[논문]Mock-up 부재제작을 통한 비정형 건축 외장부재의 제작 문제점 분석 및 개선방안에 관한 연구

권순호; 심현우; 옥종호

doi:10.6106/kjcem.2011.12.3.11

문제 정의

레이저 스케닝 기술을 사용하여 설계한 패널과 생산된 패널과의 데이터를 비교함으로써 이 방향 곡률 곡면부재의 제작정밀도를 분석한다. 또한 Mock-Up 부재 제작 시 도출된 문제점을 개선하기 위한 외장부재 협업생산프로세스를 제안한다. 본 연구의 방법 및 흐름은 그림 2와 같다.
이러한 문제점을 개선하기 위해서는 비정형건축물의 3차원기하학 BIM 데이터를 설계와 시공단계에서 설계자, 시공자, 파사드 전문생산자가 효과적으로 유지/발전시키는 프로세스 마련이 필요하다. 본 연구는 Mock-up 부재 제작과정에 참여하였던 외장패널부재 생산전문가와의 인터뷰를 통하여 국내 프로젝트 조달과정에 적용할 수 있는 협업 프로세스를 제안하였다.
본 연구는 Mock-up 부재 제작에 참여했던 기업 전문가 4인과 인터뷰를 실시하고 그림16과 같이 국내 건설환경에 적용할 수 있는 BIM 기반의 비정형 건축 협업프로세스를 제시한다. 해외의 경우는 통합프로젝트조달방식 (Integrated Project Delivery : IPD) 과 같은 협업시스템이 구체화되고 있지만 국내의 경우는 건설관행과 법규적제한 때문에 어려운 실정인 바국내 대형프로젝트가 대부분 설계시공일괄입찰방식으로 발주되는 점을 감안하여이 방식으로 프로젝트가 조달될 경우 설계자, 시공자, 비정형 외장전문가가 사업초기단계부터 BIM 기반으로 협업을 시도할 수있는기본적인틀을제공하기위해제안하는것이다.
본 연구는 국내에서 곡면제작 시 많이 사용하고 있는 기술로 패널을 제작할 경우 정밀정도를 측정해 보기 위해 연구대상 건물 패널화 분석결과 도출한 평판, 일 방향 패널, 이 방향 패널을 Mock-up 제작하였다. Mock-up 패널의 재질은 국내에서 비정형 건축에 적용되고 있는 알루미늄과 GFRC (Glass Fiber Reinforced Concrete)를 선택하였으며 각 재질별로 평판 1장, 일 방향 곡면 패널 2장 (곡률 200 mm 이상/이하 각 1장), 이 방향 곡면 패널 1장 등 총 8장을 800 x 600 mm의 크기로 제작하였다.
본 연구는 비정형 요소를 다양하게 포함하고 있는 소규모 주택 건축 사례연구를 통하여 비정형 건축물 외피의 패널최적화 결과를 도출하고 평판, 일 방향, 이 방향 곡면부재의 Mock-up 패널 제작을 통하여 패널종류에 따른 제작 용이성과 시공정밀도를 테스트하고 문제점을 도출함으로써 향후 국내 비정형 건축 외피의 제작기술 개발에 기여할 수 있는 개선방향을 제시코자 하였다.
특히 비정형건축물 외장패널의 설계에서는 설계변경과 재작업이 빈번하게 발생하는 상황을 최소화하기 위하여 설계초기 단계에서부터 협력적이고 유지적인 관계를 구축하는 것이 중요하다. 이에 본 연구에서는 국내의 비정형 외장패널의 생산기술과 협업체계를 분석하여 설계단계 생산자가 참여한 협업체계를 구축하고 디지털프로세스를 제시하여 외장패널 생산효율화 방안을 모색하였다.

제안 방법

Mock-up 부재제작은 국내에서 곡면제작 시 많이 사용하고 있는 기술로 패널을 제작할 경우 제작가능성과 정밀정도를 측정해 보기 위해 평판, 일 방향 패널, 이 방향 패널을 대상으로 실시하였다. Mock-up 전 모델링 데이터 (As-Designed)와 Mockup 후 제작부재 (As-Manufactured)의 제작정밀도를 비교하기 위해 3D 레이저 스캐닝 기술을 사용하였다.
Mock-up 부재제작은 국내에서 곡면제작 시 많이 사용하고 있는 기술로 패널을 제작할 경우 제작가능성과 정밀정도를 측정해 보기 위해 평판, 일 방향 패널, 이 방향 패널을 대상으로 실시하였다. Mock-up 전 모델링 데이터 (As-Designed)와 Mockup 후 제작부재 (As-Manufactured)의 제작정밀도를 비교하기 위해 3D 레이저 스캐닝 기술을 사용하였다. 비교결과, AsDesigned와 As-Manufactured의 평판과 일 방향 곡면에서는 차이가 없었으나 이 방향 패널에서는 부재 길이에서 국내 KSD 규준이 정하는 수준 이상의 제작오차를 보이는 것으로 나타났다.
Mock-up 패널제작에는 각 재료별로 전문가 2인이 참여하면서 재료별 물성에 따른 제작 시 유의사항, 장비사용법, 서브프레임 제작법, 곡면가공법 등에 대하여 자문하였다.
패널 최적화 대상 곡면은 24 개의 이 방향 곡면으로, 이론적 고찰에서 언급한 최적화방법 - 곡률 평균화, 하위분할, 다중 호 이용, 패널 휨값 이용 - 중 곡률평균화 방법과 패널 휨값 이용방법을 혼용하여 최적화를 수행하였다. 그림 10은 곡률평균화방법을 적용하여 2 개의 자유곡선을 1 개의 호로 조절하는 모습을 보여주고 있는데 곡률분석을 통해 제어점을 지나는 평균라인 값을 계산하여 생산 가능한 형태로의 라인을 재구축하는 방법을 진행 하였다. 패널 휨 값 이용방법은 김선우 (2009)가 호 또는 곡면 패널이 직선 패널로 변경되어도 시각적으로 곡면으로 인지하는 범위 값으로 설정한 1/100 (호의 모서리 길이 대비 휨 값의 비율)을 기준으로 하였다.
(2) 수직라인을 기준으로 1층, 2층, 3층 수직 서피스를 생성한다. 대상 건축물의 경우 앞부분과 중간부분 뒷부분에 대한 기울기 값이 다르기 때문에 위와 같은 방법으로 나누어서 서피스 모델을 진행하였다. 서피스 부분의 동그라미로 표시되어 있는 부분은 0.
앞에서 언급한 바와 같이 본 연구의 연구대상 건축물은 설계 당시 마야프로그램을 이용하여 3D 형상모델이 구축되었고 2D기반의 오토캐드로 실시설계가 진행되었던 관계로 본 연구가 필요로 하는 비정형 외장부재의 3차원 엔지니어링 정보와 곡률, 좌표 값 등을 제공하지 못한다. 때문에 연구대상 건물의 패널화를 위해서는 2D 도면으로 설계된 데이터를 3D 모델로 구축하는 것이 필요하며 본 연구에서는 DP를 활용하여 역공학기법으로 3D 모델을 구성하였다.
를 활용하여 비정형 건축물 외피의 패널화 및 최적화 과정을 구현함으로써 BIM 도구를 이용한 적정 패널최적화 프로세스를 도출한다. 또한 패널최적화 결과 추출한 곡률형태별 Mock-Up 패널을 제작하여 국내 현행 기술에 의한 비정형 패널 제작의 문제점을 도출하고 그 개선방향을 제시한다.
패널최적화 결과로 도출한 8가지 형태의 패널들 (평판 2개, 일방향 곡률 패널 4개, 이 방향 곡률 패널 2개)의 Mock-up 부재를 제작하면서 전문가 4인과 인터뷰를 실시하여 곡면 형태별 패널의 제작 가능성, 제작 시 유의사항, 국내기술의 적용범위, 문제점 등을 분석한다. 레이저 스케닝 기술을 사용하여 설계한 패널과 생산된 패널과의 데이터를 비교함으로써 이 방향 곡률 곡면부재의 제작정밀도를 분석한다. 또한 Mock-Up 부재 제작 시 도출된 문제점을 개선하기 위한 외장부재 협업생산프로세스를 제안한다.
비정형외장의 경우 정형화된 시스템거푸집을 사용하는 것이 불가능하기 때문에 별도의 거푸집을 제작하여야 하는데 우선 거푸집을 제작하기 위한 몰드를 만들어야한다. 몰드는 목재로 만드는 방법과 스치로폼으로 만드는 방법이 있는데 본 연구는 스치로폼을 사용하였다. 몰드의 제작은 3D 몰드 형상파일을 5축 자동가공 CNC 기계 데이터로 변환하여 입력하면 그림 14와 같이 자동적으로 스치로폼이 가공된다.
몰드의 제작은 3D 몰드 형상파일을 5축 자동가공 CNC 기계 데이터로 변환하여 입력하면 그림 14와 같이 자동적으로 스치로폼이 가공된다. 몰드를 제작한 후 몰드위에 콘크리트를 타설하여 GFRC 거푸집을 제작하였다. 그 후 GFRC 재료를 믹싱하여 타설하고 스팀양생으로 8-9시간 양생한 후 탈형 후 원하는 색상으로 2회 도장하여 GFRC 패널을 완성하였다.
표 1에서 복합적인 패널화 방법이란 두 가지 이상의 패널화 방법을 복합 적용하는 것을 말하며 일반적으로 미국 조지아대학의 GTPPM (The Georgia Tech Process to Product Modeling) 에 따라 다음과 같은 순서로 진행한다: ① 패널화를 위한 기준선 설정; ② 패널줄눈을 생성하기 위한 가로 세로 기준 및 수치결정; ③ 여러 곡률을 갖는 패널선의 생성 및 복잡한 기하학적 형태부분의 처리기준 정립; ④ 생성된 패널의 곡률측정 및 필요에 따라 하위분할하여 최종 패널 생성 (Eastmann 외 2008). 본 논문 제 3 장에서 다루는 연구대상 건축물의 패널화는 이 프로세스를 따라 수행하며 그 타당성을 검증하도록 한다.
본 연구는 Mock-Up 부재를 제작하면서 곡면의 형태에 따라 국내에서 일반적으로 적용하고 있는 벤딩과 포밍공정을 활용하도록 한다.
본 연구는 비정형 BIM 모델링 도구인 Digital Project (DP)¹⁾를 활용하여 비정형 건축물 외피의 패널화 및 최적화 과정을 구현함으로써 BIM 도구를 이용한 적정 패널최적화 프로세스를 도출한다. 또한 패널최적화 결과 추출한 곡률형태별 Mock-Up 패널을 제작하여 국내 현행 기술에 의한 비정형 패널 제작의 문제점을 도출하고 그 개선방향을 제시한다.
연구대상 건축물은 설계 당시 마야 (Maya)프로그램을 이용하여 3D 형상모델을 구축하고, 2D 기반의 오토캐드로 실시설계를 진행하였던 관계로 본 연구가 필요로 하는 비정형 외장부재의 3차원 엔지니어링 정보와 곡률, 좌표 값 등을 제공하지 못하였다. 본 연구는 역공학기법(Reverse Engineering)²⁾을 근간으로 BIM 도구 중 하나인 DP를 활용하여 비정형 패널형태를 구축하고 패널최적화 결과를 도출한다.
사례 연구된 건축물은 설계 당시 2D 기반으로 실시설계가 진행되었던 관계로 역공학기법을 활용, 비정형 BIM 도구인 DP (Digital Project)로 비정형 패널형태를 구축하였으며 패널최적화 결과를 도출하였다. 패널화는 전체 건축물의 외피를 곡면의 형태에 따라 곡률이 없는 평판부재, 일 방향 곡면 패널 부재, 이 방향 곡면 패널 부재로 구분하여 진행하였으며 최적화는 여러 최적화기법 중 곡률평균화 방법과 패널 휨 값 이용방법을 혼용하여 수행하였다.
연구대상 건축물의 설계의도를 훼손하지 않고 설계당시의 건축형태를 추출하기 위하여 모델구축 초기 단계부터 설계자의 자문과 크리틱을 반영하였으며 그림 4와 같은 과정으로 역공학 설계를 진행하였다. 그림 5는 3D BIM 모델구축의 세부적인 진행 사항을 설명한다.
서피스 패널화 결과 연구대상 건축물의 1층과 2층 연결부위, 2층과 옥상 연결부위, 정면부와 후면부분에서 곡률이 큰 것을 볼 수 있었다. 외피의 기하학적인 형태를 알기 위하여 패널의 곡률 분석을 진행하였다.
최적화 기법이 적용 되지 않은 자유곡선은 한개의 패널에 많은 자유곡선이 존재한다. 이러한 자유곡선을 갖는 이 방향 곡면 패널을 생산이 가능하며 설계자의 설계 의도를 내포한 일 방향 패널로 개수를 줄여 비정형 외장패널의 생산비용을 절감하는 방안으로 진행하여, 이 방향 패널의 개수는 총 24개에서 최적화 방법을 통하여 0개의 패널로 적용되었다.
패널 최적화 대상 곡면은 24 개의 이 방향 곡면으로, 이론적 고찰에서 언급한 최적화방법 - 곡률 평균화, 하위분할, 다중 호 이용, 패널 휨값 이용 - 중 곡률평균화 방법과 패널 휨값 이용방법을 혼용하여 최적화를 수행하였다. 그림 10은 곡률평균화방법을 적용하여 2 개의 자유곡선을 1 개의 호로 조절하는 모습을 보여주고 있는데 곡률분석을 통해 제어점을 지나는 평균라인 값을 계산하여 생산 가능한 형태로의 라인을 재구축하는 방법을 진행 하였다.
패널은 곡면의 형태에 따라 그림 8에서 보는 바와 같이 곡률이 없는 평판부재, 일 방향 곡면 패널 (곡률 200mm 이하), 일방향 곡면 패널 (곡률 200mm 이상), 이 방향 곡면 패널의 4가지로 구분하였다.
패널최적화 결과로 도출한 8가지 형태의 패널들 (평판 2개, 일방향 곡률 패널 4개, 이 방향 곡률 패널 2개)의 Mock-up 부재를 제작하면서 전문가 4인과 인터뷰를 실시하여 곡면 형태별 패널의 제작 가능성, 제작 시 유의사항, 국내기술의 적용범위, 문제점 등을 분석한다. 레이저 스케닝 기술을 사용하여 설계한 패널과 생산된 패널과의 데이터를 비교함으로써 이 방향 곡률 곡면부재의 제작정밀도를 분석한다.
사례 연구된 건축물은 설계 당시 2D 기반으로 실시설계가 진행되었던 관계로 역공학기법을 활용, 비정형 BIM 도구인 DP (Digital Project)로 비정형 패널형태를 구축하였으며 패널최적화 결과를 도출하였다. 패널화는 전체 건축물의 외피를 곡면의 형태에 따라 곡률이 없는 평판부재, 일 방향 곡면 패널 부재, 이 방향 곡면 패널 부재로 구분하여 진행하였으며 최적화는 여러 최적화기법 중 곡률평균화 방법과 패널 휨 값 이용방법을 혼용하여 수행하였다. 최적화 기법이 적용 되지 않은 자유곡선은 한개의 패널에 많은 자유곡선이 존재한다.

대상 데이터

본 연구는 국내에서 곡면제작 시 많이 사용하고 있는 기술로 패널을 제작할 경우 정밀정도를 측정해 보기 위해 연구대상 건물 패널화 분석결과 도출한 평판, 일 방향 패널, 이 방향 패널을 Mock-up 제작하였다. Mock-up 패널의 재질은 국내에서 비정형 건축에 적용되고 있는 알루미늄과 GFRC (Glass Fiber Reinforced Concrete)를 선택하였으며 각 재질별로 평판 1장, 일 방향 곡면 패널 2장 (곡률 200 mm 이상/이하 각 1장), 이 방향 곡면 패널 1장 등 총 8장을 800 x 600 mm의 크기로 제작하였다.
본 연구에서는 레이저 스캔된 점 데이터를 DP를 이용하여 건축물 외곽라인과 서피스를 구성하고 본 논문 3장의 ‘서피스 패널화’처리과정을 거쳐 파라메트릭 정보교환이 가능한 BIM 데이터를 확보하였다.
알루미늄패널은 국내에서 곡면 제작 시 가장 많이 사용되는 롤러압연기와 절곡기를 사용하여 제작하였다. 압연은 곡면을 제어하는 롤러와 고정된 롤러 사이에 부재를 밀어 넣어 원하는 곡률을 가진 제품으로 가공하는 방식으로 일 방향 곡률을 가진 부재의 제작에 있어 가장 일반적인 방법이다.
연구대상 건축물은 설계 당시 마야 (Maya)프로그램을 이용하여 3D 형상모델을 구축하고, 2D 기반의 오토캐드로 실시설계를 진행하였던 관계로 본 연구가 필요로 하는 비정형 외장부재의 3차원 엔지니어링 정보와 곡률, 좌표 값 등을 제공하지 못하였다. 본 연구는 역공학기법(Reverse Engineering)²⁾을 근간으로 BIM 도구 중 하나인 DP를 활용하여 비정형 패널형태를 구축하고 패널최적화 결과를 도출한다.
이러한 문제점에 대한 대안으로 본 연구는 비정형 건축외장요소를 많이 포함하고 있는 소규모 주택건축물을 대상으로 연구를 수행하였다. 연구대상 건축물은 연면적 418㎡, 철골조 2층 주택 건물로, 2007년 수도권에 완공되었으나 최근 박물관으로 리모델링된 건축물이다. 이 건축물의 외관은 그림 1과 같다.
연구대상 건축물의 외피는 갈바륨이라는 알루미늄, 아연합금 도금 강판부재로 시공되었는데 시공 당시 패널화 과정을 거치지 않고 현장에서 시공자가 외관 형태와 프레임에 맞추어 패널 형태를 제작하고 멀리온에 용접부착한 후 접합부위는 우레탄으로 도장하여 마감하였던 관계로 외장부재 패널화에 대한 정보를 얻을 수 없었다.
이러한 문제점에 대한 대안으로 본 연구는 비정형 건축외장요소를 많이 포함하고 있는 소규모 주택건축물을 대상으로 연구를 수행하였다. 연구대상 건축물은 연면적 418㎡, 철골조 2층 주택 건물로, 2007년 수도권에 완공되었으나 최근 박물관으로 리모델링된 건축물이다.
패널은 총 553개로, 평판 262개, 일방향 곡면 패널 (곡률 200mm 이하) 204 개, 이 방향 곡면 패널 (곡률 200mm 이상) 63 개, 이 방향 곡면 패널 24 개로 구성되었다. 이 방향 곡률부재는 대부분 1층과 2층 연결부위, 2층과 옥상 연결부위, 정면부와 후면의 모서리 부위에 위치하고 있는 것으로 분석되었으며 보다 시각적으로 각 곡면별 위치를 파악하기 위해 그림 9와 같이 평판은 빨간색, 일방향 곡면 값 200mm 이하인 패널은 파란색, 일 방향 곡면 값 200mm 이상인 패널은 노란색, 이 방향 패널은 녹색으로 구분하였다.

이론/모형

Mock-up 부재의 3D 모델링 데이터와 제작된 후의 부재제작 정밀도를 비교하기 위해 3D 레이저 스캐닝 기술을 사용하였다. 레이저스캐닝 기술은 대상체에 일정 간격으로 레이저 빔을 주사 하여 대상체에서 반사된 빔의 방향과 측정 거리를 이용해 대상 체의 외형을 3차원 좌표에 나타내는 방법이다 (박재우 2003).
Mock-up 패널부재의 제작정밀도 비교는 중첩비교기법을 사용하여 실시하였다. 중첩비교기법은 제작되어진 부재를 레이저 스캔한 BIM 형상데이터 (이하 As-Manufactured 라 함)와 설계 BIM 형상데이터 (이하 As-Designed 라 함)를 중첩시켜 비교하여 오차를 측정하는 기법이다.
그림 10은 곡률평균화방법을 적용하여 2 개의 자유곡선을 1 개의 호로 조절하는 모습을 보여주고 있는데 곡률분석을 통해 제어점을 지나는 평균라인 값을 계산하여 생산 가능한 형태로의 라인을 재구축하는 방법을 진행 하였다. 패널 휨 값 이용방법은 김선우 (2009)가 호 또는 곡면 패널이 직선 패널로 변경되어도 시각적으로 곡면으로 인지하는 범위 값으로 설정한 1/100 (호의 모서리 길이 대비 휨 값의 비율)을 기준으로 하였다. 이 방법들을 채택한 것은 연구대상 건축물의 비정형 곡면곡률이 비교적 복잡함이 덜한 이 방향 곡면이기 때문에 다중 호를 분석하거나 하위분할이 필요하지 않았기 때문이다.

성능/효과

As-Designed와 As-Manufactured의 패널면적을 비교해 보면 평판과 일 방향 곡면에서는 차이가 없었으나 알루미늄 이 방향 패널인 (C)에서는 0.2㎡의 차이가, GFRC 이 방향 패널인 (C1)에서는 0.015㎡ 차이가 있는 것으로 나타났다. 패널 (C)의 AsDesigned와 As-Manufactured의 좌표점을 분석하면 표3과 같이 각 모서리에서 x, y, z축 방향 제작오차 값을 구할 수 있다.
Mock-up 전 모델링 데이터 (As-Designed)와 Mockup 후 제작부재 (As-Manufactured)의 제작정밀도를 비교하기 위해 3D 레이저 스캐닝 기술을 사용하였다. 비교결과, AsDesigned와 As-Manufactured의 평판과 일 방향 곡면에서는 차이가 없었으나 이 방향 패널에서는 부재 길이에서 국내 KSD 규준이 정하는 수준 이상의 제작오차를 보이는 것으로 나타났다. 이러한 제작오차는 여러 패널을 프레임에 고정할 때 계획된 위치보다 뒤틀린 위치에 시공하게 하며, 패널과 패널 접합부위 들뜸 현상, 누수현상, 외피 구성 재료의 탈락현상을 초래하게 된다.
서피스 패널화 결과 연구대상 건축물의 1층과 2층 연결부위, 2층과 옥상 연결부위, 정면부와 후면부분에서 곡률이 큰 것을 볼 수 있었다. 외피의 기하학적인 형태를 알기 위하여 패널의 곡률 분석을 진행하였다.
패널최적화 결과 이 방향 곡면은 없는 것으로 분석되었으며 곡률 200 mm 이상의 일 방향 패널이 6 개 증가한 69 개, 곡률 200 mm 이하의 일 방향 곡면은 18개 증가한 222개로 분석되었다. 그림 11은 최적화 결과 이 방향 패널에서 일 방향 패널로 변환된 부분 (정면의 2층과 옥상 연결부위, 옥상의 측면과 후면 모서리 부위)을 보여준다.

후속연구

본 연구에서 도출된 결과를 기반으로 향후 보다 많은 데이터를 확보하여 연구를 수행함으로써 비정형 건축물의 패널최적화 기법개발과 패널 제작 정밀도 개선에 괄목할 만한 성과가 있기를 기대한다.
앞에서 언급한 바와 같이 본 연구의 연구대상 건축물은 설계 당시 마야프로그램을 이용하여 3D 형상모델이 구축되었고 2D기반의 오토캐드로 실시설계가 진행되었던 관계로 본 연구가 필요로 하는 비정형 외장부재의 3차원 엔지니어링 정보와 곡률, 좌표 값 등을 제공하지 못한다. 때문에 연구대상 건물의 패널화를 위해서는 2D 도면으로 설계된 데이터를 3D 모델로 구축하는 것이 필요하며 본 연구에서는 DP를 활용하여 역공학기법으로 3D 모델을 구성하였다.

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	비정형건축물이란?	비정형건축물은 건물의 전체 또는 일부가 기존의 사각형 위주에서 벗어나, 기울거나 좁아지거나 뒤틀린 형태이거나 자유로운 곡선 형태를 가지고 있는 건물을 말한다 (김선우 2009). 이러한 비정형 건축물의 건설에서 가장 어려운 공정은 복잡한 디자인으로 이루어진 외장부재를 제작 및 시공하는 것이다.
	비정형 건축물의 건설에서 가장 어려운 점은?	비정형건축물은 건물의 전체 또는 일부가 기존의 사각형 위주에서 벗어나, 기울거나 좁아지거나 뒤틀린 형태이거나 자유로운 곡선 형태를 가지고 있는 건물을 말한다 (김선우 2009). 이러한 비정형 건축물의 건설에서 가장 어려운 공정은 복잡한 디자인으로 이루어진 외장부재를 제작 및 시공하는 것이다. 비정형 건축물의 외피는 NURBS (Non-Uniform Rational B-Spline) 라 불리는 이중곡률의 곡면부재를 포함하게 된다.
	패널최적화 과정이 필요한 이유는?	이러한 비정형 건축물의 건설에서 가장 어려운 공정은 복잡한 디자인으로 이루어진 외장부재를 제작 및 시공하는 것이다. 비정형 건축물의 외피는 NURBS (Non-Uniform Rational B-Spline) 라 불리는 이중곡률의 곡면부재를 포함하게 된다. 이러한 형태를 가진 외장부재를 시공하기 위해서는 먼저 복잡한 기하학적 형태의 이중곡률 외피를 제작과 시공이 가능한 형태와 크기로 나누어야 하며 나누어진 외피 패널은 비정형 곡면의 곡률이 클수록 공사비가 증가하기 때문에 복잡한 2방향 곡률을 갖는 곡면이 최소가 되도록 재해석하는 최적화과정을 거쳐야 한다.

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