캐드프로그램을 활용하고 있다. (Lee et al.

(2017))는 경관분석도구로서 3차원 경관시뮬레이션 프로그램에

대한 활용도를 분석하였다. 현재 대전시에서 3차원 경관시뮬레이

션 프로그램인 ‘경관이’를 운영하고 있으며 즉각적인 요구 반영

이 가능하고 여러 경관요소를 다양하게 수용할 수 있어서 변화하

고 있는 사회 및 정책적 수요를 잘 반영하고 있으나 운영이 폐쇄

적이므로 업체에서 활용하기가 힘든 단점이 있다. (Lee (2010))

는 조망경관 평가를 위한 경관시뮬레이션 신뢰도에 대한 연구를

실시하였다. 연구자는 실제적으로 경관심의를 통과한 사례 중에

서도 경관시뮬레이션 과정에서 여러 가지 오류가 있을 수 있음을

발견하고 있는데, 프로그램 작업자의 수준, 현장 촬영의 정확성

확보 등 경관 사전점검을 위한 가상도면의 질적 수준의 제고에

대해 전문적 기준이나 작업의 매뉴얼이 없으므로 좀 더 정확하고

신뢰성을 주는 경관관리 제도의 기준에 대해 피력하였다. (Park

(2013))은 조망경관 평가를 위한 시뮬레이션 신뢰도 제고 연구 중

에서도 시뮬레이션 화각 표준화를 중심으로 연구를 실시하였다.

현재 진행되고 있는 경관 시뮬레이션 작업은 현장사진 촬영, 조

망점 위치, 카메라의 화각, 높이 등 자료에 대한 지침서가 없이

진행되고 있음을 지적하며 조망경관의 현장촬영부터 시뮬레이션

Step Contents

1 StepView AnalysisPre Viewpoint

• Making of Viewpoints according to Standards • Positoning of View points on CAD Plan • View Analysis of Viewpoints

2 StepSite Photos

Final Viewpoing • Take a photos about Site • Compare View Analyisis to site pictures • Selecting final viewpoints

3 StepModeling of

Plan

• Modeling work of Site • Modeling work of Terrain • Modeling work of Buildings

4 Step 3D Simulation • Compare site photo to simulation sources • Controling camera view and surroundings • Make image about view point scene

5 StepSimullation Assesment

• Compose photo and scene using Photoshop • Loading to 3D rendering program • Exporting about Site new evironmental image

Table 1. Work Process of Simulation (Lee.I.J, 2010, table 1-1 Rebuild)

Name Purpose of Use

Hardware

• General Personal Computer • Need for total simulation process

• Digtal Camera • Need for taking photos

Software

• AUTO CAD • Need for modeling of terrain and buildings

• SKETCH-UP • Need to combine modeling datas and rendering

• PHOTOSHOP • Need to compose and modify simulation

• RUMION • Need for making a good quality image about new environment

Datas • Digtal Map, Orthoimage, photos • Need to put out several datas for simulation

Table 2. Hardware & Software & Data (Lee.I.J, 2010, table 1-2 Rebuild)

56 Journal of KIBIM Vol.9, No.3 (2019)

합성까지의 과정을 활용한 경관시뮬레이션의 도출 및 경관 심의

시 점검해야 할 점검사항에 대해 고찰하였다. 선행연구 검토결과

지자체에서 활용되고 있는 3차원 경관시뮬레이션 프로그램 활용

에 있어서는 사업주체의 측면보다는 관리자의 측면에서 이용되

고 관리되는 한계점을 지니고 있었고, 경관시뮬레이션 신뢰도에

대한 연구들은 작업의 시작단계인 조망점 선정 및 현황사진 촬영

및 합성에 대한 신뢰도 확보를 강조하고 있으나 실질적으로 제도

화하기에는 어려움이 따를 수 밖에 없다. 따라서 본 논문에서는

시뮬레이션 작업과정의 시작단계인 조망점 선정이나 현황사진

촬영 단계에서의 오류에 대한 내용에 초점을 맞추기 보다는 설계

안에 대한 모델링작업 및 3D 시뮬레이션 부분에 있어서 효율성

을 증대시키기 위한 여러 프로그램의 복합적 활용방안을 모색하

는데 의의가 있다고 할 수 있다.

3. 개발사업 경관심의에 있어서 경관시뮬레이션

작성 프로세스 제안

3.1 효율적 경관시뮬레이션 작성 프로세스

3.1.1 데이터추출

국가공간정보포털사이트 내 국토정보플랫폼사이트에서 수치

지형도(NGI파일, DXF파일) 및 대상지가 포함된 지역의 정사영상

및 공개된 DEM 자료를 획득하여 3차원 분석이 가능하도록 데이

터 가공을 한다. 등고선 및 표고점을 이용한 수치지형 모델을 3

차원 표면모델로 바꾸기 위해서는 델러니 삼각형을 이용한 TIN

이 주로 이용되고 있고 TIN에서 일정간격으로 높이를 추출하여

DEM을 만든 후 이를 정규격자망으로 바꿔서 사용한다. 정규격

자망을 이용한 지표면 모델은 그 구조가 간단하여 만들기가 쉽고

변경하기도 용이하다. 또한 지형모델 전체를 연속적으로 기술된

면(surface)의 형태로 가정하고 처리하기가 쉬우므로 지형을 부

드럽게 기술할 수 있는 장점이 있다.

3.1.2 지형, 건물 및 도로 생성

평면적인 행렬에 높이값이 들어간 2차원적인 구조인 DEM을

3차원 형태로 나타내기 위해서는 벡터형식으로 기술된 Surface

Model을 만들어주어야 하는데 이 중 가장 간단한 방법이 Grid

Mesh를 이용하는 방법이다. AUTOCAD 내에서 DEM을 Grid

Mesh Surface Model로 만들 수 있도록 하여 경관모델 구축을

효과적으로 수행할 수 있다. 건물의 높이를 구현함에 있어서도

TIN의 경우 보다 DEM을 이용한 경우가 훨씬 빠르고 효율적으로

임의의 점이 속한 면을 찾아내고 높이를 보간하여 지형모델 위에

서의 수직적 위치를 구할 수 있다. 복잡한 벡터값으로 이루어진

도로를 나타내는 Polyline들도 DEM을 이용하여 지형 모델 내의

수직적 위치를 가지며 변환할 수 있다. 지형과 건물이 완성되면

국가공간정보포털의 정사영상을 활용하여 지형을 맵핑한다.

Figure 1. Classification of Terrain and Topographic data

Figure 2. Makeing Grid based on Topographic data

Figure 3. An Example of Simulation

Figure 4. Mapping of Terrain Using Orthoimage

57한국BIM학회논문집 9권 3호 (2019)

3.1.3 경관분석 및 시뮬레이션 작성

경관심의에 필요한 분석 및 경관시뮬레이션 작성에 있어서

Sketch-Up 프로그램을 이용한다. AUTOCAD를 통해 가공된 지

형, 건물 및 도로 등의 DEM을 스케치업 프로그램에서 3D로 시

각화시키고, 대상지를 모델링하여 지형에다 위치시킨다. 시뮬레

이션 분석에 있어서 Sketch-Up 프로그램을 사용하는 것은 크게

두가지의 장점이 있기 때문인데 첫째, 다루기가 쉽고 직관적이므

로 상대적으로 짧은 시간에 효과적인 결과물을 만들어 낼 수 있

다. 특히 계획의 변경으로 내용을 수정해야 할 경우 대처가 쉬운

장점이 있다. 둘째, 렌더링프로그램과의 쉬운 연동을 들 수 있다.

루미온과 같은 렌더링 프로그램과 실시간으로 연동하면서 추가

되거나 변경되는 내용을 즉시 반영할 수 있다.

3.1.4 시뮬레이션 활용

AUTOCAD에서 데이터를 구축하고 Sketch-Up을 통해 지형을

비롯한 3차원 모델링을 완성하여 대상지에 대한 현황사진과 비

교하여 구도를 확정하고 합성하여 이미지컷을 만들어 내는 것이

보편적인 과정이지만, 때에 따라서는 Sketch-up 모델링을 렌더

링 프로그램의 하나인 Rumion으로 불러들여서 사용한다. 직관적

이고 편리한 기능을 가진 Sketch-up 프로그램이지만 추출되는

이미지가 거칠고 구현되는 소스의 정밀도도 다소 떨어져 현실감

이 적은 이미지가 만들어지므로 쉽게 호환되는 Rumion을 이용하

여 보다 사실적인 이미지를 구현할 수 있도록 하였다.

3.2 프로세스를 적용한 대상지 경관시뮬레이션 사례

3.2.1 대상지 개요

대상지는 천안시의 낙후된 북부지역의 균형 발전을 위해 산업

단지를 조성하여 고용창출 및 인구유입, 기업투자유지 등 지역경

제 활성화의 기반을 확보하기 위해 추진되었다. 산업단지계획위

원회의 심의 내용 중 경관과 관련된 시뮬레이션 작성을 위해 프

로세스를 적용하였다. 앞서 설명한 바와 같이 먼저 대상지를 포

함한 비교적 넓은 지역의 수치지형도를 확보하여 지형, 건물 및

필요 정보를 추출하여 모델링 작업에 필요한 정보데이터를 가공

Figure 5. Making 3D Simulation

Figure 7. Best Using Simulation

Figure 6. Composing of Modeling and Photo

• Digital Map Ver 2.0 (NGI file)• Digital Map (DXF file)

• Orthoimage• Open DEM data

Output of Data

Using NSDI(National Spatial Data infrastructure Portal

• Outlines of Site• Terrian, Buildings, Roads, Watershed, Site

Creating Terrain and Buildings

Using AUTOCAD Land Desktop

• Rendering Site Ourtline• Rendering Terrian• Rendering Buildings• Rendering Roads

• Rendering Site Modeling

Making Simulation

Using Sketch-UP

Best using Simulation

Using Rumion

Table 3. Process of Efficient Landscape Simulation Work

58 Journal of KIBIM Vol.9, No.3 (2019)

하였으며 이를 바탕으로 경관분석을 위한 모델링작업을 시행하

였고 완성된 모델링을 렌더링프로그램으로 로딩하여 새롭게 변

화한 환경에 대한 이미지컷을 추출하였다.

3.2.2 지형 및 주변 건물 생성

국가공간정보포털 사이트에서 대상지에 해당하는 공간정보데

이터(수치지형도, 정사영상)를 제공받아서 지형 및 건물, 도로에

대한 3차원 데이터를 시각화 하였다.

3.2.2 대상지 건물 모델링 결합

지형, 건물 및 도로에 대한 시각화가 이루어진 3D Modeling

에다 대상지 모델링을 결합한다. 요소에 따라 적절한 컬러를 적

용하고 필요에 따라 건물 각각에 대한 텍스쳐를 삽입한다. 개

발사업의 경우 계획의 변경이 자주 발생하게 되므로 사업의 규

모변경, 배치나 층수 변화에 따른 효과적인 수정이 필요한바,

Sketch-Up프로그램을 사용함으로써 신속한 대응과 효과적인 결

과물을 만들어 낼 수가 있다.

3.2.3 경관분석 및 시뮬레이션 작성

지형과 건물 및 도로 등의 3차원 데이터가 구축이 되고 맵핑

이 완료되면 다양한 형태의 분석도면 작성 및 주요 조망점별 시

뮬레이션 작성이 가능하다. 경관심의시 필수요소인 광역단면분석

을 비롯하여 일조분석, 통경축 분석 등 다양한 경관분석을 하기

에 편리하며 조망점별 Scene을 구성하여 Layer별로 구성요소를

가감하여 차별적으로 Scene을 보여줄 수 있다. 따라서 변경되는

대상지 각각을 중첩하고 필요에 따라 선택적으로 비교할 수 있어

서 직관적인 경관평가가 가능하다는 장점을 가지고 있다.

Figure 8. Creating Terrain and Buildings

Figure 9. Combine with Site modeling and Terrain

Figure 10. Landscape Analysis

Figure 11. Output of Viewpoint Image with Sketch-up

59한국BIM학회논문집 9권 3호 (2019)

3.2.4 렌더링 프로그램의 활용

스케치업으로 작성한 경관이미지는 현황사진과 비교하여 합성

하고 사업 전·후를 비교하기 위해 활용되기도 하지만 Rumion과

같은 렌더링 프로그램과 연동함으로써 사업 후의 변화하는 환경

에 대한 미래 이미지를 잘 표현할 수가 있다. Figure 10은 산업단

지 내 산업네트워크 가로에 대한 Sketch-Up 모델링을 보여주고

있으며 Figure 11은 Rumion에서 렌더링한 이미지를 보여준다.

Figure 12는 산업단지 내 커뮤니티 가로에 대한 Sketch-Up

모델링을 보여주고 있으며 Figure 13은 Rumion에서 렌더링한 이

미지를 보여준다.

4. 결론 및 향후 연구 방향

본 연구는 경관시뮬레이션 모형 작성에 있어서 보다 효율적인

작업이 가능할 수 있는 프로세스를 제안하였다. AUTOCAD 프로

그램을 이용하여 지형정보 및 건물정보에 대한 최적화된 처리 후

Sketch-Up 프로그램에서 지형과 주변건물을 로딩하고 사업대

상지에 대한 모델링을 합쳐서 경관시뮬레이션 모형을 완성하였

다. 지형정보, 주변건물정보 및 사업대상지 건물정보가 모두 포

함된 모델링을 바탕으로 각 조망점별 현황사진과 비교하여 같은

구도의 경관 컷을 보여주게 되며 필요시 Sketch-Up 모델링파일

을 3D렌더링 프로그램인 루미온으로 로딩하여 실제 환경과 유사

한 이미지를 시각화할 수 있다. 현재 각종 개발사업의 경우 대부

분 경관심의제도가 실시되고 있으며 이에 따라 개발 후의 도시

경관에 대한 검증의 형태로 경관시뮬레이션을 요구하고 있다. 특

히 도시개발사업이나 주택재개발사업 등 대규모 개발사업의 경

우 주변 도시경관에 미치는 영향이 상당히 크므로 주변 도시경관

과의 비교 속에서 대상지의 규모를 판단해야 한다. 따라서 대상

지 주변의 지형뿐만 아니라 주변의 건물 및 대상지 내 건물에 대

한 보다 정확하고 효율적인 모델링 구축이 필요하다. 또한 최초

안의 변경이 발생하는 재심의시 변경되는 건축물의 배치나 층고

Figure 13. Sketch-up Modeling 1

Figure 15. Sketch-up Modeling 2

Figure 16. Rumion Rendering 2

Figure 14. Rumion Rendering 1

Figure 12. Output of Viewpoint Image with Sketch-up

60 Journal of KIBIM Vol.9, No.3 (2019)

등을 효율적으로 반영하기에 적합한 구성이라 할 수 있겠다. 다

만 본 연구의 한계점이라고 할 수 있는 것은, 보다 정확하고 편리

한 시뮬레이션 모형을 구축하였다고 하더라도 이미 한정된 현황

사진에 시뮬레이션 이미지를 합성해서 제시하는 형태이므로 정

해진 지점 이외의 다른 지점에서의 다양한 경관평가를 수행하지

는 못한다는 것이다. 대전시의 경우 3차원 공간정보활용시스템을

일찍부터 구축하여 경관심의에 활용하고 있는데 이 프로그램의

공간데이터는 브이월드 데이터를 기반으로 민간부분에서 개발한

툴을 활용한 것으로써 지형뿐만 아니라 아니라 주변 경관까지 맵

핑된 이미지로 보여짐으로서 다양한 위치에서 실시간으로 경관

영향을 파악할 수 있는 장점이 있다. 그러나 대도시 위주로 데이

터가 한정되어 있고 무엇보다도 지자체에서만 한정하여 이용가

능하므로 운영이 폐쇄적이라는 한계가 있다. 앞으로 정부에서 제

공하는 브이월드 데이터의 질적 향상과 로딩속도의 개선, 그리고

민간에서의 다양한 소프트웨어 개발 및 응용을 바탕으로 개발사

업시 필요한 경관시뮬레이션 작성에 있어서의 비용절감 및 의사

결정에 도움을 줄 수 있는 오픈 플랫폼 방식의 3차원 공간정보시

스템 활용을 기대해 본다.

감사의 글

본 연구는 2019년도 서경대학교 교내연구비 지원에 의하여 이

루어졌음.

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