건축 분야의 AI: 도시 건설 방식의 재정의

파리의 에펠탑과 미국의 펜타곤 같은 랜드마크와 역사적 건축물은 건축 분야와 뛰어난 건축가들이 없었다면 존재하지 않았을 것입니다. 세계에 의미 있는 기반 시설을 더하는 것 외에도 세계 건축 서비스 시장은 경제의 핵심 부문이며, 2035년에는 약 6,220억 달러 규모에 이를 것으로 예상됩니다.

건축가들은 폐기물 감축, 탄소 발자국 감소, 효율적인 설계 계획과 같은 과제를 해결하기 위해 꾸준히 노력하고 있습니다. 인공지능(AI) 도구는 건축 분야의 이러한 과제를 해결하는 데 도움을 줄 수 있습니다. AI는 설계 최적화와 구조 분석을 지원하고 프로젝트 관리와 시각화를 개선할 수 있습니다. 이 글에서는 건축 분야에서 AI를 활용하는 방법을 살펴보겠습니다.

건축 분야에서 AI는 어떻게 활용되고 있나요?#

건축 분야의 AI는 설계를 더욱 스마트하게 만들고 에너지 효율을 높이며 친환경 건물 조성을 지원합니다. 이러한 발전은 이미 실제 프로젝트에 적용되고 있습니다.

폐기물 감축 및 탄소 발자국 저감#

2018년 미국의 건설 및 철거 활동으로 6억 톤의 잔해가 발생했습니다. 건축 분야의 주요 과제 중 하나는 건설 폐기물과 탄소 배출을 줄이는 것입니다. AI는 고급 알고리즘과 데이터 분석을 활용해 건설 과정의 모든 단계를 최적화함으로써 이러한 과제를 해결하는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다.

예를 들어 머신러닝과 같은 AI 기법은 자재 성능, 공급망 물류, 환경 영향에 관한 대규모 데이터셋을 분석해 가장 지속 가능한 자재와 건설 방법을 추천할 수 있습니다. 머신러닝 모델은 설계 선택에 따른 잠재적 폐기물을 예측하고 건축가가 더 일찍 설계를 조정해 폐기물을 최소화하도록 도울 수 있습니다.

생성형 AI는 지속 가능성에 중점을 둔 여러 설계안을 자동으로 생성해 한 단계 더 나아갈 수 있습니다. 자재 효율성, 구조적 무결성, 에너지 사용량과 같은 매개변수를 설정하면 생성형 AI로 환경 목표와 미적 목표를 모두 충족하는 다양한 설계를 만들 수 있습니다. 그러면 건축가는 창의성과 지속 가능성을 가장 잘 결합한 설계를 선택할 수 있습니다. Spacemaker는 건축가와 도시 계획가가 다양한 설계안을 빠르게 만들고 테스트하도록 생성형 AI를 활용하는 도구의 한 예입니다.

그림 1. Spacemaker로 생성한 지속 가능한 설계의 예입니다.

컴퓨터 비전과 건물 정보 모델링(BIM)의 통합#

연구자들은 건축 프로젝트의 정확성과 효율성을 높이기 위해 컴퓨터 비전을 건물 정보 모델링과 결합하는 방법을 연구하고 있습니다. BIM은 건물의 물리적·기능적 특성을 나타내는 디지털 모델입니다. 건축가, 엔지니어, 시공업체가 상세한 계획을 함께 수립할 수 있도록 하며, 건물 구조부터 설비 시스템까지 모든 요소를 포함하는 중앙 리소스 역할을 합니다.

그림 2. 건물 정보 모델링에 대해 논의하는 건축가들입니다.

컴퓨터 비전을 BIM에 적용하면 카메라와 센서가 건설 현장의 상세 이미지와 3D 스캔을 수집합니다. 그런 다음 이 시각 자료를 BIM 모델과 실시간으로 비교해 벽의 정렬이 어긋나거나 구조물이 잘못 배치되는 등 계획된 설계와 실제 시공 간의 차이를 찾아냅니다. 이러한 분석에서 얻은 인사이트는 신속한 수정과 프로젝트 일정 준수에 도움이 됩니다.

과거에는 이러한 문제를 찾기 위해 수동 검사를 수행해야 했으며, 이 과정은 느리고 오류가 발생하기 쉬웠습니다. 컴퓨터 비전을 사용하면 건축가와 프로젝트 관리자는 BIM 모델과 일치하지 않는 항목이 있을 때 즉시 알림을 받을 수 있습니다. 작은 문제를 더 크고 비용이 많이 드는 문제로 발전하기 전에 해결할 수 있습니다. 컴퓨터 비전과 BIM을 결합하면 모든 관계자가 더 쉽게 협업할 수 있습니다. BIM 모델에서 문제가 표시되면 건축가, 엔지니어, 시공업체, 고객이 이를 빠르게 검토하고 해결책을 찾을 수 있습니다.

건축 분야의 독창적인 AI 활용 사례#

AI는 건축 분야에 몇 가지 독창적인 활용 사례도 제공합니다. 몇 가지를 간단히 살펴보겠습니다.

• 에너지 효율성: AI는 건물의 에너지 사용 방식을 분석하고 소비를 줄이며 지속 가능성을 개선하도록 설계를 최적화하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 에너지 효율적인 자재와 설계 변경을 추천함으로써 AI는 장기적으로 환경친화적이고 비용 효율적인 건물을 만드는 데 기여합니다.
• 안전 규정 준수: 자동화 시스템은 설계가 건축 법규와 안전 규정을 준수하는지 확인할 수 있어 수동 검토 없이도 규정 준수를 보장합니다. 이를 통해 시간을 절약할 뿐만 아니라 오류 발생 가능성도 줄여 건물이 필요한 모든 안전 기준을 충족하도록 합니다.
• 적응형 재사용: AI는 기존 건물의 구조적 건전성을 분석하고 새로운 요구사항에 맞는 개조를 제안해 건축가가 건물을 다른 용도로 활용하도록 도울 수 있습니다. AI를 활용하면 오래된 구조물의 역사적·문화적 가치를 보존하면서 현대적이고 기능적인 공간으로 탈바꿈시킬 수 있습니다.

AI를 활용해 설계한 현대 건축 프로젝트#

AI 기반 건축 프로젝트가 미래의 일처럼 보일 수도 있지만, 실제로 AI가 설계한 프로젝트는 이미 진행 중이며 완공된 사례도 있습니다. 주목할 만한 프로젝트를 살펴보겠습니다.

헤이다르 알리예프 센터#

아제르바이잔 바쿠에 있는 헤이다르 알리예프 센터는 자하 하디드가 설계했으며 2012년에 완공되었습니다. 이 건물은 생성형 설계와 AI 도구가 건축을 어떻게 바꾸고 있는지 보여줍니다. 부드럽고 곡선형인 건물 형태는 전통적인 직선 구조와 다릅니다. 설계에는 아제르바이잔의 현대적이고 진취적인 정신이 반영되어 있습니다. Autodesk와 Rhino의 초기 생성형 설계 도구가 이 복잡한 건축물을 구현하는 데 중요한 역할을 했습니다.

그림 3. 헤이다르 알리예프 센터입니다.

일본 다이와 하우스 공업#

일본의 인구 밀집 도시는 혁신적이고 공간 효율적인 주택 설계에 대한 수요를 낳았습니다. AI를 기반으로 하는 생성형 설계는 다이와 하우스 공업과 같은 기업이 이러한 수요에 대응하는 핵심 도구로 자리 잡고 있습니다. 특정 설계 매개변수를 설정하면 생성형 설계가 소규모 도시 공간에 최적화된 다양한 주택 평면도를 빠르게 만들 수 있습니다. 느리고 유연성이 떨어질 수 있는 기존 방식과 달리 생성형 설계는 더 빠르고 유연합니다. 생성형 AI는 일본의 인구 밀집 지역에서 주택을 설계하고 건설하는 방식을 새롭게 바꾸고 있습니다.

그림 4. 다이와 하우스 공업의 도시형 주택 설계(출처: autodesk.com).

Autodesk 토론토 사무실#

Autodesk의 토론토 사무소는 AI를 혁신적인 건축 설계에 활용하는 좋은 사례입니다. 자체 생성형 설계 도구인 Project Discover를 사용해 직원들의 선호도를 바탕으로 수천 가지 사무실 배치안을 생성할 수 있었습니다. 사람의 아이디어와 AI를 결합해 Autodesk는 팀의 업무 방식에 더 잘 맞는 업무 공간을 설계할 수 있었습니다.

그림 5. 토론토의 Autodesk 기술 센터입니다.

Stamhuis의 혁신적인 매장 설계#

네덜란드에서 소매점 건설과 리모델링을 전문으로 하는 Stamhuis는 설계 프로세스의 속도를 높이고 개선하기 위해 생성형 설계를 도입했습니다. 이전에는 소매점 배치안을 설계하는 데 몇 시간이 걸렸습니다. 이제 생성형 AI 도구를 사용해 15분 만에 최적화된 설계안 40개를 생성할 수 있습니다. 동시에 설계 담당자는 고객 관계 구축과 시공 계획 수립과 같은 더 중요한 업무에 집중할 수 있습니다.

그림 6. AI를 사용해 만든 Stamhuis 매장 설계(출처: autodesk.com)

AI가 건축가를 대체할까요?#

건축 분야의 AI 혁신은 건축가를 대체하는 것이 아니라 지원하는 것을 목표로 합니다. AI는 건축 분야에 많은 이점을 제공하지만, 인간의 창의성과 판단력이 여전히 필수적이라는 점을 기억해야 합니다. 인간의 창의성과 AI의 데이터 분석 및 자동화 역량을 결합하면 건축가는 더 나은 건물 설계를 만들 수 있습니다. 연구에 따르면 AI 덕분에 생산성이 30% 향상됩니다. 지루하고 반복적인 업무 대부분을 AI가 처리하면 건축가는 업무 중 흥미롭고 전략적인 부분에 집중할 수 있습니다.

건축 분야 AI와 관련된 과제#

건축 분야에서 AI 도구의 인기가 높아지면서 건축가에게는 역량을 강화하고 이러한 AI 혁신의 작동 방식을 익혀야 하는 과제가 생겼습니다. AI와 데이터의 작동 방식을 이해하면 AI 도구를 성공적으로 활용할 수 있습니다. 그러나 많은 건축가에게 필요한 교육이 부족해 이는 큰 과제가 되고 있습니다. 설문조사에 따르면 건축가의 60%는 정식 AI 교육을 받은 적이 없습니다. 이 격차를 해소하는 것은 건축가가 경쟁력을 유지하고 혁신적인 현대 설계를 만드는 데 핵심입니다.

그림 7. 건축가의 AI 교육 통계입니다.

또 다른 과제는 소프트웨어, 하드웨어, 교육 비용을 포함해 AI 도입에 수반되는 높은 비용입니다. 초기 투자 비용은 예산이 제한적인 소규모 건축 회사에 부담이 될 수 있습니다. 유지보수와 업그레이드에도 지속적인 비용이 들어 재정 부담이 커집니다. AI를 성공적으로 통합하려면 회사가 이러한 비용을 신중하게 관리해야 합니다. 철저히 계획하면 AI의 이점이 초기 비용을 상회하도록 할 수 있습니다.

AI와 건축으로 더 나은 미래 구축#

AI는 건축가에게 강력한 도구입니다. 프로젝트를 일정과 예산에 맞춰 관리하는 데 도움이 되는 실시간 정보를 제공할 수 있습니다. 또한 설계 도면 작성, 구조 검사, 비용 견적과 같은 시간이 많이 드는 작업을 지원해 건축가가 창의적인 아이디어에 집중하도록 할 수 있습니다. AI를 받아들이고 다양한 기능과 도구를 활용하는 건축가는 변화에 앞서 나가 건축의 미래를 이끌 수 있습니다.

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