건축/환경에너지

Nikkei Architecture_2022.10.27 포커스 건축 (p58-65)

숙박할 수 있는 3D 프린트 건축
벽면에 꽃이나 숲을 이미지한 문양 인쇄

여름에는 시원하고 겨울에는 매우 추운 홋카이도 니이캇푸초(新冠町)에 위치한 미술관이 3D 프린터로 숙박시설을 건설했다. 작은 침실동 벽면에는 눈길을 끄는 문양을 그려 넣었고, 단열재도 설치했다.

삿포로 신치토세 공항에서 차로 2시간 정도 가면 초록나무들에 둘러싸인 ‘GLAMPING VILLAGE 단풍마을’이 나타난다. 홋카이도 니이캇푸초의 내륙에 위치한 히다카 지방의 녹지 부지에 오픈한 글램핑 시설이다. 발주자는 인접한 ‘태양의 숲 디마시오(Di-Maccio) 미술관’이며, 7월 28일부터 영업을 시작하여 벌써부터 숙박 희망자가 몰리고 있다.

디마시오 미술관은 프랑스 화가 Gerard Di-Maccio 씨의 작품을 전시하기 위해 2010년에 문을 연 사설 미술관이다. 디마시오 미술관의 다니모토(谷本) 전무는 “방문객은 일부러 시간을 내 먼 길을 찾아오신다. 숙박하면서 작품을 천천히 감상했으면 좋겠다”는 생각을 하면서 숙박시설 건설을 10년 이상 전부터 계속 모색하고 있었다.

-- 의뢰한 지 1년 이내에 개업 --
다니모토 전무가 아이자와고압콘크리트(홋카이도)의 3D 프린트 기술에 대해 알게 된 것은 현지 건설기업으로부터 소개를 받은 것이 계기이다. 아이자와고압콘크리트는 옥외 화장실 시설 등에서 3D 프린트 실적을 쌓고 있었다.

구체적인 협의가 시작된 것은 21년 8월이다. 그로부터 4개월 사이에 양사에서 디자인 컨셉이나 실현을 위한 검토를 거듭해 22년 1월에 착공, 7월에는 완성했다. 개업이라는 목표를 두고 빠르게 추진된 프로젝트였다.

건설한 글램핑 사이트는 3개다. 각각 높이 1.2m 정도의 담장으로 둘러싸인 사이트 내에 침실동 외에 화장실과 세면실 등 물을 사용하는 동, 거실동의 3가지 기능을 배치했다.

이 중에 3D 프린터로 인쇄한 곳은 침실동 외벽과 담이다. 3쌍의 외벽과 담장은 사이트마다 같은 문양을 프린트해 통일감을 살렸다. 침실동의 최고 높이는 약 3~4m이며 연면적은 10㎡ 정도. 안으로 들어서면 가구는 침대만 놓여 있고, 설비도 공조기와 조명만 있는 심플한 구성이다.

-- '자연, 우주, 아트'를 표현 --
미술관과 아이자와고압콘크리트는 디마시오 씨의 작품이 가진 세계관을 ‘자연, 우주, 아트와의 공생’이라는 콘셉트로 구현했다. 각 사이트마다 테마를 설정하고, 친근함을 담아 아이누어 애칭을 침실동에 붙였다.

미술관에서 가장 가까운 위치에 세워진 상자 모양의 동은 꽃을 뜻하는 ‘nonno(논노)’, 달걀 모양의 동은 요람을 뜻하는 ‘sinta(신타)’, 미술관에서 가장 떨어져 세워진 상자 모양의 동은 숲을 뜻하는 ‘nitay(니타이)’라고 이름 붙였다.

-- 공장 인쇄와 현장 인쇄를 병용 --
3D 프린터 사용에도 공장에서 인쇄해 부재를 제작하는 경우와, 현장에 직접 기계를 들여와 인쇄하는 경우가 있다. 이번에는 3D 프린터 기계가 1대밖에 없었고, 공기도 단축하기 위해 공장 인쇄와 현장 인쇄를 모두 조합한 시공 계획을 세웠다.

아이자와고압콘크리트의 아즈마(東) 집행임원은 “공장 제작한 벽을 조립하는 것은 용이하지만 벽끼리 연결하는 부분에서 줄눈 처리가 필요하다. 한편, 현장 인쇄의 경우는 콘크리트 기초 위에 직접 기계의 노즐을 대고 벽을 조형한다. 이웃하고 있는 벽을 빈틈없이 인쇄할 수 있기 때문에 줄눈 처리를 하지 않아도 된다”라고 차이를 설명한다.

아이자와고압콘크리트는 지금까지도 네덜란드의 스타트업 기업 CyBe Construction이 개발한 프린터를 사용해 왔고, 이번에도 같은 기계를 사용했다. 일반적인 모르타르보다 경화가 빠른 전용 속건성 모르타르를 적층해 인쇄한다.

현장 인쇄한 것은 침실동의 벽면 부분이다. 1동의 외벽을 5~6장으로 나누어 한 장씩 끝에서 차례로 인쇄했다. 벽에는 2층의 중공층을 만들고, 바깥쪽 층에는 철근을 배치해 콘크리트를 부어 구조체로 만들었다. 안쪽 층에는 단열재를 충전했다.

지붕과 담장은 공장에서 미리 프린트한 것을 현장에 반입해 장착했다. 외벽과 병행해 제작할 수 있고, 지붕에는 3D 프린터의 암 가동 범위가 닿지 않은 것도 이유의 하나다.

특히 고생한 것이 계란 모양의 sinta 지붕이다. 모르타르를 적층할 때마다 무게 때문에 내측으로 기울었다. 그래서 기둥 역할을 하는 내측 지지 부분까지 일체로 프린트하여 모양을 유지하면서 접시형의 지붕 부분을 만들었다. “타이트한 공사 기간이었지만 가능한 한 테마에 맞는 조형을 시행착오를 겪으며 실현할 수 있었다”(아즈마 집행임원).

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동계 홋카이도에서 온도 관리에 고생

성수기인 여름으로 개업 시기를 정했기 때문에 1월의 홋카이도에서 공사를 시작했다. 영하 30도까지 내려가는 환경에서 재료 온도 관리에 애를 먹으면서도 3개 동을 인쇄하는데 성공했다.

3D 프린팅은 단시간에 경화되는 전용 모르타르를 사용해 구조물을 조형한다. 시공 현장인 홋카이도 니이캇푸초는 하루 최저 기온이 영하 30도까지 내려가는 환경이다. 

최초 인쇄에서는 조형물의 모양을 유지할 수 없을 정도로 모르타르 재료의 온도가 내려가 경화 속도가 느려졌다. 아이자와고압콘크리트의 아즈마 집행임원 “현장에서의 재료 온도를 철저히 관리할 방침이다”라고 밝혔다.

아이자와고압콘크리트가 소유한 3D 프린터에서 사용하는 전용 모르타르는 인쇄 시 재료 온도로 20℃ 정도를 권장하며, 최소 10℃ 이하가 되지 않도록 해야 한다. 이 온도를 유지하기 위해 모르타르 조합 전의 분체(粉體)와 물의 보온에 힘썼다.

분체는 시공 현장의 임시 울타리 내로 반입한 후에 블루 시트로 덮고, 제트 가열기로 열을 가해 온도 저하를 막았다. 조합에 사용하는 물은 아이자와고압콘크리트의 시즈 나이공장(홋카이도 신히다카초)에서 온수를 들여왔다. 온수를 단열 시트나 전열선 히터를 설치한 탱크로 옮기고, 대략 30℃로 온도를 유지하며 수온 저하를 막았다.

세 번째 인쇄로 각 동의 조형에 성공했다. 아즈마 집행임원은 "20년 9월에 홋카이도 후카가와시에 위치한 공장 부지 내에 연면적 10㎡ 전후의 화장실을 만든 경험이 있었기 때문에, 같은 규모의 글램핑 시설도 문제없이 만들 수 있을 것으로 생각했다. 시공 시기가 홋카이도의 겨울이라는 것을 간과하고 방심했지만 겨울철 시공은 귀중한 경험이 되었다"고 말한다.

 -- 끝 --

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