대동석재, 모듈러와 공차 화스너

곡면 벽체 모듈

포천에 위치한 대동석재를 다녀왔다. 옛날에 포천에서 돌이 많이 나서 이곳에 석재 공장을 했다고 했다. 지금은 석재공장이라기 보다는 외벽 모듈 제작 공장이 더 맞는것 같았다. 외벽 모듈이란 위 사진에서 처럼 석재를 미리 줄눈간격을 일정하게 공장에서 조립한 후 현장에서는 벽체 틀과 단열 방수를 포함해 설치할 수 있도록 한 것.

외벽 모듈러 공법의 장점은 석재의 시공 품질이 높고(줄눈간격 일정, 평활도 및 형상 일치도 높음), 현장의 공정과 상관없이 제작을 할 수 있다는 점, 현장 시공 기간이 짧다는 점, 현장에서 외벽 가설 설치를 하지 않아도 된다는 점, 현장에서 돌가루가 날리지 않는 점과, 쓰레기나 폐기물이 현장에서 발생하지 않는 점 등이 있다. 나는 늘 모듈러 공법이 우수하고 앞으로 해야하는 것이라고 말하고 다녔지만, 실제로 국내에서 이정도 수준으로 외벽 모듈을 제작하는 공장은 처음 가본것이다. BIM 학회에서 늘 주장하는 BIM을 해야하는 이유에 모듈러 공법이 자주 등장하지만, 그런 학회에서 이야기 하는 내용을 비웃듯 현장에서는 3차원 모델은 상관하지 않는다고 했다.

벽체 모듈을 운반하기 위한 전용 팔렛트 / 석재를 고정한 화스너의 모습

공장제작을 하기 위해서는 늘 정밀한 가공이 필요하기 때문에 CNC가공이 필수적이다라고 알고 있었으나, 이상하게 이 공장에서는 CNC를 사용하지 않았다. 그럼 어떻게 정확하기 맞춰 제작한다는 건지? 이게 궁금하다고 생각할 때 쯤, 공장장님의 설명을 들었다.

15mm 공차 화스너

공장장님은, 사람이 정확하게 돌에 언더컷 가공을 하기 힘드니, 정확하지 않게 하더라도 조정할 수 있는 브라켓을 고민하셨고, 원형 디스크에 직선 홈을 판 형태의 공차가 무려 15mm이상 커버되는 브라켓을 디자인 하셨다. 물론 이 디테일은 특허 출원되어 있다.

현장용 언더컷 장비

공장장님이 대단하신 점은 현장에서도 언더컷 앙카를 써야하는데 작업자들이 돌가루를 많이 먹는 것을 해결하시고자 전용 가공툴을 개발하신 점이다. 엔지니어의 배려가 느껴졌고, 내공을 알 수 있었다.

공장에서 출하 준비중인 벽체 모듈들

현재는 큰 빌딩이나 대규모 프로젝트에 주로 납품하고 계셨다. 앞으로는 이런 방식의 Off-Site Construction 공법이 적용될 것이고, 작은 주택공사나 인테리어 공사에서도 적용될 것이라고 생각한다. 대동석재 주식이 있다면 좀 사고 싶었다. 끝.

안강역 지붕설계-1

지난번 스캔한 안강역에 곡면 처마부위를 설계중이다.

처음 시공될때, 기준점이 없이 골조를 기준으로 평판 작업을 진행한듯, 각 면의 평판 높이가 제각각이고, 기울기 도한 잘못되어 있었다. (만약 스캔 정합이 잘못되어서 시공이 맞고 3d모델이 틀릴수도 있다..) 우선은 곡면 형상을 잡고 패널링을 했다. 그저께는 알루미늄 수급 때문에 1200짜리 판만 구할 수 있다 하여 패널링 레이아웃을 수정했는데, 어제 다시 1500폭 패널을 구했다고 해 또 수정했다.(부들부들…)

큰 패널은 2000×1300정도 크기이고, 복곡면으로 대각선의 높이차가 15미리 이상 난다. 하지만 프레스 없이 스티프너로만 잡아서 제작 가능할것 같아서 그냥 가기로 했다. 안쪽이라 잘 안보이겠지..

세컨더리는 폼플레이트를 와플식으로 접합해 만들기로 했는데, 지점을 제대로 형성할 수 없고, 기존 H빔하고 간섭이 나서 시공 가능한지 시공팀과 내일 미팅하기로 했다.

만약에 H빔을 어쩌지 못한다면 세컨더리를 파내던지 위아래 두 조각으로 가던지 해야 하는데, 가로 부재도 걸리고, 세로 부재는 자르기 애매한 상황이다. 프라이머리 골조가 맘대로 시공한 다음, 마감 팀에서 수습하려니 일이 아주 골치 아프다.

물론, 애초에 설계가 제대로 되고 나서 시공을 했어야 겠지만. (너무 정답인가..) 설계는 샵에 미루고 샵은 관급자재로 나온 공사라 못한다고 하고…누가 맞는지 모르겠다만, 나는 일이 생겨서 좋다.

Rhino to Revit

곡면이나 곡선의 형태가 있는 경우, 또는 외장재의 패널링이나 커튼월 등 패턴을 모델링 해야 하는경우에 Rhino를 써서 모델을 제작하게 된다. 래빗은 제작도까지 작업이 어렵기 때문에 카티아나 라이노를 사용해 모델링을 하게 되는데, 타 분야와의 코디네이션이나 일반적인 도면 제작을 위해 래빗으로 모델을 통합해야 하는 경우가 있다.

라이노 6, 7 WIP에서 Rhino.inside.Revit이 만들어지면서 잘 될것이라고 생각했으나 막상 사용을 해보면 라이노의 곡면이 Revit으로 넘어가면서 Mesh로 변형되거나, 형상에 차이가 있거나, 닫힌 폴리서페이스로 넘길 경우 래빗의 파일 용량이 아주 커지는 등의 문제가 발생했다.

하지만, 라이노와 래빗의 호환을 통해 얻을 수 있는 이점이 크기 때문에, 이 포스트에서 최적의 방법을 찾아 튜토리얼 형식으로 정리해보고자 한다.

참고문헌

안강역 3d scan

안강역 처마의 곡면부분을 제작설계하기 위해 현장에서 3d scanning을 했다. Faro focus m70모델을 사용했다. 스캔 품질은 1회360도 기준 포인트 개수 50만개, 오차는 70m에서 2mm정도의 스팩이다.

Wifi로 연결해 스캔 상황을 모니터링 할 수 있고, LiDAR포인트 측량 후 360이미지도 촬영이 되어 스캔 후 작업시 유용하다.

서울에서 아침6시에 출발해 안강역에 10시40분에 도착했다. 담당자를 만나고 작업 셋팅 후에 11시20분부터 작업을 시작했다. 건물의 처마 소핏 부분에 패널이 작업 안되어 있었고, 하지 상태를 보니, 왜 시공이 멈춰있는지 알 수 있을것 같았다.

각파이프로는 곡면 형상의 단면 커브대로 밴딩하기가 쉽지 않다. 따라서 각파이프는 세그먼트(직선의 연결) 방식으로 만들어 지거나, 잘 안맞지만 밴딩하는 방식으로 해야 하는데, 이런 제작 방식이 3d 모델상에서 그린 모델과 동일하게 시공 및 검수 허기가 어렵다. 그래서 각파이프로 적당히 하지 걸어놓고, 스캔하여 패널에서 맞춰 제작할 수 있는 디테일로 가겠다고 했으나, 공사팀에서는 CNC를 사용해 폼플레이트를 제작하고 정확한 하지 형상을 지상에서 제작한 후, 들어올려서 시공하겠다고 한다.

안되는건 아닌데, 폼플레이로 만든다 하더라도 크기가 크기 때문에 하지만 하더라도 무게가 꽤 나가고, 드는 과정에서 형상이 움직일것이다. 정확한 지점부를 제작해 놓고 들어서 고정해야 하는데, 고정하는 방법도 고민해야 하고, 고정하는 동안 형상변형 없이 잘 들고 있어야 한다. 따라서 아래에서 조립 후에 들어올리는 방법도 전체를 한번에 할 순 없고 부분적인 유닛으로 만들어야 허고, 그렇게 되면 유닛과 유닛의 접합도 고민햐 봐야 한다.

이전부터 모노코크 방식의 구조체의 가능성에 대해서 고민해 왔으나, 이번 현정에서는 아무래도 맞지 않는것 같아 생각해보고 있다.

출처: 위드웍스 블로그

위드웍스에서는 각파이프 밴딩과 CNC 가공 플레이트를 결합한 디테일을 국립생태원 프로젝트에 적용하였다. 꼬인 형상 때문인지, 아니면 다른 부재를 고정허기 위해서인지 T형상의 형상제어 부재를 사용했다.

기술이 좋아져서, 이젠 땡볕아래서 스캐너를 기다려줄 필요가 없었다. Wifi로 연결해 놓고 차 안에서 에어컨을 쐬며 스캐너가 일하는 모습을 구경할 수 있다.