안녕하세요, 위드웍스(WITHWORKS) 입니다.
오늘은 비정형 건축의 정점을 보여주는 해외 사례를 전문가의 시선으로 심층 분석해보려 합니다. 바로 MAD Architects가 설계를 주도한 네덜란드 로테르담의 FENIX 뮤지엄 '토네이도(Tornado)'입니다. 위드웍스가 이 프로젝트를 직접 수행한 것은 아니지만, 우리가 지향하는 DfMA의 가치를 완벽하게 구현한 사례이기에 엔지니어링적 관점에서 그 비하인드 스토리를 리뷰하고자 합니다.
"Beyond Structure, Toward Value"
위드웍스는 세계적인 기술 트렌드를 분석하고 이를 토대로 가장 합리적인 비정형 솔루션을 제안합니다.
Challenge: 자유로운 손 그림, '불완전한 기하학'의 도발
설계자 마얀송은 '토네이도'를 통해 자연스러운 '불완전한 기하학(Imperfect Geometry)' 속에 담긴 역동적인 에너지를 표현하고자 하였습니다. 하지만 이를 실물 건축물로 구현하는 과정은 공학적 한계를 시험하는 일이었다고 합니다.
- 감성의 보존: 무작위적인 초기 스케치의 느낌을 정밀한 계산 시스템으로 전이시키는 과제
- 구조적 하중: 노후된 창고 구조체 위에 설치되는 거대 강철 구조물의 하중 분산 및 자립성 확보
- 설계, 제조, 시공간의 3D 데이터 일치: 수천 개의 복잡한 조각들이 서로 어긋나지 않도록 관리할 '공통된 기준 데이터'의 확보
Analysis 1: 형상 최적화와 디지털 스레드(Digital Thread)
이 프로젝트의 핵심은 설계 데이터가 제작 장비로 직접 전달되는 디지털 스레드의 구축에 있었다고 합니다. Rhino와 Grasshopper를 통한 알고리즘 설계로 297개 패널의 각기 다른 곡률을 정의하고, 이를 별도의 종이 도면 없이 제작소로 직접 전송하는 'File-to-Factory' 워크플로우를 완성했습니다. 이는 비정형 건축을 다룰 때 가장 중요한 '설계 합리화(Rationalization)'의 성공적인 사례로 평가받습니다.
1) 형상 최적화(Optimization): "예술가의 글씨를 디지털 폰트로"
건축가의 자유로운 곡선을 실제 제작 가능한 형태로 변환하기 위해 컴퓨터 알고리즘을 이용하였으며, 디자인의 원형은 유지하면서도 수학적으로 정교하게 다듬는 최적화 과정을 거쳤다고 합니다.
2) 디지털 스레드(Digital Thread): "데이터 전용 고속도로"
설계팀이 제작한 정밀 데이터를 도면 해석 과정 없이 공장 장비에 직접 전송함으로써 인적 오차를 차단하였습니다. 모든 참여자가 '단 하나의 완벽한 기준 데이터'를 공유했기에 297개의 개별 패널이 현장에서 오차 없이 맞물릴 수 있었던 것으로 분석됩니다.
Analysis 2: 조선 기술로 빚은 장인 정신, 패널당 100시간의 정성
제작을 담당한 CIG Architecture는 선박의 동체를 만드는 조선 공학 노하우를 건축에 이식하였다고 합니다. 열 변형 없이 금속판을 구부리는 3D Cold Forming 기술을 통해 스테인리스 스틸 본연의 성질과 광학적 평탄도를 유지할 수 있었습니다.
특히 단 한 장의 패널을 연마하는 데에만 100시간 이상의 수작업이 투입되었다는 사실은 하이테크 데이터와 장인의 숙련도가 결합되었을 때 비로소 건축이 하나의 작품으로 승화될 수 있음을 보여줍니다.
로테르담 사례에서 4~5mm의 두께를 선정한 것은 완벽한 미러 효과를 위한 공학적 결단입니다. 위드웍스가 엔지니어링을 담당했던 '화성 어린이 커뮤니티 센터'의 사례와 비교하면 그 이유가 명확해집니다.
당시 천장에 1.5mm 두께의 스텐레스스틸 패널을 적용했는데, 금속 특유의 스프링백(Spring-back) 현상으로 인해 미러 판이 미세하게 우는 현상이 발생했습니다. 비정형 곡면 패널을 사용할 때는 패널 크기와 곡률, 그리고 가공비를 함께 검토해야 합니다. 단순히 비용 절감을 위해 얇은 두께를 선택하면 설계 의도가 훼손될 수 있음을 보여주는 중요한 경험이었습니다.
Analysis 3: 양중 및 설치 - 현장에서 완성되는 공학적 퍼포먼스
마지막 공정인 설치 과정 또한 경이로운 수준이었다고 전해집니다. 17.1m에 달하는 거대 캐노피를 선박으로 운송하고 대형 크레인을 이용해 지상에서 양중하는 과정은 그 자체로 정밀 물류의 산물이었다고 평가받습니다.
100년 된 노후 건물의 오차와 mm 단위의 정밀한 강철 구조물을 결합하기 위해 3D 레이저 스캐닝 데이터를 실시간 보정한 기술력은 설치 기술의 중요성을 다시 한번 일깨워줍니다.
Project Insight: 엔지니어링의 정직함이 만든 가치
FENIX '토네이도'에서 관찰되는 일정한 '줄눈(Joint)'은 우연한 틈이 아니라 현장 조립의 정교함을 위한 의도된 디테일이었습니다. 조립 방식을 감추기보다 미학적인 선으로 승화시킨 이 '공학적 정직성(Engineered Honesty)'은 비정형 건축을 대하는 기술진의 자신감을 보여줍니다.
로테르담의 사례에서 확인된 DfMA의 가치는 위드웍스(WITHWORKS)가 추구하는 핵심 기술 철학과 정확히 일치합니다. 우리는 이러한 위대한 프로젝트들을 분석하고 우리만의 엔지니어링 경험을 결합하여 더욱 견고한 솔루션을 만듭니다.
- 설계의도 구현을 완벽하게 이루어내는 설계 최적화(형상, 재료, 구조)
- 자체 프로젝트(화성어린이 커뮤니티 등)로 검증된 재료 및 제작 솔루션
- 현장 시공 오차를 제로에 수렴하게 만드는 DfMA 솔루션
위드웍스는 세계적인 수준의 파사드 엔지니어링 기술을 지속적으로 연구하고 이를 국내 환경에 맞게 토착화하여, 건축가의 가장 난해한 상상력을 완벽한 현실로 만들어가고 있습니다.
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