글 | 김성진(위드웍스 A&E, 대표이사)
성수동 젠틀몬스터 신사옥은 비정형 건축 설계가 실물 시공 단계에서 시각적·구조적 무결성을 유지하며 정밀하게 구현된 엔지니어링 최적화의 좋은 사례입니다. 고층부분의 기하학적 형상을 건축적으로 구현하기 위해 DfMA(Design for Manufacturing and Assembly) 프로세스를 도입하였으며, 고층부의 콘크리트의 텍스쳐를 완성하기 위해 UHPC와 시공디테일에 대해 많은 검토들을 진행하였습니다.
특히 고층부의 캔틸레버(Cantilever) 구간은 마감재의 위치별(벽, 천장, 지붕) 디테일과 마감재의 구조성능 확보가 관건이었습니다. 위드웍스는 20mm UHPC 패널의 물리적 특성을 분석하고, 풍하중 및 진동에 따른 피로 하중까지 고려한 디테일을 반영하여 투시도를 넘어서는 우수한 결과물로 완성될 수 있도록 하였습니다.
그림 1. 젠틀몬스터 사옥 투시도(설계: 더 시스템 랩, 시공:KCC건설)
1. Challenge: 구조적 안정성 확보의 과제
원 설계도면은 10mm 두께의 FC 패널로 설계되어 있었지만, 고층부의 강력한 풍하중(Wind Load)과 진동에 의한 피로하중에 대해 10mm라는 두께는 구조성능이 부족했습니다. 특히 석재 시공에서 쓰이는 일반적인 '언터컷 스프링 앵커'로는 얇은 패널의 안전성을 담보할 수 없었습니다.
2. Solution(1): 두께 20mm UHPC와 특허받은 '선매입 앵커'
두께 20mm UHPC 언더컷앵커의 Pullout Test에서 화강석보다 훨씬 낮은 구조실험 결과 값이 도출되었습니다. 특히 얇기 때문에 UHPC패널에 들어가는 섬유의 퍼짐을 일정하게 유지하면서 구조적인 성능을 일정하게 유지하는 것은 어려우므로 UHPC를 고정하는 앵커의 디테일과 구조성능 확보는 매우 중요한 부분입니다.
그림 2.두께 20mm UHPC 언더컷앵커 Pullout test: 화강석보다 훨씬 낮은 결과 값이 나옴
두께 20mm이하 UHPC 앵커의 구조적인 문제를 해결하기 위해 위드웍스는 지난 몇 년간 연구과제를 통해 제작 단계에서 앵커를 일체화하는 '선매입 앵커' 기술을 연구했고, 대한건축학회 기준적합성 인증을 받으며 공학적 안전성을 공식적으로 획득했고 그 연구결과를 젠틀몬스터 프로젝트에 적용할 수 있었습니다.
그림 3.대한건축학회의 기준적합성 인증서
그림 4.비주얼 목업
3. Solution(2): 디지털 장인정신과 정밀 오차 제어
비정형 건축의 승부처는 정밀하게 만나는 '엣지(Edge)'입니다. 실물 크기 목업(Mock-up)을 통해 엣지의 시공 품질과 오픈 조인트 및 UHPC 패널의 시공 디테일을 검토하고 이를 최종 제작설계에 반영하였습니다. 또한 돌풍 시 발생하는 천장 구간의 부압을 고려한 탈락 방지 디테일을 추가하여 외장재의 구조 안전을 확보하였습니다.
그림 5.UHPC 패널 제조(선매입 앵커적용)
특히 수천 장의 패널 중 엣지 부분의 비정형 패널은 한 장의 제작 설계를 완성하는 데만 꼬박 하루가 소요될 정도로 고난도였습니다. 하지만 이 치밀한 데이터 관리가 있었기에 수천 개의 패널이 정밀하게 제작 및 시공되어 국내 최대 면적의 UHPC 파사드를 완성할 수 있었습니다.
그림 6. UHPC외벽 디테일(오픈조인트와 차수벽 시스템 적용)
그림 7.부압 및 피로하중에 대응하기 위한 천장 디테일
그림 8. 정교하게 만나는 UHPC 엣지 패널의 시공품질
4. Result: DATA가 만든 승리, 투시도를 뛰어넘는 가치
성수 젠틀몬스터 신사옥의 완공된 파사드는 단순한 미학적 작품을 넘어, 철저한 UHPC의 구조 실험을 통한 기술적 신뢰도와 DfMA 기반의 정밀한 디지털 제작 및 시공이 유기적으로 결합되어 완성된 기술적 결과물이었습니다. 위드웍스는 건축가의 의도한 디자인이 투시도 보다 더 잘 구현될 수 있도록 하기 위해 철저한 엔지니어링 과정을 통해 문제점들을 해결면서 제작 및 시공 가능한 데이터로 전환하였으며, 이를 통해 비정형 건축물은 DfMA로 완성해야 한다는 건축적인 신념을 다시 한번 증명할 수 있었습니다.
그림 9.완공 된 모습(투시도보다 정교하고 압도적인 오브제)
공사개요
위치: 서울시 성동구 성수동 2가 260-1 번지
규모: 지하 5층 / 지상 14층
설계: 더시스템 랩 건축사사무소
시공: KCC 건설
주요 외장재: THK 20mm 건식 UHPC 패널 (국내 최대 면적)
고층부 파사드 엔지니어링: 위드웍스 (WITHWORKS)
© 위드웍스 A & E (http://withworks.kr) | 위드웍스 인사이트 (https://insite.withworks.kr)
© 월간익스테리어 | FACADE
글 | 김성진(위드웍스 A&E, 대표이사)
성수동 젠틀몬스터 신사옥은 비정형 건축 설계가 실물 시공 단계에서 시각적·구조적 무결성을 유지하며 정밀하게 구현된 엔지니어링 최적화의 좋은 사례입니다. 고층부분의 기하학적 형상을 건축적으로 구현하기 위해 DfMA(Design for Manufacturing and Assembly) 프로세스를 도입하였으며, 고층부의 콘크리트의 텍스쳐를 완성하기 위해 UHPC와 시공디테일에 대해 많은 검토들을 진행하였습니다.
특히 고층부의 캔틸레버(Cantilever) 구간은 마감재의 위치별(벽, 천장, 지붕) 디테일과 마감재의 구조성능 확보가 관건이었습니다. 위드웍스는 20mm UHPC 패널의 물리적 특성을 분석하고, 풍하중 및 진동에 따른 피로 하중까지 고려한 디테일을 반영하여 투시도를 넘어서는 우수한 결과물로 완성될 수 있도록 하였습니다.
그림 1. 젠틀몬스터 사옥 투시도(설계: 더 시스템 랩, 시공:KCC건설)
1. Challenge: 구조적 안정성 확보의 과제
원 설계도면은 10mm 두께의 FC 패널로 설계되어 있었지만, 고층부의 강력한 풍하중(Wind Load)과 진동에 의한 피로하중에 대해 10mm라는 두께는 구조성능이 부족했습니다. 특히 석재 시공에서 쓰이는 일반적인 '언터컷 스프링 앵커'로는 얇은 패널의 안전성을 담보할 수 없었습니다.
2. Solution(1): 두께 20mm UHPC와 특허받은 '선매입 앵커'
두께 20mm UHPC 언더컷앵커의 Pullout Test에서 화강석보다 훨씬 낮은 구조실험 결과 값이 도출되었습니다. 특히 얇기 때문에 UHPC패널에 들어가는 섬유의 퍼짐을 일정하게 유지하면서 구조적인 성능을 일정하게 유지하는 것은 어려우므로 UHPC를 고정하는 앵커의 디테일과 구조성능 확보는 매우 중요한 부분입니다.
그림 2.두께 20mm UHPC 언더컷앵커 Pullout test: 화강석보다 훨씬 낮은 결과 값이 나옴
두께 20mm이하 UHPC 앵커의 구조적인 문제를 해결하기 위해 위드웍스는 지난 몇 년간 연구과제를 통해 제작 단계에서 앵커를 일체화하는 '선매입 앵커' 기술을 연구했고, 대한건축학회 기준적합성 인증을 받으며 공학적 안전성을 공식적으로 획득했고 그 연구결과를 젠틀몬스터 프로젝트에 적용할 수 있었습니다.
그림 3.대한건축학회의 기준적합성 인증서
그림 4.비주얼 목업
3. Solution(2): 디지털 장인정신과 정밀 오차 제어
비정형 건축의 승부처는 정밀하게 만나는 '엣지(Edge)'입니다. 실물 크기 목업(Mock-up)을 통해 엣지의 시공 품질과 오픈 조인트 및 UHPC 패널의 시공 디테일을 검토하고 이를 최종 제작설계에 반영하였습니다. 또한 돌풍 시 발생하는 천장 구간의 부압을 고려한 탈락 방지 디테일을 추가하여 외장재의 구조 안전을 확보하였습니다.
그림 5.UHPC 패널 제조(선매입 앵커적용)
특히 수천 장의 패널 중 엣지 부분의 비정형 패널은 한 장의 제작 설계를 완성하는 데만 꼬박 하루가 소요될 정도로 고난도였습니다. 하지만 이 치밀한 데이터 관리가 있었기에 수천 개의 패널이 정밀하게 제작 및 시공되어 국내 최대 면적의 UHPC 파사드를 완성할 수 있었습니다.
그림 6. UHPC외벽 디테일(오픈조인트와 차수벽 시스템 적용)
그림 7.부압 및 피로하중에 대응하기 위한 천장 디테일
그림 8. 정교하게 만나는 UHPC 엣지 패널의 시공품질
4. Result: DATA가 만든 승리, 투시도를 뛰어넘는 가치
성수 젠틀몬스터 신사옥의 완공된 파사드는 단순한 미학적 작품을 넘어, 철저한 UHPC의 구조 실험을 통한 기술적 신뢰도와 DfMA 기반의 정밀한 디지털 제작 및 시공이 유기적으로 결합되어 완성된 기술적 결과물이었습니다. 위드웍스는 건축가의 의도한 디자인이 투시도 보다 더 잘 구현될 수 있도록 하기 위해 철저한 엔지니어링 과정을 통해 문제점들을 해결면서 제작 및 시공 가능한 데이터로 전환하였으며, 이를 통해 비정형 건축물은 DfMA로 완성해야 한다는 건축적인 신념을 다시 한번 증명할 수 있었습니다.
그림 9.완공 된 모습(투시도보다 정교하고 압도적인 오브제)
공사개요
위치: 서울시 성동구 성수동 2가 260-1 번지
규모: 지하 5층 / 지상 14층
설계: 더시스템 랩 건축사사무소
시공: KCC 건설
주요 외장재: THK 20mm 건식 UHPC 패널 (국내 최대 면적)
고층부 파사드 엔지니어링: 위드웍스 (WITHWORKS)
© 위드웍스 A & E (http://withworks.kr) | 위드웍스 인사이트 (https://insite.withworks.kr)
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