[WW 프로젝트] 청라 하나드림타운 헤드쿼터 #2: 투시도를 뛰어넘는 현실, '우드 파사드'의 3D 설계 엔지니어링

지난 시간에 이어, 오늘은 청라 하나드림타운 헤드쿼터 프로젝트의 두 번째 이야기인 우드 파사드(Wood Facade)의 설계의도 구현을 위해  시공단계에서 진행했던 3D 설계엔지니어링 내용들을 소개하려고 합니다.   

 

시공 단계에서는 샘플 제작, 비주얼 목업, 구조 실험 등을 통해 설계에 반영된 디테일의 시공 품질, 구조 성능, 시공성 등을 철저히 검토하였습니다. 뿐만 아니라, 실시설계에서 충분히 다뤄지지 않았던 MEP와 우드 파사드 간의 간섭으로 인해 발생할 수 있는 시각적 문제들을 3D 설계 과정을 거쳐 사전에 파악했습니다. 이를 바탕으로 디자인 재검토 및 디테일 추가 등 부분적인 설계 변경을 진행하여, 최종적으로 설계 의도가 완벽하게 구현될 수 있도록 3D 설계 엔지니어링 및 LOD400 제작 설계를  완수하였습니다

청라 하나드림타운 헤더쿼터 내부 투시도(설계: NBBJ+간삼, 시공: 현대건설)

 

1.  CNC  T- BAR 시스템 적용 

우드 파사드의 3D 형상 및 좌표 제어에는 롯데월드타워 포디움에 적용된 CNC T-BAR 시스템과 같은 솔루션이 적용되었습니다. CNC T-BAR 시스템의 가장 큰 장점은 다음과 같습니다.

 

1) 시공 속도 및 품질 향상 일반적인 벤딩 가공으로는 다양한 곡률을  가진 비정형 곡률을 정밀하게  구현하기 힘들지만 CNC T-BAR는 비정형 곡률을 전개하여 Built-up으로 제작하기 때문에 다양한 비정형 곡률을  완벽하게 구현할 수 있습니다.   또한, T-BAR를 제작할 때 패널의 시공 위치점까지 포함하여 홀을 가공합니다. 따라서 현장에서 T-BAR만 조립 및 설치하고 나면 비정형 패널 조립이 매우 빠르게 진행되며, 시공 품질 또한 매우 높습니다.

 

2) 비정형 마감 패널의 실측 없는 정밀 제작 CNC T-BAR를 제작 및 설계하기 위해서는 메인 철골 및 콘크리트 현황을 3D 스캐닝 및 측량하기만 하면 됩니다. CNC T-BAR는 레이저 가공 및 용접을 거쳐 정밀하게 제작되며, 현장에서는 용접 없이 볼팅만으로 정밀 조립됩니다. 이를 통해 비정형 패널은 현장 실측 없이 LOD400 모델링을 기준으로 제작할 수 있습니다.

 

3) 공기 지연 방지 정밀 제작 및 정밀 시공이 이루어지므로 재시공의 리스크가 전혀 없으며, 이로 인한 공기 지연이 발생하지 않습니다.

 

롯데월드타워 포디움

 

목재 파사드 3D 설계 기준면

 

목재 파사드 2방향 곡면 구간의 3D 설계기준

 

목재 파사드, CNC T-BAR 시스템 적용(2방향 곡면 구간 원설계 디테일)

 

2. 스텐레스 몰딩 구현의 문제점  및  CNC 밀링 우드 블럭 적용 

 

1) 2방향 곡면 구간, 엣지 마감을 위한 스텐레스 스틸 몰딩 구현 
 원설계에서 2방향 곡면구간와 나머지 곡면 벽체 구간이 만나면서 엣지가 발생하게 되고 구간별 패널링이 연속되지 않아서 스텐레스로 제작한  3D 몰딩을 넣어서 엣지를 처리해야 해야 하는데 두 곡면의 만나는 각도가 위치별로 다르게 제작하여 정밀하게 조립되도록 설계가 되어 있었습니다. 그런데 스텐레스 몰드 샘프을 제작하여 검토한 결과  1.2mm 스텐레스  3D 몰드를 폴리싱 폴리싱 마감으로 정밀 제작하는데 많은 시간이 소요되었고 정밀하게 조립하는데 어려움이 많을 것으로 예상이 되었습니다. 

 

 

2방향 곡면 구간 패널링 및 엣지 디테일 (원설계)

 

2방향 곡면 구간의 엣지 스텐레스 몰딩 샘플 제작

 

두 곡면의  서로 다른 줄눈이 만나것을 해결하기 위해  스텐레스 스틸  3D 몰드가 들어갔는데,  다른 방법으로 엣지에 들어간 몰드를 없앨 수 있다면  시공성을 확보하면서   다지인의도구현도 가능할 수 있다고 판단되었기 때문에 디테일 대안을 검토하였습니다.  

 

 

2) 2방향 곡면구간 패널링 및 패널 제조 공법 변경  
다른 두 곡면의 줄눈을 하나로 통일 시키고, 패널제조 방법을 CNC 밀링을 아용하여 엣지를 포함하여 하나의 우드 블럭으로  제작하게 되면 엣지 몰딩없이 자연스럽게 연속적인 곡면을 구현할 수 있고. 또한 기존 설계는 2방향 곡면구간의 목재 패널을  합판위에서 고 일일이 고정하는 방법에서 우드블럭을 부재 단위로  조립할수 있게  되어 품질 및 시공성이 훨씬 좋아질 수 있을 것으로 판단 했습니다. 변경대안에 대한 LOD400 설계와 비주얼 목업을 통해  품질검토와  승인 절차를 마친 후  변경대안으로 본 공사를 진행하였습니다. 

변경대안: 줄눈 통합

 

변경대안: CNC 밀링 및 줄눈 통합 디테일

 

변경대안 : LOD 400 제조설계 모델링 완성(CNC T-BAR & 원목 블럭 밀링)

 

비주얼 목업

우드 블럭 조립

 

우드 블럭 설치 완료

 

3.  MEP와 건축마감의 상호 검토 및 변경, 디테일 추가

시공단계에서는  예기치 않는 부분이 늘 일어나게 되는데, 그중 하나가 MEP와 건축마감에 대한 검토일 것입니다.  설계단계에서는  MEP에 대한 검토가 여러가지 사유로  제대로 검토하지 못하고 납품 되는 경우가 많은데,  시공단계에서 디자인의도를 구현하기 위해서는 반드시 건축마감과 MEP에 대한 입체적인 상호 검토가 필요합니다. 

 

실시설게 도면을 기준으로   다운라이트, 스프링쿨러 헤드, 라인 디퓨져을 3D 공간에  배치하여 실제 문제가 되는부분을 찾아서 수정 및 변경 검토를 진행했으며   외관상 미치는 영향이 최소화 될 수 있도록 MEP를 위한  디테일을 추가하는 작업이 진행 되었습니다.   라인 디퓨저를 평면천장구간과 곡면천장구간 각각에 적용할 수 있는 디테일로 작업하여 적용할 수 있도로 하였고 배기를 위한 디퓨저는 삭제하고  6mm 오픈 조인트를 활용한 천장 배기 방식으로 변경하여 천장에 노출되는 디퓨저 취출구가 최소화 될수 있도록 하였습니다. 

2방향 곡면구간에 디퓨저 배치(원설계)

   

디퓨저 처리방안 _평면천장

 

디퓨저 처리방안 _곡면 천장

점검구 디테일 추가

 

4. 3D 스캐닝  & 역설계 

LOD400 제작 설계용 3D 모델링을 위해서는 3D 스캐닝과 역설계를 통해 시공 현황 데이터를 제작 모델링에 반영하는 것이 매우 중요합니다. 마감 공사 전 메인 구조체와 MEP 공사가 먼저 진행되는데, 이때 시공이 허용 오차 범위를 벗어나면 간섭이 발생하여 공장에서 미리 제작한 패널이나 마감재 지지용 부재를 현장에 설치할 수 없게 됩니다.

 

따라서 사전에 3D 스캐닝 데이터를 LOD400 모델링에 반영하여 시공 현황을 반드시 체크해야 합니다. 검토 결과 허용 오차를 벗어난 경우, 메인 구조체는 이미 시공되어 수정이 불가하므로 마감재 쪽의 형상이나 디테일을 변경하여 맞추어야 합니다. 반면, 설비 덕트나 배관이 잘못 시공되어 천장면에 간섭이 발생한 경우에는 해당 설비를 수정하여 재시공하여야 합니다. 

 

청라 하나드림타운 헤드쿼터에서도 3D스캐닝 & 역설계를 활용하여 시공현황을 LOD400 설계에 반영하여  이러한 문제들을  해결하면서 최종 제작 발주용 3D 모델링을 완성하였습니다.  

철골 구조체 처짐 확인( 약 50~80mm)

설비배관의 마감재 관통

 

 

5. Insight

청라 하나드림타운의 우드 파사드 사례는 "왜 비정형 건축에 고도화된 파사드 엔지니어링과 3D 설계가 필수적인가?"에 대한 명확한 해답을 제시합니다.

 

2D 평면 도면상으로는 완벽해 보이는 디자인도, 실제 3D 공간에서 설비(MEP) 및 타 공종과 만나는 지점에서는 반드시 예기치 못한 충돌이 발생합니다. 위드웍스는 단순히 도면을 현실로 옮기는 시공에 그치지 않습니다. 건축가의 설계 의도가 시공 과정에서 타협되거나 훼손되지 않고 오히려 극대화될 수 있도록, 보이지 않는 곳까지 3D로 검토하고  엔지니어링합니다.

 

'가장 복잡한 도면을 가장 명쾌한 현실로 완벽하게 만드는 것',  그것이 바로 위드웍스 DfMA 솔루션과 함께  만들어가는 진정한 가치입니다.

 

우드 파사드 시공완료 후 전경

 

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