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3D 프린터, 건축 분야로 활용도 넓혀

건축 모형은 건축물의 기본 설계가 끝난 단계에서 건축물을 완성했을 때의 모습을 확인할 수 있고 2D 도면으로는 확인할 수 없던 건물의 형태나 기능 등 정확한 정보를 전달해준다. 건축 모형 제작은 설계 데이터와 0.1mm의 오차도 전체 모형에 큰 영향을 줄 수 있어 굉장히 정밀한 작업이 필요하다. 건축분야에서는 정밀한 형상 표현과 제작 시간 단축을 위해 3D 프린터를 활용한 건축 모형 제작이 늘고있는 추세다.

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3D 프린터를 활용한 건축 모형 제작 사례가 늘고있다. 세밀한 건축 디자인 요소를 표현함은 물론 투명 재질로 건축 모형을 만드는 트렌드를 반영하기 위함이다. 특히 스트라타시스의 3D 프린터는 정교하고 복잡한 건축 설계 모형을 신속하게 출력이 가능하다. 또한, 결과물의 퀄리티가 우수해 건축 설계 분야에서 활용이 두드러지고 있다.

스트라타시스의 3D 프린터를 적극 활용하고 있는 희림종합건축사사무소(이하 희림) 모형 제작팀의 이야기를 빼놓을 수 없다. 한국 건축 설계 업체를 대표하는 건축 설계 및 감리 회사인 희림은 인천국제공항 제1 여객터미널, 베트남 롱탄국제공항, 카타르 알투마마 스타디움, 아제르바이잔 바쿠올림픽스타디움, 동북아무역센터 건축설계를 담당했다.

복잡하고 정교한 건축 구조도 문제없이 작업

스트라타시스의 PolyJet 3D 프린터 Objet30 Pro를 도입한 희림은 정밀한 형상을 빠른 시간 내에 표현할 수 있게 됐다. 이 장비를 도입함으로써 희림은 카타르 전통모자인 ‘Gahfiya’의 패턴에서 영감을 얻은 카타르 월드컵 경기장 ‘알투마마 스타디움 (Al Thumama Stadium)’의 복잡한 건축 모형을 구현해 냈다. 형상이 복잡하고 곡면으로 구성되어 있어 수작업으로 표현하기 힘들었던  디자인을 3D 프린터를 활용하여 표현할 수 있었다.

또한,실내 공간을 투명한 유리 지붕으로 씌우는 형태의 건축물인 아트리움 안쪽에 조밀하게 자리 잡은 복잡하고 정교한 구조물을 3D 프린터로 구현해내는 데 성공했다.스트라타시스의 수용성 서포트 재료를 이용하여 3D 프린터로 조형한 건축 모형 파트를 수조에 1~2시간 담가 놓으면 서포트가 신속하고 쉽게 제거된다. 직접적인 작업을 감소시키고, 워터젯으로 서포트 제거 시 제거하기 힘든 내부 공간에 접근 가능하므로 건축 모형처럼 정교하고 쉽게 파손되기 쉬운 모델에도 적합하다. 기존의 3D 프린팅 기술로는 서포트를 제거하는 과정에서 얇은 구조물들이 파손되고 변형됐다. 그 때문에 건축물의 복잡하고 세부적인 형상을 구현하는 데 많은 어려움이 있었다. 하지만 스트라타시스의 수용성 서포트 재료를 적용하여 건축 모형의 전체적인 품질을 향상할 수 있었다.

한 명의 작업자 몫 해내는 3D 프린터

3D 프린터 도입 이후 수작업으로 건축 모형을 만들던 모형 제작 방식도 달라졌다. 이전에는 아크릴판을 레이저 커팅기로 절단한 후 열풍기로 열을 가해 원하는 형상을 구현해 냈다. 수작업으로 진행되다 보니 작업 시간이 오래 걸리고 설계 데이터와 오차가 발생할 가능성이 높았다. 작업 기간 내내 상주해야 하는 작업자는 잦은 야근으로 피로도도 컸다. 특히, 3D 곡률과 곡면 파사드 등 복잡한 디자인 설계 요소들을 표현하기에는 한계가 컸다.

하지만 스트라타시스의 3D 프린터 도입으로 작업 효율성을 높였다. 무엇보다 수작업으로 모형을 만들어 작업자의 업무 강도가 높았던 과거 작업 방식과 달리 프린터만 가동하면 복잡한 디자인 그대로 결과물이 나와 3D 프린터가 한 명의 인력을 대체해 준다는 점에서 작업자의 만족도가 상당히 높았다.

실제 희림은 베트남의 롱탄국제공항 국제 현상 설계에 제출할 건축 설계 모형을 제작할 때, 스트라타시스의 3D 프린터로 나흘 만에 빠르고 정밀한 모형 제작할 수 있었다. 또한, 베트남의 문화적 특색을 담아낸 연꽃을 모티브로 디자인해 유연한 3D 곡률을 모형으로 표현하는 것이 관건인 롱탄 국제공항의 미려한 곡면 형태의 지붕을 정밀하게 구현해냈다. 출력한 8개의 파트를 조립해 색을 입히고 접착제로 조립해 건축 모형을 완성했다.

그 결과 희림은 미국, 영국, 독일 등 해외 건축 설계 전문 업체들을 물리치고 총 사업비 1조 8,000억 원, 기본 설계비 약 2,000만 달러에 달하는 대형 국책 사업 수주에 성공했다. 3D 프린터의 우수한 생산성을 확인한 희림 은 스트라타시스의 Objet Eden260VS를 추가로 도입했다.

3D 프린터 활용 방안 넓힐 예정

희림 모형 제작팀의 김성우 실장은 “스트라타시스 3D 프린터는 정교하고 복잡한 건축 설계 모형을 신속하게 출력해줄 뿐만 아니라, 수작업으로 모형을 만들 때보다 퀄리티가 우 수한 결과물을 만들어줘 회사 내외에서 모형 제작팀의 능력을 인정받게 해준 장비”라며 “3D 프린터가 프린팅하는 동안 다른 업무를 처리할 수 있기 때문에 퇴근 시간도 빨라져 워라밸(Work and Life Balance)을 찾아 줬다”고 말했다. 이어 “모형 제작팀 뿐만 아니라 연구 부서, 주거 설비 부서에서도 3D 프린터를 활용할 수 있는 방안을 강구할 예정”이라고 향후 계획을 설명했다.

About 김란영 기자

따끈한 밥 위에 스팸 한 조각처럼 감칠맛 나는 기사로 여러분의 입맛을 책임지겠습니다. 맛있게 읽으세요 :)