비정형 건축 이야기 1_비주얼 목업의 중요성(상)

  국내에서는 2010년 부터 디지털 디자인을 기반으로 한 비정형 건축물들이 하나둘 건축되기 시작했는데, 유럽보다는 10~15년 늦게 출발하였다. 어려운 비정형 건축물을 완성하기 위해서는 비주얼 목업을 통한 설계 디테일 검증 및 시공 공법 확정 과정이 중요한데 이에 대한 인식이 아직 부족하다.  BENZ MUSEUM의 경우 시공과정에서 목업을 통해서 비정형 콘크리트를 구축하기 위한  거푸집공법을  검증하였고,  비정형 디자인을  완벽하게 시공할 수 있었던 배경이었다고 생각한다. 국내에서는 그런 과정이 대부분 형식적이거나 생략되기 때문에 품질 확보에 어려움이 있다.
 BENZ MUSEUM과 위드웍스에서 참여한 프로젝트들의 목업을 통해서 비정형 건축물의 시공 솔루션을 찾아갔던 엔지니어링 경험들을 소개하고자 한다.


1. BENZ MUSEUM, 2006

비정형 콘크리트 1:1 비주얼 목업

 트위스트 형태의 비정형 노출콘크리트의 거푸집 제작방법,  시공품질, 정밀도를 목업을 통해서 검증되고, 타설 후 3차원 설계 DATA를 기준으로 시공오차가 얼마나 발생하는지 검측을 통해서 확인할 수 있다. 특히 노출콘트리트가 아니라 외장재가 설치 될 경우 허용오차를 벗어날 경우 형상거푸집의 문제점을 다시 체크 한 후 시공되어야 한다.  

                                시공 도면                      

                          "정말 빼곡하게 표현되어 있는 좌표정보"

 비정형 거푸집 설치 및 콘크리트 타설

 비정형 거푸집 제작방식중 유닛 블록 방식을 적용하여 시공 되었다. 거푸집 형상을 현장에서 제작하는 것이 아니라 공장에서 제작해서 현장에 설치하는 방식으로  정확한 3차원 설계 DATA를 기반으로 만들어지는 Digital Fabrication 방식이다.



2. Tri Bowl ( 인천 세계도시축전 기념관 ), 2010

     
        2-1. 비정형 콘크리트 1:1 목업

  1차 목업은 설계에 반영된 트러스 월 공법으로 진행되었다.  트러스 월 공법은 비정형 형상구현을 위해서 철근을 단면형태로 가공해서 현장에 설치해야 하는 공법인데, 이는 국내 철근공에게 익숙하지 않는 공법이었으며 정형 곡률이 없는 비정형곡면에 적용하기 위해서는 제작기간과 제작의 정밀도에 문제점이 있었다. 따라서 1차 목업 결과를 토대로 공법변경을 진행하게 되었다.

Con'c 1차 목업

Con'c 1차 목업

Con'c 1차 목업

2차 목업은 비정형 거푸집을 시공하기 위한 좌표제어 공법을 여러차례 검토한 후   CNC Section Form 방식으로 결정하여 시공성 및 경제성을 검토한 후  최종공법으로 시공되었다. 

Con'c 2차 목업 _ CNC Section Form 방식

비정형 거푸집 시공_ CNC Section Form 방식

 특히 각 코어별 48 개 단면을 추출하여 CNC Section Form을 하부에서 제작하고 코어 가운데 망루에서 각 위치 및 거리를 확인한 후 거푸집 작업이 진행 되었다. 

    2-1. 비정형 알미늄 쉬트 패널 1:1 목업

비정형 금속 패널은 일정한 곡률이 없기 때문에 3D 모델링으로 진행된 설계가 시공단계에서 제작오차 및 시공오차들이 발생하기 때문에 비주얼 목업을 통해서 제작방법, 제작 및 시공오차 체크, 시공디테일 검토,  Curvature의 연속성들을 반드시 체크 하여야 한다. Tri Bowl은 두 차례의 목업을 통해서 완벽하게 문제점들을 검토하고 해결한 후 외장패널 공사가 진행 되었다.  

1차  목업

 1차 목업은 트러스월 방식의 콘크리트 목업이 완성된 후 현장에서 실측해서 패널을 제작하였는데, 형상의 완성도와 시공 품질이 제대로 구현 되지 않았다. 2방향 곡면에 대한 최적화 설계와  Digital Fabrication에 의한 제작 프로세스가 없이 시공될 경우  패널 줄눈및 Curvature의 연속성이 없이 시공 된다는 것을 목업을 통해서 확인할 수 있다.  또한 비정형 콘크리트의 시공오차를 고려하여  패널과 콘크리트 면과의 공차를 10cm 더 확보할 수 있도록  Con'c 구조체 설계 변경 및 지오메트리 수정을 시공단계에서 진행하였다.  

  현재 국내에 시공된 비정형 패널의 시공품질이 나오지 않는 가장 큰 이유 중 하나는 하부 지오메트리가 제대로 통제되지 않아 시공오차가 많이 발생할 경우가 대부분이다. 1차목업의 문제점들을 수정 및 보완하기 위해서 2차 목업이 진행되었다.   

2차  목업

 

2차  목업

2차  목업

 2차 목업에서는 패널 최적화 과정을 통한 디지털 설계 Data에 의해 정밀하게 구현 될 수 있도록 비정형 패널 목업이 진행되었다. 그런데 가장 중요한 Curvature의 연속성이 구현되지 못할때 발생하는 갈메기 형상이 발견되었다. 이는  패널 샵 진행 과정에서 사선 곡률을 적용하지 않고 평면곡률을 적용하면서 곡률 차이로 인해 발생한 문제점이었다. 따라서 두 달 이상 작업한 제작 Shop Drawing을 전량 폐기하고 다시 재 작업이 진행되었고, 사선곡률 검토를 위해 패널 제작 Shop Drawing을 랜덤하게 선택하여 검토 과정을 거친 후 비정형 패널 공사가 진행되었다.

비정형 외장 패널 시공

  
   
* 이미지 참조: BUY ME A MERCEDES-BENZ, Actar 




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