안녕하세요. 오늘은 세계적인 건축 그룹 MVRDV+간삼에서 설계한 국내 비정형 건축의 기념비적 프로젝트 영종도 파라다이스 시티(크로마, 원더박스)에 적용된 GFRC 패널에 대한 내용을 소개하려고 합니다. UHPC와 GFRC에 대한 실무 내용편에서도 파사드 엔지니어링에 대한 내용이 소개하였는데, 오늘은 이 프로젝트에 적용한 GFRC 설계 엔지니어링에 대한 인사이트를 공유하려고 합니다.
Challenge: 상상력을 물리적 실체로 바꾸는 난제
네덜란드 건축가 그룹 MVRDV가 제안한 디자인은 파격 그 자체였습니다. 주변 건물의 외관을 그대로 '각인(Imprint)'한 듯한 입면, 그리고 마치 커튼이 들려 올라가는 듯한 '출입구 접근을 위한 오픈 구간'의 형상은 기존의 시공 방식으로는 구현이 불가능해 보였습니다.
특히 클럽 '크로마(Chroma)'와 실내 테마파크 '원더박스(Wonderbox)'라는 두 개의 매스를 감싸는 약 3800여 장의 패널의 구조해석을 위해 각각의 입체 트러스 및 평면트러스를 최적화하여 구조 설계하는 것은 일반적이지 않았지만, GFRC 지지용 트러스 물량을 최적화하기 위해서는 반드시 정밀한 3D 엔지니어링 과정이 필요했습니다. 또한 메인구조체와의 지지점에 대한 하중 전달과 시공용 접합부 디테일을 쉽게 해결하는 것도 대형 GFRC 패널의 시공성과 시공품질을 위해 매우 중요한 이슈였습니다.
Solution: DfMA와 BIM으로 찾은 해답
위드웍스는 이 복잡한 도면을 현실화하기 위해 DfMA(Design for Manufacturing and Assembly) 솔루션을 적극 도입했습니다. '제조, 시공을 고려한 설계'라는 원칙 아래, 위드웍스에서는 다음과 같은 솔루션을 제시했고, 그 기준에 따라 설계의도가 완벽하게 구현할 수 있도록 GFRC 파사드 설계를 진행하였습니다.
- 3D BIM 통합 설계(공사비 및 시공성고려): GFRC 패널과 메인지지 구조체를 3D 모델링하여 정밀한 구조설계를 지지 트러스 물량이 최적화 되도록 했으며, 설계단계에서 부터 디지털 환경에서 사전 시뮬레이션을 통해 시공오차가 최소화 되도록 하여 현장 조립시 대형패널의 시공성과 시공품질이 확보될 수 있도록 지점부 디테일에 반영하였습니다.
- 고정밀 GFRC 패널 엔지니어링: 3D GFRC패널의 제작하기 위해서는 CNC로 제작해야 하는 몰드를 제작이 중요한데, 몰드 제작의 정밀도가 GFRC 패널의 품질을 좌우하기 때문에 몰드 제작을 고려한 3D 최적화 모델링 통해 비정형 곡면이 정교하게 구현되도록 했습니다. .
- GFRC 지지용 3D 입체 트러스 최적화: 복잡한 곡면의 GFRC 패널을 견고하게 지지하기 위해 3차원 입체 트러스 구조는 매우 중요한 역할을 하기 때문에 각각 다른 형상의 입체트러스를 쉽게 제작하여 용접불량으로 트러스에 구조성능이 문제가 발생하지 않토록 제작 방법을 고려하여 엔지니어링 하였습니다. 이를 통해 구조적 안정성을 확보함과 동시에 시공의 정밀도를 극대화할수 있었습니다.
Result & Insight: 기술이 디자인을 자유롭게 하다
2018년 준공된 파라다이스 시트의 크로마, 원더박스의 GFRC 패널은 위드웍스에게도 큰 도전이었지만, 비정형 디자인을 한치의 오차도 없이 완성하기 위해서 DfMA프로세스가 적용될 수 있도록 설계, 제조, 현장조립의 전 과정을 설계단계에서부터 고려했고, 시공단계에서는 DfMA를 고려하여 완성된 3D 모델링과 설계도서를 통해 시공하기 어려운 형상임에도 불구하고 설계변경없이 공사가 순조롭게 진행되어 성공적으로 프로젝트가 마무리될 수 있었습니다.
해외 유명 건축가의 창의적인 디자인이 한국에서 완벽하게 구현될 수 있었던 것은, 단순히 '그림을 그리는 것'을 넘어 DfMA 솔루션을 이용하여 '어떻게 만들 것인가'를 고민하는 위드웍스의 3D 파사드 엔지니어링이 있었기 때문입니다. 비정형 건축은 난제가 아니라, DfMA로 풀어내어야만 제대로된 완성이 가능합니다.
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[기술 분석] GFRC vs UHPC, 비정형 파사드 구현을 위한 위드웍스의 실무 가이드
금속과 석재로 불가능한 3D 형상, GFRC와 UHPC로 완성하다건축가의 도면 위에 그려진 화려한 2-way 곡면(이중 곡면)은 시공 단계에서 큰 난관에 부딪히곤 합니다. 금속 패널은 탄성 회복 현상으로 정
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