트라이볼, 서울시청사, 동대문디자인플라자(DDP), 광교갤러리아 등 우리 주변에 유려한 곡선의 비정형 건축물이 늘어나고 있습니다. 하지만 겉모습의 화려함 뒤에는 시공 현장의 치열한 사투가 숨어 있습니다.
일반적인 건물처럼 현장에서 뚝딱거리며 맞추다가는 공사 기간이 무한정 늘어나거나, 억지로 끼워 맞춰 누수와 하자의 원인이 되기 십상입니다. 오늘은 국립생태원 에코리움(Ecorium) 프로젝트를 통해, 난해한 비정형 지붕을 BIM 엔지니어링으로 해결한 과정을 소개해 드립니다.
Challenge: 35m 높이, 제각각인 곡선... "비계(Scaffolding)로는 불가능하다"
충남 서천에 위치한 국립생태원 에코리움은 거대한 온실을 갖춘 랜드마크입니다. 위드웍스가 직면한 난제는 바로 최고 높이 35m에 달하는 비정형 지붕이었습니다.
이 지붕은 단순한 원통형이 아니라, 위치마다 곡률이 계속 변하는 3차원 곡선(Undefined 3D Curves)이었습니다. 당시 현장의 상황은 녹록지 않았습니다.
- 접근 불가: 지붕 면적은 좁고 높이는 35m나 되어, 일반적인 비계(가설 발판)를 설치하고 작업하기엔 위험하고 비용이 과다했습니다.
- 구조 불일치: 하부 철골 트러스 간격이 지붕 마감재(Substructure) 설치를 고려하지 않고 설계되어, 별도의 구조 보강 없이는 시공이 불가능했습니다.
- 가공의 한계: 곡률이 제각각이라 파이프를 휘는 일반적인 '벤딩(Bending)' 방식으로는 정밀도를 확보할 수 없었습니다.
Solution: 휘지 않고 잘라낸다, 'CNC T-BAR 유닛 모듈'
위드웍스는 현장 시공의 불확실성을 없애기 위해 공법을 완전히 재설계했습니다.
1. 3D 스캐닝과 역설계 (Reverse Engineering)
먼저 시공된 철골 트러스를 3D 스캔하여 실제 시공 오차를 파악했습니다. 이 데이터를 바탕으로 구조(Structure)와 외피(Skin) 모델을 통합하여 재구축했습니다. 도면이 아닌 현장의 실측 데이터를 기준으로 삼은 것입니다.
2. CNC T-BAR Unit Module System
가장 핵심적인 솔루션은 '모듈러 공법(DfMA)'의 도입이었습니다. 파이프를 휘는 대신, 강철판을 CNC 레이저(Laser Cutting)로 정밀하게 잘라 T자형 부재를 만들었습니다.
이 방식은 3차원 곡선을 수치적으로 완벽하게 제어할 수 있습니다. 이렇게 공장에서 정밀 제작된 부재들은 지상에서 유닛(Unit) 형태로 조립된 후, 크레인으로 한 번에 인양하여 설치되었습니다. 35m 허공에서의 위험한 작업을 땅 위에서의 정밀 조립으로 바꾼 것입니다.
Result & Insight: 데이터가 없는 시공의 대가
위드웍스가 엔지니어링을 맡은 지붕 구간은 1/2 스케일의 비주얼 목업(Visual Mock-up) 검증까지 거쳐 오차 없이 시공되었습니다.
반면, 비교할 수 있는 흥미로운 사례가 있었습니다. 바로 인접한 '열대관 스틸 커튼월' 구간입니다. 이곳은 3차원 데이터 기반의 엔지니어링 없이 기존 방식으로 진행되었는데, 결과적으로 심각한 시공 오차가 발생했습니다. 이 오차를 맞추기 위해 잘 만들어진 지붕 유닛 일부를 다시 제작해야 하는 상황까지 벌어졌습니다.
"하나의 공정이라도 3D 데이터가 끊기면, 전체 품질이 흔들립니다."
국립생태원 프로젝트는 비정형 건축에서 통합 BIM 데이터 관리가 선택이 아닌 필수임을 증명한 사례입니다.
가장 어려운 형태를 가장 안전하고 정밀하게 만드는 기술. 위드웍스는 Facade Engineering을 통해 도면 위의 상상을 현실의 랜드마크로 구현합니다.
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