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Digital fabrication 기반의 국내 건축시공 사례

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2014년 12월 13일 애드립이 주관한 심포지움에서 Digital Fabrication의 기반으로 위드웍스에서 작업했던 내용, 서울대와 연구중인 UHPC, 디지털 패브리케이션의 필요성 그리고 최근 완성된 세종시 정부종합청사 3단계 1구역의 Digital Fabrication을 활용한 시공과정들의 발표 내용입니다.

Published in: Engineering
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Digital fabrication 기반의 국내 건축시공 사례

  1. 1. Digital Fabrication 기반의 국내 건축시공 사례 2014. 12 2013. 추계학술발표 대회 디지털 건축연구소 위드웍스 *발표: 김성진(위드웍스 대표, 건축사)
  2. 2. 2 WITHWORKS_2004 파인리즈 C.C, 속초
  3. 3. 3 WITHWORKS_2005~2006 금강대학교 도서관 조형물
  4. 4. 4 인천도시축전 기념관(Tri Bowl), 아이아크 인천공항입구 조형물, 피앤코 국립해양박물관, 정림건축 국립 생태체험관, 삼우설계 River Culture Pavilion, Asymptote 판교 알파돔 시티, DA+정림+건원 WITHWORKS_2008~ 2012
  5. 5. 5 LH 진주 신사옥 비정형 부분, 무영건축 세종시 정부종합청사 3단계 1구역 건립공사, 토문건축 Christian Dior, Seoul 광교 호반 주상복합 아케이드, 호반건설 MBC 상암동 신사옥 판매시설, 현대산업개발 베트남 하롱베이 실내체육관, 삼우설계 서울대 원형공연장, 보이드건축 WITHWORKS_2012~ 2014
  6. 6. 6 건양대학교 국제 회의관 수원 제2체육관, 무영건축 부산 오페라 하우스, 일신건축 2022 카타르 월드컵 경기장 기술제안 입찰, 삼성물산 판교 알파돔 클라우드 브릿지, DA+정림+건원 WITHWORKS_2012~ 2014
  7. 7. 7 UHPC - 비정형 활용기술 개발  자유곡률, 패턴의 제작 방법 및 기술  Pre Fabrication을 위한 융복합기술 활용(자동차, 선박, 항공…) 3D 프린팅에 의한 활용기술 개발 WITHWORKS_ 2014 UHPC 활용 기술 개발  기존 CON’C PC의 한계 극복 (두께, 사이즈, 형상)  금속재료의 한계 극복( 자유로운 형상구현 )
  8. 8. 8  CNC Machine(Laser, Router, Plasma,…)을 활용한 Manufacturing  정밀한 수치제어에 의한 제작 및 시공 가능(시공오차 최소화, 시공품질 확보가능)  현재 항공, 선박, 자동차 산업 등에 다양하게 활용되어 지고 있음 *CNC (Computerized Numerical Control) Digital Fabrication
  9. 9. 9 Function Beauty, Energy, Sustainability + Digital X 1 X 2 X , 3 X , 4 X , …… 5 Digital Fabrication
  10. 10. 10 Digital Design Digital Manufacturing Construction & Management Fabrication Engineering & Construction Document • 형상디자인(Rhino, 3D MAX, MAYA,…) • 3D Printing & Laser를 활용하여 디자인 진행 • 구조계획 • 마감재 계획 및 형상최적화 • 디테일 디자인 • Geometry 완성 • 마감재, 구조재 공장제작 • CNC Laser 가공 및 밀링 • 현장 조립 ‘[C] SPACE’ Digital Fabrication
  11. 11. 11 Digital Fabrication 기반의 국내 건축시공사례 국립생태원 생태체험관  CNC Machining
  12. 12. 12 조형철골 비정형구간 1 비정형구간 2 Cloud Points 세종시 정부종합청사 3단계 1구역  3D Laser Scanning Digital Fabrication
  13. 13. 13  3D Printing Digital Fabrication
  14. 14. 14 BMW WELT, BRIDGE 부산 ’영화의 전당’, BRIDGE Digital Fabrication
  15. 15. 15 Digital Fabrication
  16. 16. 16 형상, 디자인 + • 재료 • CNC제작 방법 • 시공공법 완성 공사비, 공기 세종시 정부종합청사 3단계 1구역
  17. 17. 17  건축개요 • Architect : 토문건축 • 시공: 일성건설㈜ 컨소시엄 • 발주처: 안전행정부 • 공사기간: 2012~2014 • 위치: 충청남도 연기군 남면 방축리 일원 • 연면적: 56,465.87 m2 • 건물용도: 업무시설 • 규모: 지하1층, 지상8층 • 높이: 38.1m • 구조: 철골구조 • 마감: AL. Sheet Panel/ 로이복층유리 • 전체 와플 파사드 면적: 16,135m2 • 전체 차수벽, 외장패널공사기간: 7개월 • 비정형 구간 면적: 3,486m2 • 비정형 패널 현장 설치 기간: 2주  3D Scanning 구간 세종정부종합청사 3단계 1구역
  18. 18. 18 마름모 형상의 Twist 평면 평행 직선 꼬인 직선 평행 직선 • 창호프레임 : Twist 형태로 제작불가 • 유리 : Twist 형태로 시공 불가 세종시 정부종합청사 3단계 1구역
  19. 19. 19 [ 7F ] [ 5F ] [ 3F ] • 비정형 구간 ST’L 파이프와 AL. Profile은 층마다 축이 상이함 • 축을 일치시키기 위해서는 스틸 파이프를 트위스트 해야 함 St’l 파이프축 AL Profile 축 St’l 파이프 AL.창호 축방향 세종시 정부종합청사 3단계 1구역
  20. 20. 20 • 수많은 각도에 대응하기 위해서는 압출몰드를 이용한 디테일로 해결 불가  외벽 공법 변경 [ A-Section ] [ B-Section ] [ C-Section ] 압출몰딩 변위 압출몰딩 비틀림변위 B A C  비정형 구간 Detail 검토 세종시 정부종합청사 3단계 1구역
  21. 21. 21 당 초 대 안 1 대 안 2 Twisted Panel Segment Panel Folded Panel 세종시 정부종합청사 3단계 1구역
  22. 22. 22  디테일 및 외벽 시스템 변경  공법변경 모형작업 기존: 가스켓 시스템 변경: 오픈조인트 패널+차수벽 시스템 세종시 정부종합청사 3단계 1구역
  23. 23. 23 • 다양한 각도에 대응하기 위한 가공성 있는 재료 필요 (AL.쉬트 패널의 한계 검토) • AL.복합패널을 CNC Router를 사용하여 가공할 경우 다양한 각도가공과 정밀 제작 가능 함 Planar 창호프레임과 AL패널 이격 절곡처리 Planar판넬 절곡처리 [ 판넬 전개도 ] [ AL. 복합판넬 단면 ] 0.5T AL. 박판 6mm CNC머신에 의한 정밀한 판넬 절단, 절곡 (제작) 3D 스캐너 통한 좌표제어 (시공)  재료검토 세종시 정부종합청사 3단계 1구역
  24. 24. 24  AL쉬트 절곡 후 리벳조임 리벳 리벳 대안 [ AL. 복합판넬 ] 당초 [ AL. 쉬트 ] 쉬트의 강성으로 인해 현장에서 각도조절이 불가함 (품질,작업성 저하) 복합판넬 정확한 각도조절가능  복합판넬 절곡 후 리벳조임 정밀성이 떨어짐  AL 쉬트, 복합판넬 가공성 검토 세종시 정부종합청사 3단계 1구역
  25. 25. 25 Unit Panel 취부용 AL. 브라켓 각도 및 시공 공차 흡수 디테일  비정형 구간 Unit Panel 설치를 위한 Sub Structure System 세종시 정부종합청사 3단계 1구역
  26. 26. 26  입체 유닛 패널 시공 Process STEP4_AL. 와플 유닛 설치공사 STEP3_유닛 설치를 위한 Sub Structure STEP2_차수벽공사 & 창호공사 STEP1_Sub Structure 설치 세종시 정부종합청사 3단계 1구역
  27. 27. 27  Mock-Up 1_변경안 세종시 정부종합청사 3단계 1구역
  28. 28. 28  Mock-Up 2_기존 시스템_AL 복합패널  SUB STRUCTURE 구조 안전성 확보 불가  제작 및 시공오차 심함( 5mm 이상 오차 발생 부위 28개소 중 19개소 )  와플 꼭지점 부위 틈 발생, 누수의 원인이 됨  패널재질: 4.0T 복합패널 세종시 정부종합청사 3단계 1구역
  29. 29. 29  Mock-Up 3_ 기존 시스템_ 3T AL SHEET  다양한 각도에 맞게 제작 불가 세종시 정부종합청사 3단계 1구역
  30. 30. 30  정형 구간 목업 세종시 정부종합청사 3단계 1구역
  31. 31. 31  LAB 목업 세종시 정부종합청사 3단계 1구역
  32. 32. 32 세종시 정부종합청사 3단계 1구역
  33. 33. 33 세종시 정부종합청사 3단계 1구역
  34. 34. 34 가이드 플레이트 적용 세종시 정부종합청사 3단계 1구역
  35. 35. 35 Point Cloud Data As-Built Modeling As-Built Modeling Panel 재구축 3D Scanning Point Cloud 취득 As-Built Modeling (창문, 하지) 비정형 Panel 재 구축 비정형 Panel Pre-Fabrication 비정형 Panel 현장설치 세종시 정부종합청사 3단계 1구역
  36. 36. 36 ▣ 3D Laser Scanning 외장재 지지용 하지 및 창틀: 제작 및 시공 시 오차 발생 세종시 정부종합청사 3단계 1구역
  37. 37. 37 세종시 정부종합청사 3단계 1구역
  38. 38. 1990 2000 2010 2014 1950 1950~1955 1959~1973 1993~1997 1929 1956~1962 1992 PC 보급화 APPLE I(1976) DOS WINDOW 3.1 PC 통신(인터넷) 아이폰, 아이패드 안드로이드, 클라우드 3D 프로그램 보급화 3D Scanner, 3D Printer EMAIL 2003~2005 2008~2010 2007~2012 2009~2014 2011~2012 ?
  39. 39. THANK YOU https://www.facebook.com/withworks https://www.withworks.kr ㈜ 디지털 건축연구소 WITHWORKS

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