저번 주에 이어서 오늘 소개할 프리케스트 콘크리트 파사드 프로젝트는 2019년 멜버른에 방문했던 호주 멜버른 대학교 디자인대학원(Melbourne School of Design, 이하 MSD)과 윈번 공과대학교 ATC (Swinburne University of Technology - Advanced Technologies Centre, ATC) 건축물입니다. 호주 PC 기술은 전 세계적으로 최고라고 해도 과언이 아닐 정도로 매우 우수하며 이러한 해외 PC 기술의 국내 적용을 위하여 두 프로젝트를 통해 인사이트를 얻으려고 합니다.
1. 호주 멜버른 대학교 디자인대학원(Melbourne School of Design, 이하 MSD)
지하 1층부터 지상 6층 규모에 달하는 이 건물은 단순한 대학 건물을 넘어, 현대 스마트 건설 기술과 정밀한 파사드 엔지니어링이 결합된 기술의 결정체입니다. 오늘은 이 건축물이 품고 있는 경이로운 난제들과 이를 해결한 혁신적인 공법에 대해 알기 쉽게 풀어보겠습니다.
- 건물명: 멜버른 대학교 디자인대학원 (Melbourne School of Design / Glyn Davis Building)
- 위치: Masson Road, Parkville VIC 3052, Australia (호주 멜버른 대학교 파크빌 캠퍼스)
- 준공 연도: 2014년
- 건축가 (설계사): John Wardle Architects (호주) + NADAAA (미국) 공동 설계
- 주 시공사 (General Contractor): Brookfield Multiplex
- 파사드 엔지니어링 (Facade Engineering): Aurecon
- 전문 제작 및 시공사:
-프리캐스트 콘크리트 외장재 전문 제조사: Bianco Precast (South Australia)
-파사드 및 커튼월 시공사: Beijing Jangho Curtain Wall Co., Ltd. / YKK AP Façade Hong Kong LTD
- 구조 및 설비 엔지니어링: Irwinconsult (구조/토목), Umow Lai (건물 설비 및 친환경 컨설팅)[cite: 6]
- 규모 (층수 및 높이): 지하 1층, 지상 6층 / 최고 높이 약 29m / 연면적 15,772M2
- 총 공사비 및 외장 공사비: 약 $129,000,000 AUD (한화 1,100~1,200억)
🚨 Challenge : 150톤의 하중과 허공에 띄워진 12m 켄틸레버
MSD 프로젝트의 가장 큰 건축적 시그니처이자 엔지니어링적 난제는 단연 '공중에 부유하는 공간'이었습니다.
1. 하부 기둥 없는 12m 대경간 켄틸레버 구조
북측과 동측 중정 상부의 3개 층 오피스 공간은 아래를 받치는 기둥 없이 무려 12m나 허공으로 돌출되도록 설계되었습니다. 이 거대한 덩어리를 공중에 띄우기 위해 창호를 가로지르는 사선 강재 브레이스(Diagonal Steel Braces)가 적용되었습니다.
2. 부재당 150톤에 달하는 인장 하중 제어
문제는 이 돌출부 구조가 견뎌야 하는 하중이었습니다. 각각의 사선 강재 부재에 가해지는 하중은 무려 150톤(150 tonnes). 이를 안전하게 버티면서도 미학적인 요소를 해치지 않는 극도의 정밀한 하중 분산 설계가 필요했습니다.
여기에 1856년에 지어진 'Bank of New South Wales'의 역사적인 석조 파사드를 신축 건물 입면에 결합해야 하는 섬세한 작업까지 더해졌습니다. 과거의 유산과 초현대적인 구조가 만나는, 그야말로 고도의 엔지니어링이 요구되는 순간이었습니다.
💡 Solution : 3D/4D BIM과 정밀한 프리캐스트의 결합
이러한 복잡한 난제를 시공사(Brookfield Multiplex)와 파사드 엔지니어링사(Aurecon)는 어떻게 해결했을까요? 핵심은 BIM(Building Information Modeling)을 활용한 철저한 사전 계획과 탈현장화(Off-site Prefabrication)에 있었습니다.
- 임시 가설 기둥과 하중 전이: 처음부터 공중에 띄워 지을 수는 없겠죠. 지상에 임시 사각 패드 푸팅과 가설 기둥을 세워 슬래브와 강재 프레임을 지지했습니다. 이후 Level 5 상부에서 포스트텐셔닝 테일을 통해 건물 반대편 코어 구조체로 150톤의 인장 하중을 분산시켰습니다.
- BIM 기반 프리캐스트 패널 정밀 조립: 복잡한 간섭을 막기 위해 3D/4D BIM 모델링을 전 공정에 적용했습니다. 파사드에 들어가는 프리캐스트 콘크리트 패널은 남호주 공장에서 선제작(Off-site)된 후, 야간 수송을 통해 현장에 도착하여 켄틸레버 외곽 구조에 한 치의 오차도 없이 건식 조립(DfMA 방식) 되었습니다.
- 친환경 루버 스크린과 아트리움: 남측을 제외한 전면에는 천공 아연(Zinc) 패널을 덧대어 태양열 유입을 최적화(Solar Veil)했습니다. 건물 내부 아트리움에는 21m 스팬의 대형 CNC 가공 목재 트러스를 얹고, 3개 층 규모의 스튜디오를 강재 케이블로 매달아(Suspended Studio) 올렸습니다.
2. 스윈번 공과대학교 ATC(Swinburne University of Technology - Advanced Technologies Centre)
- 건축물명: 스윈번 공과대학교 고등기술센터 (Swinburne University of Technology - Advanced Technologies Centre, ATC)
- 위치: 호주 빅토리아주 멜버른 호손 캠퍼스 (Hawthorn Campus, Victoria, Australia)
- 건축가 (설계사): H2o architects (Tim Hurburgh, Mark O'Dwyer 등)
- 주 시공사: Kane Constructions
- 외장/프리캐스트 콘크리트 전문 제작 및 시공사: Advanced Precast (Aust.)
- 엔지니어링 사: Waterman AHW Consulting Engineers
- 준공 연도: 2010년
- 규모: 연면적 약 19,000 m2, 10층 규모의 트윈 타워 및 3층 저층부 구조
비정형 원형 개구부(Circular Openings / Portholes)가 정교하게 타공 된 특수 모듈식 PC 패널을 공장에서 정밀 제작하여 현장에서 건식 설치되었으며, 외부 기후 노출 조건에 맞춘 고성능 콘크리트 배합 및 몰드 제작을 통해 커스텀 패턴 패널의 품질과 치수 오차관리를 통해 제조 및 시공 품질관리가 이루어졌습니다.
💡 Solution : 스티치 플레이트 적용(Welded Stitch Plate, WSP)
기존 현장 타설 방식(Wet Joint) 대비 공기 단축 및 비용 절감을 위해 용접 스티치 플레이트(Welded Stitch Plate, WSP) 등 건식 접합 방식을 채택하여 수직/수평 전단력 전달 성능 및 구조적 일체성을 확보했습니다. 또한 공장 제작된 PC 패널이 건물 일사열 부하를 일차적으로 차단하는 차양(Shading) 레이어 역할을 수행하며, 열질량을 활용한 에너지 효율 향상을 도모했습니다.
비정형 원형 개구부 패널을 공장 내 제어된 환경(Off-site)에서 몰드 작업 및 양생 하여 현장 노무비 절감 및 품질 균일성을 달성할 수 있었고, 순수 원형 형태로 오프닝 된 PC 패널 내부에 유리를 정밀 매립/설치해야 하는 기하학적 난관이 있었으나, 하부 고정용 하드웨어와 공장 정밀 가공을 통해 기밀성 및 수밀성을 완성했습니다.
🔍 Result & Insight : AI 시대, DfMA가 비정형 건축의 해답인 이유
멜버른 대학교 디자인대학원은 예술적 비전과 엔지니어링이 완벽하게 결합된 성공 사례로 남았습니다. 외부의 아연 차양 시스템과 아트리움의 연돌 효과를 융합한 하이브리드 자연 환기 시스템 등 스마트 건설 기술의 진수를 보여주었고, 스윈번 공과대학교 ATC는 단순하지만 레고 블록과 같은 반복적인 패턴과 창이 같이 적용될 때 형상뿐만 아니라 기능적으로 완벽하게 PC가 외장재의 기능을 할 수 있도록 엔지니어링 되고 시공되었습니다.
"이 프로젝트들이 건축계에 던지는 메시지는 명확합니다. 복잡한 형태일수록, 오차를 허용하지 않는 정밀한 '사전 제작(Off-site)'과 '조립(DfMA)'이 필수적이라는 것입니다."
과거에는 현장에서 직접 자르고 맞추며 문제를 해결했다면, 이제는 BIM 환경에서 완벽하게 시뮬레이션하고 공장에서 초정밀 가공하여 현장에서는 블록을 맞추듯 조립하는 DfMA(Design for Manufacture and Assembly) 및 OSC(Off-Site Construction) 공법이 절대적인 기준이 되고 있습니다. 특히 AI와 데이터 기반 설계 시대가 도래하면서, 복잡한 비정형 파사드 패널과 대경간 구조물의 간섭을 미리 파악하고 제어하는 기술력은 기업의 핵심 경쟁력이 되었습니다.
- Melbourne School of Design - East Courtyard & 150-tonne Cantilever Construction Details
- Aurecon Engineering - Melbourne School of Design Structural Engineering Case Study
- ArchDaily - Melbourne School of Design Architectural Review
- John Wardle Architects & NADAAA Project Data
- ArchitectureAU 프로젝트 리뷰: Swinburne University Advanced Technologies Centre by H2o Architects
- Better Future Awards 공식 프로젝트 정보: Swinburne University SUT ATC Overview
- Advanced Precast 공식 포트폴리오: Advanced Precast Australia Projects
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