[Project] 물 위에 떠 있는 3개의 그릇,
'인천 트라이볼'의 곡선은 어떻게 완성되었나?
인천 송도 센트럴파크를 걷다 보면, 마치 거대한 우주선 세 대가 물 위에 사뿐히 내려앉은 듯한 건축물을 마주하게 됩니다.
바로 '트라이볼(Tri-Bowl)'입니다. 바닥은 좁고 위로 갈수록 넓어지는 역쉘(Reverse Shell) 구조, 게다가 벽면과 천장이 하나로 이어진 유려한 곡선까지. 보는 이들은 감탄하지만, 엔지니어의 눈으로 보면 이것은 '거대한 도전장'과도 같습니다.
"이 복잡한 곡면을 도면대로 오차 없이, 그것도 정해진 예산과 시간 안에 지을 수 있을까?"
오늘은 2009년, 국내 비정형 건축의 태동기라 불리던 그 시절, 엔지니어들이 치열하게 고민했던 디지털 패브리케이션(Digital Fabrication)과 시공 최적화 이야기를 들려드립니다.
Challenge: 종이 도면으로는 지을 수 없다
트라이볼의 핵심은 '비정형(Free-form)'입니다. 평평한 곳이 거의 없는 이 건물을 짓기 위해서는 두 가지 큰 난제를 해결해야 했습니다.
1. 복잡한 곡률의 해석
6m 이하 구간은 공이 휜 듯한 '2방향 곡면(Double Curvature)'이고, 6m 이상 구간은 원통을 휘어놓은 듯한 '1방향 곡면(Single Curvature)'이었습니다. 일반적인 2D 도면(CAD)으로는 이 형상을 정의하는 것조차 불가능했습니다.
2. 거푸집 제작의 한계
콘크리트를 붓기 위해서는 틀(거푸집)이 필요한데, 모든 면의 곡률이 다른 이 건물에 맞는 거푸집을 일일이 제작한다면 천문학적인 비용이 들 상황이었습니다. 처음 검토했던 '트러스월(Truss Wall) 공법' 역시 막대한 철근 가공 비용과 공기 지연 문제로 인해 적용이 어려웠습니다.
"무거푸집 공법(트러스월)이 이론적으론 완벽해 보였지만, 1:1 목업(Mock-up) 결과 현실적인 시공성과 비용 효율성이 떨어진다는 것이 확인되었습니다. 새로운 해법이 필요했습니다."
Solution: 디지털 기술로 최적의 해답을 찾다
위드웍스가 지향하는 엔지니어링의 핵심은 '최적화'입니다. 트라이볼 프로젝트는 BIM과 디지털 패브리케이션 기술을 통해 난제를 해결했습니다.
1. 3D 파라메트릭 모델링 (CATIA & Rhino)
복잡한 쉘 구조는 항공기 설계에 쓰이는 CATIA를 사용해 모델링했고, 외장 패널은 Rhino를 활용해 설계했습니다. 단순히 그림을 그리는 것이 아니라, 변수만 입력하면 형상이 자동으로 조절되는 '파라메트릭(Parametric)' 기법을 사용하여 시공 중 발생하는 오차에 즉각 대응할 수 있는 데이터를 구축했습니다.
2. 현장 맞춤형 형상 제어 (Cost Optimization)
고가의 CNC 가공을 무작정 도입하기보다 현실적인 대안을 찾았습니다. 3D 모델에서 500mm 간격으로 정밀한 시공 좌표점(Coordinates)을 추출하고, 이를 바탕으로 현장에서 목재 곡면 트러스를 제작했습니다. 덕분에 고가의 장비 없이도 4개월이라는 짧은 기간 안에 비정형 콘크리트 쉘을 완성할 수 있었습니다.
3. 1:1 목업을 통한 시행착오 극복
처음 시도된 외장 패널 목업에서는 줄눈이 맞지 않거나, 곡률이 제대로 구현되지 않는 문제가 발생했습니다. 하지만 디지털 데이터(CNC)를 기반으로 패널 제작 방식을 수정하고, 2방향 곡면 구간을 최소화하여 대부분을 '전개 가능한 1방향 곡면'으로 최적화함으로써 공사비 절감(Value Engineering)과 디자인 구현 두 마리 토끼를 잡았습니다.
Result & Insight: 데이터가 곧 시공이 되는 시대
트라이볼은 2009년 당시 국내 시공 사례가 거의 전무했던 상황에서, 디지털 패브리케이션(Digital Fabrication)을 본격적으로 도입하여 성공한 기념비적인 프로젝트입니다.
- 데이터의 힘: 3D 모델링이 단순한 '참고용 그림'이 아니라, 현장의 '시공 기준'이 되었습니다.
- 디테일의 승리: 수차례의 목업(Mock-up)과 실패 분석이 있었기에 오차 없는 곡면 패널이 탄생했습니다.
오늘날 위드웍스가 자랑하는 DfMA(Design for Manufacture and Assembly)와 스마트 노드 기술의 뿌리는, 이처럼 불가능해 보이는 곡선을 현실로 만들기 위해 치열하게 고민했던 엔지니어링의 역사 속에 있습니다.