[Tech Insight] 마감일체형 거푸집의 혁신공법 적용 : One Thousand Museum

 비정형 파사드를 현실로 구현하기 위해서는 단순히 외장재의 형태나 재질만 고민해서는 안 됩니다. 거푸집 계획, 가설 공법, 그리고 시공 장비 운용에 이르기까지 종합적인 검토가 수반될 때 비로소 가장 효과적이고 안전한 파사드 공법이 완성됩니다.

 

오늘 나눌 이야기는 바로 이러한 엔지니어링 접근법의 정수를 보여주는 Zaha Hadid Architect에서 설계한 마이애미 프로젝트입니다. 이 현장에서 가장 주목해야 할 점은, 복잡한 3D 곡면의 기둥 마감재를 골조 공사 이후에 별도로 시공하지 않고 마감재 자체를 콘크리트 '거푸집'으로 활용했고, 이를 통해 막대한 가설(비계) 비용을 절감하고 공기를 획기적으로 단축하는 데 성공했습니다. 

 

📋 1. 프로젝트 기본 개요

• ▪ 프로젝트명: One Thousand Museum (일명: Scorpion Tower)
• ▪ 위치: 미국 플로리다주 마이애미 (1000 Biscayne Boulevard)
• ▪ 준공연도: 2019년 (2020년 완공/개장)
• ▪ 규모: 지상 62층, 높이 213m 
• ▪ 연면적: 88,367.142 m²
• ▪ 건축가(설계사): Zaha Hadid Architect / ODP Architects J.V.
• ▪ 구조 엔지니어링: DeSimone Consulting Engineers
• ▪ 시공사(총괄/골조): Plaza Construction / CAPFORM Inc.
• ▪ 파사드 제작(GFRC): Arabian Profiles (UAE) / e.construct
• ▪ 공사비:  약 5,850억 원 (약 4.5억 USD )

 

이 건물은 '건축계의 노벨상' 프리츠커상을 수상한 고(故) 자하 하디드(Zaha Hadid)의 유작입니다. 자하 하디드 특유의 유체적 건축(Fluid architecture) 철학이 반영되어, 구조적 하중을 지지하는 뼈대를 비정형 곡선의 구조체로 완벽히 승화시켰습니다. 

하지만 엔지니어의 눈으로 이 건물을 볼 때, 가장 놀라운 점은 디자인 자체가 아니라 "도대체 저 복잡한 3D 곡선을 어떻게 실제 건축물로 구현해 냈는가?"에 있습니다. 오늘 위드웍스 인사이트에서는 이 경이로운 비정형 건축물 뒤에 숨겨진 구조적 난제와, 이를 해결한 혁신적인 시공 기술을  DfMA 관점에서 살펴보도록 하겠습니다. 

 

🛑 [Challenge] 난제: 허리케인과 중력을 버텨야 하는 비정형 구조체

마이애미는 허리케인이 자주 발생하는 지역으로, 초고층 건물이 엄청난 풍하중을 견뎌야 하는 구조적 강건성이 필수적입니다. 이 유기적인 곡선의 구조체는 단순한 파사드 장식이 아니라 건물을 지탱하는 핵심 구조체였습니다. 내부에는 코어 이외에 별도의 구조체가 없는 무주 공간으로 설계되었습니다. 

 

 

 

 

 

💡 [Solution] 해법: 글로벌 조달과 스마트 현장 조립의 마법 (DfMA & OSC)

이 거대한 난제를 해결한 열쇠는 바로 스마트 건설 기술의 핵심인 DfMA(Design for Manufacture and Assembly)와 OSC(Off-Site Construction, 탈현장 건설) 기법, 그리고 '마감 일체형 영구 거푸집(Permanent Formwork)' 공법이었습니다.

 

 

 

기존공법(왼족) 및 마감일체형 경구거푸집 공법(오른쪽)의 가설비교

 

 

마감 일체형 영구거푸집 공법

 

 

1) BIM & File-to-Factory 제조 (UAE 두바이)

건물의 복잡한 비정형 구조체를 약 4,800여 개의 비정형 GFRC 패널로 나누어 완벽한 BIM 모델로 제어했습니다. 이 3D 데이터는 UAE 두바이 공장(Arabian Profiles)의 CNC 머신으로 즉시 전송되어 한 치의 오차도 없는 정밀 가공 및 검수를 거쳐 제조되었습니다.

 

GFRC 제작 및 포장

 

2) 특수 포장 및 해상 운송 물류 작전

두바이에서 마이애미까지 장거리 해상 운송 중 발생하는 롤링(Rolling)과 피칭(Pitching) 등의 동적 하중으로부터 패널의 파손(Crack)을 원천 차단해야 했습니다. 이를 위해 패널 형상에 맞춘 고밀도 폼(High-density foam) 완충재와 맞춤형 강철 크래들(Steel Cradles)로 단단히 포장하여, 400여 개의 컨테이너가 제벨알리 항구에서 마이애미까지 안전하게 해상으로 운반되었습니다. 

 

 

 

3) 영구 거푸집과 인양 장치 활용 조립 (Soffit 설치)

기존 방식은 곡면을 짜기 위해 복잡한 비계가 대량으로 필요했으나, 마감 일체형 영구 거푸집 도입 후 비계 설치와 고소 작업의 위험성이 획기적으로 축소되었습니다. 특히 발코니 및 하부 천장면(Soffit)의 복잡한 곡면을 설치할 때는 전용 인양 장치(Lifting Equipment)를 도입하여 1톤 규모의 무거운 패널을 공중에서 정밀하게 조작해 단차 없는 완벽한 체결을 이루어냈습니다.

전용인양장치를 활용한 중량 패널 설치

 

 

4) 강력한 3축 미세 조정 브라켓 접합과 구조 엔지니어링

콘크리트 골조에 선매립된 앵커(Cast-in Embeds)와 3축(X·Y·Z) 미세 조정이 가능한 특수 스테인리스 브라켓 시스템을 적용했습니다. 이는 1톤에 달하는 자중을 버티는 것은 물론, 허리케인 발생 시 건물 하부에서 강력하게 솟구치는 상향 풍압(Wind uplift)에도 패널이 탈락하지 않도록 완벽히 지지합니다.

또한, 외부 구조체 기둥과 중앙 코어 사이에는 최대 약 15m에 달하는 무주 공간(Column-free)이 필요했습니다. 이를 처짐 없이 지지하고 층고를 극대화하기 위해 포스트 텐션(PT) 플랫 슬라브 공법이 적용되어,  극한 허리케인 비틀림 하중을 견디는 구조적 설계가 완성되었습니다.

 

플랫슬라브 & 포스트 텐션

 

 

 

🔍 [Result & Insight] 결론 및 통찰: AI 시대, 비정형 건축의 해답은 DfMA에 있다

결론적으로 원 사우전드 뮤지엄은 자하 하디드 특유의 유기적이고 난해한 디자인을 완벽하게 구현하기 위해, 기존 건축의 틀을 깨고 새로운 시공 방법에 과감히 도전하여 성공적으로 마무리한 기념비적인 사례입니다.

 

전통적인 현장 시공(On-site) 방식으로는 불가능했던 디자인을 BIM, DfMA, OSC의 융합을 통해 현실로 이끌어냈으며, 외부 콘크리트 패널을 영구 거푸집으로 활용하여 거푸집 해체 공정을 생략하고 고소 작업의 안전사고 위험을 획기적으로 줄였습니다.

위드웍스에서도  "DfMA건설시장 확보를 위한 차세대 UHPC-BIPV 마감재 겸용 영구거푸집 기술 상용화"  국토부 연구 과제를 통해 국내에서도 이러한 디자인이 실현 가능할 수 있도록 기술연구가 진행 중입니다. 

 

이 프로젝트가 오늘날 건축계에 던지는 메시지는 명확합니다. 인공지능과 자동화 기술이 고도화되는 AI 시대에, "고난도의 비정형 건축에서 DfMA는 더 이상 혁신적인 시도가 아니라 필수불가결한 생존 전략"이라는 점입니다. 현장 노동력 부족과 원가 상승이라는 건설업계의 위기 속에서, '공장에서 정밀하게 만들고 현장에서 조립하는' 스마트 건설 패러다임만이 유일한 해답이 될 것입니다.

 

 

 

 

 

 

📚 참고 문헌 (References)
* Zaha Hadid Architects, "One Thousand Museum" Project Profile
* ArchDaily, "How Zaha Hadid's One Thousand Museum Was Built"
* Plaza Construction - High-rise logistics (American Shipper Magazine)
* Fibretech - Using GRC in Modern Architecture (Case Study)

 

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