3F - 경량철골

2F 내력벽

1F 라멘(기둥+보)구조

풍하중 변위

모멘트선도

.

전단력선도

디지털트윈(Digital Twin) 개요

□ 디지털트윈은 현실 세계(Real)의 건물·도시·설비를 가상 모델(Virtual)로 동일하게 복제하여

실시간 데이터를 연결하고, 예측·모니터링·시뮬레이션을 수행하는 기술이다.

□ 단순 3D 모델이 아닌

센서·BIM·IoT·AI·시뮬레이션이 모두 통합된 운영·관리용 가상 복제체.

□ 핵심 기능은

실시간 데이터 반영 → 분석 → 미래 상황 예측 → 최적 제어.

디지털트윈이 필요한 이유

□ 건축물의 운영 비용 절감

□ 유지보수 자동화(고장 예측, 설비 효율 향상)

□ 안전 진단(구조·화재·피난 시뮬레이션)

□ 공정관리(시공 단계에서 공정 지연·충돌 조기 발견)

□ 도심/건물의 최적 운영(교통·에너지·환경·재난 대응)

□ 탄소 배출량·에너지 소비 시뮬레이션 가능

구성요소

1. 현실(Physical Space)

□ 건물, 공장, 도시, 설비기계 등

□ 센서 설치(온도, 습도, 진동, 전력, 기류, CO₂ 등)

2. 데이터(Data Layer)

□ IoT 센서 데이터

□ BIM 데이터

□ 기계·전기·배관(MEP) 정보

□ 구조 하중 데이터

□ 운영 로그(전력, 냉난방, 장비 상태)

3. 가상모델(Virtual Model)

□ BIM 기반 3D 모델

□ 설비/구조/공조 시뮬레이션 모델

□ 도시 모델(LOD 적용)

4. 플랫폼(Integration Platform)

□ 실시간 데이터 수집

□ 분석·예측엔진(AI/ML)

□ 모니터링·제어 UI

□ API, 연동 소프트웨어

디지털트윈의 종류

1. 건축물 디지털트윈(Building Digital Twin)

□ BIM + IoT 기반

□ 설비 상태, 에너지 관리, 유지보수 자동화

□ 스마트빌딩 운영 최적화

2. 시설물 디지털트윈(Structural Twin)

□ 교량·터널·댐 등

□ 구조변위, 진동, 하중 모니터링

□ 균열·열화·노후도 예측

3. 시공 디지털트윈(Construction Twin)

□ 공정관리 4D/5D(공정+원가)

□ 시공 충돌(Clash) 사전 검출

□ 장비 동선·안전관리 시뮬레이션

4. 도시 디지털트윈(City Digital Twin)

□ 후보정 도시계획

□ 재난·수해·교통 시뮬레이션

□ 에너지 소비 예측

디지털트윈 기술 예시(건축·구조)

□ 구조 안전 예측

• 풍하중 변화 → 구조변위 예측

• 지진 발생 시 실시간 응답

• 노후 건물 열화 분석

□ MEP(기계·전기·공조) 운영 효율화

• 냉난방 최적화

• 공기질 개선

• 전력 소비 패턴 분석

□ 화재·피난 시뮬레이션

• 연기 확산 시뮬레이션

• 피난 경로 자동 계산

□ 유지보수 자동화

• 필터 교체 시기 예측

• 장비 열화 패턴 분석

• 고장 사전 예측(Preventive Maintenance)

디지털트윈 구축 절차

1. 대상 시설·건물 조사

□ 구조·마감·MEP 자료 확보

□ 센서 설치 위치 계획

2. BIM/3D 모델링 구축

□ Revit, ArchiCAD 등 기반

□ LOD 수준 설정(200/300/400)

3. 센서·IoT 인프라 설치

□ 온습도, 진동, 전력, 유량, CO₂

□ 게이트웨이 설치

4. 데이터 플랫폼 구축

□ 클라우드/온프레미스 구성

□ 실시간 데이터 수집·정제·연동

5. 분석·예측 모델 적용

□ AI/ML 기반 패턴학습

□ 고장예측(Anomaly Detection)

□ 공정 딜레이 예측

6. 운영 단계에서 디지털트윈 활용

□ 시설물 모니터링

□ 유지보수 자동화

□ 에너지 관리 최적화

□ 시뮬레이션 기반 의사결정

디지털트윈 구축 시 주의사항

□ BIM 모델과 실제 시공 오차를 최소화해야 한다.

□ 센서 캘리브레이션·유지보수 비용 고려.

□ 데이터 표준(ISO 19650) 준수 여부 확인.

□ 클라우드 보안 규정 준수 필수.

□ 초기 구축비 대비 운영효과 ROI 분석 필요.

□ 단순 3D 모델링만 제공하는 “가짜 디지털트윈” 업체 주의.

중요한 활용 분야

□ 리모델링·대수선 전 구조 안전 진단

□ 에너지 성능 분석(건축물 에너지평가)

□ 시공 충돌 검토(Clash Detection)

□ 용도변경 시 공조·배관 성능 검증

□ 화재·피난 검토 보고서 시뮬레이션 자료

□ 유지관리 계획 수립(FM)

스마트팜 정부지원금(2026 대비)

1. 스마트팜 혁신밸리(농식품부)

□ 개요

청년농 육성 + 스마트팜 교육·실습 + 창업 보육까지 포함된 국가 주도 농업단지 프로그램.

경북 상주, 전북 김제, 전남 고흥, 경남 밀양 등 운영 중.

□ 지원내용

청년창업보육센터 입주 시 스마트온실 임대료·기술교육·경영 컨설팅 제공.

□ 대상

만 18~40세 청년(창업·귀농 단계).

□ 특이사항

실제 스마트팜 시설비를 직접 지급하는 형태는 아니며,

교육·실습·임대 기반을 제공하는 방식.

2. 스마트팜 청년 임대형 사업(지자체 + 농식품부)

□ 개요

지자체가 스마트팜 단지를 조성하고 청년에게 임대하는 사업.

□ 지원내용

스마트온실(벤로형, 단동, 양액, ICT 포함) 3년~5년 임대.

설치·운영비는 지자체 부담 or 일부 분담.

□ 대상

만 18~40세, 영농경험 10년 이내.

□ 비고

임대형이라 초기 투자비 부담이 거의 없지만

경쟁률이 높은 편.

3. 스마트팜 설치지원(스마트팜 기반조성 사업)

□ 개요

농업인에게 스마트팜 시설 구축비를 지원하는 가장 일반적인 보조금.

□ 지원내용

시설비 총액의 약 50% 내외를 지원(지자체별 차이).

지원 항목은 다음과 같음

• ICT 통합제어 시스템

• 양액기, 펌프, 환경센서

• 자동환기창, 난방 제어기

• 생육 데이터 서버, CCTV

□ 지원금 예시(평균)

330㎡~660㎡ 단동형 온실 기준

1.2억 ~ 2억 중 약 5천만~1억 지원.

□ 조건

지자체별로 예산이 다르므로 1월~3월 초 신청기간에 접수 필수.

4. 스마트팜 R&D 실증·보급 사업(농촌진흥청)

□ 개요

특정 기술(스마트양액, 자동광관리, AI병해 예측)을 갖춘 기업 또는 농가를 실증·보급.

□ 지원율

국고 60~80% 지원 가능(지자체 매칭 포함).

□ 대상

신규 기술을 테스트하려는 농가/기업.

5. 농식품 모태펀드(창업, 융자)

□ 개요

스마트팜 스타트업 또는 식물공장형 기술기업에 대한 투자.

□ 유의

농가 대상보다는 스마트팜 기술기업 중심.

스마트팜 융자지원(저리 정책자금)

1. 농업정책자금(스마트팜 전용)

□ 이자율

연 1.5~2.0% 수준.

□ 용도

스마트온실 신축·증축·개보수

식물공장 구축

양액시설, ICT시설, 보온커튼 등.

□ 한도

최대 5억~10억(지자체·사업유형별 상이)

건축사 체크리스트

1. 용도 및 건축법 분류

□ 비닐하우스

임시건축물 또는 농업용 시설로 취급.

규모·구조 따라 개발행위허가 필요.

□ 벤로형 강구조 온실

구조계산 필수.

용도는 근린생활·산업시설·농업용 중 선택.

□ 식물공장(완전제어형)

근린생활시설 또는 공장으로 분류.

피난·소방·단열·전기설비 기준 강화 적용.

2. 구조 검토(KDS)

□ 풍하중

온실은 풍속지수 기준이 매우 엄격

KDS 41 10 00 적용.

□ 적설하중

지역별 적설량 반영.

온실은 경량 구조라 설계변수 민감함.

□ 설비 하중

LED, 양액기, 수조, 배드(베드) 하중 고려.

3. 기계·전기·통신 설비

□ 전기용량

LED + 양액 + 제어 + 난방 합산하여 수전용량 산정.

□ 통신

LTE·유선 인터넷·전용 서버실 필요할 수 있음.

□ 배수/양액실

양액 탱크, 배수로, 여과시설 필수.

4. 소방

□ 600㎡ 이상

감지기·비상조명 유무 판정.

□ 식물공장형(밀폐형)

스프링클러 설치 대상 가능성이 높음.

5. 기타(농지·산지·환경)

□ 농지전용허가

농업용 시설이면 제외 가능

식물공장은 완전제어형이면 전용 필요.

□ 개발행위허가

부지조성, 절토·성토 있을 때 필수.

□ 악취·배출시설

축사형 스마트팜일 경우 악취관리지역 여부 확인.

실제 지원금 활용 절차

(2026년 전국 공통 흐름)

1단계. 지원사업 공고 확인

농식품부·지자체 홈페이지에서 1~3월 사이 공고.

2단계. 농업경영체 등록

필수 요건.

3단계. 사업신청

사업계획서 + 시설설계도 + ICT 견적서 제출.

4단계. 현장심사

농업기술센터/지자체 담당자가 현장 확인.

5단계. 심의 후 선정

예산에 따라 60~70%는 탈락.

가장 중요한 요소는

“사업계획의 현실성 + 작목의 수익성 + 공간계획”임.

6단계. 공사 진행 및 검수

설계도와 실제 시공 일치 여부 검토.

ICT 장비 시운전 포함.

빌딩 구조해석 (부재력 및 변형 검토)

대지면적 4,320㎡ · 건축면적 2,016㎡ · 연면적 2,016㎡ · 최고높이 14.0m

공장 구조물 설계를 진행하면서 주요 부재의 휨모멘트(Moment)를 중심으로 midas Gen 해석 결과를 정리해 보았습니다. 이번 프로젝트는 단층 대형 공장 구조이며, 골조 전체의 거동을 3차원으로 확인하여 경간별 처짐, 부재력 집중 위치, 연결부 하중 분포 등을 종합적으로 검토했습니다.

• 청색~녹색: 압축 측 휨이 비교적 적은 안정 구간

• 황색~적색: 모멘트가 크게 작용하는 위험 구간

• 적색 피크 구간: 부재 단면 및 연결 상세 검토 필요

1. Reation Force

1-1. Vertical Reaction - FZ

2. Deformation Contour

2-1. Deformation Contour Animation

주요 포인트

1. 지붕 중앙부

   • 장스팬 방향의 라멜라 또는 트러스 상부 chord에서 모멘트 집중이 나타남

   • 부재 크기 보강 또는 연결부 플레이트 검토 필요

2. 측면 프레임 라인

   • 포털 프레임 구조 특성상 기둥–보 접점에서 음(-)의 모멘트가 크게 나타남

   • 기둥 베이스플레이트·앵커볼트 설계 시 주요 검토 요소

3. 입면 방향 경간부(수평 가새 포함)

   • 풍하중 또는 지붕 수평하중에 대한 전달 경로가 해석결과와 잘 일치

   • 가새 위치의 전단력 분배가 균형적으로 나타남

3, Truss Deformation

3-1. Truss Highest Force

4. Beam Moment Diagram

설계 시 고려할 사항

1) 부재 단면 검토

• 모멘트 피크 구간의 최대값은 그래프 상 약 +544 kN·m ~ -688 kN·m 수준

• 기둥·보 설계 시 KDS 41 17 00 (구조설계기준) 휨강도 검토 필요

• 특히 스팬 중앙 상부 chord는 조인트 Plate 두께 증대 검토

2) 연결부 상세

• 고모멘트 구간은 대부분 기둥–보 모멘트 접합부에 위치

• 엔드플레이트 방식보다는 리브 보강, 플랜지 더블플레이트 등 고강도 디테일 권장

3) 처짐 검토

• 대형 공장 구조 특성상 처짐 제어가 중요

• L/300 기준으로 서비스하중 처짐을 반드시 추가 검토

• 상부 구조의 장스팬 부재는 캠버 설계 고려

4) 횡력(풍하중) 대비

• 최고높이 14m → 풍속/지형계수 반영

• 모멘트 패턴상 횡하중 분포가 자연스럽게 형성되어 구조계가 적절함을 확인

결론 – 구조 안전성 개요

본 공장 구조물의 midas Gen Moment 해석 결과를 종합하면 다음과 같습니다.

• 전체 골조는 스팬 비례로 적절한 모멘트 흐름이 형성되어 구조적 안정성이 양호함

• 고모멘트가 집중되는 구간은 명확히 나타나므로

  → 부재 단면 보강, 조인트 상세 보강, 베이스플레이트 설계 강화로 해결 가능

• 횡하중에 대한 구조적 불안정 요소는 발견되지 않음

• 실제 시공 단계에서 연결부 강성 확보가 매우 중요하므로 상세도 최적화 필요

■ 기본 정보

• 공사명: 전포동 주택 용도변경·대수선

• 대지위치: 부산광역시 부산진구 전포동

• 지역·지구:

  • 일반상업지역

  • 방화지구

  • 가로구역별 최고고도지구(70m)

• 대지면적: 81.4㎡

• 도로현황: 4M 도로

• 용도: 단독주택, 다가구주택

■ 건축 규모

■ 층별 용도 변경

◇ 변경 전

• 1층: 단독주택(독립주택) – 49.59㎡

• 2층: 단독주택(다가구주택) – 45.76㎡

◇ 변경 후

• 1층: 제2종근린생활시설(일반음식점) – 49.59㎡

• 2층: 제2종근린생활시설(일반음식점) – 45.76㎡

총 면적: 93.55㎡

→ 1, 2층이 음식점으로 용도변경

■ 장애인 편의시설 설치대상 여부

• 해당없음

  • 근린생활시설(일반음식점) 95.35㎡

  • 법적 기준: 300㎡ 미만 시 비대상

■ 에너지절약계획서 제출

• 연면적 500㎡ 미만 → 해당없음

■ 정보통신공사 사용전검사

• 정보통신공사업법 제35조

• 연면적 150㎡ 미만 → 해당없음

■ 소방서장 동의

• 소방시설 설치 대상 연면적 400㎡ 미만 → 해당없음

■ 해체계획서 제출 및 해체공사 착공신고

• 건축물관리법 제30조

• 주요구조부 철거가 없으므로 대상 아님

■ 주차대수 산정

기준(부산광역시 조례 적용):

• 단독주택

  • 50㎡ 초과 ~ 180㎡ 이하 = 1대

• 다가구주택

  • 85㎡ 이하 = 1/85㎡마다 1대

• 일반음식점(근생)

  • 134㎡당 1대

산정

• 단독주택(1층): 49.59㎡ → 50㎡ 미만 → 주차 0대

• 다가구주택(2층): 45.76㎡ / 85㎡ = 0.53 → 1대

• 근린생활시설(1,2층 변경 후): 단독주택 49.59 / 100 = 0.4, 다가구 45.76 / 85 = 0.53, 합산 = 1.4대 => 1대

총 주차대수 = 1 - 1 = 0대 확보 필요

■ 조경 / 공개공지 / 외장재

• 조경: 건축법 제42조 적용대상 아님 (대지 200㎡ 미만)

• 공개공지: 해당없음

• 주요 외장재:

  • 지붕 마감 = 솔라루프

  • 벽체 = 브릭조, 조적조

■ 설비 개요

• 기계설비: 냉방·난방 및 실외기

• 전기설비: 220V, 60Hz

• 하수처리: 하수종말처리장 연결

  • (93.55㎡ × 60L = 5.72 ton 증)

■ 비고

• 건축구조기준(KDS)에 따른 구조검토

• 구조 안전성 검토 기준:

  • 활하중(주택): 2.0kN/㎡ -> 활하중(일반음식점): 5.0kN/㎡

• 풍하중: KDS 41 12 00 적용

• 지붕층 단열기준 준수

• 대수선 시 기존 구조 부재 내력 확인 후 시공

커튼월은 건축물의 하중을 부담하지 않고 구조체에 매달린 가벼운 벽체라는 의미에서 붙여진 이름입니다. 벽체를 구성하는 창, 마감재, 부속품 등의 부재를 공장에서 제조하고 현장에서는 연결 철물 등으로 접합하는 방식으로 만들어집니다. 커튼월의 기본적인 구조를 살펴보겠습니다.

▶ 커튼월의 지지

커튼월의 구성 부재

건축물은 고층으로 올라갈수록 수평하중의 영향이 커지고 특히 풍하중이 상대적으로 중요해집니다. 커튼월은 외부에 껍질처럼 부착되는 마감재이기 때문에 자신의 무게만 지탱하면 되지만, 고층에서 강하게 불어대는 풍하중에 저항해야 합니다. 세게 부는 바람은 커튼월에 강한 충격을 주기 때문에 커튼월은 구조체에 의지해서 이 힘에 저항해야 합니다.

▶ 슬래브와 수평하중

▶ 슬래브에 대한 이해

커튼월 뒤에서 커튼월을 지지해주는 구조체는 슬래브입니다. 슬래브는 수평하중에 대해 다이어프램 작용을 하고 수평하중을 전단벽으로 전달하는 기능을 합니다. 커튼월은 슬래브에 고정 철물(Fastener)로 연결되고 풍하중을 슬래브로 전달합니다. 풍하중을 슬래브로 매끄럽게 전달하려면 커튼월에 몇 가지 부재가 필요합니다.

1) 멀리언(Mullion)

두께가 얇은 슬래브에 강성이 큰 보를 덧붙여 보강하듯이 커튼월도 보와 같은 부재를 덧붙여 지지합니다. 슬래브와 보를 90° 회전해서 수직으로 세우면 커튼월의 구조 형태가 되는데, 커튼월에서 보와 같은 역할을 하는 것이 멀리언(Mullion)입니다. 멀리언은 상하층 슬래브에 걸치는 방식으로 수직으로 세워서 부착합니다.

2) 트랜섬(Transom)

트랜섬은  멀리언과 멀리언을 수평으로 연결하는 부재로 일종의 작은보 역할을 합니다.

3) 비젼(Vision)

비젼은 커튼월 중에서 유리를 끼워 채광과 조망이 가능한 부분을 말합니다. 아래 사진을 보면 유리 색상을 선택하기 위해 유리 견본이 설치되어 있습니다.

4) 스팬드럴(Spandrel)

스팬드럴은 커튼월 패널 부분에서 슬래브와 가까운 쪽에 조망이 필요 없는 부분을 말합니다. 보통 내부가 보이지 않도록 가리는 방식으로 설치합니다.

커튼월의 앵커 부분

슬래브에 설치하는 앵커 부분은 커튼월을 지지하는 기초에 해당합니다. 따라서 멀리언이 부담하는 풍하중이 슬래브에 전달될 수 있도록 충분한 강도가 있어야 합니다.

커튼월의 앵커 부분은 매입 철물(Embedment), 앵커 클립(Anchor clip), 고정 철물(Fastener) 등으로 구성됩니다. 매입 철물은 앵커 클립을 슬래브에 고정하기 위해 슬래브에 매설하는 것이며, 슬래브 콘크리트를 타설하기 전에 매입합니다. 앵커 클립은 멀리언과 슬래브를 연결하는 구조체로 앵글, 채널, 플레이트 등의 형태로 되어 있습니다. 고정 철물은 커튼월 앵커에서 각 부재들을 연결하는 볼트, 너트, 와셔, 스크류 등으로 구성됩니다.

고정 철물 설치 방식

슬래브에 설치하는 매입 철물은 슬래브 콘크리트를 타설하기 전에 커튼월 설치 위치에 맞추어 콘크리트 속에 매입하는 방식으로 설치됩니다. 매입 철물과 멀리언을 연결하는 고정 철물은 다양한 성능을 갖추어야 합니다. 우선 구조적으로 패널의 자중, 지진하중, 풍하중을 지지할 수 있어야 합니다. 또한 고층건물은 수직과 수평 방향으로 변형이 발생할 수 있고 온도 변화에 따라 신축을 반복하기 때문에 다양한 변형을 흡수할 수 있어야 합니다. 게다가 제작 오차나 시공 오차를 흡수할 수 있어야 합니다.

규모가 작은 건축물이라면 고정 방식(Fixed system)으로 가능하지만, 규모가 큰 건축물은 변형과 오차를 흡수할 수 있는 구조를 갖추어야 합니다.

커튼월은 주로 슬라이딩 방식(Sliding system)이나 회전 방식(Locking system)으로 고정됩니다.

슬라이딩 방식은 수평 방향으로 층간 변위가 발생할 때 수평 방향으로 패널이 이동하도록 만든 것입니다. 고정 철물은 한쪽을 고정해서 구조체와 같은 방향으로 움직이도록 하고 다른 한쪽은 수평 방향으로 자유롭게 이동할 수 있는 구조로 되어 있습니다. 슬라이딩 방식은 가로로 긴 패널에 유리합니다.

회전 방식은 구조체가 횡 방향으로 변형될 때 패널도 구조체와 같은 방향으로 회전하도록 한 것입니다. 하중을 지지하는 고정 철물에 매달린 패널이 상하로 움직일 수 있는 구조로 되어 있기 때문에 층간 변위가 발생하면 고정 철물을 축으로 패널이 회전합니다. 회전 방식은 세로로 긴 패널에 적합합니다.

유리는 보통 프레임에 끼워서 설치하지만 프레임을 이용하지 않고 유리를 고정하는 방법도 있습니다 이렇게 프레임을 노출하지 않고 유리만으로 전면을 장식하면 유리의 투명성이 극대화되면서 건물이 매우 가볍게 느껴집니다. 이렇게 유리만 전면에 노출하는 방법으로 SSG, DPG, SGS 등이 있습니다. 유리를 지지하는 구조체를 안쪽에 숨기면서 유리의 자중과 풍하중을 어떻게 지지하는지 살펴보겠습니다.

SSG 시스템(Structural Sealant Glazing system)

유리를 전면에 노출하는 가장 간단한 방법은 구조체를 안쪽에 숨기고 구조용 실란트를 이용하여 고정하는 방법입니다. 이런 방법을 SSG 시스템(Structural Sealant Glazing system)이라고 하는데, 실리콘 같은 구조용 실란트(Structural sealant)를 사용해 멀리언에 직접 접착하는 방법입니다.

구조용 실란트는 접착 강도가 높을 뿐 아니라 탄성이 커서 유리의 거동을 흡수할 수 있습니다.

DPG(Dot Point Glazing System) 공법

DPG(Dot Point Glazing System)는 유리에 구멍을 뚫어 볼트로 고정하고 지지체에 매다는 방법을 말합니다. 위 그림에서 오른쪽에 있는 그림입니다. DPG는 멀리언에 고정하거나, 투명성을 높이기 위해 유리 리브(Glass fin)에 고정하기도 합니다.

SGS(Suspension Glazing System) 공법

SGS(Suspension Glazing System)는 현수 글레이징 시스템이라고도 합니다. 기본적으로 대형 유리를 매달아서 유리의 이음매를 최소화하고 유리의 투명성을 가장 극단적으로 표현하는 방식입니다.

건물 주출입구 부분의 개방감을 높이기 위해 2개 층이나 3개 층 정도의 높이로 유리를 제작하고 금속 클램프를 이용해서 매달아 고정하게 됩니다. 멀리언을 사용해 보강할 수도 있지만 유리 리브를 부착해서 보강하는 것이 투명성을 강조할 수 있습니다.

다음 사진은 LG 강남타워의 사례입니다.

SGS 공법은 강선으로 된 케이블로 하중을 지지하고, DPG 방식으로 유리를 고정할 수도 있습니다. 얇은 강선을 사용하면 유리와 어울려 가벼운 느낌을 줄 뿐만 아니라 팽팽하게 당겨진 케이블이 구조적인 기능을 잘 표현해 줍니다.