[WW 프로젝트] 청라 하나드림타운 헤드쿼터 #3: 브랜치 칼럼

Intro: 나무가 자라나는 듯한 유기적 아름다움, 그 이면의 고민

 '청라 하나드림타운 헤드쿼터 ' 프로젝트의 세 번째 DfMA 이야기는 파사드의 핵심 디자인 요소인 브랜치 칼럼(Branch Column)에 관한 내용입니다. 생동감 있게 뻗어 나가는 나무 기둥 같은 유려한 곡선의 비정형 파사드는 이 건물의 시그니처와도 같습니다. 하지만 아름다운 스케치를 실제 건축물로 완벽하게 빚어내는 과정에는 늘 숨겨진 난관이 존재하기 마련입니다.  이러한 문제점들을 찾고 완벽하게 해결하는 것이 시공단계에서 하는 3D 설계 엔지니어링과 LOD400 3D 제작설계의 핵심입니다. 

투시도 뷰: 브랜치 컬럼(비드블라스트 마감 느낌)

 

1. 재료의 변경:  2.0mm 스텐레스 스틸 슈퍼미러의 '일그러짐' 현상

브랜치 컬럼의  마감재는 표면이 매끈하게 반사되는 2.0mm 두께의 슈퍼미러(Super Mirror) 소재였습니다. 문제는 패널 뒤쪽에서 형태를 잡아주는 스티프너(보강재)를 스터드로 슈퍼미러 스텐레스 스틸 원판에  고정할 때  스터드 주변으로 응력이 심하게 집중되어 패널 제작 후  우글거리며 상이 일그러지는 문제가 발생할 수 있었습니다. 

일그러짐 현상으로 거울 같이 반사되지 않음

 

•  대안-1: 재료두께 변경 및 폴리싱 마감

재료의 두께를 더 키우고 패널을 제작한 후 폴리싱 마감을 하게 되면 상이 일그러지는 현상을 없앨 수 있지만  제작기간과 비용이 추가로 더 들어가는 문제가 있었습니다. 따라서 재료 및 제작 방법에 대한 종합적인 검토가 이루어졌습니다. 

일그러짐 현상 문제 해결대안-1: 형상 제작후 폴리싱 마감

 

•  대안-2: 재료 변경

알루미늄은   스테인리스 스틸만큼 완벽한 반사 효과를 내기는 어렵지만 상이 일그러지는 문제를 해결할 수 있었습니다. 특히 3D 곡면으로 제작하기가 용이하면서도  비드 블라스트 같은 반사 효과를 만들어 낼 수 있다면  충분한 대안 될 수 있었습니다. 

일반적으로 비정형 곡면 외장 패널의 재료로 알루미늄 시트가 널리 사용되고 있지만, 기존에 많이 쓰는 불소수지 코팅(PVDF)으로는  스테인리스 스틸 같은 반사 느낌을 얻기 힘들었기 때문에 이를 보완해 줄 수 있는 새로운 도장 재료의 적용이 필요했습니다.

 

2. 3D 곡면 패널 제작(핫스탬핑)을 위한 패널링 변경 

다양한 3D 곡면 패널을 제작하기 위해 ALC 하부 몰드를 이용한 핫스탬핑 제작 방법이 적용되었습니다. 그런데 원 설계의 대형패널의 크기는  ALC 블록의 가공 높이,  최대: 250mm를 벗어나서 제작이 불가능하기 때문에   핫 스탬핑으로 가공이 가능하도록 패널링을 수정하였습니다.  

핫스탬핑을 통항 3D 패널 제작 과정

  

핫스탬핑 제작을 고려한 패널링 변경

 

3. 비주얼 목업 

비주얼 목업은 패널제작 및 시공전에  최종적으로  제작 및 시공 디테일을 확정하는 매우 중요한 품질관리 과정입니다. 비주얼 목업을 통해  알루미늄 재료에 대한 품질 검토뿐만 아니라 해결해야 할 몇 가지 추가적인 이슈들이 나왔습니다. 

 

4. 비주얼 목업을 통한 추가적인 이슈: 디테일 변경 및 LOD 400 제조에 반영

• 패널 간 줄눈 폭 조정 및 패널의 합병

비주얼 목업(Visual Mock-up)  결과, 원활한 제작 및 시공성을 확보하려면 패널 간의 줄눈 폭이 최소 15mm 이상은 되어야 했습니다. 패널고정용 브라켓이 설치에 어려움이 있는  패널들을 일체화시켜서 시공 품질 및 구조성능을 만족할 수 있도록  하였고,  스티픈드 프레임을 절대축 방향으로 설계하여 3D로 1차 가공된 패널이 일체형으로 조립될 때  정밀하게 제작될 수 있도록 LOD400 제작 모델링에  반영하였습니다.   

일체형 입체 패널 제작

3D 스티픈드 입체패널 개념도

 

CATIA LOD400 모델링 및 발주용 도면

 

 

• 하지 트러스의 정밀 시공을 위한 가이트 플레이트의 적용

복잡한 3D 패널을 정확한 위치에 시공하기 위해서는 하지트러스의 정밀 시공이 매우 중요합니다. 특히 15mm로 패널 줄눈을 키우더라도 하지트러스가 제 위치에 정확히 설치되지 않을 경우 줄눈폭이 일정하게 시공 되지 않기 때문에 가이드 플레이트를 추가하여   하지 트러스가 정밀하게 시공될 수 있도록 하였습니다.  

가이드 플레이트의 활용

 

• 브랜치 컬럼과 천장재가 만나는 부분의 디테일  확정

브랜치 패널 마감과 천장재 만나는 디테일은 ALT1) 브랜치 컬럼 패널이 천장마감재를  관통해서 안으로 들어가거나  ALT2) 천장 마감 하단까지 시공하는 두 가지 방법 중 한 가지를 선택해야 했습니다. 천장 마감을 관통하는 것보다 ALT2인 천장 마감 하단까지 패널을 시공하는 것이 추가적인 디테일이 불 필요하여  경제성, 시공성 측면에서 훨씬 유리했습니다.  

 

ALT1_브랜치 칼럼 패널이 천장 마감 관통

ALT2_브랜치 칼럼 패널이 천장 마감 하단까지

 

 

5. 미디어 파사드를 위한 빔 프로젝터 케이스  추가 설계 

 브랜치 컬럼에  미디어 파사드를 구현하기 위해서 빔프로젝트를  보관하는 케이스를  설치하는 것이 추가되면서 그 기능과 형태를 만족하는 브랜치 컬럼 설계 변경이 진행되었습니다. 여러 가지 설계 대안 작업을 통해  기존 브랜치 컬럼의 형상을 최대한 유지하고 역동적인 느낌을 갖는  ALT3으로  확정하여 공사가 진행되었습니다.  

ALT1_빔 프로젝터 케이스 디자인

 

 

ALT2_빔 프로젝터 케이스 디자인

 

 

ALT3_빔 프로젝터 케이스 다지인

빔 프로젝터 케이스 내부, 제작 설계 모델링(LOD400)

 

 

빔프로젝터 케이스 및 브랜치 컬럼 패널 시공 완료

 

 

Result & Insight: DfMA를 통해 디자인 의도를 완벽한 현실로

치밀한 3D 엔지니어링과  기술적 솔루션이 투입된 결과 시공성과 구조적 안정성을 모두 갖춘 브랜치 컬럼이 성공적으로 완성될 수 있었습니다.  설계단계에서는  1:1 비주얼 목업을 하면서 검토할 수 없기 때문에  제조공장 및  시공현장의 상황들을 설계에 반영하기 힘들지만 시공단계에서는 비주얼 목업을 통해 제작  및 시공 디테일을 최종 검토하고 시공품질을 확인할 수 있기 때문에 훨씬 효과적으로 브랜치 컬럼의 시공품질을  검토하고 디테일들을 수정 보완 할 수 있었습니다.   비록 브랜치 컬럼의  패널 면적은 얼마 되지 않았지만 보행자 브릿지를 받치는 디자인 요소로써 매우 중요했기 때문에 엔지니어링에 많은 시간을 쏟았고,  빔프로젝트 케이스 디자인까지 추가되는 상황임에도 불구하고  전체적인 입면 디자인에 조화되면서 역동적인 느낌으로 잘 완성할 수 있었습니다.   

 

 비정형 건축물은 디자이너의 화려한 스케치만으로 는 결코 완성될 수 없습니다.  해외의 유명 건축가들이 설계한 걸출한 비정형 랜드마크 프로젝트들 역시, 겉으로 드러나는 외장 마감 품질 이면에는 그 곡면을 완성하기 위한 고도의  3D 설계 엔지니어링과 이를 구현하기 위한 솔루션 및  시공 디테일에  대한 집요한 고민이 숨어 있습니다. 디자인 의도를 온전히 지켜내면서도  '실현 가능한(Buildable) 형태'로 엔지니어링 해 내는 것, 그것이 바로 성공적으로 건축 프로젝트를 완성해 내는 숨은 열쇠입니다.

 

 

브랜치 컬럼 완성 후 전경

 

 

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