WITHWORKS: 서울로봇인공지능과학관 'RAIM'

국내 최초의 로봇인공지능과학관

서울로봇인공지능과학관 'RAIM'은 서울동북권 4차산업혁명 전진기지 역할을 할 국내 최초의 로봇인공지능과학관이자 핵심 문화시설입니다. 2019년 2월 국제설계공모전을 통해 터키의 건축가 MAA( Melike Altinisik Architects)의 안이 당선되었고, 위드웍스와의 공동작업를 통해 완성되었습니다.

RAIM을 위한 건축가의 디자인 매니페스토는 로봇, AI 기술 및 방문객을 위한 비방향성, 유체 및 자연적 형태와 같은 구형상을 가진 고유한 우주를 만들기 위해 스마트 디자인 및 스마트 빌딩 방법론을 갖춘 독특한 건축 언어를 개발하는 데 중점을 둡니다.

RAIM은 사람들이 로봇, AI, AR, VR, XR 등과 같은 스마트 기술과 상호 작용할 수 있도록 하는 혁신적인 방식으로 사회 전반에 걸쳐 과학, 기술 및 혁신을 발전시키고 촉진하는 촉매 역할을 할 것입니다.

RAIM의 스마트건축 스토리

RAIM에는 4차 산업 혁명 시대에 우리 건설 환경의 발전과 혁신을 나타내기 위해 기존의 건설 방법론 대신 스마트 건설 기술이 사용되었습니다.

건축설계와 건설방법론 모두에서 진보된 엔지니어링 기술을 보장하기 위해 빌딩 정보 모델링(BIM)이 사용되었고. 스마트 설계 기술에서 스마트 건설 기술로 지식을 이전하는 과정에는 특별한 디지털 제작방식의 OSC(Off Site Construction)공법이 적용되었습니다.

비방향성 구 형상의 외관, 유체를 닮은 게이트, 미지의 세계로 빨려들어가는 듯한 에스컬레이터 터널, 그리고 곳곳에 적용된 수많은 비선형의 RAIM의 형상들이 혁신적인 4차산업혁명 기술들을 통해 대지 위에 구현되어가는 과정은 그 자체로 RAIM의 상징적인 전시의 시작이 되었습니다.

초연결시대, 7,944km 의 물리적 한계를 극복하고

RAIM은 터키 이스탄불과 대한민국 서울에 각 각 위치한 두 건축설계회사의 협업으로 실현되었습니다. RAIM의 비방향성 형태 구현의 난제와 해결해야할 수많은 기능적, 법규적 요구사항들이 넘쳐나는 가운데, 불현듯 우리 사회에 다가온 코비드-19의 팬데믹 상황은 초연결시대 통신기술을 기반으로 한 협업 플랫폼들의 발전에 박차를 가하였고, 클라우드 서버에 탑재된 3차원 BIM(Building Infomation Modelling)설계 도구들은 두 집단의 건축가들로 하여금 7,944km의 물리적 한계를 극복하고 스마트한 협업이 가능하도록 하였습니다.

OSC(Off-Site Construction)공법으로 구현한 RAIM

RAIM의 공사기간 예측 및 시공품질을 높이기 위해선 기존의 현장시공기반의 건축방법론이 아닌 OSC(Off-Site Construction) 건축방법론이 필요했습니다. 모든 설계는 3차원 BIM 데이터로 구축되고 관리되었으며, 곡면이 심한 외피부분에 대해선 비주얼목업을 수행하여 실제 설계대로 제작이 가능한지 여부와 현장 시공성 등을 검토하였고, 수밀테스트를 통해 외벽시스템의 수밀 안전성도 확인하였습니다. 모든 외벽을 구성하는 시스템 부재들은 공장에서 레이져 CNC 가공 및 로봇용접 등으로 제작되므로 제작 오차가 거의 발생하지 아니하나 이 부재들이 설치될 기 시공된 주구조부에는 시공오차가 크게 발생할 수 있기에. 주구조부에 대해 3차원 레이져 스캐닝 작업을 시행하였고, 추출한 데이터를 원설계의 3차원 모델링 데이터에 역설계를 적용, 시공 오차를 보정하여 완성도 높은 비정형 파사드를 구현하였습니다.

*OSC(Off-Site Construction) : OSC 방식은 '공장생산-현장조립' 방식으로 공장에서 주요 건설부재를 생산하여 현장으로 운반, 조립하는 방식을 말함. 건축 구조재를 표준화, 부품화하여 생산 효율성을 높이고 공사기간을 단축시킬 수 있음

형상 제어를 위한 트위스트 티바(Twisted T-bar) 시스템

RAIM의 독특한 형상을 구현하기 위해 레이저 CNC로 가공한 Twisted T-bar 시스템이 외장패널의 하지재로 적용되었습니다. 약간 눌려있는 듯한 RAIM 형상은 원의 중심을 축으로 회전하는 포물선의 집합체로 구성되어 있으나 외장 패널의 패턴 디자인은 바둑판모양으로 구성되어 있어 패턴 라인의 중심은 원의 중심이 아닌 구의 중심을 따라가기에 패턴을 따라 수렴하는 패널 하지재의 곡률과 축은 단면 형상에 따라 계속 변하게 되어 있습니다. 이때 일반적인 직선 하지재를 적용할 경우 외벽마감시스템의 두께가 필요이상으로 두꺼워 질 뿐 아니라 3,300여장의 서로 다른형상의 곡면패널의 위치를 정확하게 제어할 수 없습니다. 이에 패널의 패턴을 따라 자연스럽게 꼬이는 Twisted T-bar시스템을 고안하여 RAIM의 난해한 외피를 성공적으로 구현할 수 있었습니다. 또한 단열을 포함한 외벽시스템을 혁신적인 두께인 450mm 이하로 구성하여 비정형 형상의 건축물에서 흔히 발생하는 외벽시스템 두께의 낭비를 최소화 하였습니다.

GFRC로 구현한 비선형 게이트

유체의 흐름을 닮은 메인게이트는 과학관의 외부공간과 내부공간을 연결하는 매개체이자 RAIM의 첫 관문입니다. 전체 건축물의 디자인 의도에 맞게 가벼운 매스감을 유지하면서도 동시에 외부공간과 통일된 콘크리트의 따뜻한 물성을 표현하기 위해 유리섬유보강콘크리트(GFRC : Glass Fiber Reinforced Concrete)로 제작되었습니다. 일반 콘크리트 타설 공법으로는 형상의 구현이 어려울 뿐 아니라 가볍고 날렵한 구조의 실현이 불가능하였기에 성형성이 우수하고 인장강도가 일반콘크리트의 4~5배 더 강한 GFRC를 적용하여 마치 부유하는 듯한 비선형 콘크리트 게이트를 만들어 낼수 있었습니다.

에스컬레이터 터널

RAIM의 중심에 위치한 미지의 세계로 빨려들어가는 듯한 수직 전시 터널은 이 세계와 로봇 및 AI 관련 스마트 기술 세계 사이에 있는 이중성의 날카로운 경계를 용해시키는 특별한 공간입니다. 우리는 이 독특한 형상의 터널을 구현하기 위해 항공기나 선박의 뼈대를 만드는 기술을 적용하였습니다. 500mm 간격으로 배치된 스틸 폼플레이트 리브는 3차원 모델링 파일에서 추출한 제작도에 의해 레이져 CNC로 가공되었고 이들의 조합은 매력적인 터널로 완성되었습니다. 좁은 내부공간에서의 효율적인 리브의 설치방법 및 시공성 검토를 위해 증강현실(AR) 기술을 활용하여 작업성을 높일 수 있었습니다.

*증강현실(AR : Augmented Reality)은 실제 공간에 가상의 정보를 실시간으로 증강하여 사용자가 증강된 가상정보와 상호작용함으로써 작업 효율성을 향상하는 기술