설계부터 시공까지 융합 기술 결정체 '비정형 건축 - 공학저널

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[공학저널 김하영 기자] 최근 디지털 디자인을 기반으로 한 비정형 건축물이 주목 받고 있다.

영국 건축가 자하 하디드가 설계한 동대문디자인플라자(DDP)의 개관을 기점으로 국내 많은 이들의 이목을 사로잡으며 비정형 건축에 대한 대중의 관심이 높아진 것이다.

하지만 아직까지 국내 시장에서 비정형 건축은 명확한 설계기준이나 방법에 대한 기술 검토가 부족하다.

첨단 기술에 근거한 정확한 수치와 공법을 요하는 비정형 건축은 설계검토와 설계자, 시공자 간의 업무 조율이 일반 건축물에 비해 어려울 수밖에 없다. 때문에 경제성과 시공성, 디자인 완성도를 높이기 위한 디지털 모델링, 목업 등의 복잡한 프로세스에 대한 이해가 필수적이다.

최근에는 3차원 엔지니어링 모델을 활용한 ‘가상시공(Virtual Construction)’을 통해 이러한 문제를 해결하고 있다.

3차원 엔지니어링 모델은 비정형 곡면에 대한 시공성과 경제성을 검토할 수 있고 이에 따라 설계 기준을 결정하며, 시공도면을 완성한다.

원 설계의 마감면을 분석해 최적의 지오메트리를 찾아내는 ‘디지털 최적화(Digital Optimization)’와 원 설계의 하부구조를 분석하고 수치제어 공법을 통해 이를 설계하는 ‘BIM 페브리케이션(BIM Fabrication)’ 과정이 이에 해당한다.

특히 3차원의 비정형 곡면을 1방향의 곡면이나 평면으로 세분화하는 디지털 최적화 과정은 형태적, 구조적 측면에서는 보다 정교한 실물 구현으로 건물의 품질을 향상시키며, 시공과 비용의 측면에서는 가공법에 가장 적합한 크기를 제안해 공기를 단축하고 불필요한 재료의 낭비를 막아 공사비를 절감하는 효과를 얻을 수 있다.

이를 바탕으로 실물 크기의 3차원 모형을 제작해 실제로 발생할 수 있는 디테일과 시공의 오류를 수정하기 위한 과정을 거치게 된다. 완성도 높은 비정형 건축물을 구현하기 위해서는 무엇보다도 비주얼 목업을 통한 설계 디테일의 검증과 시공 공법을 직접 확인하는 것이 중요한 요소로 손꼽힌다.

하지만 국내에서는 아직 이러한 과정이 대부분 형식적인 수준에서 이뤄지거나 생략되는 경우가 많아, 근본적인 품질 확보가 어려운 실정이다.

반면 디지털 건축연구소 위드웍스는 모든 프로젝트에서 현장 목업을 실행한다.

3차원 엔지니어링 모델을 활용한 가상시공부터 현장 목업까지 위드웍스는 여러 단계에 걸쳐 일반적인 건축 설계 사무소에서는 쉽게 할 수 없는 비정형 건축물 시공에 관한 컨설팅·시공을 하고 있다.

위드웍스 김성진 대표이사(사진)는 “비정형 건축에서의 디지털 패브리케이션을 통해 형상과 재료에 따라 공법을 선정하는데 크게 마감재료에 따라 콘크리트, 유리, 금속, 목재, 패브릭 등으로 나누고 선정된 마감을 지지함과 동시에 형상을 제어하는 공법을 더해 전체 시스템을 결정한다”며 “어떤 재료를 사용하더라도 공통되게 나타나는 위드웍스만의 특징은 시공을 위한 설계를 한다는 것에 있다”고 설명했다.

위드웍스는 설계부터 시공까지 다양한 업무를 수행하고 있어 유통사, 제조사, 시공사라는 오해를 받지만, 정확히는 비정형건축 시공컨설팅을 제공하는 건축설계사무소다.

특히 건축의 품질을 위해 프로젝트의 기본설계 단계부터 시공완료까지 전 분야에 참여하는 것은 위드웍스만의 차별 점이다.

서천 국립생태원 생태체험관, 상암동 MBC 신사옥, 롯데월드타워 포디움, KEB 하나은행 삼성동 별관 리모델링 등 굵직한 국내 비정형 건축물은 대부분 위드웍스의 손을 거쳐 갔다 해도 과언이 아니다.

현재 위드웍스는 4차 산업혁명 기술인 3D프린팅의 건축 활용을 위해 다양한 공법을 연구·개발하고 있다. 이러한 노력 덕분에 최근 공사 중인 광교 갤러리아 백화점의 비정형 커튼월을 구현하기 위해 3D프린팅을 활용, 성공적인 결과를 얻었다.

김 대표는 “4차 산업혁명과 맞물려 앞으로 건축 디자인은 더욱 더 다양하게 변화할 것이다. 시드니오페라하우스, 빌바오 구겐하임 미술관 등 미적으로 아름다운 건축물들은 현존하는 최고의 기술들을 활용했기에 가능했다”며 “다양한 산업에서 활용하고 있는 디지털 제조 관련 기술들을 창의적으로 융복합하는 것이야 말로 4차 산업시대에 젊은 건축가와 엔지니어들이 해야 할 도전이라고 생각한다”고 전했다.

그는 이어 “좋은 건축물을 만드는 엔지니어링 기업을 목표로 정진할 계획”이라며 “앞으로 축적되는 경험을 통해 새로운 건축물을 만났을 때 기술을 최대한 잘 적용시킬 수 있는 기업이 되고 싶다”고 덧붙였다.

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