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Nikkei Architecture_2021.9.9 뉴스 기술 (p12)

곡면 유리 파사드를 구축하는 새로운 공법
시미즈건설, 최적화로 설계한 부재를 3D프린터로 개별 수주 생산

시미즈(清水)건설은 복잡한 곡면 모양의 유리 파사드를 구축하는 '3차원 곡면 유리 스크린 공법'을 개발했다. 곡면 유리를 점 지지(사물을 지탱하는 부분이 면이 아닌 점의 형태)하는 부자재를 최적화해 설계하고, 금속 3D 프린터를 사용해 지지 부재를 개별 수주 생산하는 기술이다. 이를 통해 3차원 곡면의 설계 자유도를 높이고 시공성 및 시공 품질을 확보할 수 있다고 8월 25일, 발표했다.

이 새로운 공법은 곡면 유리 부재를 접착·접합을 통해 점 지지를 하는 것이 특징이다. 지지 부재 제작에는 부재를 최적화하는 제너레이티브 디자인(Generative design) 기법과 금속 3D 프린팅 기술을 활용한다.

제너레이티브 디자인 기법은 3D 모델링 소프트웨어를 활용해 유리 지지부가 구조 강도를 가장 효율적으로 발휘할 수 있는 3차원 형상을 도출한다. 이 3차원 데이터를 분체(粉體) 금속 프린터에 입력해 금속의 지지 부재를 제작. 개별 수주 생산으로 모든 부재의 형상이 달라도 대응이 쉽다. 완성된 부재의 형상을 3D 스캐너로 계측해 제작 정밀도를 확인한 후 시공한다.

시공 시에는 유리와 지지 부재를 구조용 접착제로 고정한다. 유리에 구멍 뚫기 등이 필요 없어 시공 정밀도를 확보하기 쉽고 수고로움도 줄일 수 있다.

-- 지진이나 풍압에 대한 실물 크기의 성능 실험도 --
최근 3차원 곡면을 도입한 유리 파사드에 대한 설계 수요가 높아지고 있다. 하지만 평평한 유리 파사드에 비해 시공의 수고로움과 비용이 크게 늘어난다는 단점이 있다. 저렴한 비용으로 3차원 곡면 형상을 표현하는 방법으로 평면 유리를 현장에서 강제로 비틀어 정해진 장소에 설치하는 공법이 실용화되고 있지만, 대응할 수 있는 곡률에 한계가 있어 변화무쌍한 곡면 형상은 표현할 수 없었다.

시미즈건설은 이번 새로운 공법을 개발하는데 있어 자사의 기술연구소 내에 세로 5m, 가로 3m의 실물 크기 목업을 구축해 시공의 실효성을 확인하고 있다. 향후, 목업을 이용한 실물 크기의 성능 시험을 통해 지진이나 풍압 등에 대한 강도를 검증한 후, 실제 안건으로 제안해 나갈 방침이다.

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