- ( 주 ) 삼성물산 - 강의철 건축사업본부장 김현호 현장소장 국내최대비정형건축물인동대문역사문화공원프로젝트는국내의시공사례가전무하고내부공간과외부패널의형태가비정형의복잡한형상으로이루어져, 2D형태의도면만으로는설계와시공이모두불가능하였다. 따라서시공단계에서 BIM 의도입을통하여프로젝트의시공가능성을확보하고, 공기절감등의향상을위하여비정형건축물의시공을위한데이터추출이용이한 Gehry Technology 社의 Digital Project 를선정하게되었다. ( 이하 DP) 2009 년 3월 31일시작된서울중구을지로7 가 2-1 번지舊 ) 동대문운동장에위치한동대문역사문화공원프로젝트는문화및집회시설의용도로써디자인관련산업의축이자, 디자인서울의허브인디자인플라자를건립하고, 문화재를되살린도시공원을조성하여동대문일대의지하상가, 지하철, 디자인플라자를연결하는지하도시문화공간을구축하는데에본프로젝트의목적을두고있다. 사업명동대문역사문화공원건설공사 공사기간 2009.3.31 ~ 2011.12.31 발주처조달청 ( 수요처 : 서울시문화시설사업단 ) 설계사 감리사 자하하디드 + 삼우설계 건원엔지니어링 +GTS+ 희림건축사사무소 시공사삼성물산 (75%)+ 벽산건설 (15%) + 한솔건설 (10%) 건축면적 연면적 25,008 M2 85,320 M2 규모지하 3 층, 지상 4 층 구조철골 + 철근콘크리트조 외부마감 비정형알루미늄패널 70
동대문역사문화공원프로젝트에서의 BIM 활용은 DP를통한 2D 도면의추출, 3D의공종간간섭검토및분석등그범위가다양하다. 골조, 인테리어, MEP, 철골, 외장뿐만아니라식재가되는바닥면이비정형인조경의레벨산정과지하공간개발의토목가설공사를위해 BIM 을활용하였으며, 공종간간섭검토, 가상시뮬레이션등을시행하였다. 이러한 BIM 의효율을극대화시키기위해서는무엇보다도정보의교환성이중요하며, 동대문역사문화공원프로젝트에서는그림3 과같이 BIM 의정보교환이이루어졌다. 평판, 1차곡면, 2차곡면의세가지형태를띈 4만5천장이넘는패널모델링을수행하기위해서 DP 내에서생성이가능한스크립트 ( 그림.5) 를개발하여 BIM 패널모델을생성 ( 그림.6) 하였다. 설계사의 2D 정보와라이노 (Rhino) 가가진정보를기준으로 DP로 BIM 모델링을진행하며, 철골분야의경우특수화된 Tekla Structures 를사용하여 IFC 포맷으로정보교환이이루어진다. 알루미늄외장패널, 패널하부지지구조, 스페이스프레임으로이루어진외장시스템 ( 그림.4) 은형상이복잡한 BIM 모델링생성뿐만아니라, 패널사이즈분석과패널조인트간각도분석등패널화를위한분석작업이수없이이루어졌다. 3차원의비정형곡면형상을가진패널을지지하는하부구조는기능적요소와심미적요소, 시공성을모두만족해야하며, Unit 한하부디테일의모델링 ( 그림.7) 을통해이웃한위치와의각도및수직축과의각도등에대한정보를가진디테일을협의검토한다. 71
더블스페이스프레임, 싱글스페이스프레임, 퍼린시스템 ( 시공단계에서삭제됨 ) 으로구성된스페이스프레임은 DP의자동화기능을통해와이어프레임모델을먼저생성하고, 생성된정보는엑셀자료로추출 ( 그림.8) 되어구조검토에사용되었다. 구멍의지름, 간격및패널의타공율등이다르며, 같은모듈이하나없는타공패널은몇차례의모델링 ( 그림 11) 및 mock-up( 그림.12) 을통하여시공가능성및제작가능성의검토를진행하였다. 또한인테리어마감, 철골, MEP 등타공종과의간섭체크 ( 그림.9) 를위한스페이스프레임의모델링을생성 ( 그림.10) 하여, 시공전사전검토를시행하였다. 72
비정형의외장형태를따라철골의부재들도다양한곡률값을가지고있어제작이가능한최적화모델링작업이수행되었다. ( 그림.13) 외장패널뿐만아니라기준공된공원부위의옹벽, 현재진행중에있는본관동의내부골조기둥등역시비정형의형태를띈노출콘크리트이다. 이러한형상정보의제공을위해 300mm 간격으로형상의단면정보를추출하여 2D 도면화작업을진행하였으며, ( 그림.14) 2D 단면자료를통해 Rib 형태의지지대를제작하고, 일반합판및코팅합판을취부하여, 곡면형상을구현하였다. ( 그림.15) 또한진행중인본관동의경우, 그림.16 과같은형태의기둥을시공하기위해제작할형틀을 DP로생성해봄으로써시공성검토를진행하였다. 지하철출입구와도로에접한위치의가설구조시공을위해서는도로와의고저차, 지하구조물등고려해야할사항이많고, 그에따른간섭검토와예상문제점을검토해야한다. 그림.17 과같이생성된가설구조물의보와기둥은앵커와의간섭검토 ( 그림.18) 를통해사전에시공성을검토하였다. 73
내부마감의창호알루미늄바의경우, 단면형상이평행사변형으로모서리가곡선형이면서기울어져있는형태로설계되었는데, 이를 BIM 모델링에적용한결과뒤틀림현장이발생될것으로예견됨에따라부재제작에용이한직사각형형태로변경하여, 현장시공이가능하였다. 이로인해부재제작에따른공기지연요소를사전에예방할수있었다. ( 그림. 19) DP를통해완성된 BIM 모델은타공종과의간섭검토 ( 그림.21) 를진행한다. 검토사항에따라협의된결과를반영하고, 확정된결과자료를 DP의 2D 생성기능을통해 shop drawing 팀에자료를제공 ( 그림.22) 하여골조시공을진행하였다. 또한운동장기념관외부창호의경우, 외벽을따라창호형태가곡선을띄고있었는데, BIM 모델링에의거검토한결과 1개의유리패널에 4개이상의곡률값을가진것으로당초설계에서확인됨에따라, 국내유리제작업체가제작이불가능하다는결론이도출되었다. 따라서당초의디자인을벗어나지않는범위내에서유리제작이가능한 1개의곡률값을가진형태로최적화모델링을하여, 창호의시공이가능하였다. ( 그림.20) 74
최소 70ton 이상의무게를가지는메가트러스의시공에있어상하부작업에대한통제구역설정및부재의이동경로, 자재야적위치, 설치순서등에대한검토가이루어져야하며, 이를 BIM 모델링을통한가상시뮬레이션으로검토함으로써, 3차원적인검토가가능하였다. ( 그림.27) 건물내외부의비정형및곡선형상에따른타공종과의 MEP 간섭사항을 BIM 모델링 ( 그림.24) 을통해사전간섭사항을검토 ( 그림.25) 하고, 그결과에따라 shop drawing 에반영될수있도록데이터를전달하여, 현장에서의재시공을방지하였다. 75
현재공정율 29.4% 를넘어서고있는동대문역사문화공원프로젝트는 BIM 을활용한국내최대비정형건축물의구현을위한노력에한창이다. 국내최초전공종 BIM 적용, 국내최초 Double-Curved 외장패널, 국내최초비정형노출콘크리트공법적용등전무한기록들을만들어내는도전적인프로젝트라시공과정에어려움도많았고시행착오도겪었 지만, 삼성건설의기술력과노하우를집결하여발생하는모든문제점들을해결해나가고있고, 현장직원들의열정과땀방울로성공적인준공을향해한걸음씩나아가고있다. 동대문역사문화공원프로젝트의성공적인준공은대한민국의랜드마크가될건축물의완성일뿐만아니라대한민국건축기술을한단계업그레이드시키는계기가될것이다. 76