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비정형 구조물의 시공성을 고려한 3차원 디지털 설계 최적화 프로세스

3D Digital Design Optimization Process Considering Constructability of Freeform Structure

한국건설관리학회논문집 = Korean journal of construction engineering and management, v.14 no.5, 2013년, pp.35 - 43  

류한국 (국립창원대학교 건축공학과)

초록
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최근 상당기간과 공사비를 최소화할 수 있는 비정형 건축물의 설계와 시공이 새로운 기술로 구현되고 있다. 이는 비정형 건축물의 최적화 설계와 부재화를 통한 공장 생산 시스템과 현장 조립 및 설치 기술로 가능하다. 비정형 건축물의 구현을 위한 연구가 진행되어 왔으나 여전히 비정형 건축물 시공은 설계오류와 시공자의 도면이해 부족, 시공경험 및 공법의 부재 등으로 인하여 시공 품질과 공기, 공사비 증가 등의 잠재적 리스크를 포함하고 있다. 비정형 건축물의 시공품질 향상과 공기단축 및 시공비 상승의 문제점을 해결하기 위한 3D 디지털 설계와 제작 기술을 적용하는 것이 중요하다. 이에 본 연구는 비정형 구조물의 시공성을 고려한 3차원 디지털 설계 최적화 프로세스를 제안한다. 궁극적으로 본 연구는 비정형 구조물의 구조검토, CNC(Computerized Numerical Control) 가공에 의한 부재의 정밀제작, 설치, 시공의 오차관리로 최적 시공의 근간이 되는 비정형 건축물 외피 시스템 구현을 위한 최적화 설계 프로세스를 제시한다.본 연구는 비정형 건축물을 구현한 사례를 살펴보고 디지털 설계 프로세스와 적용 프로그램을 살펴본다. 비정형 건축물의 설계도의 3D 디지털 데이터 구축과 디지털 최적화 구현 사례로 4대강 대표 물문화관(The ARC)을 중심으로 설계단계에서 적용된 최적화 기법을 순차적으로 분석하여 비정형 건축물의 3차원 좌표제어에 대한 방법론을 제시한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Nowadays the widely used media in architecture include visualizations, animations and three-dimensional models. 3D digital methods using active CAM(Computer Aided Manufacturing) and CNC(Computerized Numerical Control) imaging have been developed for accurate shape and 3D measurements in freeform bui...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이에 본 연구는 비정형 구조물의 시공성을 고려한 3차원 디지털 설계 최적화 프로세스를 제안한다. 궁극적으로 본 연구는 비정형 구조물의 구조검토, CNC(Computerized Numerical Control) 가공에 의한 부재의 정밀제작, 설치, 시공의 오차관리로 최적 시공의 근간이 되는 비정형 건축물 외피 시스템 구현을 위한 최적화 설계 프로세스를 제시한다.
  • 비정형 건축물 구축을 위한 공법을 결정하고 가상 시공모델을 검토하여 시공 가능성을 파악한다. 비정형 건축물의 골조와 마감 비용을 산정한다.
  • 비정형 건축물의 설계도의 3D 디지털 데이터 구축과 디지털 최적화 구현 사례로 4대강 대표 물문화관(The ARC)을 중심으로 설계단계에서 적용된 최적화 기법을 순차적으로 분석하여 비정형 건축물의 3차원 좌표제어에 대한 방법론을 제시한다. 이에 본 연구는 비정형 구조물의 시공성을 고려한 3차원 디지털 설계 최적화 프로세스를 제안한다. 궁극적으로 본 연구는 비정형 구조물의 구조검토, CNC(Computerized Numerical Control) 가공에 의한 부재의 정밀제작, 설치, 시공의 오차관리로 최적 시공의 근간이 되는 비정형 건축물 외피 시스템 구현을 위한 최적화 설계 프로세스를 제시한다.
  • 이에 본 연구는 비정형 외피시스템의 구현을 위한 업무 프로세스를 살펴보고 비정형 건축물의 설계 및 시공 프로세스는 프로그램의 특징에 따라 비정형성을 구현할 수 있는 프로그램 도구들을 살펴보았다.
  • 2) 즉, CAM(Computer Aided Manufacturing)과 CNC 로 디지털 제어 기술이 가능한 프로그램과 구현 장비로 디지털 좌표 정보를 근간으로 3차원 물체의 생산이 가능하다.) 따라서 본 연구는 비정형 건축물을 구현한 사례를 살펴보고 디지털 설계 프로세스와 적용 프로그램을 살펴본다. 비정형 건축물의 설계도의 3D 디지털 데이터 구축과 디지털 최적화 구현 사례로 4대강 대표 물문화관(The ARC)을 중심으로 설계단계에서 적용된 최적화 기법을 순차적으로 분석하여 비정형 건축물의 3차원 좌표제어에 대한 방법론을 제시한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
비정형 건축물의 설계와 시공 상당기간과 공사비를 줄일 방법은 무엇인가? 최근 상당기간과 공사비를 최소화할 수 있는 비정형 건축물의 설계와 시공이 새로운 기술로 구현되고 있다. 이는 비정형 건축물의 최적화 설계와 부재화를 통한 공장 생산 시스템과 현장 조립 및 설치 기술로 가능하다. 비정형 건축물의 구현을 위한 연구가 진행되어 왔으나 여전히 비정형 건축물 시공은 설계오류와 시공자의 도면이해 부족, 시공경험 및 공법의 부재 등으로 인하여 시공 품질과 공기, 공사비 증가 등의 잠재적 리스크를 포함하고 있다.
시드니오페라하우스는 총공사비가 얼마인가? 비정형 건축물의 대표 작품으로 1973년에 완성된 시드니오페라하우스는 총공사비가 102백만달러로 초기 예상 공사비인 7백만불에 비하여 14배가 초과되었으며 공사기간은 14년이 소요되어 10년이 증가하였다. 쉘 구조 최적화 설계에는 12번의 형태 검토로 지름 75m 구형의 형태를 도출하는 데 7년이 소요되었다.
시드니오페라하우스의 공사기간은 몇 년인가? 비정형 건축물의 대표 작품으로 1973년에 완성된 시드니오페라하우스는 총공사비가 102백만달러로 초기 예상 공사비인 7백만불에 비하여 14배가 초과되었으며 공사기간은 14년이 소요되어 10년이 증가하였다. 쉘 구조 최적화 설계에는 12번의 형태 검토로 지름 75m 구형의 형태를 도출하는 데 7년이 소요되었다.
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참고문헌 (14)

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  2. 문상덕.이상진.옥종호 (2009). "비정형 건축물의 시공관리를 위한 Laser Scanning 기술의 실험적 적용". 정기학술발표대회 논문집, 제9권, 한국건설관리학회, pp. 795-798 

  3. 박정대 (2009). "구축정보모델로써 디지털마스터모델의 건축 적용특성에 관한 연구". 대한건축학회논문집 계획계, pp. 99-106 

  4. 박정근.이명식 (2008). "비정형 건축에 있어서 BIM(Building Information Modeling)의 적용방안에 관한 연구". 대한건축학회 학술발표대회 논문집, 제28권 제1호, pp. 209-212 

  5. 박정욱.김상철.이상수.송하영 (2009). "사례분석을 통한 국내 BIM 적용 문제점 및 대안 도출에 관한 연구". 한국건축시공학회 논문집, 제9권 제4호, pp. 93-102 

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  9. 전유창 (2009). "건축 설계와 시공의 최적화를 위한 도구로서의 파라메트릭 디자인". 대한건축학회, pp. 22-26 

  10. 최순용.김진균 (2009). "구축정보모델로써 디지털마스터모델의 건축 적용특성에 관한 연구". 대한건축학회논문집 계획계, 제25권 제4호, pp. 99-106 

  11. 최정민.권순호.고기웅.김대옥.옥종호 (2009). "3D 엔지니어링 설계 도구를 활용한 비정형 건축물의 외장제작 도면화 개발에 관한 연구". 한국산학기술학회 춘계 학술발표논문집, pp. 565-570 

  12. Guzik,A (2009). Digital fabrication inspired design: Influence of fabrication parameters on a design process. [master's thesis]. [London]:University College London; p. 71 

  13. Kloft,H (2009). "Fabricating architecture(selected readings in digital design and manufacturing)". New York(USA): Rinceton Architectural Press, p. 111 

  14. Ryu,HG Kim,SJ (2012). "Case study of concrete surface design and construction method for freeform building based on BIM". Journal of the Korean Institute of Building Construction, 12(3), pp. 347-357 

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