Classification and categorization of apartment living room window for design application based on requirements : focused on the analysis of case studies and expert interviews

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study is to develop a communication tool for customized window design, enabling homeowners to experience benefits that exceed the basic functionality of windows within residential spaces. The current process for window replacement and installation is hindered by the complexity of window design. Despite this complexity, the lack of a standardized tool to easily and systematically visualize these intricacies poses a significant challenge. The specific objective is to develop a standardized tool for improving the existing process, defined in this study as the Window Design Prototype Tool (W.D.P.T). Furthermore, this study aims to propose a methodology, termed the Window Parametric Design Methodology, to investigate window design through the following research process.
The subject of this study is the living room balcony windows of typical apartments in South Korea, viewed from the perspective of looking outward from the interior rather than from the exterior looking in. The geographical scope includes 200 construction sites in the Seoul and Gyeonggi regions. The temporal scope spans from 2020 to 2024, to capture the window designs currently demanded by homeowners. The research data is based on actual cases of apartment living room window replacements during remodeling projects.
The research method involves conducting case studies and analyses, followed by interviews with three groups of experts who will use the standardized tool in actual window meetings to verify its usefulness.
The research process can be divided into five stages, as follows.
The first step is an actual site investigation. This involves conducting Case Studies at 200 apartment living room window replacement sites in the Seoul and Gyeonggi regions to collect data.
The second step is to derive the Window Type Classification Framework. This framework is designed to classify the types of windows based on data collected from the Case Studies. A literature review is conducted to investigate and analyze the Parameter values used in window design research, resulting in the identification of ten key Parameters (e.g., layer, opening type, opening size, etc.). This classification is then applied to the 200 Case Study data points.
The third step involves the Window Type Categorization. In this categorization process, the 200 site data points classified in the previous step are further categorized based on attribute-based categorization into A, B, and C Prototypes and detailed attribute-based Types (A-1,2,3), (B-1,2,3), and (C-1,2,3). The interior elevation drawings are generated using CAD software. Additionally, graphs are created using Microsoft Excel, and statistical correlations among 21 out of 100 Parameter values are analyzed using SPSS statistical software.
The fourth step is to develop the Window Design Prototype Tool (W.D.P.T). This development process involves four sub-stages. First, the Parameters are classified based on Wp (price) criteria. Second, the Window Type Categorization is generated in CAD, and the interior elevation designs are then converted into 3D models using Revit software, based on the Wp value criteria. Third, the remaining nine Parameters, excluding the Wp value, are re-categorized and documented according to the Window Type Categorization. Fourth, the Window Design Prototype Tool (W.D.P.T) is developed. The fifth step involves verifying the usefulness of the W.D.P.T through surveys and interviews with three groups of experts. Quantitative data analysis based on the SPSS statistical program yielded the following results. The analysis showed that there was no significant difference among expert groups regarding the usefulness of the W.D.P.T; it was consistently found to be helpful. To confirm the relationship between communication difficulties and the usefulness of the W.D.P.T, Pearson correlation analysis was conducted. The correlation between communication and the usefulness of W.D.P.T was found to be r=0.319, p=0.002 < 0.05, indicating a positive correlation. Therefore, it was confirmed that there is a correlation between the two variables, supporting the alternative hypothesis that W.D.P.T improves communication. When applying the Window Design Prototype Tool (W.D.P.T), results can be derived as Prototype=Instance=Case or Prototype=Instance≠Case. This means that the tool developed in this study allows the window design to be directly applied, so that the Instance reflects the Case in the Case Study, or a new Prototype can be derived through the generation of new ideas. Thus, the Instance may not reflect the Case in the Case Study but could instead be a new Instance.
The academic significance of this study is as follows.
First, it provides objectified window information. Based on actual cases, the data and window attribute information were shared in documented form, transforming abstract information from practitioners (designers) into tangible documentation. This will serve as a reference for future research on apartment living room windows in South Korea.
Second, the study analyzed the correlation between window design and Parameter values. By analyzing 200 Case Studies, it provided detailed data on the Parameters of window design. The correlation analysis of each element offers comprehensive considerations for window design and establishes a systematic framework for future window design and research.
Third, it proposes a methodology for analyzing window design, referred to as the Window Parametric Design Methodology (W.P.D.M). This methodology incorporates the concept of Prototypes and systematizes the design by analyzing window attribute information using Parameter values.
The study aims to contribute to academic research by providing detailed data and a systematized methodology for analyzing window design in future studies.

국문 초록 (Abstract)

본 연구의 목적은 창호가 주거 공간에서 사람들에게 기본 기능 그 이상의 장점을 경험할 수 있도록, 건축주에게 맞춤형 창호 디자인을 위한 커뮤니케이션 도구를 개발하는 것이다. 현재 창호 교체 및 설치를 위한 프로세스에서의 문제점은 창호의 디자인 복잡성이다. 그럼에도 불구하고, 이러한 창호의 복잡성을 쉽고, 체계적으로 볼 수 있는 표준화 툴(standardized tool)이 부재가 문제이다. 세부 목적은 기존의 프로세스 개선을 위한 표준화 툴(standardized tool)을 개발이다. 이를, 본 연구에서는 창호 디자인 프로토타입 도구 개발(Window Design Prototype Tool (W.D.P.T))이라고 정의한다. 더불어, 아래 연구 과정을 통해서 창호 디자인을 연구할 수 있는 방법론(Window Parametric design methodology(W.P.D.M))을 제시하는 것이 목적이다.
연구의 대상은 대한민국의 전형적인 아파트의 거실 발코니 창호이다. 외부에서 바라본 관점이 아닌, 실내에서 외부를 바라본 관점이다. 지역적 범위는 서울, 경기 지역의 200개 시공 현장이다. 시간적 범위는 최근 건축주가 요구하는 창호 디자인을 파악하기 위하여 2020년부터 2024년이다. 연구 데이터는 실제 리모델링 현장의 아파트 거실 창호 교체가 이루어진 사례를 바탕으로 하였다.
연구의 방법은 사례 조사 및 분석과 이를 토대로 도출된 유형화 도구를 실제 창호 미팅을 진행하는 전문가 세 집단의 인터뷰로 도구의 유용성을 검증한다.
연구 과정은 5단계로 세분화 시킬 수 있다. 다음과 같다.
1단계, 실제 시공 현장 조사이다. 200개 서울, 경기 지역의 아파트 거실 창호 교체 현장에서 이루어진 데이터 수집을 위한 사례 조사(Case Study)한다.
2단계, 창호 타입 분류 틀(Window Type Classification Framework)을 도출한다. 이는 사례 조사에서 수집한 데이터인 창호 타입을 분류하기 위한 틀이다. 문헌 고찰을 통해서 창호 디자인 연구에서 사용되는 매개변수(Parameter) 값을 조사 분석 후, 창호 디자인을 구성하는 변수(Parameter) 10가지로 구성한다. (ex. layer, opening type, opening size...) 이를 바탕으로 200개 사례조사 데이터를 분류화 한다.
3단계, 창호 타입 유형화(Window Type Categorization)를 한다. 유형화 과정으로, 200개 현장 데이터를 분류화 한 바탕으로 속성기반 범주화(Categorization)로 A, B, C의 Prototype과 세부적인 속성기반 TYPE (A-1,2,3), (B-1,2,3), (C-1,2,3)으로 범주화 (Categorization)한다. 입면도면은 CAD 프로그램을 통해서 도출한다. 그리고, Excel 프로그램을 통한 그래프화와 SPSS 통계 프로그램을 통하여서 매개변수(Parameter) 값 100가지 중 21가지 매개변수(Parameter)들이 상관관계 값의 결과가 나왔다.
4단계, 창호 디자인 프로토타입 도구(Window Design Prototype Tool (W.D.P.T))를 개발한다. 개발을 위해서 4가지 과정을 거친다. 첫째, 매개변수(Parameter)를 Wp 기준에 따른 분류를 한다. 둘째, Wp값 기준으로 적용 가능한 창호 타입 유형화 (Window Type Categorization)를 CAD로 도출된 입면 디자인을 바탕으로 Revit 프로그램을 통해서 3D 작업을 한다. 셋째, Wp값을 제외한 9가지 매개변수 (Parameter)값을 창호 타입 유형화에 맞게 재범주화 및 분석 데이터를 기재한다. 넷째, 창호 디자인 프로토 타입 도구 (W.D.P.T)가 개발이 된다.
5단계. 창호 디자인 프로토타입 도구 (Window Design Prototype Tool (W.D.P.T))의 유용성에 대하여서 전문가 집단(3그룹)에 설문조사와 인터뷰로 검증한다.
정량적 데이터는 SPSS 통계 프로그램을 기반으로 분석 한 결과는 다음과 같다.
유용성 여부에 대한 전문가 그룹 간의 차이 없이 도움 된다는 것으로 결과가 나왔고, 커뮤니케이션의 어려움과 창호 유형화 툴의 관계 확인을 위해서 Pearson 상관분석 결과는 커뮤니케이션과 W.D.P.T의 유용성 상관관계 r=0.319, p=0.002 < 0.05로 상관관계는 정(+)적 상관관계,를 보였다. 따라서, 두 변수 간의 상관관계가 있다. 즉, 대립가설 채택되면서 W.D.P.T는 커뮤티케이션 향상에 도움을 준다. 창호 디자인 프로토타입 도구(W.D.P.T)를 적용한다면 Prototype=Instance=Case or Prototype=Instance≠Case로 결과를 도출 할 수 있다. 즉, 본 연구에서 개발된 도구로 창호 디자인이 그대로 적용 되어서 Instance가 사례조사에서 반영된 Case가 될 수도 있고, 새로운 아이디어 도출을 통해서 새로운 Prtotype이 도출 될 수 있다. 이는 Instance가 사례조사에서 반영된 Case가 아닌, 새로운 Instance가 될 가능성도 있다.
본 연구의 학술적 의의는 다음과 같다. 첫째, 창호 정보 객관화 정보 제공이다. 실제 사례를 기반으로 데이터 분석을 하였고, 창호 속성 정보가 실무자(디자이너)의 추상적인 정보들이 문서화 표현으로 공유되었다. 향후 한국 아파트 거실 창호 후속 연구 정보 제공이 될 것이다. 둘째, 창호 디자인을 매개변수(Parameter)값 상관관계 분석하였다. 200개 현장 사례 분석을 통한 창호 디자인의 매개변수를 구체화 시킨 자료 제공이다. 각 요소별 상관관계 분석은 창호 설계 시 종합적인 고려사항 도출과 향후 창호 디자인 설계 및 연구 시 체계적인 구조 틀을 마련한다. 셋째, 창호 디자인을 분석할 수 있는 방법론(Window Parametric Design Methodology)을 제시한다. Prototype 개념을 반영하고, 창호 디자인 속성 정보를 매개변수(Parameter)값으로 분석 후 디자인을 체계화 하였다.
향후 창호 디자인을 분석하기 위한 연구에 데이터 활용 및 연구 방법론을 참고 할 수 있도록 학문적 연구에 기여 하고자 한다.

목차 (Table of Contents)

• TABLE OF CONTENTS
• LIST OF FIGURES iv
• LIST OF TABLES ⅶ
• ABSTRACT IN ENGLISH ⅸ
• CHAPTER 1. INTRODUCTION 1
• 1.1. Research Background and Rationale 1
• 1.2. Research Objectives 4
• 1.3. Research Questions 6
• 1.4. Research Scope 8
• 1.5. Definitions of Terms 9
• 1.5.1. Prototype 9
• 1.5.2. Instance & Case 9
• 1.5.3. Parameter & Parametric Design 10
• CHAPTER 2. THEORETICAL CONSIDERATIONS 11
• 2.1. Theoretical Considerations of Window 11
• 2.1.1. Definition and Function of Window 11
• 2.1.2. Window Interior Elevation Components 12
• 2.1.3. Window Types and Opening Types 15
• 2.1.4. Window Components 18
• 2.2. Window Design Elements 20
• 2.3. Requirement Analysis for Window Design 27
• 2.3.1. Regulatory Conditions Related to Windows 27
• 2.3.2. Window Manufacturing Size Requirements 31
• 2.3.3. Structural Requirements for Windows 32
• 2.3.4. Considerations Based on the Presence or Absence of Existing Window Removal 33
• 2.4. Analysis of Previous Research 34
• 2.4.1. Window Manufacturing Process 34
• 2.4.2. Window Design 35
• 2.5. Prototype Theory 39
• CHAPTER 3. RESEARCH METHODS 41
• 3.1. Overview of Research Methods 41
• 3.2. Case Study Method 43
• 3.2.1. Apartments and Remodeling Status 43
• 3.2.2. Subjects and Scope of the Case Studies 45
• 3.2.3. Case Study Method 46
• 3.2.4. Investigation and Analysis Framework by Requirements 47
• 3.3. Expert Consultation 54
• 3.3.1. Preliminary Investigation 54
• 3.3.2. Survey and Interview Participants 55
• 3.3.3. Survey and Interview Methods and Procedures 55
• 3.3.4. Survey Tools 58
• 3.3.5. Analysis Method 60
• CHAPTER 4. ANALYSIS RESULTS 62
• 4.1. Research Results 62
• 4.1.1. Case Study Results 62
• 4.1.2. Comprehensive Results Based on Requirements 88
• 4.2. Development of the Window Design Prototype Tool 93
• 4.3. Results of Expert Consultation 109
• 4.3.1. General Information of Respondents 109
• 4.3.2. Window Process Information 111
• 4.3.3. Usefulness of the Window Design Prototype Tool Among Different Group 112
• 4.3.4. Correlation Between Communication and the Window Design Prototype Tool 119
• 4.4. Sub-conclusion 120
• CHAPTER 5. CONCLUSION 121
• 5.1. Summary and Conclusion 121
• 5.2. Limitations and Recommendations 124
• References 124
• Appendix 129
• Abstract in Korean 136