WITHWORKS Insight

[비정형 건축 기술 #2] AL. 스티픈드 패널과 PDA 브라켓

WITHWORKS Tech Team — Thu, 18 Jun 2026 06:00:06 +0900

인천 송도의 명물인 트라이볼(Tri-Bowl)부터 독특한 외관으로 눈길을 사로잡는 서울로봇인공지능과학관, 그리고 최근 진행 중인 프로젝트인 한울본부 복합커뮤니티센터까지, 이처럼 압도적이고 아름다운 비정형 금속 곡면을 완성하는 그 이면에는 특별한 기술력이 숨어 있습니다.

오늘은 곡률이 각기 다른 수많은 금속 패널을 완벽하게 구현하고 고정하는 핵심 기술, 'AL. 스티픈드 패널(AL. Stiffened Panel)'과 패널 고정을 위한 'PDA 브라켓(PDA Bracket)'에 대해 이야기해 보려 합니다.

1. AL. 스티픈드 패널: 완벽한 비정형 곡률의 제어

AL. 스티픈드 곡면패널의 시작은 트라이볼이었습니다. 전체적인 형상이 콘형태로 패널의 상, 하부 곡률이 다르기 때문에 일반적인 벤딩방식으로는 패널의 상하부 곡률을 정밀하게 제어하면서 제작하는 것은 현실적이지 못했고, 특히 원설계 디테일처럼 AL. 프레임을 3D 벤딩해서 상하부 곡률을 다르게 제작하는 것은 불가능해 보였습니다.

그래서 원설계에 적용된 하부 AL. 프레임 대신 상하부 다른 곡률값으로 CNC 컷팅된 날개를 고정하여 콘 형태의 곡률 패널을 제작하는 제작 디테일 컨셉을 완성하였습니다. 그런데 비주얼 목업에서 패널의 곡률이 유지되지 않고 갈매기지는 현상이 발생하였는데 원인을 검토해 보니 평면 곡률을 적용하여 실제 법선 벡터로 적용해야 하는 곡률 보다 작았기 때문에 발생한 문제였습니다. 패널 제작도를 법선 벡터 곡률을 적용하여 다시 전체 재 작업을 진행하여 비주얼 목업시 발생한 문제를 완전히 해결했습니다.

따라서 비정형 스티픈드 곡면 패널 제작 시는 반드시 법선 벡터 곡률을 적용하여야 전체적인 패널이 자연스러운 비정형 곡률을 유지할 수 있습니다.

비주얼 목업, 트라이볼: 평면 곡률이 적용되어 패널이 제작되어 갈매기 지는 현상이 발생 함

트라이볼, 외장패널의 완성된 모습(비정형 AL. 시트패널: 법선벡터곡률 적용)

이 스티픈드 패널을 제조하는 방식은 디자인과 구조적 요구 성능에 따라 크게 두 가지로 나뉘며, 위드웍스는 이를 자유롭게 병행할 수 있는 기술력을 갖추고 있습니다.

1)용접형 (Welded Type)
패널 뒷면에 보강재(Stiffener)를 직접 용접하여 강력한 일체형 구조를 만드는 방식입니다. 구조적 강성이 뛰어나 강풍이나 높은 하중을 견뎌야 하는 부위에 주로 적용됩니다. 최근에는 레이저용접 기술이 보편화되고 있어서 훨씬 강도 높은 패널을 제작할 수 있습니다.

AL. 스티픈드 패널제작, 트라이볼

2)스터드 타입형 (Stud Type)
스터드 타입형은 전면 시트판과 CNC로 제작된 날개판을 고정할 때 직접 용접하는 방식이 아닌 스터드 용접으로 볼트를 전면 시트판에 고정 위치한 후 L-앵글과 날개판을 고정하는 패널 제작방법입니다. 앵글 날개판 비정형 패널을 제작하는 방식. 패널 표면에 용접 열로 인한 변형(우는 현상)이 발생하지 않기 때문에, 거울처럼 매끄러운 평활도와 미려한 외관이 필수적인 구간에 최적화되어 있습니다.

AL. 스티픈드 패널(MBC 상암 신사옥 판매시설)

곡률이 작을 경우는 AL. 3T는 용접이나 스터드 타입으로 제작 시 도장하면서 가해는 열 때문에 AL. 시트가 복원하려는 현상이 발생하여 곡률의 평활도가 나오지 않을 수 있습니다. 이때는 패널에 응력이 없도록 벤딩이나 프레스로 패널에 응력이 존재하지 않도록 형상을 1차 가공한 후 PVDF 도장 작업이 이루어져야 합니다. 그리고 스텐레스 스틸 미러패널일 경우 1.5mm 두께는 스터드 자국이 패널 전면에 남기 때문에 최소 두께 2mm 이상으로 제작하여야 하며 패널의 크기와 곡률, 패널 간 접합 디테일 따라 샘플을 제작하면서 품질을 체크하여 최종 두께를 정해야 합니니다.

2. PDA 브라켓: 극한의 난제를 해결하는 디테일

비정형 금속 파사드(Facade) 프로젝트의 가장 큰 골칫거리는 모든 외장 패널의 형태와 곡률이 제각각이라는 점입니다. 하지만 대부분 진짜 '건축적 악몽'은 현장 시공 단계에서 시작됩니다. 그러나 법선 벡터방향으로 정확하게 설치되는 PDA 브라켓은 이러한 시공의 악몽에서 벗어나게 해주는 치트키와 같은 매우 중요한 역할을 합니다. 패널을 고정하는 역할뿐만 아니라 레인 스크린 월(차수 및 방수층)을 뚫고 나오기 때문에 누수가 전혀 발생하면 안 됩니다. 방수층과 만나는 부분이 실리콘 패드로 이루어진 이중 차수 시스템으로 만들어져 있어서 어떠한 충격과 변형이 와도 틈이 벌어지지 않토록 하여 물이 들어가는 것을 원천적으로 차단하도록 되어있습니다.

PDA 브라켓: XYZ 방향으로 공차 흡수 가능

PDA 브라켓 시공 후 사진: 실리콘 패드와 EPDM 방수시트가 압착되어 누수를 완벽 차단 함

1) 치명적인 누수 위험
금속 패널을 구조체에 고정하려면 지지대 역할을 하는 브라켓이 건물 밖으로 돌출되어야 합니다. 이때 건물의 차수 및 방수층을 어쩔 수 없이 관통하게 되는데, 이 부분을 완벽하게 처리하지 않으면 빗물이 스며들어 심각한 누수로 이어집니다.

2) 3차원(X, Y, Z) 공차 제어의 한계
비정형 건축물은 평면이 아닌 3차원 공간에서 시공됩니다. 콘크리트 골조의 오차와 금속 패널의 미세한 곡률 차이가 만나면 현장 조립 시 단차가 발생합니다. 이 오차를 제어하지 못하면 매끄러운 곡면은 불가능해집니다

즉, 완벽한 외관을 위해서는 '방수층 훼손 방지'와 '3차원 오차 제어'라는 두 마리 토끼를 동시에 잡아야만 하는 극한의 난제가 주어지는 셈입니다.

위드웍스는 이 극한의 난제를 PDA 브라켓으로 명쾌하게 해결합니다. 방수층 관통부의 누수 문제를 해결하기 위해 외부의 물을 원천적으로 차단하는 특수 디테일을 적용했습니다. 또한 이 브라켓은 단순히 패널을 고정하는 역할을 넘어, 시공 과정에서 발생하는 X, Y, Z축의 3차원 공차를 브라켓 자체에서 미세하게 제어할 수 있도록 설계되었습니다. 이 영리한 브라켓 덕분에 비정형 패널들이 구조체에 한 치의 흔들림이나 단차 없이 완벽한 품질로 안착할 수 있는 것입니다.

3)구조성능실험 및 설계적용

PDA 브라켓 구조실험 결과 평균 10.12 kN까지 하중을 버텨냈습니다. 설계하중은 최대하중 1/2~1/3(약 300kg~500kg)의 무게를 지탱할 수 있으며, 만약 풍하중 조건에 따라 PDA 1개가 받는 하중이 설계하중 범위를 벗어 날 경우 4개의 지점에서 6개의 지점으로 지점수량을 추가하면 됩니다.

3. 스티픈드 패널과 PDA 브라켓 적용 프로젝트

스티픈드 패널은 2010년 트라이볼의 외장패널에 처음 적용하였고 그 이후 대구 디아크에서는 스티픈드패널과 PDA 브라켓을 같이 사용하여 최근 한울본부 복합문화센터에 적용하여 시공 중입니다. 부산엘씨티 케노피는 해운대 앞에 바로 면하고 있어서 태풍으로부터 직접적인 영향을 받지만 구조성능 실험 DATA를 기반으로 PDA 브라켓의 지점을 설계하였기 때문에 현재까지 안전하게 유지되고 있습니다.

디아크, 2012

MBC 상암 신사옥, 2013

서울대학교 풍산마당, 2015

해운대 엘시티 케노피, 2018

화성 어린이 커뮤니티, 2019

세종 클로버, 2021

원불료 소태산 기념관, 2020

일산 CJ ENM, 2022

서울로봇인공지능과학관, 2024

청라하나드림타운헤더쿼터, 2026

한울본부 복합문화센터, 2026

Result & Insight

다양한 곡률을 지닌 비정형 곡면 파사드를 정밀하게 구현하기 위해서는, 일정한 마감 품질과 핵심적인 건축 성능(방수, 구조 등)을 보장하는 검증된 디테일의 적용이 무엇보다 중요합니다. 특히 최종 마감재인 비정형 패널의 제조 및 고정 방식은 품질과 공사비에 직결됩니다. 따라서 설계 최적화를 통해 2-Way 금속 패널의 사용을 최소화하고, 시공 품질 향상과 공기 단축을 동시에 이끌어낼 수 있는 정교한 시공 디테일이 반드시 뒷받침되어야 합니다.

위드웍스가 2010년 트라이볼 프로젝트부터 현재까지 지속적으로 발전시켜 온 '스티픈드 패널(Stiffened Panel)'과 'PDA 브라켓'은 비정형 건축물을 최고의 품질과 성능으로 완성하게 하는 우리의 핵심 기술입니다. 구조나 방수 성능이 검증되지 않은 공법은 발주처의 피해를 넘어, 태풍이나 피로하중 누적에 따른 외장재 탈락 등 치명적인 인명피해로 이어질 위험이 있습니다. 그러므로 기존에 없던 새로운 디자인을 현실화할 때는 연결부 및 고정 지점에 대한 철저한 구조 실험과 검증이 필수적입니다.

지난 20년간 위드웍스는 수많은 비정형 프로젝트를 성공적으로 이끌어왔습니다. 그 과정에서 축적한 구조실험, VMU, PMU 등의 방대한 실증 데이터를 바탕으로, 위드웍스는 설계부터 완공까지 단 하나의 빈틈도 허락하지 않습니다. 앞으로도 위드웍스는 철저하게 검증된 기술력을 통해, 어떠한 비정형 프로젝트라도 가장 안전하고 완벽하게 완성될 수 있도록 최선의 솔루션을 제공할 것입니다.

오늘 읽은 내용, 도움이 되셨나요?

남들보다 앞선 건설 기술 트렌드를 놓치지 마세요.

"복잡한 비정형 건축, 위드웍스의 기술로 해답을 찾으세요."

회사 소개 보기 견적/기술 문의

[비정형 건축 기술 #1] 비정형 파사드를 위한 DfMA 필수 공식, "레인 스크린 월"

WITHWORKS Tech Team — Thu, 11 Jun 2026 06:00:16 +0900

안녕하세요. 비정형 건축 및 파사드 엔지니어링 전문 기업 위드웍스(WITHWORKS)입니다.

유럽에서는 레인스크린월과 오픈조인트를 보편적으로 적용하고 있는데 유독 우리나라에서는 줄눈을 실런트로 막는 클로즈 조인트가 일반적일까요. 대부분의 이유는 공사비 때문일 것입니다. 그런데 박스 형상의 건축물에서는 레인 스크린 월의 중요도가 높지 않아서 생략할 수 있지만 비정형 파사드를 구현하기 위해서는 거의 필수 요소라고 해도 과언이 아닙니다. 오늘은 비정형 건축의 필수 공식이자, 공기 단축의 핵심인 '레인 스크린 월'에 대해 이야기해 보려 합니다.

BMW WELT, Germany: 레인 스크린 월 + 외장패널 공사

BMW WELT, Germany : 레인 스크린 월 +외장패널(오픈조인트)

Louis Vuitton Foundation: 레인 스크린 월 + UHPC 패널

레인 스크린 월의 중요성

일반적인 건축물은 외장재를 시공할 때 레인 스크린 월 없이 코킹으로 외장재의 틈새를 막아 마감재 자체에서 물을 차단합니다. 그런데 비정형 건축물에서는 경우 벽, 지붕, 천장, 바닥에 대한 구분이 없이 디자인 되기 때문에 벽체에 적용하는 클로즈 조인트 디테일을 전체 적용하는 것은 건축물 누수등 하자의 원인이 되기 때문에 레인 스크린 월(차수 or 방수) + 오픈조인트 시스템을 적용하는 것이 합리적입니다. 그런데 레인 스크린 월의 역할이 외부에서 우수를 차단하는 기능적인 역할 뿐만 아니라 비정형 건축물의 공기 지연을 막는 역할도 하기 때문에 레인 스크린 월의 역할이 단순히 물을 막는 기능적인데 국한되는 것으로 생각해서는 안됩니다.

비정형 건축물의 외장재 시공을 위해서는 골조 완성 후 3D 스캐닝을 통해 역설계를 진행하고, As-built(준공) 모델링을 생성한 뒤에야 비로소 정밀한 3D 제작 설계(LOD400)가 가능한데, 이럴 경우 하지틀 완성 후 외장재를 제작하여 현장 반입까지 최소 2개월 이상이 소요됩니다. 그런데 외장재 제작 및 시공 일정이 늦어질 경우 후속 공정인 내부 마감 공사도 같이 늦어질 수 있기 때문에, 이러한 공기 지연을 차단하고 외부공사와 내부공사를 분리하여 각각 공사가 진행되도록 하기 위해서는 레인 스크린 월이 반드시 필요합니다.

청라하나드림 헤드쿼터는 레인스크린월과 유리공사가 선행으로 진행되었고 비정형 외장패널 공사는 3D 스캐닝으로 시공 현황을 반영하여 제작해야 하였으므로 제작설계 및 제작 기간이 많이 필요로 하였습니다. 만약 외장패널(클로즈 조인트) 공사가 완료된 후 유리 및 내부 마감 공사가 진행되었다면 공사기간은 예측 하기 힘들 정도로 길어졌을 것입니다. 따라서 레인 스크린 월은 단순히 오픈조인트 패널 시스템을 구현할 수 있어서 시공품질을 높이는 역할 뿐만아니라 레인스크린월 설치 후 외장패널공정과 내부마감공사가 동시에 진행이 가능하기 때문에 공정관리에 있어서 매우 중요한 역할을 하게 됩니다.

청라하나드림타운 헤드쿼터: 레인 스크린 월(유리공사 동시 진행) + 오프조인트 패널 시스템

청라하나드림타운 헤드쿼터 : 레인 스크린 월 및 유리공사 선행, 패널공사 후행

한울본부 복합커뮤니티와 같이 벽, 지붕이 구분이 없는 형상에서는 레인 스크린 월의 역할이 차수 뿐만 아니라 방수의 역할도 같이 해야 하기 때문에 누수 하자를 방지하기 위해서는 '레인 스크린 월'은 필수 입니다. 만약 레인 스크린 시스템 없이 가장 시공이 어려운 창문위에 있는 눈썹형태의 디자인을 클로즈 조인트로 완성한 후 내장 공사를 진행하게 된다면 공기지연은 당연히 일어 날 것입니다. 레인 스크린 월과 유리공사, 패널공사가 동시에 진행하고, 일부 어려운 눈썹구간 패널구간은 정밀한 시공을 위해서는 현장 설치 시간이 많이 필요한데 레인 스크린 월을 통해 내장공사와 상관없이 공사를 진행할 수 있으므로 품질과 공기를 확보가 가능하게 되었습니다.

한울본부 복합커뮤니티: 레인 스크린 월(유리공사 동시진행)+오픈조인트 패널 시스템

세종정부종사 3-1구역의 파사드는 와플모양이면서 창문위치와 크기가 각각 다르기 때문에 시공의 복잡도는 최고의 수준입니다. 원설계인 클로즈 조인트 디테일로는 형상구현 및 품질완성이 불가능했기 때문에 레인 '스크린 월 + 오픈 조인트 패널 시스템' 으로 공법을 변경하였고 이를 통해 구현하기 어려운 디자인임에도 불구하고 시공품질 및 공기내 시공완료라는 두마리 토끼를 다 잡을 수 있었습니다. 만약 원설계대로 클로즈 조인트를 계속 유지 했다면 시공품질은 낮았을 것이고 내부마감공사는 외장패널 실런트 공사 후 가능하기 때문에 반년이상 늦어졌을 것입니다.

세종정부종합청사 3-1 레인스크린월 공사(유리공사 동시진행)

세종정부종합청사 3-1: 외장공사의 완료와 상관없이 내장공사 진행

세종정부종합청사3-1 구역, 레인 스크린 월 +오픈조인트 패널 상세도

레인 스크린 월의 역할

공기 단축(외장, 내장 동시 공사): 차수벽 공사 후 유리만 설치하면 건물이 밀폐됩니다. 즉, 복잡한 비정형 외부 패널 공사와 상관없이 내부 마감 공사를 즉시 진행할 수 있습니다. 레인 스크린 월 공법의 완벽한 구현을 위해서는 무용접 하지시스템과 볼팅 조립디테일을 통해 선시공된 유리가 깨지지 않토록 보호해야 합니다. 이러한 무용접이나 볼팅조립을 위해서는 3D 설계엔지니어링 및 제작 설계(LOD400)는 필수적입니다.
고품질 시공 확보: 레인 스크린 월 시공 후에는 외장패널 공사가 더 이상 크리티컬 패스가 아니므로, 시공현황을 반영하여 정밀하게 비정형 패널 제작과 설치가 이루어 질 수 있으므로 우수한 시공 품질 확보가 가능합니다.
외장재 오염 방지 및 유지보수 비용 절감 : 레인 스크린 월을 적용하게 되면 외장패널 시공시 패널간 줄눈을 코킹으로 막을 필요가 없으므로 실리콘 오염(눈물 자국)으로 부터 외벽을 원천적으로 보호할 있습니다. 따라서 준공 후 유지관리 비용을 절감 뿐만 아니라 오랜기간이 지나도 신축 건축물과 같은 외관을 유지할 수 있습니다.

Result & Insight: 레인 스크린 월은 DfMA를 향한 필수 조건

이러한 레인 스크린 월 시스템은 단순한 방수 공법을 넘어, 건축의 제조업화라 불리는 DfMA(Design for Manufacture and Assembly)를 극대화하기 위한 필수 전제 조건입니다. 위드웍스의 비정형 프로젝트들은 레인 스크린 월을 통해서 완성되고 있으며 레인 스크린 월은 외부에서 보이지는 않지만 외장마감재 만큼 중요한 역할을 수행하고 있습니다. 우수의 유입을 막아내는 역할 뿐만 아니라 이를 통해 외부 패널공사와 내부 마감공사의 동시 진행이 가능하게 하기 때문에 DfMA를 위해서는 반드시 필요한 핵심적인 공법입니다.

결국, 차수벽 적용으로 인한 1차적인 공사비 증가는 '공기 지연 방지'와 '우수한 시공 품질 확보'라는 훨씬 더 큰 경제적 가치로 돌아옵니다. 눈앞의 공사비가 아닌, 전체 프로젝트의 성공과 건축물의 생애 주기를 바라보는 것이 진정한 파사드 엔지니어링입니다.

'복잡한 도면이 쉬워지는 곳', 위드웍스는 앞으로도 혁신적인 기술을 통해 비정형 건축의 새로운 해답을 제시하겠습니다.

오늘 읽은 내용, 도움이 되셨나요?

남들보다 앞선 건설 기술 트렌드를 놓치지 마세요.

"복잡한 비정형 건축, 위드웍스의 기술로 해답을 찾으세요."

회사 소개 보기 견적/기술 문의

[WW 프로젝트] 금강대학교 원각도서관 연꽃 조형물 & 글라스 루버

WITHWORKS Tech Team — Tue, 9 Jun 2026 06:00:13 +0900

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.

오늘 읽은 내용, 도움이 되셨나요?

남들보다 앞선 건설 기술 트렌드를 놓치지 마세요.

"복잡한 비정형 건축, 위드웍스의 기술로 해답을 찾으세요."

회사 소개 보기 견적/기술 문의

[5월 테마: 유리④ ] 스틸 글라스 천창 & 그리드 쉘 구조, 창이공항 주얼(Jewel)

WITHWORKS Tech Team — Thu, 4 Jun 2026 08:00:48 +0900

안녕하세요, 복잡한 도면이 쉬워지는 곳, 비정형 엔지니어링 및 파사드 설계 전문 기업 위드웍스(WITHWORKS)입니다.

녹음이 우거지는 싱그러운 5월, 위드웍스는 현대 건축의 미학적 도전을 가능하게 만드는 투명한 예술, '유리(Glass)'를 핵심 테마로 다루고 있습니다. 오늘 소개해 드릴 유리 파사드 기획의 네 번째 주인공은 비정형 엔지니어링과 첨단 디지털 패러다임의 완벽한 융합으로 전 세계의 주목을 받은 싱가포르의 랜드마크, 주얼 창이 공항(Jewel Changi Airport)입니다.

싱가포르 창이 국제공항 중심부에 안착한 주얼 창이(Jewel Changi Airport)는 거대한 온실 정원과 상업시설이 결합한 대형 복합 공간이자, 현대 외장 엔지니어링의 신기원을 이룩한 마스터피스입니다. 전 세계 건축가들과 엔지니어들이 이 거대한 물방울 형상 천장을 바라보며 감탄하는 이유는 단순히 화려함 때문이 아닙니다.

단 한 개의 기둥도 없는 실내 중심부를 만들기 위해 총 무게 6,000톤의 철골 그리드쉘을 공중에 띄우고, 9,000여 장의 비정형 삼각 유리를 정확한 오차 범위 내에 조립해 낸 이면에는, 건축과 기하학, 그리고 제작 가공을 한 줄의 데이터로 묶어낸 디지털 테크놀로지가 자리 잡고 있습니다. 그리고 이 거대한 그리드쉘 구조를 묶어주는 6,000개의 '노드(Node)' 설계에는 비정형 건축의 성패를 가르는 고도의 제조 엔지니어링이 숨겨져 있습니다.

■ Jewel Changi Airport의 핵심 기술 프로필

비정형 엔지니어링 관점에서 주얼 창이 프로젝트의 기하학적 규모와 주요 주체는 다음과 같이 체계적으로 요약할 수 있습니다.

구분	세부 기술 사양 및 프로젝트 참여 주체
프로젝트 규모	연면적 약 134,000㎡의 초대형 복합 엔터테인먼트 공간
지붕 구조물 사양	비대칭 토러스(Toroid) 형태의 단층 그리드쉘 (장축 200m × 단축 150m)
주요 부자재 수량	총중량 6,000톤, 삼각 유리 패널 9,000여 장, 스틸 프레임 14,000개, 솔리드 노드 6,000개
구조적 지지 솔루션	외곽 콘크리트 외벽 링 빔(Perimeter Ring Beam) 및 내부 정원 속의 단 14개 기둥 지지
레인 보텍스 (Rain Vortex)	천장 중앙 12m의 원형 개구부(Oculus)를 통해 낙하하는 40m 높이의 세계 최장 실내 인공폭포
프로젝트 핵심 팀	Design Architect: Safdie Architects (대표: Moshe Safdie) Structure & Facade Engineer: BuroHappold Engineering (비정형 스틸 글라스 루프) Executive Architect / Structure: RSP Architects Planners & Engineers Pte Ltd

1. 파라메트릭 데이터 파이프라인: Rhino에서 SAP2000, 그리고 Revit까지

뷰로하폴드(BuroHappold)의 엔지니어링 팀은 설계 단계에서 전통적인 파일 교환 방식의 비효율을 타파하기 위해, 완벽한 디지털 파라메트릭 파이프라인을 구축했습니다.

[단계 1] 디자인 및 인터체인지 (Rhino)
Safdie Architects의 디자인 원형은 라이노(Rhino) 모델링을 매개체로 공유되었습니다. 엔지니어링 정보와 마감 형태 정보를 손실 없이 자유롭게 주고받기 위한 기하학 정보 허브 역할을 라이노가 담당했습니다.

[단계 2] 변수 스크립팅 자동화 (Grasshopper)
뷰로하폴드는 그래스호퍼(Grasshopper)의 맞춤형 스크립트를 작성하여 기하학 표면 위의 14,000개 부재 라인과 6,000개 접합점 노드를 수학적 함수에 의해 자동으로 생성하는 파라메트릭 모델을 정립했습니다. 형상의 지름이나 오큘러스 구멍의 중심 좌표가 바뀔 때마다 전체 구조 형태가 1초 만에 자동 분할 재구성되도록 한 것입니다.

[단계 3] 구조해석 연계 (SAP2000 & OASYS GSA)
그래스호퍼에서 가공된 부재 데이터들은 실시간으로 구조해석 프로그램인 SAP2000 모델링으로 연동 변환되었습니다. 이를 통해 자중, 풍하중, 그리고 열팽창률을 입력하고 정밀 비선형 탄소성 유한요소 분석을 지체 없이 실행했습니다. 구조적 안전성은 OASYS GSA를 활용한 크로스 체크(Cross-check)를 통해 2차 정밀 물리 검증을 확보했습니다.

SAP 구조 해석 이미지

[단계 4] 빌딩 통합 정보 모델링 (Revit)
구조 및 좌굴 해석을 거쳐 단면의 안전 두께가 완벽히 픽스되면, 해당 라이노 데이터를 기반으로 레빗(Revit) 환경에서 3차원 익스트루전(Extrude) 패밀리를 자동으로 생성하도록 연결했습니다. 이 완전 자동화 파이프라인 덕분에 시공용 도면(Shop drawing) 제작을 위한 인적 입력 오류가 사전에 원천 차단되었습니다.

"BIM을 단순한 3D 가시화 도구가 아닌, 구조 모델과 직접 소통하며 최적 형태를 자동으로 탐색하는 수치 연산 장치(Numerical Engine)로 설계에 적용한 사례입니다."

2. 주얼 창이의 심장, 솔리드 스틸 노드(Solid Steel Node) 제작 공정

주얼 창이의 웅장한 그리드쉘 천창을 지탱하기 위해 엔지니어들이 선택한 연결 조인트는 단단한 금속 덩어리를 깎아 제작한 '솔리드 스틸 노드(Solid Steel Node)'였습니다. 이 연결 솔루션은 비대칭 토러스 지붕의 불규칙한 응력 전달을 제어하기 위해 철저하게 프리-엔지니어링(Pre-Engineering)되었습니다.

■ 6,000개의 유니크(Unique) 형상 가공
비대칭의 유기적 곡선 천장이었기에, 모든 부재가 만나는 3차원 기울기 각도는 저마다 다를 수밖에 없었습니다. 엔지니어들은 일반화된 부품을 설계하려 시도했으나, 가공 기술의 정밀도를 신뢰한 끝에 6,000개의 노드를 단 하나도 형상이 겹치지 않는 100% 개별 디자인으로 제작하여야 했습니다. 각 노드는 중심에 볼트 체결 허브를 위해 사방으로 가지가 뻗은 고유의 입체 스터브(Stub) 형상을 지니게 되었습니다.

■ 독일 MERO사의 3D CNC 다축 밀링 공정
해석 완료된 3차원 노드 파일들은 독일의 정밀 가공사 메로(MERO) 사의 현지 공장으로 직접 전송되었고, MERO 사는 거대한 고탄소강 스틸 블록을 직접 깎아 정밀도를 확보하는 3차원 다축 고정밀 컴퓨터 수치제어(CNC) 밀링 가공 장비를 활용하여, 각각의 부재 각도와 오차 범위가 밀리미터 단위를 넘지 않는 결합용 스터브를 정밀 가공했습니다. 속이 꽉 찬 단일 구조체(Solid) 상태이므로 기하학적 접합 강도는 우수하지만, 원소재가 밀링 하면서 스크랩이 많이 발생하였고 노드가 무거워지는 가공상의 필연적 한계가 존재하였습니다.

솔리드 노드: 높이 200~600mm

■ 현장 조립 가속화를 위한 80/20 법칙
시공을 맡은 Woh-Hup, Yong-Nam 조인트벤처는 50미터 이상 고공 크레인 위에서 수작업으로 일일이 정렬하고 용접하는 리스크를 줄이고자 했습니다. 이에 따라 전체 빔과 노드 연결 부위의 80%는 공장에서 결합 구멍을 미리 정확하게 뚫어서 들여오는 '프리 드릴링(Pre-drilled)' 공법을 적용해 전량 볼트 결합으로 간편하고 단단하게 가공 조립했습니다. 나머지 미세 조정 오차 상쇄가 필요한 20% 지점만 현장에서 정밀 용접하는 방법을 통해 공기를 수개월 단축했습니다.

3. DfMA를 위한 3D 설계 엔지니어링

제공된 공학 분석 보고서 상에 'DfMA(Design for Manufacture and Assembly)'라는 공법 용어가 표면상으로 직접 거론되지는 않았으나, 주얼 창이 공항의 3D 엔지니어링은 설계 초기 단계부터 부품의 완전 가공성(Manufacture)과 고속 현장 조립성(Assembly)을 지향하는 DfMA의 개념을 고려하여 엔지니어링이 진행되었습니다. 위드웍스가 정밀 분석한 주얼 창이의 DfMA 요소는 다음과 같습니다.

① 제조성 설계 (Design for Manufacture)

디지털 기하학 데이터와 기계식 CNC 직결: 설계팀(BuroHappold 및 Safdie Architects)은 Rhino 및 Grasshopper로 구축한 정밀 좌표 데이터를 공정 도면 디코딩 없이 독일과 싱가포르의 가공소에 G-code 데이터로 고스란히 이식하여 공장 기계가 원스톱 CNC 절삭에 임하도록 자동화 파이프라인을 구성함..
로봇 및 CNC 연계 제조 품질 제어: 독일 MERO사는 입체 3D CNC 장비로 단단한 합금강 노드의 3차원 스터브 각도를 정밀하게 밀링가공했으며, 싱가포르의 제철 제작소(Yong-Nam)에서는 플레이트판의 정밀 자동 절단과 용접 전 과정을 자동화 로봇으로 수행했음.
수학적 연속성을 기반으로 한 기하학적 규칙 공유: 5,000개가 넘는 솔리드 노드와 14,000개의 부재는 동일한 기하 형상이 전혀 없었지만, 단 하나의 입체 수학 규칙 세트(Geometrical Ruleset)를 통해 설계를 최적화함.
중국 패킹 스터디(Packing Study)를 적용한 유리 절단 최적화: 삼각 유리의 마스터 사각 원판 재단 시 생기는 폐유리 손실을

②조립성 설계 (Design for Assembly)

볼팅 가공 80% 확보를 통한 고소 현장성 혁신: 현장의 높은 불확실성과 고공 시공 위협을 낮추기 위해 부재의 80%는 공장에서 접합 구멍을 사전 천공하여 현장반입되었으며, 이를 통해 고소에서의 복잡한 정렬 과정을 단순 볼팅으로 조립하여 현장 용접률은 단 20%로 최소화함.
피스 바이 피스(Piece-by-Piece) 3차원 입체 퍼즐 조립: 50,000개가 넘는 전 외장 하드웨어 부재들이 공장에서의 절대 허용 오차 제어하에 균일하게 제작되었으므로, 정밀한 현장조립으로 시공됨.
5층 높이의 목업 성능 검증 및 역발상 탑다운 시공 시퀀스: 건설 시작 전에 종합 모의 테스트 5층 목업(Mock-up)과 음압 수압 방수 테스트를 선행 검증했으며, 시공사(Woh-Hup, Yong-Nam, MERO)는 무브블 크래시 덱(Moveable Crash Deck)을 공중에 띄워 심장부인 오큘러스를 가장 먼저 세운 뒤 바깥쪽으로 삼각 격자망을 뻗어 나가는 독특한 역조립 공법으로 시공할 수 있도록 제작설계에 반영함.

⭐️ 국내사례 대형 스마트노드 시스템(노드 높이: 400mm), 부산오페라하우스

창이공항 주얼은 높이 600mm이 노드를 밀링으로 제작하였는데, 노드 내부는 밀링장비가 들어갈 수 없기 때문에 무게가 무거운데도 불구하고 솔리드 노드를 제작하여 설치할 수밖에 없었습니다. 그런데 3D 프린팅 기술의 발전으로 위드웍스에서는 스마트노드를 높이 150mm의 노드를 광교 갤러리아에 적용하였으며, 부산오페라 하우스의 전면 파사드에는 높이 400mm의 스마트 노드를 상용화하는 데 성공하였습니다. 솔리드 노드는 각도, 크기, 무게에 따라 5축 CNC 가공에 한계가 많이 있지만 스마트노드는 3D 프린팅 기술을 활용하여 샌드 몰드를 만들고 고강도 주강을 몰드에 부어서 주조하는 방식으로 제작되기 때문에 형상이나 부재 각도에 영향을 받지 않고 제작할 수 있으므로 활용범위가 매우 넓고 노드와 부재가 직각으로 만나기 때문에 완전용입용접이 가능하여 구조적으로 매우 안전합니다.

구조용 3D 프린팅 샌드 몰드

부산오페라 하우스 스마트노드 : 높이 400mm

부산오페라 하우스 스마트노드 : 높이 400mm로 노드 형상이 전체가 다 다름

스마트 노드와 연결 부재조립

스마트노드 시스템 비주얼 목업

https://www.withworks.kr/dfma-solutions

DfMA SOLUTIONS | WITHWORKS

CNC T-BAR, TWISTED TUBE, SMART NODE, UHPC FACADE SYSTEM

www.withworks.kr

Result & Insight : '솔리드'와 '3D 프린팅 스마트 노드'의 기술적 한계 돌파

싱가포르의 랜드마크인 '주얼 창이' 공항은 각각 다른 형상의 솔리드형 노드를 정밀제작하여 시공한 사례이고, 그 당시 최고의 엔지니어링 기술과 제조기술을 통해 완성된 매우 좋은 사례임에 틀림없습니다. 그런데 파사드 형상이 더 복잡하고 변화가 심할 경우 밀링으로 노드를 제작하는 것은 한계가 있습니다.

위드웍스(WITHWORKS)의 비정형 건축 전문가의 기술적 관점에서 냉철하게 분석해 보면, 주얼 창이의 노드 설계는 엄청난 양의 스틸 덩어리를 기계로 깎아서 제작하는 '절삭형(Subtracting) 가공 방식'으로 인해 과도한 자재 비용 손실과 함께 **천장 구조물 자체의 자중(Dead Load)이 심각하게 늘어나는 한계를 안고 있습니다.

이 한계를 완전히 극복하고 한 단계 진화시킨 솔루션이 바로 3D 프린팅 기술을 활용한 위드웍스의 스마트 노드(Smart Node)입니다.

■ 속이 가득 찬 '솔리드'와 속이 빈 '중공(Hollow) 구조'의 결정적 차이
창이 주얼의 MERO 노드가 속이 빈 틈 없이 단단한 스틸 덩어리라면, 위드웍스의 스마트 노드는 정밀한 제조 및 구조 엔지니어링을 적용하여 하중이 가해지지 않는 부위는 완전히 비워내는 '중공(Hollow) 구조'를 적용합니다. 제작 기술 자체가 완전히 다릅니다.

비교 항목	주얼 창이 솔리드 노드 (MERO CNC 절삭)	위드웍스 스마트 노드 (3D 프린팅 적층)
제조 방식	탄소강 단단한 대형 블록을 3D CNC 선반으로 깎아내는 절삭가공(Subtracting)	3D 프린팅 기술을 활용하여 샌드몰드를 제작한 후 쇳물을 붓는 주조방식
내부 구조	빈 공간이 전혀 없이 단단히 뭉쳐진 솔리드(Solid) 구조	3D 설계 최적화를 통해 내부가 비어 있는 중공(Hollow) 구조
중량 제어	자중이 무거워 지붕 격자 및 하부 구조 기둥의 보강 설계 추가 유발	동등한 인장/압축 성능에서 무게를 50~70% 획기적으로 감량
원자재 효율	블록의 상당량이 깎여 고철 스크랩으로 폐기됨 (재료비 낭비 고비용 구조)	재료의 낭비가 전혀없으며 샌드몰드도 파쇠하여 재 활용이 가능 함(친환경 고효율)

이처럼 적층 제조 방식 기반의 중공 구조 스마트 노드를 적용하면, 건축 지붕 구조물의 자체 무게(Dead Load)를 압도적으로 줄일 수 있습니다. 이는 지붕 격자 두께 자체의 슬림화로 이어져 훨씬 넓은 실내 개방감과 미적인 경량감을 동시에 제공하며, 나아가 건축물 하부 지지 뼈대와 기초 기초판의 설계 비용까지 체계적으로 연쇄 감소시키는 혁신을 불러옵니다.

참고 문헌

Cristobal Correa, P.E., and Craig Schwitter, P.E, "Complex Structural Systems for the Jewel Changi Airport", STRUCTURE magazine, OCT. 2019

오늘 읽은 내용, 도움이 되셨나요?

남들보다 앞선 건설 기술 트렌드를 놓치지 마세요.

"복잡한 비정형 건축, 위드웍스의 기술로 해답을 찾으세요."

회사 소개 보기 견적/기술 문의

[5월의 테마: 유리 ③]보리 몰(Bory Mall)의 솔리드 노드 분석과 3D 프린팅 기술의 진화

WITHWORKS Tech Team — Thu, 28 May 2026 06:00:34 +0900

비정형 건축에서 유리와 철골이 결합하여 이뤄내는 3차원 자유곡면은 미학적 극치를 보여주는 동시에, 설계 및 제작 단계에서 가장 가혹한 구조적·생산적 성능 검증을 요구합니다. 특히 곡면 구조의 모든 기하학적 접점이 집중되는 '연결점(Node, 노드)'의 엔지니어링은 비정형 건축의 실현 가능성을 판가름하는 척도가 됩니다.

글로벌 건설 기술 동향을 조명하는 '5월 유리 파사드 시리즈'의 세 번째 프로젝트로, 슬로바키아 브라티슬라바에 위치한 랜드마크 쇼핑몰 보리 몰(Bory Mall)의 '토네이도(Tornado)' 루프 구조물을 정밀 분석해 보았습니다. 본 보고서에서는 보리 몰에 적용된 5축 CNC 밀링 공법의 공학적 성과와 구조 분석 메커니즘을 규명하고, 현대 비정형 공법이 직면한 물리적 한계 및 이에 대한 국내외 대안 기술의 발전상을 고찰해 보고자 합니다.

Bory Mall 천창의 그리드쉘 구조

1. Challenge: 비선형 토네이도 기하학의 물리적 난제

세계적인 이탈리아 건축가 마시밀리아노 푹사스(Massimiliano Fuksas)가 설계한 보리 몰의 중앙 광장 루프는 상·하부 바닥 레벨을 깔때기 형태로 흐르듯 연결하는 비대칭형 비정형 그리드쉘(Gridshell) 구조로 계획되었습니다. 구조 엔지니어링을 담당한 Knippers Helbig의 기술 리포트에 따르면, 설계 및 시공 시 해결해야 했던 핵심 난제는 크게 세 가지로 요약할 수 있습니다.

첫째, 곡률 분배에 따른 부재 단면의 이형화 제어입니다.
하부 기둥 구간은 수직에 가까운 가파른 경사면을 형성하지만, 상부로 갈수록 완만해져 거의 수평면에 가까워지는 기하학적 형태를 보입니다. 이로 인해 부재가 분담해야 하는 하중의 불균일성이 극대화되었습니다. 보행자 시야가 집중되는 하부 구역의 개방감을 극대화하기 위해 기둥 부근에는 120×70mm의 매우 슬림한 각형 강관(RHS)이 배치된 반면, 상부의 고응력 지지부 구간에는 처짐과 휨모멘트에 저항할 수 있도록 180×76mm의 깊은 각형 강관이 적용되어 상이한 단면을 가진 이종 강관들의 치수 전이가 불가피하게 발생하였습니다.

둘째, 접합 강재의 저온 취성 파괴(Brittle Fracture) 제어입니다.
동유럽의 가혹한 동절기 환경을 감안할 때, 접합 노드를 지탱하는 대형 솔리드 강재 블록이 저온 하에서 연성을 상실하고 순간적으로 파괴되는 취성 거동을 철저히 제어해야 했습니다. 이는 유럽 표준 규격인 EN 1993-1-10(재료 인성 및 두께 방향 특성 요구조건)에 의거하여 매우 엄밀한 구조 및 재료 역학적 계산 검증을 요구하는 작업이었습니다.

셋째, 가식적인 구조 부재(Gusset Plate, 보강판)의 노출 최소화입니다.
비정형 구조의 연속성을 유지하기 위해서는 돌출형 강판이나 접합 볼트 헤드가 외부로 드러나지 않는 '무접합선 접합(Invisible Joint)'의 구현이 필수적이었으나, 극도로 꼬인 비선형 각도 속에서 이를 엔지니어링적으로 실현하는 일은 정밀한 제작 디테일 없이는 불가능에 가깝다는 평가를 받았습니다

2. Solution: 5축 정밀 CNC 솔리드 강재 밀링 가공 분석

구조 설계팀인 Knippers Helbig과 비정형 전문 시공사 Metal Yapi는 이에 대한 해법으로 전통적인 용접 방식 대신 제조 엔지니어링 기반의 DfMA(Design for Manufacture and Assembly) 공법을 전격 도입하였습니다. 그 핵심 기술은 'S355 솔리드 강재 블록의 정밀 5축 CNC 밀링 가공'입니다.

하나의 거대한 S355 강재 블록을 3차원 데이터 모델과 일치하게 컴퓨터로 깎아내는 이 절삭 가공 기술은 기하학적 부정확성을 완벽하게 소거하고 구조적 성능 신뢰도를 극한으로 끌어올리는 효과를 제공해 주었습니다.

1) 연속적인 외곽 전이 및 볼트 매립
120mm 부재와 180mm 부재의 단면 전이 구역(Transition Zone)에서, CNC 밀링 노드가 부드러운 필렛(Round) 처리를 이루며 치수가 서서히 커지도록 절삭 가공되었습니다. 강관의 단차를 외벽 면과 일치시켰으며, 노드 내부에 고인장 M20 볼트 탭을 형성하여 강관 부재 내부에서 기계식 볼팅 결합이 완료되도록 정교하게 설계하였습니다. 그 결과 외부에서는 결합부가 보이지 않는 볼트 은폐형 파사드 조립을 성공적으로 실현하였습니다.

2) EN 1993-1-10 기준 강재 매칭 사양 설계
엔지니어링 팀은 비선형 시뮬레이션을 통해 최소 설계 환경 온도인 0℃ 이하에서의 극한 하중 조합을 완벽히 검증하였습니다. 두꺼운 노드의 내부 응력 분배 성능 및 인성 한계를 산정한 결과에 의거하여, 두께별로 맞춤형 강재 등급을 정밀하게 분리 배정하는 구조 최적화를 달성하였습니다

구간 분류	하부 완충 구역 (Base Zone)	상부 고강도 구역 (Top Zone)
주요 강관 단면 규격	120 × 70 mm (RHS 각형강관)	180 × 76 mm (RHS 각형강관)
CNC 솔리드 강재 등급	S355 K2 (저온 내충격 고성능강)	S355 NL (극저온 보증 세립 표준강)
접합 및 가공 메커니즘	M20 기계가공 탭 적용 볼팅 접합	고부하 전달 영역 현장 정밀 완전용입 용접

솔리드노드와 스틸 부재의 연결부 디테일

3. 솔리드 노드의 정밀 제작 및 현장 조립

보리 몰의 ‘토네이도’ 파사드는 기하학적 난제를 극복하기 위해 설계 단계에서의 컴퓨터 시뮬레이션 데이터가 공장 제작과 현장 조립 과정으로 직결되는 완벽한 DfMA 통합 파이프라인을 구축하였습니다

1) 노드 제작의 가공 기준점(Reference Point) 설계
솔리드 강재 블록을 CNC로 밀링 할 때 가장 중요한 과제는 기하학적 정밀도를 기계적으로 고정하는 일이었습니다. 가공 시 노드 상단에 의도적으로 milling 고정용 원형 기준 평면(Circular non-milled surface)을 형성하여 절삭 장비에 노드를 흔들림 없이 고정하고 3D 기하학의 좌표 참조 원점으로 삼았습니다. 이 기준 면은 가공 완료 후 유리 glazing 하부에 숨겨지도록 정교하게 배치되어 외부 시각적 연속성을 해치지 않으면서도 제작 오차를 최소화하는 이중의 성과를 거두었습니다.

솔리드 노드: 5축 CNC 밀링 가공

2) 변위에 대응하는 정교한 지점(Support) 설계
구조물은 하부 콘크리트 옹벽 라인과 상부 슬래브 라인에 지지되는 연속 Perimeter 지지 메커니즘을 가집니다. 하부 베이스 링은 온도 팽창과 문 개구부 구조에 기인하는 변위를 자유롭게 수용할 수 있도록 슬라이딩 지점(Sliding support)을 주축으로 구성하되, 출입문 좌우측 단 2개소에만 고정 지점(Fixed point)을 배치하여 전체 거동을 통제하였습니다.

특히 상부 콘크리트 슬래브 캔틸레버 구간의 처짐 편차와 독립적인 4개의 신축 조인트(Dilatation zones)에 의한 ±25mm 수준의 수평 변위에 능동적으로 유연하게 대응하기 위해, 슬래브 Edge에 지지되는 상부 노드들의 수평 구속을 완전히 해제하는 정밀 릴리즈(Release) 엔지니어링을 설계하여 온도 팽창 및 슬래브 편차에 따른 불필요한 내부 응력 전달을 차단하였습니다.

3) 단계별 가설재(Stepped Falsework)를 활용한 입체 시공
파사드 설치는 쇼핑몰 내부 마감 공사가 이미 시작된 극한 상황 속에서 유체 방수가 완료될 때까지 신속하고 안전하게 진행되어야 했습니다. 시공팀은 중앙부의 기하학적 단차에 맞춰 단계별 가설재(Stepped falsework, 비계 및 동바리 시스템)를 입체적으로 설치하였습니다.

모든 부재와 노드가 공장에서 완전 프리패브(Prefabrication) 방식으로 사전 가공되어 오차가 거의 없었기 때문에 가설 구조물에 일일이 매달아 지지할 필요 없이, 공장에서 제작된 수평 보강관과 볼트 노드를 활용해 현장에서 **수직 분할 세그먼트(Vertically sliced segments)** 단위로 자립식 조립을 빠르게 실행해 나갈 수 있었습니다. 조립 고정이 끝난 후 고하중 구간의 정밀 용접 접합이 이어졌으며, 용접 부위의 코팅 및 국부 방청·내식 마감은 현장 도장 솔루션을 통해 철저히 보강되었습니다.

4. CNC 밀링의 물리적 한계와 3D 프린팅 기술을 활용한 스마트노드

보리 몰의 5축 CNC 밀링 노드 공법은 비정형 유리 파사드의 품질을 비약적으로 끌어올린 혁신적 사례이지만, 동시에 현대 비정형 공법이 극복해야 할 명확한 물리적 및 경제적 임계점 또한 보여주고 있습니다.

특히 유리면의 각도 편차가 극심하고 예각 접합이 입체적으로 중첩되는 비정형 구조물에서는 기하학적으로 **'다면체 꼭지점 탈락현상'**이 강하게 발생합니다. 이러한 상태에서 솔리드 결합을 억지로 성립시키려면 모든 각도를 받아내기 위해 노드의 외곽 크기가 비정상적으로 거대해져야 합니다. 이 경우 솔리드 가공 노드를 채택하는 것은 공학적으로 심각한 자가당착에 부딪히게 됩니다. 가공해야 할 금속의 볼륨이 커질수록 밀링 가공에 상상을 초과하는 비현실적인 시간이 소요될 뿐만 아니라, 조립 후 완공된 노드의 자중이 위드웍스의 스마트 노드 대비 **두 배 가까이 증가**하여 건물 전체의 구조적 안전성을 저해하고 자중을 가중하는 최악의 결과를 낳기 때문입니다.

실제로 국내 비정형 파사드의 기념비적 프로젝트인 **광교 갤러리아 백화점(Galleria Gwanggyo)**의 다면적 유리 루프(Loop)를 엔지니어링 설계할 당시, 위드웍스는 보리 몰의 공법을 벤치마킹하여 '솔리드 CNC 밀링 노드' 방식을 1차 대안으로 설정하고 정밀한 실물 검토 및 목업 제작을 수행한 바 있습니다.

당시 위드웍스가 광교 프로젝트의 기하학적 특성을 반영해 단 4개의 프레임 부재만을 결합하는 단순한 구조의 솔리드 노드 테스트 샘플을 실제로 제작해 보았습니다. 그러나 그 결과는 비정형 공정의 심각한 한계를 명백히 입증해 주었습니다. **단 하나의 이형 노드를 CNC 밀링 머신으로 절삭하는 데에만 장장 일주일(7일)의 가공 시간**이 순수하게 소비되었기 때문입니다.

솔리드 노드 : CNC 5축밀링 (광교 갤러라아 샘플용으로 제작)

게다가 가공을 위해 투입한 **원재료는 100kg에 달하는 대형 강재 블록이었으나, 밀링 가공 완료 후 깎여 나와 실제 조립에 사용된 노드의 순수 중량은 겨우 40kg**에 불과했습니다. 원자재의 무려 60%인 60kg에 달하는 고급 강재가 쓸모없는 칩(Chip) 조각으로 깎여 나가 버려진 것입니다. 이는 엄청난 원자재 조달 손실과 제작 공기 지연을 유발하여 상용 비정형 프로젝트에서는 도저히 채택할 수 없는 **매우 비경제적이고 비현실적인 방식**임이 객관적으로 증명되었습니다..

위드웍스는 기계적 절삭 방식에서 벗어나, 금속 적층 제조(Additive Manufacturing) 기술을 정밀 기계 주조 메커니즘과 연계한 '3D 모래 몰드 정밀 정형 주스팅' 특허 공법을 정립하였습니다. 이 기법은 공구 가공 경로의 제한을 전혀 받지 않으므로, 유리 각도의 진폭이 아무리 좁고 예각이 깊게 형성되더라도 형태적 제약 없이 완전무결한 접합 기하학을 그대로 실물화할 수 있습니다.

스마트노드 설계 & 제작 프로세스

스마트노드 샘플제작

동시에 내부 구조 분석을 바탕으로 고응력 영역에만 금속 두께를 밀집시키고 불필요한 영역은 비워내는 **속이 빈 중공(Hollow) 구조 제어**를 통해 구조적 지지 성능과 유연성은 극한으로 향상하면서도, 기존 솔리드 철골 노드 대비 **자중을 무려 30% 이상 초경량화**하여 자중 분담 효율성 및 공사 조립 원가 절감 면에서 완벽한 공학적 해답을 안겨주었습니다.

스마트노드 생산 (광교 갤러리아)

광교 갤러리아: 스마트노드 적용

5. Result & Insight: 'AI 시대의 도래와 3D 프린팅 스마트 노드의 가치'

해외의 기념비적인 비정형 파사드 건축물인 슬로바키아 보리 몰의 사례 분석을 통해 우리는 한 가지 강력한 공학적 시사점을 도출할 수 있습니다. 3차원 유기적 설계의 완벽한 물리적 현실화는 단순히 그래픽 데이터의 정교함에 머무는 것이 아니라, 구조 부재들이 한 점으로 만나는 '접합 기술(Node Engineering)'의 한계 극복에서 완성된다는 점입니다.

특히 최근 생성형 AI 기술의 비약적인 발전에 따라, 건축 분야에서는 인간의 직관적 상상력의 경계를 뛰어넘는 복잡하고 유기적인 비정형 디자인이 실시간으로 도출되고 있습니다. 이와 같은 AI 시대에는 건축 디자인 분야에서 유례없는 대대적인 변화와 파격이 예견되는 만큼, 이를 완벽하게 실현하기 위해 구조적 제약이 없고 경량화에 탁월한 3D 프린팅 및 스마트 노드 기술의 활용도와 가치는 앞으로 더욱 압도적으로 높아질 것으로 전망됩니다.

과거의 5축 CNC 강철 절삭이 비정형 구현의 1세대 혁신을 이끌었다면, 기하학적 형태의 한계를 완전히 해방시킨 위드웍스의 3D 프린팅 스마트 노드 솔루션은 설계 최적화(Optimization)와 스마트 시공 공법이 나아가야 할 진정한 차세대 기술적 표준을 확립해 나가고 있습니다. 비정형 조형의 실현을 넘어 제작 효율성과 경제성까지 동시에 충족하는 3D 적층 엔지니어링의 무궁무진한 미래에 독자 여러분의 지속적인 성원과 관심을 부탁드립니다.

오늘 읽은 내용, 도움이 되셨나요?

남들보다 앞선 건설 기술 트렌드를 놓치지 마세요.

"복잡한 비정형 건축, 위드웍스의 기술로 해답을 찾으세요."

회사 소개 보기 견적/기술 문의

[파사드 기술 세미나]위드웍스 DfMA 솔루션-1 : CNC T-BAR 시스템과 비정형 AL. 시트패널

WITHWORKS Tech Team — Thu, 21 May 2026 06:00:47 +0900

안녕하세요!

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.

파사드 기술세미나(주관: 월간익스테리어)

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

위드웍스 DfMA 솔루션

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

CNC T-BAR의 설계(LOD400) 및 제조

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.

3D 패널제조

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.

CNC T-BAR+PAD 브라켓+AL 시트패널(오픈조인트)

CNC T-BAR 적용 주요 프로젝트

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. .

CNC T-BAR 제작오차 검토(3D 스캐닝): 제작오차 1mm 이내에 제작 됨

비주얼 목업: CNC T-BAR , 단열 및 방수, 외장패널 시스템 검토

CNC T-BAR 및 비정형 AL. 시트패널 설치

시공단계 영상

완공 후 전경

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.)

복합패널 오염 및 누수 사례-1: 오송역

복합패널 오염 및 누수 사례-2: 시흥 하늘 휴게소

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. .

브랜치 컬럼 설계 최적화(줄눈 위치 수정)

비주얼 목업 및 검토사항

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.

오늘 읽은 내용, 도움이 되셨나요?

남들보다 앞선 건설 기술 트렌드를 놓치지 마세요.

"복잡한 비정형 건축, 위드웍스의 기술로 해답을 찾으세요."

회사 소개 보기 견적/기술 문의

[5월의 테마: 유리 ②] 폴란드의 기적 ' Złote Tarasy'

WITHWORKS Tech Team — Thu, 14 May 2026 06:00:03 +0900

1. Intro: [5월 테마: 유리 ②] 대영박물관을 넘어, 바르샤바의 물결로

안녕하세요, 위드웍스입니다.

지난 주에는 5월 '유리' 테마의 첫 번째 사례로 대영박물관의 그리드쉘 천장을 살펴보았습니다. 오늘 그 연속선상에서 소개할 두 번째 해외 프로젝트는 2007년에 완성된 비정형 파사드 엔지니어링의 정점으로 평가받는 폴란드 바르샤바의 Złote Tarasy입니다.

바르샤바 중앙역 인근의 이 랜드마크는 마치 거대한 '가상의 천'을 건물 위에 살포시 씌운 듯한 유연한 곡선을 자랑합니다. 평면상 116m x 100m라는 압도적인 규모의 천창이 어떻게 엔지니어링되고 제작, 시공되었는지, ARUP의 기술 리포트를 기반으로 그 이면에 숨겨진 설계엔지니어링 내용을 깊이 있게 검토하고 인사이트를 공유하려고 합니다.

▲ Złote Tarasy, Warsaw

■ 건축개요

건축가 The Jerde Partnership

엔지니어링/시공 ARUP / Waagner-Biro

유리 패널 수 4,788개 (삼각형 메쉬, 전부 다른 규격)

준공 연도 2007년 2월

천창 면적 10,240 m2

2. Challenge: 단 하나도 같은 모양이 없는 4,788개의 유리 퍼즐

Złote Tarasy 아트리움 천창의 가장 큰 특징은 표준화라는 건축의 상식을 정면으로 거부했다는 점입니다. '가상의 천(Virtual cloth)' 시뮬레이션을 통해 생성된 이중 곡률의 지붕은 4,788개의 삼각형 메쉬로 최적화되었는데, 이 중 단 하나도 모양이 같은 것이 없습니다. 형상을 부더럽게 하기 위해 유리 패널 수량을 늘리게 되면 절점용 노드 및 부재수량이 증가해서 공사비가 올라가기 때문에 형상, 구조, 공사비등을 고려하여 유리사이즈가 최적화되었습니다. (유리 한 변의 최소길이는 약 2.1m)

[스틸 커튼월, 구조 부재 정보]

* 부재 규격: 시각적 일관성을 위해 모든 스틸 부재를 200 x 100mm(RHS)로 통일. * 두께 최적화: 겉보기엔 같지만, 하중에 따라 강판 두께를 5mm에서 17.5mm까지 다르게 설계 됨 * 고강도 강재: S355가 메인부재로 사용되었으며, 응력이 집중되는 핵심 부재에는 S460 고강도 강재를 적용해 슬림한 단면을 유지함. (최대 처짐: 43mm 이하)
*부재 수량: 2300개의 노드, 7123 개의 스틸 부재 (630 ton)

시공사인 Waagner-Biro에서는 유리의 정밀 시공과 비틀림을 줄이기 위해 스틸 파이프 부재의 중심선(구조설계 기준)이 아닌 '유리 패널 하단면(Steel 부재 상단면)'으로 지오메트리 기준을 변경하였습니다. 이는 유리 가스켓 디테일을 단순화 할 수 있었지만, 이로 인해 노드에는 복잡한 비틀림 편심과 추가적인 휨 모멘트가 발생하는 구조적 난제를 해결 해야 했습니다.

'다면체 꼭지점 탈락 현상'으로 인해 유리 마감과 구조의 중심축이 불일치할 경우 발생하는 디테일(광교 갤러리아, 설계변경 전)

광교 갤러리아의 경우 인접 유리면의 각도가 심했기 때문에 구조중심축과 유리마감 지오메트리가 불일치로 인한 문제가 디테일에서 바로 나타났으며 볼노드로는 시공이 불가능하다고 판단하여 유리마감축과 구조 중심축을 일치시키는 디테일에 대한 6개월이상의 디테일 개발 과정을 통해 스마트노드라는 혁신적인 기술이 탄생할 수 있었습니다.

스마트노드를 적용하여 유리와 구조의 중심축을 일치 시킴 (광교갤러리아, 설계변경 후)

3. Structure: 스스로 숨 쉬고, 설하중을 이겨내는 시스템

내부의 11개의 브랜치 기둥은 3개의 가지로 뻗어 나가며 거대한 하중을 분산합니다. 또한, 기온 변화에 따른 열 스트레스를 조절하기 위해 가장자리 기둥에 '단방향 관절(Articulated joints)' 베어링 시스템을 설치하여 지붕이 자유롭게 팽창·수축하며 스스로 구조재의 수축팽창을 흡수할 수 있도록 설계되었습니다.

설하중을 견디기 위해 스틸 구조체의 부재 크기를 키우지 않고 미니멀한 스노우 펜스(Snow fences)를 설치해 눈의 쏠림을 물리적으로 막아 집중 하중을 2.5 kPa 수준으로 낮췄으며(스노우 펜스 없을 경우 10 kPa), 보행자 안전을 위해 최하단 펜스에는 열선을 배치해 눈을 녹여 배출하는 방식으로 하여 고드름이나 눈덩이로 인한 피해가 일어나지 않도록 했습니다. 아럽은 초기 설계단계부터 비정형 천장 전문 시공사를 참여시켜 공사비 최적화를 위한 설계 엔지니어링을 진행하였으며, 볼팅과 용접의 두 가지 노드디테일을 입찰서에 반영하여 시공단계에서 전문시공업체가 선정되고 난 뒤 두 공법중 한 공법을 선택하여 시공하도록 하였습니다. 전문 시공사로 선정된 Waagner Biro는 용접형 노드를 선택하였고, 이를 구현하기 위한 구조실험등을 진행하여 구조안전을 확인 한 후 아트리움 천창 공사가 진행되었습니다.

▲스노우 펜스

▲ 그레이징 디테일(최대 유리각도)

4. Construction: 129개의 유닛제작과 노드 조인트 구조 성능 실험

아트리움 천창 구조체는 7000개가 넘는 부재들의 제작 및 조립오차를 최소화 하기 위해 129개의 유닛으로 사전 제작하는 프리패브 공법을 적용하였습니다. 특히 설치 후 자중에 의해 처짐이 발생할 것까지 계산하여, 노드의 위치를 원래 설계보다 더 높게 들어 올려 제작 및 시공하도록 하였으며, 정밀한 유닛트 제작을 위해 지그를 이용하여 정밀한 수치제어를 통해 유닛이 조립되도록 하였습니다.

▲ 유닛 제작

▲ 유닛 현장조립

▲ 유리설치

각각 다른 크기와 형상의 노드, 연결부재, 유리를 정밀하게 제작하기 위해 3D 모델에서 정보를 추출하여 CNC 컷팅, 로봇등 정밀제기술을 활용하여 개별 부재 및 유닛을 공장에서 제작한 후 현장에서 설치하도록 하여 고공에서의 현장 용접이 최소화 되도록 하였습니다. 또한 브랜치 기둥의 정확한 시공을 위해 가설을 설치하고 브랜치 끼리도 브레이싱을 설치하여 임시 고정한 후 스틸 구조틀과 브랜치가 연결되고 난 뒤 가설 지지재를 해체하여 정밀한 지오메트리가 구현되도록 하였습니다. 유닛 사이에 연결 되는 부재만 현장에서 용접하여 일체화하였으며, 구조체 인양 및 설치에 7개월이 소요되었습니다.

▲ 노드의 목업 구조성능실험

▲ 용접형 노드 디테일

또한, 설계의 신뢰성을 입증하기 위해 2003년 오스트리아 그라츠 공대에서 ' 노드의 구조성능 실험'이 진행되었스며, 최대 하중을 가했을 때 노드 연결부가 아닌 스틸 부재 자체가 먼저 변형됨으로써, 복잡한 비정형 접합부의 구조적 안정성을 확인한 후 부재 및 노드 제작이 진행되었습니다. 고강도 부재인 S460은 부재 수량이 많지는 않았지만 예열을 통한 용접을 진행하고 용접부에 대해서는 육안검사, 자분탐사검사, 초음파 검사를 통해 엄격한 구조성능 검사가 이루어졌습니다.

공장제작과정에서는 복잡한 도면만큼이나 실제로 제작에 어려움으로 인해 매우 도전적이었으며, 특히 용접에 대한 어려움이 많았고 용접을 검사하는 데 있어서도 제한적이거나 비효율적인 부분이 많아서 물리적인 한계들이 있었다고 합니다. 실제 예각으로 노드와 스틸 부재들이 만나는 부분에서 일정한 용접품질을 확보하는 것은 현실적으로 어려움이 많다는 것을 Złote Tarasy 프로젝트를 통해 알 수 있습니다.

[광교 갤러리아, 스마트노드 접합 디테일]

광교 갤러리아의 비정형 커튼월 파사드에 적용한 스마트노드는 부재들과 노드가 예각으로 만나지 않고 직각으로 접합되게 함으로써 용접부에 완전용입용접을 통해 완벽한 구조성능이 확보될 수 있도록 하였으며, 유리면 간 각도가 최대 +45~ -45도(90도)까지도 구현이 가능하도록 개발되었습니다.

▲ 광교 갤러리아 백화점에 적용된 스마트노드: 노드와 부재가 직각으로 만나기 때문에 완전용입용접의 품질이 확보가 됨

▲ 광교 갤러리아 백화점의 스마트노드

5. Result & Insight: 기술의 진보가 만드는 더 높은 완성도

Złote Tarasy 는 비정형 건축이 단순한 화려함을 넘어 정교한 3D 엔지니어링의 산물임을 보여준 도전적인 프로젝트입니다. 4,788개의 서로 다른 유리가 하나의 흐름을 완성하기까지 보여준 엔지니어링과 정밀제조 기반의 시공 방법은 오늘날 우리에게 많은 영감을 줍니다..

위드웍스(WITHWORKS)의 기술적 통찰:
과거 Złote Tarasy 는 기하학적·구조적 복잡성을 해결하기 위해 구조부재 상단면을 설계와 시공의 기준점으로 설정했습니다. 하지만 이는 유리면과의 각도가 더 커질 경우 유리 마감면의 미세한 오차를 완벽히 통제하기 어렵게 만드는 한계가 있습니다.

유리 마감면 기준 설계: 위드웍스는 Smart Node 기술을 통해 복잡한 지오메트리와 비틀림 편심 문제를 완벽하게 해결하였음.
품질의 차이: Smart Node 기술을 통해 '유리 마감면'을 제작 및 시공의 최종 기준으로 설정할 수 있으며, 결과적으로 시각적 연속성이 훨씬 뛰어난 고품질의 비정형 파사드를 완성할 수 있음.

"Beyond Structure, Toward Value." 기술은 상상을 현실로 만드는 도구를 넘어, 그 결과물의 품질을 결정짓는 핵심입니다. 위드웍스는 Złote Tarasy 가 열어준 비정형의 길을 우리만의 진보된 솔루션으로 더욱 정교하게 다듬어가고 있습니다.

▶ 같이 보면 좋은 글

[WW 프로젝트]갤러리아 광교의 '보석 파사드', 3D 프린터로 지었다고?

수원 광교의 랜드마크, 갤러리아 백화점을 보신 적 있나요? 거대한 암석을 깎아낸 듯한 외관에, 다면체 유리들이 보석처럼 박혀 있는 모습은 단숨에 시선을 사로잡습니다.하지만 이 아름다운 디

insite.withworks.kr

참고 문헌

Darren Anderson외 (1/2008). "Złote Tarasy, Warsaw, Poland ". The Arup Journal 1/2008 .

오늘 읽은 내용, 도움이 되셨나요?

남들보다 앞선 건설 기술 트렌드를 놓치지 마세요.

"복잡한 비정형 건축, 위드웍스의 기술로 해답을 찾으세요."

회사 소개 보기 견적/기술 문의

[5월의 테마: 유리①] 대영박물관의 그리드쉘 Steel & Glass 천창

WITHWORKS Tech Team — Thu, 7 May 2026 06:00:57 +0900

안녕하세요, 지난 4월까지 위드웍스에서 설계, 시공단계에 참여한 주요 DfMA 프로젝트, DfMA 공법 그리고 해외 사례에 대한 내용과 인사이트를 공유했습니다. 5월부터는 재료별(유리, 금속, 목재...)로 세분화하여 해외 사례들을 살펴보고 DfMA를 위한 인사이트를 공유하려고 합니다. 우선 첫 번째 프로젝트로 대영박물관의 그리드쉘 천창입니다.

역사적인 19세기 건물 위에 21세기의 기술을 덮은 대영박물관 천창은 비정형 천창 건축의 시초이며, 2000년 영국런던 밀레니엄 프로젝트였던 런던아이, 런던 브릿지, 밀레니엄 돔과 더불어 혁신적인 기술로 완성된 걸작 중에 걸작입니다.

▲ 대영박물관 Great Court

■ 건축개요
건축가 / 구조 엔지니어	Foster + Partners / Buro Happold
공사 기간	1997년 ~ 2000년 (약 3년)
유리 패널 수	3,312개 (전부 다른 규격)
핵심 기술	Solid Steel Node (밀링/용접)

대영박물관 지붕 아래 숨겨진 6가지 공학적 반전: 수학과 예술이 만나는 지점

런던 대영박물관(British Museum)의 중앙 광장인 '그레이트 코트(Great Court)'에 들어서면, 관람객은 거대한 유리와 강철의 캐노피가 만들어내는 압도적인 개방감과 마주하게 됩니다. 중간 지지 기둥 하나 없이 공중에 떠 있는 800톤의 이 거대한 구조물은 '반으로 자른 베이글의 가장자리를 평평하게 깎아낸 듯한' 독특한 실루엣을 자랑합니다.

노먼 포스터(Norman Foster)와 뷰로 해폴드(Buro Happold)의 협업으로 탄생한 이 지붕은 단순한 덮개가 아닙니다. 직사각형의 마당과 원형의 열람실(Reading Room)이라는 서로 이질적인 기하학적 형태를 우아하게 연결해야 했던 이 프로젝트는, 건축적 전통(Old)과 기술적 혁신(New)이 충돌하고 융합하며 빚어낸 공학적 대서사시입니다. 오늘날 현대 건축의 아이콘이 된 이 지붕 아래 숨겨진 6가지 기술적 내용을 소개합니다.

▲ 초기 투시도

1. 수학으로 빚은 곡선: '혼합 방정식'의 마법

대영박물관 지붕의 매끄러운 곡선은 건축가의 영감만을 형상화한 것이 아닙니다. 공학자 크리스 윌리엄스(Chris Williams)는 복잡한 '혼합 방정식(Blended Equations)'을 통해 지붕의 모든 좌표를 정의했습니다. 이 지붕의 높이(z)는 세 가지 주요 함수(z1, z2, z3)의 합으로 결정됩니다.

수학적 질서: z1은 원형 열람실과 직사각형 경계 사이의 근본적인 '레벨 변화'를 제어하는 교량 역할을 합니다. 여기에 z2와 z3라는 '보정 함수'가 더해져, 경계면에서의 높이를 일정하게 유지하라는 건축적 제약 조건을 완벽하게 충족했습니다.
알고리즘의 구현: 이 지붕의 기하학을 정의하기 위해 3,000줄 이상의 컴퓨터 코드가 특별히 작성되었습니다. 이는 단순한 설계를 넘어, 수학이 어떻게 건축가의 미학적 의도를 물리적 실체로 변환하는 '디지털 텍토닉스(Digital Tectonics)'의 도구가 될 수 있는지 보여줍니다.

▲ 구조용 지오메트리 최적화 과정: 맨 오른쪽이 최종 지오메트리

2. 3,312개의 유리 조각, 단 하나도 같은 것이 없다

지붕을 구성하는 격자 구조는 얼핏 균일해 보이지만, 실제로는 극도의 개별성을 지니고 있습니다. 지붕을 덮고 있는 3,312개의 유리 패널과 6,000개의 스틸부재가 모양이 같은 것은 단 하나도 없습니다.

3mm의 오차 한계: 각 부재는 단 3mm라는 엄격한 공차(Tolerance) 내에서 정밀하게 시공되었습니다. 현장의 긴박함을 보여주는 프로젝트 매니저의 회고는 이 작업이 얼마나 치밀했는지 대변합니다.
숨겨진 기능: 지붕 유리에는 '프릿팅(Fritting)'이라 불리는 56% 밀도의 세라믹 점들이 스크린 인쇄되어 있습니다. 이는 자외선을 차단하고 태양열 유입을 줄여 박물관 내부의 유물을 보호하는 보이지 않는 공학적 층입니다.
살아있는 구조: 593개의 임시 지지대를 제거(De-propping)했을 때, 800톤의 지붕은 설계된 대로 150mm 하강하고 옆으로 90mm 확장되며 비로소 스스로의 힘으로 서게 되었습니다.

3. 건물의 '노이즈'를 제거하는 하모닉 폼 파인딩(Harmonic Form-finding)

공학계는 대영박물관 지붕과 같은 자유 곡면을 더 효율적으로 설계하기 위해 '하모닉 폼 파인딩(Harmonic Form-finding)' 기술이 적용되었는데, 이는 구조물의 '구조적 고유진동수(Harmonics)'와 '고유모드(Eigenmodes)'를 설계의 기초로 삼는 방식입니다.

기하학적 순수성: 복잡한 기하학적 데이터에서 불필요한 '노이즈(고주파 성분)'를 제거함으로써, 구조적으로는 더 안정적이고 시각적으로는 더 매끄러운 형태를 찾아냅니다.
압도적 효율: 기존의 '서브디비전 서피스(Subdivision Surfaces)' 방식이 유전자 알고리즘(Galapagos)을 통해 최적의 형태를 찾는 데 50분 이상 소요되었다면, 하모닉 모델링은 거의 즉각적(Near-instantaneous)으로 더 적은 변수만으로도 정확한 형태를 구현해 냅니다.

4. 좌굴(Buckling)과의 전쟁: 보이지 않는 힘의 최적화

자유 곡면 쉘(Shell) 구조의 숙명은 갑작스러운 붕괴를 초래하는 '좌굴 현상(Buckling)'을 극복하는 것입니다. 공학자들은 재료를 추가하지 않고 오직 '곡률(Curvature)'의 조정만으로 지붕의 강성을 높였습니다.

곡률의 증폭: 하모닉 모드 분석을 통해 힘이 집중되는 구간의 곡률을 미세하게 조정하고, 경간이 긴 구역으로 재료를 재배치했습니다. 그 결과, 지붕의 형상을 크게 바꾸지 않고도 좌굴 하중 계수(BLF, Buckling Load Factor)를 기존 대비 1.6배나 높일 수 있었습니다.
진화된 원칙: 이는 "형태는 힘을 따른다(Form follows force)"는 고전적 원칙이 디지털 시대의 수학을 통해 어떻게 예술적 완성도와 구조적 생존력을 동시에 달성하는지 증명합니다.

5. 설계 엔지니어링: 맞춤형 소프트웨어를 통한 폼 제너레이션과 패널 최적화

중앙의 원형 열람실에서 바깥쪽의 사각형 중정으로 이어지는 기하학적 형태의 전환은 구조적, 미학적으로 매우 까다로운 작업으로 뷰로 해폴드(Buro Happold)에서는 맞춤형 형태 생성(Form-generating) 소프트웨어를 개발하여 이 난제를 해결했습니다.

점진적인 패널 크기 변화: 소프트웨어를 통해 설계된 두 방향의 나선형 스틸 구조체가 서로 교차하며 수많은 삼각형을 만듭니다. 원형 열람실과 맞닿은 안쪽의 작은 삼각형은 바깥쪽으로 갈 수록 면적이 넓어져, 형태와 크기가 모두 다른 수천 개의 고유한 유리 패널이 형성되었습니다.
하중과 스팬(Span)을 고려한 구조 최적화: 바깥쪽으로 갈수록 유리 패널이 커지면서 구조 노드 사이의 스팬(Span)이 넓어지고 하중도 증가했는데, 이를 지지하기 위해 가장자리로 갈수록 지붕 철골 부재의 두께(Depth)를 늘렸으며, 전체 구조적 안정성을 위해 지붕의 가장 높은 지점(High point)을 중앙에서 바깥쪽으로 조금 더 이동시키는 최적화 설계가 이루어졌습니다.
조립 오류 원천 차단: 6,000여개의 스틸 부재는 모두 고유한 크기를 띠고 있어 현장 조립 오류의 위험이 높았습니다. 철골 제작사 바그너 비로(Waagner-Biro)는 작업자가 억지로 부재를 끼워 맞춰 전체 구조가 오 제작되는 것을 막기 위해, 각 스틸 파이프가 오직 지정된 단 하나의 노드에만 연결되도록 노드를 정밀가공 했습니다.

▲ 천창 그리드쉘 구조부재 시공

6. 150년 된 문화유산과의 공존: 기존 건축물 하중 부담 최소화

가장 큰 과제 중 하나는 800톤에 달하는 거대한 철골 지붕을 연약한 조지안 양식의 기존 건축물 위에 손상 없이 얹는 것이었는데, 건물의 외벽은 횡압력(옆으로 미는 힘)을 견딜 수 없는 구조였고, 중앙의 원형 열람실 역시 하중을 감당할 여력이 없었습니다.

슬라이딩 베어링(Sliding Bearings)의 도입: 지붕이 외부로 밀어내는 수평 하중(Thrust)이 외벽에 전달되면 건물이 무너질 위험이 컸습니다. 이를 방지하기 위해 외벽 파라펫 뒤에 철근 콘크리트 보를 만들고, 그 위에 '슬라이딩 베어링'을 설치하여 지붕의 하중이 오직 수직 방향으로만 전달되도록 제어했습니다.
제트 그라우팅과 압축 링(Compression Ring): 원형 열람실을 보호하기 위해 고압 워터젯으로 기초 주변에 구멍을 뚫고 그라우트를 채워 넣는 '제트 그라우팅(Jet Grouting)' 공법으로 새로운 기둥 링을 세웠습니다. 기둥 상단에는 콘크리트와 철골로 이루어진 '압축 링(Compression Ring)'을 슬라이딩 베어링과 함께 얹어 지붕의 횡력을 스스로 상쇄하도록 설계했습니다.
초정밀 무게 밸런싱: 기초 침하를 막기 위해 열람실 주변의 기존 벽돌 스노우 갤러리(Snow gallery)를 철거한 후, 새로 얹어지는 구조물의 전체 하중을 철거된 무게와 정확히 일치시키도록 치밀하게 설계되었습니다.

▲ 기존건축물 위에 콘크리트 링빔 및 페데스탈, 추가 철골기둥 설치

▲ 최종 완성된 모습

[국내 비정형 천창 사례] 인천공항 제2 여객 터미널, 2017년

2017년에 준공한 인천공항 제2 여객 터미널의 천창의 구조시스템 및 노드 디테일과 17년 전에 완성된 대영박물관의 천창을 비교해보면 디자인이 현실화되는 과정에 있어서 설계엔지니어링이 얼마나 중요한 것인지 충분히 이해할 수 있을 것입니다. 대영박물관은 스틸 구조체를 연결하는 노드가 시각적으로 보이지 않는 반변 인천공항 제2 여객터미널의 노드 간섭으로 인해 천장 마감재가 코너에서 잘려서 시공의 완성도가 떨어져 보입니다. 특히 부재각도가 예각이 심한부분은 현장용접 시 노드와 스틸 부재간 용접성능이 100% 나올 수 없기 때문에 구조적으로 취약한 노드 접합부 디테일입니다.

▲ 인천공항 제2 여객 터미널 천창 전경

▲ 노드 간섭으로 인한 천장재 절단

▲ 천창 지지를 위한 브랜치 컬럼: 천창 구조체와 브랜치 컬럼의 연결이 자연스럽지 못함

Results & Insight

대영박물관의 천창 프로젝트는 오늘날 DfMA(Design for Manufacture and Assembly, 사전 제작 및 조립 공법)의 핵심 원칙을 어떻게 현장에 완벽히 구현해야 하는지 보여주는 교과서입니다.

1. 오류 방지 설계: 6,000여개의 유리 지지용 스틸 프레임을 현장에서 억지로 조립하여 전체 형상이 오시공되는 것을 원천 차단하기 위해, 각 부재가 오직 지정된 단 하나의 노드에만 체결되도록 정밀한 노드 제작.
2. 극도의 정밀도와 사전 제작: 단 3mm의 엄격한 공차 내에서 모든 개별 부재를 공장에서 사전 제작(Off-site Fabrication)함으로써 현장 작업을 최소화하고 시공 품질을 끌어올림.
3. 시뮬레이션 기반의 예측 가능성: 593개의 임시 지지대를 제거했을 때, 800톤의 거대한 지붕 구조물이 150mm 하강하고 90mm 확장할 것까지 미리 계산하여 초기 설계에 오차 없이 반영 함.

최고 수준의 비정형 건축은 이처럼 고도화된 3D 엔지니어링을 요구합니다. 위드웍스는 더이상 인천 제2여객 터미널 천창과 같은 결과를 만들어 내지 않기 위해서 3D 설계엔지니어링 기반의 DfMA 공법과 스마트 노드 기술(3D 프린팅 활용)을 적용합니다. 이를 통해 복잡한 곡면을 가진 수많은 부재들을 오차 없이 사전 제작하여, 수년이 걸리던 공기를 혁신적으로 단축하고 '현장 실측'의 불확실성을 과감히 제거합니다. 대영박물관이 보여준 공학적 예술성에 '시간과 비용의 경제학'을 더하는 것, 그것이 바로 위드웍스가 이끄는 DfMA 건축의 미래입니다.

▶ 같이 보면 좋은 글-1

[WW 프로젝트]갤러리아 광교의 '보석 파사드', 3D 프린터로 지었다고?

insite.withworks.kr

▶ 같이 보면 좋은 글-2

[해외 건축 Insight] 세계 최대의 돔, '더 스피어(The Sphere)'

안녕하세요, 위드웍스(WITHWORKS)입니다.전 세계 건축 및 엔지니어링 업계에서 가장 뜨거웠던 이슈를 하나 꼽자면, 단연 라스베이거스의 스카이라인을 재정의한 '더 스피어(The Sphere)'일 것입니다.

insite.withworks.kr

참고 문헌

Williams, C.J.K. (2001). "The analytic and numerical definition of the geometry of the British Museum Great Court Roof". Mathematics & design 2001.
Pearson, Andy. (2000). "21st-century classic (On site: Great Court, British Museum)". Building (23 June 2000).

오늘 읽은 내용, 도움이 되셨나요?

남들보다 앞선 건설 기술 트렌드를 놓치지 마세요.

"복잡한 비정형 건축, 위드웍스의 기술로 해답을 찾으세요."

회사 소개 보기 견적/기술 문의

[WW 프로젝트] 영종도 파라다이스 시티, 크로마 & 원더박스의 GFRC패널 3D 설계 엔지니어링

WITHWORKS Tech Team — Thu, 30 Apr 2026 06:00:59 +0900

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.

영종도 파라다이스 시티, 크로마 & 원더박스 (설계: MVRDV+간삼)

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.

각 GFRC 모듈별 구조설계

3D 엔지니어링을 통한 GFRC 패널의 최적화 설계

크로마 GFRC 비주얼 목업

크로마, GFRC 비주얼 목업: 스틸 트러스로 지지 GFRC 지지

원더박스 , 엣지 구간 비주얼 목업

3D 스캐닝을 통한 GFRC 패널의 제조 및 시공품질 체크

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.

크로마의 황금색 파사드와 출입구 오픈구간

외부 오픈구간 천장:스텐레스 스틸 미러패널 마감

원더박스 전경

원더박스 출입구

원더박스와 크로마

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.

크로마 전경

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.

https://insite.withworks.kr/88

[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

insite.withworks.kr

오늘 읽은 내용, 도움이 되셨나요?

남들보다 앞선 건설 기술 트렌드를 놓치지 마세요.

"복잡한 비정형 건축, 위드웍스의 기술로 해답을 찾으세요."

회사 소개 보기 견적/기술 문의

[해외건축 Insight] 뉴욕, VIA 57 West 의 DfMA 건축기술 심층 분석

WITHWORKS Tech Team — Tue, 28 Apr 2026 06:00:46 +0900

Intro: 맨해튼의 스카이라인을 바꾼 거대한 '돛', VIA 57 West

뉴욕 맨해튼 57번가, 초고층 빌딩 숲 사이로 마치 거대한 돛이나 피라미드를 연상시키는 독특한 건축물이 시선을 사로잡습니다. 바로 세계적인 건축 그룹 BIG(Bjarke Ingels Group)이 설계한 VIA 57 West입니다. 유럽의 '중정형 저층 주거'와 미국의 '고층 스카이스크래퍼'를 결합한 이른바 '코트스크래퍼(Courtscraper)'라는 새로운 유형을 제시하며 전 세계 건축계의 주목을 받았습니다.

하지만 이 아름답고 복잡한 비정형 매스를 실제로 구현하는 것은 엔지니어들에게는 엄청난 도전이었습니다. "도대체 이 휘어진 면을 어떻게 오차 없이 실현할 것인가?"라는 질문은 프로젝트 전반을 관통하는 핵심 과제였습니다. 현대 건축 기술이 이러한 복잡함을 어떻게 데이터와 공학적 해법으로 풀어냈는지 살펴보겠습니다.

VIA57 West, New York by BIG Architect

Challenge: 1,200개의 서로 다른 퍼즐 조각

VIA 57 West의 가장 큰 특징은 북동쪽으로 솟구치는 비대칭 피라미드 형태입니다. 이 형태를 유지하기 위해 외벽(Facade)은 수천 개의 금속 패널과 유리 유닛으로 구성되었습니다. 문제는 비정형 곡면 특성상 규격화된 기성 제품을 거의 쓸 수 없었다는 점입니다.

전통적인 방식대로 현장에서 하나하나 맞추어 시공했다면, 막대한 비용 상승과 공기 지연을 피할 수 없었을 것입니다. 특히 각기 다른 각도로 꺾이는 파사드 접합점의 정밀도는 구조적 안정성과 심미성을 동시에 만족시켜야 하는 난제였습니다.

복합적인 설계와 협업

이 거대한 파사드는 시작부터 복잡한 문제 해결 과정을 요구했습니다. 설계사 BIG은 파사드 컨설턴트인 이스라엘 버거 & 어소시에이츠(Israel Berger & Associates, 현 Vidaris)와 협력했으며, 파사드 엔지니어링 및 커튼월 설계사인 Enclos를 통해 북쪽의 피쉬본 패턴 커튼월, 남쪽의 스테인리스 스틸 경사벽, 동·서쪽의 맞춤형 커튼월 시스템에 대한 종합적인 설계 및 시공 서비스를 제공받았습니다.

제작의 혁신: 레이저 스캐닝 적용

Enclos의 수석 디자이너 알레산드로 론피니(Alessandro Ronfini)는 방수와 제작이 두 가지 큰 과제였다고 말합니다. 비용 최적화를 위해 Enclos는 뉴욕의 높은 인건비와 물류비를 절감하고자 완전 조립식(Prefabricated) 시스템으로 설계되었습니다.

1,200개 이상의 고유한 '메가 패널'로 파사드를 세분화했으며, 공차(오차 범위)를 맞추기 위해 자동차 산업에서 활용되고 있는 레이저 스캐닝 기술이 도입되었습니다. 3차원 스캔을 통해 각 부품과 조립된 패널이 현장에서 완벽하게 맞물려 건물의 독특한 곡률을 구현할 수 있도록 했습니다.

재료의 선택: 스테인리스 스틸

외부 표면은 샌드블라스트 마감된 스테인리스 스틸로 제작되었습니다. 이 무방향성 마감 덕분에 패널 절단 시 재료 낭비를 줄일 수 있었으며, 햇빛 아래에서도 눈부심이 적고 부드러운 느낌을 주며, 허드슨 강 근처의 염분과 웨스트 사이드 고속도로의 오염원으로부터 발생하는 부식에 강해 뉴욕의 거친 환경에 가장 적합한 재료로 선택되었습니다.

방수 및 구조적 해법

경사면의 각도는 지면의 0도에서 건물 꼭대기의 67도까지 계속 변하는데. Enclos는 천창(Skylight)과 유사한 방식의 디테일을 선택 택했습니다.

1차 방수: 레인스크린 역할을 하는 외부 스테인리스 패널과 가스켓 처리된 조인트.
2차 방수: 수평 및 수직 거터(물랑)를 통해 모인 물은 건물의 용수로 재사용도며, 모든 배수는 외벽 외부에서 이루어져 건물 외벽을 관통하는 배수관이 없음.

남측 파사드, 메가 패널(비정형 파사드 유닛 공법) & 거터 시스템 by Enclose

비정형 파사드 유닛 공법 시공

Solution: 디자인을 실현한 4가지 DfMA 건축 기술

VIA 57 West의 성공적인 완공 뒤에는 복잡한 설계를 정밀한 제조 데이터로 치환한 DfMA를 위한 엔지니어링 기술이 있었는데, 프로젝트에 적용된 DfMA 핵심 기술은 다음과 같습니다.

1. 파라메트릭 모델링 (Parametric Modeling)
Rhino와 Grasshopper를 활용한 파라메트릭 워크플로우를 도입했습니다. 층별로 각기 다른 평면 구조를 해결하고, 1,200여 개의 개별 외벽 패널 제작 도면을 자동으로 생성하여 설계 변경과 시뮬레이션에 신속하게 대응했습니다.

2. 레이저 측량 기술 (Laser Metrology)
이중 곡률을 지닌 복잡한 파사드 시공을 위해 고정밀 3D 스캐닝 기술이 활용되었습니다. 공장에서 제작된 프리패브 메가 패널들을 고정밀 3D 스캐닝으로 검수하여, 엄격한 허용 오차 내에서 품질을 확보했습니다.

3. 프리패브리케이션 (Prefabrication & Pre-assembly)
뉴욕 맨해튼 중심부의 높은 인건비와 물류 난관을 극복하고자 주요 구조물과 커튼월을 외부 공장에서 미리 조립(Prefab)했습니다. 이는 DfMA(제조 고려 설계)의 원칙을 충실히 따른 사례로, 현장 설치 시간을 단축하고 시공 품질을 높였습니다.

4. 레이저 용접 기술 (Laser-Welding)
외벽 각도가 0도에서 67도까지 시시각각 변하는 환경에서 창문 청소 기계(BMU) 트랙을 설치하기 위해 특수 레이저 용접 기술이 적용되었습니다. 이를 통해 부식에 강한 스테인리스 스틸을 정밀하게 가공하여 커스텀 프로파일을 성공적으로 구현했습니다.

이러한 기술적 접근은 비정형 건축이 단순한 조형미를 넘어, 데이터 기반의 정밀한 제조 프로세스를 통해 현실화될 수 있음을 보여주는 중요한 지표가 되었습니다.

⭐️위드웍스, 스텐레스 스틸 레이저 용접 프로젝트

레이저 용접의 가장 큰 장점은 1.2mm 이하 두께의 박판 시트를 완전 용입용접 하면서 용접열에 의한 변형이 전혀 없으며 용접 후 별도의 마감 작업이 필요 없을 정도로 품질이 매우 높습니다. DfMA를 위한 3D 설계가 먼저 선행된 후 레이저 절단, 레이저 용접 순서로 진행되며, 레이저 용접 시에서 로봇암을 이용하기 때문에 박판이지만 정밀한 용접이 가능하게 됩니다.

1. 롯데월드타워 포디움, 스텐테스 스틸 리빌

리빌 샘플 : Thk 1.2mm 스텐레스 스틸

제작용 3D 모델링 by CATIA

리빌 시공된 모습

2. 포스코 스틸갤러리, 스텐레스 스틸 3D 루버

레이저 용접으로 제작된 스텐레스 스틸 3D 루버

Result & Insight: 위드웍스가 바라본 기술의 가치

VIA 57 West는 "복잡한 비정형 디자인도 DfMA를 위한 설계 최적화를 통해 시공품질, 경제성, 시공성을 확보할 수 있다"는 것을 증명한 프로젝트입니다. 위드웍스는 이 사례를 통해 비정형 건축이 나아가야 할 방향에 대해 다음과 같은 인사이트를 얻었습니다.

✳️ 혁신을 위한 세 가지 핵심 전략:

데이터의 연속성: 설계(BIM)에서 제조(CNC)로 이어지는 심리스 데이터의 무결성이 비정형 건축의 성패를 결정합니다.
현장 효율성 극대화: DfMA는 단순히 시공의 편의를 넘어, 현장 인건비를 절감하고 안전 사고를 예방하는 가장 강력한 수단입니다.
유지관리 고려 설계: 진정한 비정형 건축은 완공된 직후의 모습뿐만 아니라, 장기적인 유지관리의 편의성까지 엔지니어링 단계에서 정의되어야 합니다.

위드웍스는 'Beyond Structure, Toward Value'라는 슬로건 아래, Smart Node 및 CNC T-BAR와 같은 자체 DfMA 솔루션을 바탕으로 국내외 비정형 파사드 프로젝트에 해답을 제시하고 있습니다. 복잡한 도면이 쉬워지는 곳, 위드웍스가 여러분의 상상을 현실로 만듭니다.

오늘 읽은 내용, 도움이 되셨나요?

남들보다 앞선 건설 기술 트렌드를 놓치지 마세요.

"복잡한 비정형 건축, 위드웍스의 기술로 해답을 찾으세요."

회사 소개 보기 견적/기술 문의