[WW 프로젝트] 금강대학교 원각도서관 연꽃 조형물 & 글라스 루버

안녕하세요. 위드웍스(WITHWORKS)입니다.

요즘 건설 업계에서는 DfMA(Design for Manufacturing and Assembly, 제조 및 조립을 고려한 설계)나 BIM이 필수적인 혁신 기술로 꼽히고 있습니다. 공기 단축과 품질 향상의 핵심 열쇠이기 때문이죠. 하지만 시간을 2006년으로 되돌려 볼까요? '스마트 건설'이라는 단어조차 생소했던 그 시절, 위드웍스는 이미 DfMA의 철학을 현장에 적용하며 비정형 건축의 새로운 길을 개척의 시발점이었던 프로젝트가 있습니다. 

 

오늘은 완공 후 20년이 훨씬 지났지만, 여전히 위드웍스의 선구자적인 기술력을 증명하고 있는 '금강대학교 원각도서관' 프로젝트의 설계 엔지니어링 이야기를 들려드리고자 합니다.

🚧 Challenge. 도면 속 거대한 연꽃과 3개 층의 수 백개의 루버  

2006년 당시, 위드웍스에게 주어진 과제는 크게 두 가지였습니다. 하나는 지붕 위에 8개의 대형 3D 곡면 연꽃 형상 조형물을 정밀하게 제작, 시공할 수 있도록 하는 것이었고, 다른 하나는 3개 층에 있는 수백개의 파사드 글라스 루버를 정밀하게 시공할 수 있도록 솔루션을 만드는 것이었습니다. 

난제 1. 각파이프 벤딩으로는 불가능한 '정확도'
초기 설계 도면상 지붕의 연꽃 조형물은 단순한 각파이프 벤딩으로 계획되어 있었습니다. 하지만 8개의 거대한 꽃잎을 벤딩만으로 똑같은 크기와 곡률로 만들어내는 것은 불가능에 가까웠습니다. CNC 가공 기술을 활용한 시공법도 대중화되지 않았던 때였습니다.

난제 2. 허공에서의 위험하고 부정확한 조립
파사드의 글라스 루버는 3개 층에 설치되어 있고,  321개의 글라스 루버를 설치하기  위해서는 철골 지지 구조체가 반드시 정밀하게 시공 되어야 했습니다.  파사드루버 지지용 철골구조체가 정밀하게 제작되지 않으면 품질, 안전, 공기지연등 여러가지 문제들이 발생 할 수 있었습니다.

 

🛠️ Solution. 위드웍스의 해법: 3D 엔지니어링과 DfMA의 결합  

위드웍스는 '어떻게 하면 공장에서 만들듯 정확하고 안전하게 현장에서 조립할 수 있을까?'를 고민했습니다. 이 질문이 바로 현재 위드웍스가 자랑하는 DfMA 기술의 시발점이었습니다.

 

1. 지붕 조형물: 현장을 조립 공장으로 만들다

정확한 곡면 구현을 위해 위드웍스는 각파이프를 플레이트(Plate)로 과감히 변경했습니다. 그리고 당시로써는 획기적이었던 Rhino 2.0을 활용해 연꽃과 연꽂 지지 구조체의 3D 모델링을 진행했습니다. 이를 통해 철골 구조체와의 간섭, 높이 등 디자인 변경 검토 및  구조설계 변경을 하였으며,   발주처의 승인을 받은 후 연꽃 조형물을 CNC 레이저 컷팅으로 가공할 수 있는  2D 전개도 및  조립 및 시공을 위한 도면을 완성하였습니다.   

시공 방식도 완전히 바꿨습니다. 현장에 대형 연꽃을 조립할 전용 공간을 만들고 '가설용 지그(Jig)'를 설치하도록 하여 이 지그 위에서 연꽃 유닛을 하나씩 정밀하게 제작한 뒤, 크레인으로 인양하여 철골 구조체 위에 조립하는 방식을 택했습니다. 현재의 모듈러 공법과 궤를 같이하는 선구적인 시도였고 8개의 연잎 형상이 똑 같은 크기와 형태로 제작될 수 있도록 한 혁신적인 방법이었습니다. 

 

CNC 제작용 3D 모델링

 

연꽂 조형물 제작용 지그 및 스틸 플레이트(CNC 가공)

연꽃 1차 조립

설치를 위한 인양

 

연쪽 조형물 지지용 철골 구조체

 

SUS 유공 패널 설치

 

연꽃 조형물 설치완료

 

2. 파사드 글라스 루버: 유닛화(Unitization)로 안전과 품질을 동시에

위드웍스는 현장에서의 고소 용접 작업을 최소화하기 위해 루버 지지용 철골 구조체의  '평면 모듈러' 공법과  글라스 루버의 시공품질 확보를 위해 구조 ' 일체형 글라스 루버  공법'을 제안하여 변경했습니다.

 

테두리에 돌아가는 루버 지지용 철골을 공장에서 글라스 루버 지지용 지점 플레이트를 포함하여 하나의 유닛으로 사전 제작(Pre-fab)하도록 하여 현장 용접을 최소화 하였고 평면 모듈간 수축팽창을 고려하여 10mm의 이격을 두어 설치되도록 하였습니다. ' 

또한, 321개의 글라스 루버는 유리와 지지파이프를 별도로 시공하지 않고  일체화하여 제작한 뒤, 층별 글라스 루버 지지를 위한 철골 지점에 단순히 볼팅만으로 결합할 수 있도록 디테일을 완성하여으며,  이를 통해  현장 작업 시간을 획기적으로 줄이면서도 한 치의 오차 없는 완벽한 시공 품질을 확보할 수 있도록 하였습니다. 

 

글라스 루버 지지 구조체 조립 상세도 (평면 모듈러)

 

글라스 루버 조립 및 설치 (일체형 글라스 루버 공법)

 

글라스 루버 지지 구조체 조립( 모듈러 공법 & 볼팅 조립)

글라스 루버 설치 완료

 

연꽃 조형물 & 글라스루버 공사 완료

 

 

✨ Result & Insight     

도면에 머물러 있던 복잡한 디자인을 현실의 건축물로 안전하고 정확하게 구현해 내는 위드웍스의 '파사드 엔지니어링 DNA'는 그때부터 이미 완성되어 있었습니다. 3D 모델링을 통한 사전 검토, 공장 제작을 극대화한 DfMA 기반의 시공은 단지 트렌드가 아니라, 비정형 건축의 난제를 해결하기 위한 위드웍스의 본질적인 접근법입니다.

 

어떤 복잡한 비정형 디자인이라도, 위드웍스를 만나면 가장 합리적이고 안전한 현실의 건축물이 됩니다. 도면 속의 한계를 돌파하는 위드웍스의 엔지니어링 솔루션은 단순한 시공을 넘어, 건축물의 본질적인 가치를 높이는 새로운 기준을 제시합니다. 변하지 않는 본질과 끊임없는 기술 혁신으로, 비정형 건축의 새로운 패러다임을 제시하는 위드웍스의 혁신은 앞으로도 계속될 것입니다.

 

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