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지난 5월 14일 정림건축 종합건축사사무소 열린 파사드 세미나(주관: 월간익스테리어)에서 국내 비정형 파사드 엔지니어링을 선도하는 위드웍스(WITHWORKS)는 첫번째 DfMA 솔루션인 'CNC T-BAR 시스템과 AL. 시트 외장패널'에 대한 발표를 진행하였습니다. 위드웍스의 핵심적인 이 공법은 디아크(2012년)에서 부터 청라하나드림 헤더쿼터(2026. 5월 준공예정)에 이르기 까지 많은 비정형 프로젝트에 적용하여 성공적인 결과를 이루어냈으며 , 최근 피지컬 AI기술의 발전과 함께 더 많은 활용 될 것으로 예상하고 있습니다. 이번 파사드 기술세미나에서 발표했던 한국건설산업의 위기, 위드웍스의 DfMA 솔루션 그리고 'CNC T-BAR 시스템과 AL. 시트 외장패널 에 대한 내용을 요약해 드리겠습니다.
1. 현 건설산업의 위기, 그리고 DfMA라는 필연적 선택
최근 한국 건축산업은 그야말로 거대한 패러다임의 전환기를 맞이하고 있습니다. 부동산 경기 침체는 물론이고, 자재비와 인건비의 무서운 상승, 그리고 현장 인력의 질적·양적 저하라는 삼중고를 겪고 있죠. 생성 AI가 진단한 현재 우리 건축산업의 위기는 아주 명확합니다.
- 3고(高) 시대: 금리, 물가, 환율의 상승
- 3저(低) 현상: 생산성, 기술, 수익성의 저하
- 3불(不) 확산: 부정, 불신, 부실공사에 대한 우려
이러한 상황에서 전통적인 현장 중심(On-site) 시공 방식이나 단순 인력 의존형 공법으로는 난이도 높은 비정형 건축물의 품질과 경제성을 확보하기가 불가능에 가깝습니다. 위드웍스가 그 해답으로 제시한 패러다임이 바로 DfMA(Design for Manufacturing & Assembly, 제조 및 조립을 고려한 설계)입니다.
DfMA는 공장(Off-site)에서 스마트 제어 설비를 통해 건축 자재와 모듈 조립품을 정밀하게 사전 제작(Pre-fabrication)한 후, 현장에서는 정해진 위치에 신속하게 조립만 수행하는 혁신적인 공업화 건설 방법입니다. 이미 영국, 싱가포르, 미국 등 해외 주요국에서는 건설 산업의 구조적 한계를 극복하는 핵심 미래 기술로 적극 활용하고 있습니다.
2. 위드웍스의 강력한 무기: 비정형 마감을 지탱하는 3대 솔루션
위드웍스는 단순한 3D 설계 엔지니어링 회사가 아니며, 3차원 설계엔지니어링을 통해 생성한 제조설계 DATA를 각 분야별 제조 공장과 다이렉트로 결합(F2G, File-to-Factory)하는 독자적인 기술 특허 기반의 상용화 DfMA 솔루션을 구축하고 상용화 하였습니다.
① CNC T-BAR & Twisted Tube 시스템
- 용도: 비정형 건축물의 복곡면 외장재 형상 및 3차원 좌표 제어 시스템
- 특징: 고도의 CNC 가공 및 로봇 레이저 자동 용접 기술 융합
② 스마트 노드(Smart Node) 시스템
- 용도: 입체적인 그리드쉘(Gridshell) 구조물의 복잡한 노드 조인트 연결
- 특징: 3D 프린팅 거푸집 주조 기술을 접목한 정밀 스틸 커튼월 구현
③ UHPC 파사드 시스템
- 용도: 입체적인 비정형 UHPC 내외장 패널 및 마감 일체형 UHPC 영구 거푸집
- 특징: 3D 프린팅 몰드 제어를 통한 초고성능 콘크리트(UHPC) 성형
3. CNC T-BAR 시스템과 3D AL. 시트패널
CNC T-BAR 시스템은 비정형 곡면 기하학을 가장 완벽하고 경제적으로 구현하는 비정형 파사드 최적화 솔루션입니다.
기존에는 비정형 곡면을 만들기 위해 사각 파이프를 현장에서 벤딩(Bending)하거나 스페이스 프레임으로 형상을 제어 방식을 썼지만, 곡률이 심할 수록 제작 및 시공오차들이 누적되어 비틀림 마감품질이 낮아지는 한계가 있었습니다.
반면, 위드웍스의 CNC T-BAR 시스템은 비정형 곡면에 Nomal(법선) 방향으로 모델링되기 때문에 어떤 비정형 곡면도 정밀하게 구현이 가능하며, 레이저 절단 및 레이저 용접을 사용하여 제작하기 때문에 비정형 외장 패널을 고정하기 위한 3D 위치점의 제어가 매우 정밀하게 이루어질 수 있습니다.
BIM 3D 설계(CATIA 자동화 설계) ➔ 2D 전개도 자동 생성 ➔ CNC 레이저 컷팅 ➔ 로봇암 레이저 자동 용접 ➔ 제작 오차 검증을 위한 3D 스캐닝 정합성 체크 ➔ 현장 반입 및 설치
💡 2WAY AL. 곡면 패널은 어떻게 만드나요?
여기에 결합하는 3차원 2방향 곡면 알루미늄 시트 패널의 제작 방법은 가열로에서 가열된 알루미늄 판재를 ALC 블록을 밀링하거나 샌드 3D 프린터로 만든 하부 몰드와 다점 프레스(Multi-point forming) 설비를 이용한 핫스탬핑(Hot Stamping) 기술로 성형합니다.
공장에서 곡면 성형 후 1차 가공을 마치고 스티프너(Stiffener)를 용접한 패널을 현장에 반입하여, 코킹이 필요 없는 오픈 조인트(Open Joint)를 통해 미세 먼지에 의한 패널 오염이나 내부 누수 하자를 완벽하게 차단합니다.
4.기술이 작품이 되다: 실제 비정형 랜드마크 실전 사례
① 서울로봇인공지능과학관 (RAIM)
- 설계: MAA + 위드웍스 / 개관: 2024년 8월
우주선이 지상에 안착한 듯한 거대 유기적 외관을 띠는 이 과학관은 위드웍스 DfMA 기술의 결정체입니다. 구체와 돔의 기하학을 완벽히 제어하기 위해 CNC Twisted T-Bar 하지 시스템과 2방향 곡면 AL. 시트패널(오픈 조인트)을 적용했습니다. 시공 면적 3,200 ㎡ 에 무려 3,422장의 각기 다른 곡률의 패널이 정밀 조립되었으며, 이를 위한 개별 부재 제작도만 25,665장에 달했습니다. 설계단계에서 부터 이러한 DfMA공법의 적용으로 제작부터 현장 시공까지 단 9개월 만에 성공적으로 마칠 수 있었습니다. .
② 울진 한울본부 복합커뮤니티 센터
- 설계: 디앤비건축 / 완공 예정: 2026년 하반기
원 설계에서는 일반 AL 복합패널의 클로즈 조인트(코킹 마감) 방식을 계획했으나, 지붕 구간의 누수 하자 및 실란트 경화로 인한 외관 오염 우려가 매우 컸습니다. (과거 오송역이나 시흥하늘휴게소의 복합판넬 코킹 터짐과 누수 오염 하자가 대표적입니다.)
위드웍스는 발주처에 공법 변경 대안(THK 3.0 mm AL 시트패널 + 오픈 조인트 + CNC T-BAR 시스템)을 제시하여 완벽한 3D 곡면 라인을 도출함과 동시에 누수 및 외벽 오염 문제를 원천적으로 해결 할 수 있도록 하였습니다. 비록 공사비는 상승하였지만, 설계의도와 가장 잘 부합하는 대안이 채택되어 매우 다행스럽게 생각합니다. 올해 하반기 준공을 목표로 현재 외장패널 공사가 한창 진행 중에 있습니다.
③ 청라 하나드림타운 헤드쿼터 (Hana Dream Town HQ)
- 설계: nbbj + 간삼건축 / 완공 예정: 2026년 5월
하나금융그룹의 새로운 랜드마크가 될 대형 비정형 프로젝트로, 건물 천장을 나무가 가지를 뻗어나가듯 지탱하는 거대 유기적 구조체인 '브랜치 컬럼(Branch Column)' 구간이 시공의 최대 난제였습니다. 시공단계에서는 최고의 결과물을 만들기 위해서 2방향 곡면 패널을 정밀하게 제작하기 위한 패널 최적화 설계를 진행하였으며, 목업을 통한 재료 및 디테일을 검증하여 최종 설계디테일을 확정 한 후 제작 및 시공이 진행되었고 매우 어려운 디자인 임에도 불구하고 성공적으로 완성될 수 있었습니다. .
5. Result & Insight
CNC T-BAR시스템은 외장의 형상제어 뿐만아니라 외장패널을 고정하기 위한 브라켓의 정확한 지점을 제작단계에서부터 고정되어 있기 때문에 현장조립 후 방수공사가 완료되면 각각 다른 형상으로 제작된 외장패널은 각 고유의 위치에 조립만 하면 되기 때문에 매우 시공단계에서 발생할 수 있는 재 제작, 공기지연, 품질저하의 리스크는 전혀 없는 매우 혁신적인 공법입니다. 또한 2방향 AL. 곡면패널 역시 핫 스탬핑 방식으로 정밀하게 제작할 수 있기 때문에 가장 어려운 비정형 디자인을 가장 잘 구현할 수 있는 공법입니다.
어러한 DfMA 기반의 솔루션은 현재 건설산업이 가지고 있는 문제와 AI 시대에 산업변화에 대응하기 위해서는 반드시 필요한 상황이며, 철저하게 설계 데이터를 공장의 정밀 로봇 기계와 다이렉트로 연계하여 사전 제작하고 현장의 리스크를 줄이는 방식은, 현재 건설 업계가 직면한 숙련공 부족, 공기 지연, 품질 저하, 그리고 부실공사 우려를 슬기롭게 해결할 수 있는 강력한 돌파구가 될 것입니다.
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