화려하고 유려한 곡선을 자랑하는 비정형 건축물을 볼 때면, 문득 '저 복잡한 형태를 현장에서 어떻게 한 치의 오차도 없이 조립했을까?' 하는 궁금증이 들지 않으신가요? 영화를 빛내는 것은 주연 배우지만, 그 주연이 완벽한 연기를 할 수 있도록 무대를 세팅하는 훌륭한 조연들이 있습니다. 비정형 건축에서도 마찬가지입니다.
오늘은 완성된 건물에서는 보이지 않지만, 완벽한 비정형 파사드를 구현하기 위해 절대 없어서는 안 될 숨은 주역, '가이드 플레이트(Guide Plate), 가이드 빔(Guide Beam)'에 대한 이야기를 해보려고 합니다.
1. 현장의 난제: "도면과 똑같이 시공해 주세요!"의 함정
위드웍스가 추구하는 핵심 기술 중 하나인 DfMA(Design for Manufacture and Assembly)는 부재를 공장에서 정밀하게 제작하여 현장에서는 블록을 맞추듯 조립만 하는 방식을 말합니다. 이 방식은 공기와 비용을 줄이고 품질을 극대화하는 최고의 솔루션입니다.
아무리 공장에서 비정형 패널과 구조체를 오차 없이(0mm에 가깝게) 제작해 와도, 막상 조립해야 할 현장의 기준점이 수 센티미터(cm)씩 틀어져 있다면 현장 시공 공차를 넘어서게 되어 조립이 불가능해집니다. 결국 값비싼 패널을 버리고 재제작을 해야 하는 최악의 상황, 즉 공기 지연과 막대한 비용 손실이라는 리스크가 발생하게 됩니다.
이러한 3D 비정형 구조체나 하지의 기준 시공점을 현장에서 일일이 측량 장비만으로 잡아내는 것은 시간과 비용이 너무 오래 걸릴수 있어서 다른 방법의 해법이 필요합니다. 측량을 최소화하면서 현장조립을 정밀하고 빠르게 하기 위해서는 보조적인 공법의 활용이 필요합니다.
2. 해법: 정밀도를 지배하는 보조 공법, '가이드 플레이트(빔)', '가설벤트'
이를 위해 위드웍스가 도입하는 것이 바로 가이드 플레이트(또는 가이드 빔), 설치를 위한 가설벤트 입니다. 가이드 플레이트는 복잡한 3D 각도로 뻗어 나가는 구조체의 정확한 시작점(스타트 지점)과 방향을 물리적으로 통제해 주는 기준틀 역할을 합니다.
제작 비용이 추가로 발생하지만, 가이드 플레이트 설치와 3D 측량을 병행하게 되면 전체 공사 리스크 관리 차원에서 공기 단축, 비용 절감, 압도적인 품질 향상이라는 세 마리 토끼를 잡을 수 있습니다.
일반 철골 공사에서 가설벤트의 역할은 스팬이 긴 부재나 캔틸레버 부재를 연결할 때 임시적으로 설치해서 부재연결을 용이하게 하기 위해 사용되고 있지만, 비정형 파사드에서는 경사부재의 수직 위치점을 조정하면서 수평재를 정밀하게 조립하기 위해 필요한 가설 공법입니다. 만약 경사부재가 설계도면과 달리 각도 차이 등으로 인한 시공오차가 많이 발생하여 특정구간의 부재들이 조립되지 않을 경우 외장 마감재와의 간섭도 발생할 수도 있기 때문에 가설벤트를 통해 전체 형상을 가조립하고 3D 형상을 정밀하게 조정하기 위해서 필요합니다.
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3. 가이드 플레이트(빔), 가설벤트 적용 프로젝트 사례
📌 디아크 (The ARC) : 일체화 타설을 통한 근본적인 오차 제어
시공오차가 발생할 수 있는 콘크리트 보 위에 베이스 플레이트를 고정하는 일반적인 시공 방식으로는 비정형 그리드쉘 트위스트 기둥을 정확한 위치(시공오차 5mm이내)에 시공하는 것은 불가능해 보였습니다.
따라서 콘크리트 보 내부에 파사드 그리드쉘 구조체의 스타트 지점을 정밀하게 제어하기 위한 가이드 빔을 선조립하여 설치하고 일체화 타설을 진행하도록 가이드 빔 공법을 제안하고 적용 하였습니다. 가이드 빔 설치로 인해 공사비는 추가될 수 있지만, 이 공법 덕분에 파사드 비정형 철골 구조체의 시작점을 정밀하게 제어할 수 있었고 매우 빠르게 비정형 파사드 공사를 진행할 수 있었습니다. .
📌 세종 정부 종합 청사 3-1구역(법제처) : 경사부재의 3D 각도를 통제하는 각 층별 시공 기준점
정부세종청사 3-1구역의 입체적인 와플 형상의 파사드를 구현하기 정밀하게 구현하기 위해서는 파사드 지지 구조재의 위치를 매우 정밀하게 통제해야 했습니다. 특히 수직 부재들을 단순한 2D 수직이 아닌 3D 각도로 설치해야 하는 고난도 작업이었습니다. 이를 위해 각 층별로 슬래브 끝단에 가이드 플레이트를 정밀 측량하여 선설치하도록 했고, 이 가이드 플레이트에 수직 부재가 꽂히는 정확한 3D 방향(Vector)을 통제하여 오차 없는 정밀한 시공을 유도했습니다. 가이드 플레이트 공법을 잘 활용한다면 공사 속도는 몇배가 빨라지고 현장의 리스크들은 급격하게 줄어 들 수 있습니다.
📌청라하나드림헤드쿼터 : 우드 파사드 CNC T-BAR 시공 기준점 제어
청라하나드림의 곡면 우드파사드는 CNC T-BAR 시스템을 적용하여 비정형 곡면 형상을 정밀하게 통제하도록 설계되어 있습니다.
CNC T-BAR의 시공 위치점을 정밀하게 통제하여 오차 없이 조립하는 것이 결국 내부 마감 품질을 결정하기 때문에 가이드 플레이트를 활용하여 CNC T-BAR의 정확한 시공을 유도하였고 이를 통해 최고의 시공 품질을 확보할 수 있었습니다.
🌍 [해외 사례 분석] 샤넬 모바일 아트 파빌리온 (Chanel Mobile Art Pavilion, designed by Zaha Hadid)
세계적인 건축가 자하 하디드(Zaha Hadid)가 설계한 샤넬 모바일 아트 파빌리온은 외관뿐만 아니라 내부 인테리어 역시 비정형 곡면으로 이루어져 있습니다. 이 프로젝트에서는 내부 마감의 기준을 정확하게 잡기 위해 목재로 정밀하게 가공된 가이드 플레이트를 활용했습니다. 목재 가이드 플레이트를 설치하여 비정형 곡면 내부 마감재가 부착될 정확한 위치와 곡률을 사전에 제어함으로써, 시공 오차를 줄이고 복잡한 3D 곡면 마감을 정밀하게 완성할 수 있었습니다.
철골 지지용 가설 틀을 활용하여 철골 조립이 정밀하게 이루어지도록 하여 마감재인 GFRP 패널이 시공오차가 없이 정밀하게 설치될 수 있도록 하였습니다. 구조 지지용 가설틀은 철골 기둥의 정밀한 조립을 유도하는 단순한 역할이었고 철골부재들이 설치된 후 철거됐지만 전체 외장 마감의 품질을 결정짓는 중요한 역할을 했음을 알 수 있습니다.
4. Insight : 보이지 않는 곳에서 결정되는 비정형 건축의 가치
위드웍스 프로젝트와 해외 프로젝트에서 살펴 봤듯이 가이드 플레이트(빔), 가설벤트(틀)은 시공 후에는 마감재에 가려져 보이지 않거나 철거 되지만, 공기를 단축하고, 불필요한 재시공 비용을 막아주며, 최종적으로 건물의 완성도를 결정짓는 매우 중요한 '조연'입니다.
위드웍스가 참여한 비정형 프로젝트들이 세계적인 수준으로 잘 마무리 될 수 있는 이유는 DfMA 프로세스 따르고 있기 때문일 뿐만 아니라 이를 위해 시공단계에서 가이드 플레이트(빔), 가설벤트등 보조적인 가설공법들을 활용하여 공장에서 정밀하게 제작된 구조부재 및 CNC T-BAR를 정확한 시공 위치점에 설치하여 비정형 마감재를 조립하기 때문입니다.
위드웍스는 단순히 눈에 보이는 비정형 구조체와 마감재를 엔지니어링하는 것을 넘어, 보이지 않는 곳까지 세심하게 엔지니어링 하면서 건축물의 진정한 가치를 높입니다. 복잡한 도면이 완벽한 현실이 되기 위한 해답은,.... 위드웍스의 경험과 기술력 안에 있습니다.