안녕하세요!
오늘은 실제 시공 불량 사례들을 통해 비정형 외장 패널의 품질 저하 원인과 이를 해결하기 위한 솔루션 살펴보려고 합니다.
위드웍스는 2006년 금강대학교 원각도서관 옥상 연꽃 조형물을 진행할 때부터 일반적인 건축공법으로는 비정형 3D 곡면을 시공오차 없이 구현하는 것이 불가능하다고 판단했습니다. 이에 조선, 항공등 정밀 제조업에서 사용하는 CNC 가공방식을 활용한 CNC 공법(CNC T-BAR, Twisted Tube, Form Plate 시스템)을 선도적으로 도입했고, 이를 통해 비정형 프로젝트의 시공 품질을 획기적으로 높여가고 있습니다.
이러한 위드웍스의 깊은 고민과 기술적 배경을 바탕으로, 오늘 글에서는 실패 사례들을 통해 비정형 건축에서 '3D 형상 및 좌표 제어 시스템'이 얼마나 중요한지 이야기해 보려 합니다.
Challenge: 비정형 외장재 시공 불량의 원인과 솔루션은...
비정형 건축물이 투시도와 다르게 시공 품질이 떨어지는 이유는 무엇일까요?
가장 큰 원인은 디자인을 완벽히 구현할 수 있는 공법을 명확하게 지정하지 않은 채, 일반적인 철물 공사를 진행하듯 주먹구구식으로 시공하기 때문입니다. 다양한 곡률을 가진 비정형 형상을 각파이프 벤딩 등 현장 작업에만 의존하다 보니, 이미 시공 오차가 발생한 구조체 위에 임기응변식으로 시공을 이어가게 됩니다. 또한, 현장 용접 과정에서 품질이 제대로 확보되지 않을 경우 심각한 구조적인 문제로 이어질 수도 있습니다. 물론 현장의 현실적인 어려움도 존재합니다. 600mm 간격 이하로 시공되는 50X50 스틸 각파이프 들을 일일이 3D 모델링하여 제작하고 현장 시공하는 것은 사실상 불가능에 가깝습니다.
결과적으로 이러한 시공 오차를 줄이고 완성도 높은 비정형 건축물을 완성하기 위해서는, 설계 단계부터 CNC 가공을 통한 형상 및 좌표 제어 공법 등 비정형 곡률을 정확하게 제어할 수 있는 정밀한 시공 방식이 반드시 필요합니다.
Solution: 비정형 곡률 디자인의 구현은 CNC 제작 공법으로
비정형 곡면 패널 디자인에 가장 적합한 하지 트러스 공법은 단연 CNC 공법입니다.
재료, 구조, 형상에 따라 CNC T-BAR, Twisted Tube, Form Plate 시스템을 형상 및 좌표제어 시스템으로 적용하면 현장에서 임의로 가공, 용접하여 시공불량 문제를 없앨 수 있으며 오시공 등 시공리스크를 제로화할 수 있습니다.
제작과정은 3D BIM(Building Information Modeling) 데이터를 기반으로 웹과 플랜지를 CNC(컴퓨터 수치 제어) 커팅한 후, 레이저 용접을 통해 1mm의 오차도 없이 3차원으로 제작합니다.
현장에서는 이렇게 정밀하게 제작된 CNC 시스템을 조립하고, 그 위에 각각 다르게 제작된 AL 시트 패널등 비정형 마감재를 고유한 위치에 설치하면 됩니다. 결론적으로 3D 제작 설계와 공장 제작 과정은 고도로 정밀하고 복잡하지만, 시공과정에서는 볼팅으로 조립되기 때문에 시공자가 임의로 시공할 수 없으며, 시공 과정은 매우 단순하고 정밀합니다.
1. CNC T-BAR 시스템
● 일산 CJ ENM 스튜디오 센터, 2022
● 건양대학교 국제회의관, 2014
2. Twisted Tube 시스템
● 디아크, 2012
● 제주 CJ 나인브릿지 , 2017
3. Form Plate 시스템
● 금강대 원각도서관, 2006
● 수원 칠보체육관, 2016
Result & Insight: AI 시대의 건축, '어떻게 지을 것인가'
국내의 여러 시공 불량 사례와 위드웍스의 프로젝트는 비정형 디자인에서 출발하지만 그 결과물을 보면 시공 품질에서 극명하게 차이가 나는 것을 확인할 수 있습니다. 결국 이를 구현하기 위해 어떤 공법을 적용했는지가 이러한 품질의 차이를 만들어낸다는 것을 알 수 있습니다. 이는 곧 "시공자의 손끝 감각과 현장에서의 임기응변에 의존하던 시대는 끝났다."라는 사실을 의미합니다. 위드웍스는 비정형 곡률을 완벽하게 구현하기 위해 20년 전부터 한결같이 정밀제조업에서 사용하는 CNC 가공방법을 활용하여 CNT T-BAR, Twisted Tube, Form Plate 등 다양한 CNC 기반의 형상 및 좌표제어 공법을 개발하여 건축에 적용하고 있습니다.
이제 건축은 DfMA(제조 및 조립을 고려한 설계)를 바탕으로, 공장에서 완벽하게 통제된 품질로 부재를 생산하고 현장에서는 레고 블록처럼 정확하게 조립하는 '스마트 제조 산업'으로 진화해야 합니다. 디자인이 아무리 혁신적이라 할지라도, 이를 구현하는 기술이 옛날 방식에 머물러 있다면 결과물은 그저 우그러진 금속 덩어리에 불과할 것입니다.
시대를 앞서가는 건축 디자인이 그 가치를 온전히 빛낼 수 있도록, 디지털과 현실을 잇는 가장 견고한 뼈대를 만드는 일. 그것이 바로 AI 시대를 맞이한 건축계가 DfMA에 반드시 주목해야 하는 이유입니다.
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* 본문 내 인포그래픽 이미지는 글의 이해를 돕기 위해 AI로 생성되었습니다.
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