• 한국건설관리학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.35-43
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• 2013

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.

• 한국건축시공학회지
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• 제13권5호
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• pp.434-440
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• 2013

최근 건축은 정형의 건축물의 외관과 설계 범위를 벗어난 비정형의 설계, 시각화, 3차원 모델 구현이 이루어지고 있다. 일반 정형건축물과는 달리 비정형건축물의 지붕과 외벽은 디자인 중심의 외벽시스템과 배수, 방수의 성능을 지닌 지붕마감시스템으로 설계되고 시공되었다. 그러나 비정형 건축물은 외벽과 지붕의 구분이 없어지고 외피로의 개념으로 통합된다. 또한 건축설계의 디자인 트렌드가 정형에서 비정형의 자유로운 형태로 급변하고 있어 각종 현상설계 및 턴키 등 설계경기의 당선을 위하여 비정형의 건축물이 자주 등장하고 있다. 기존 비정형 건축구조물의 곡면외피를 시공하기 위해서는 스틸 각파이프나 C형강으로 비정형 형태를 만들고 거기에 외장을 시공한다. 그러나 이는 공사 기간 지연과 높은 공사비용이 소요되는 문제점이 있다. 제작, 설치, 검측 후 비정형 패널의 부착 오류, 줄눈의 불일치, 곡면의 직선 시공 등의 오류가 매우 빈번히 발생하고 있다. 이에 본 연구는 3차원 좌표제어 기술의 하나인 CNC Twisted Tube 공법을 적용한 구조체의 시공과정을 면밀히 검토하여 3차원 좌표제어 기술로 비정형 건축물의 구현 방안을 제시한다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2009년도 춘계학술발표논문집
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• pp.565-570
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• 2009

국내의 비정형 건축물은 현재 도입기로, 동대문디자인파크, 전곡선사박물관, 부산국제영화센터 등이 건설 계획 되어지고 있지만 대부분이 실시설계 또는 착공단계에 머물고 있고, 아직까지 구체적인 시공단계에 이른 건축물이 없는 실정으로 비정형외장재의 이중곡률 (Non-Uniform Rational B-Spines)을 반영한 프로토타이핑(Prototyping), 패널화(Panelizing), 현장조립 시 기하학 통제기법, 시공오차 측정기법, As-Planned 도면과 As-Built 도면의 비교를 통한 준공도면의 작성기법 등에 대한 준비가 절실히 필요한 상황이다. 그러나 현재 비정형 건축물의 설계는 초기계획(Concept Design) 단계에서 건축가와 구조기술자의 협업 중요성만 강조되고 있고, 건축물이 비정형화됨에 따라 기하학적으로 설계 및 시공되어야 하는 건축물의 외장재에 대한 설계방법과 시공단계에서 시공품질 확보방안, 시공 하자를 유발시키는 다양한 변수에 대한 대응방안 등은 아직까지도 그 중요성을 인식하지 못하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 비정형 건축물의 설계에 사용되는 Architectural Geometry Control 도구 중 그 활용성이 부각되어 지고 있는 Bentley 사의 Generative Components를 활용하여 비정형 건축물의 이중곡률 곡면외장재의 부재생산을 위한 패널화, 제작도면 추출에 관한 연구를 수행하고자 한다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.84-96
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• 2013

최근 건설 산업의 디지털화로 인하여 건축 디자인이 정형에서 자유로운 비정형 형태로 변화하고 있다. 특히, 국내에서는 최근 비정형이 디자인 경향으로 도입되어 현상설계, 턴키 등에서 설계 당선을 위한 디자인 요소로 많이 적용되고 있다. 그러나 기존의 정형 건축물의 외벽공법을 비정형 건축물의 외피에 그대로 적용함으로써 누수 및 크랙 등 다양한 하자가 발생하고 있다. 이러한 문제점을 개선하고 공사기간과 공사비를 최소화할 수 있는 비정형 건축물의 설계와 시공이 새로운 기술로 도입되고 있다. 이에 본 연구는 비정형 외피시스템 구현을 위한 공법을 국내외 비정형 건축물의 외피시스템 사례 분석을 통하여 실증적으로 시사점을 도출하고 비정형 건축물 외피시스템의 설계와 시공시 고려해야 할 사항을 다음과 같이 제시하였다. 첫째, 시공성을 고려한 비정형 형태의 설계가 되도록 하여야 한다. 둘째, 2방향 곡면을 정확히 구현할 수 있는 단위 패널 생산 기술의 개발이 필요하다. 셋째, 비정형 콘크리트 외피용 노출 콘크리트 거푸집을 개발하여야 한다. 넷째, 외피 시스템을 부위별로 구분하여 우수처리와 방수를 위한 재료와 공법 특성과 유지관리 방안을 고려하여야 한다.

• 전산구조공학
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• 제29권2호
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• pp.12-17
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• 2016

본 기사에서 대형 비정형 건축물의 시공 중 자동 모니터링 사례를 소개하였다. 소개한 사례에서는 무선 자동 계측 시스템을 이용하여 변형률계, 경사계, 변위계 등이 총 88개 설치되어 약 13개월 동안 장기 모니터링이 수행되었다. 무선 자동 계측시스템은 장기간의 데이터를 확보하고 데이터 간의 상관성 및 이력분석을 용이하게 하였다. 이를 통해 대상 구조물의 시공 중 안전성 및 안정성을 확보하고, 정밀 시공을 구현하는데 기여할 수 있었다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.95-106
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• 2014

비정형 건축물의 건설에서 가장 어려운 공정은 복잡한 디자인으로 이루어진 외장패널을 제작 및 시공하는 것이다. 설계자는 비정형 건물의 부드러운 곡면형태를 훼손하지 않는 범위 안에서 복잡한 곡면을 갖는 패널의 양을 축소하여 패널제작 및 시공비용을 최적화함이 필요하다. 특히 설계초기단계에서 다양한 건축외관을 디자인하고 각 설계대안의 예상공사비를 추정하면서 설계의도를 충족하는 적절한 대안을 찾는 것은 대단히 중요하다. 하지만 대부분의 설계사무소들은 비정형 건축물의 패널최적화에 대한 이해, 기술 및 데이터가 부족하여 초기설계 단계에서 예상공사비 산정, 설계 대안 비교를 통한 예상공사비 조정등의 업무를 효과적으로 수행하지 못하고 있는 실정이다. 본 연구는 비정형 건축물 설계자가 쉽게 접할 수 있는 범용 어플리케이션을 이용하여 비정형 건축물의 외장패널을 최적화하는 방법을 제시하며 최적화 결과와 국내 비정형 건설프로젝트의 외장공사에 대한 실적공사비를 접목하여 최적화 진행에 따른 공사비 변화정도를 산출하는 방법을 제시한다. 연구결과의 적용성을 검증하기 위해 국내에서 최근 완공된 비정형 건축프로젝트의 사례연구를 수행한다.

• 한국건축시공학회지
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• 제16권6호
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• pp.579-585
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• 2016

3차원 이미지 스캐닝 기술은 복잡한 비정형 건축물의 외피의 정확한 형상과 위치 데이터를 확보하는데 효과적이다. 3차원 이미지 스캐닝 기술의 세부 과정인 점 군집화, 메쉬표면 분리, 넙스 표면 생성, 파라메트릭 솔리드 모델을 통하여 비정형 건축물의 형상을 구축할 수 있다. 이에 본 연구는 비정형 건축물의 외장재 제작과 시공을 위한 3차원 이미지 스캐닝에 의한 역설계 프로세스와 사례 분석을 통하여 시사점을 도출한다. 본 연구의 결과는 역설계 기술을 사용한 3차원 형상 기술과 설계 요소화 방법을 다양한 건설 프로젝트에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국건축시공학회지
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• 제18권1호
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• pp.89-98
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• 2018

최근 비정형 건축물의 관심과 수요가 증가하면서 비정형 건축물 시공기술에 관한 중요도가 높아지고 있다. 그러나 국내의 비정형 콘크리트 부재 시공기술은 거푸집으로 제작하는 것에 많은 시공기간과 공사비용이 소요된다. 따라서 본 연구에서는 비정형 콘크리트 부재 생산 시 생산기간을 단축하고 비용을 절감할 수 있는 LOM 방식의 3D 프린터를 이용한 비정형 콘크리트 부재 생산 프로세스를 제시하고, Mock-up test를 통해 생산프로세스의 타당성을 검증하였다. 연구결과, 본 생산 프로세스는 기존 강재 거푸집을 이용한 시공기술 대비 약 47.8% 제작기간 단축 효과와 56.2%의 비용절감 효과가 나타났다. 본 연구의 결과인 3D 프린터를 이용한 비정형 콘크리트 부재 생산 프로세스는 비정형 콘크리트 부재 생산의 생산성 향상을 비롯한 비정형 건축물 시공의 새로운 공법활성화에 기여할 것으로 기대된다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.38-46
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• 2014

2007년 독일의 건축 잡지 바우넷에서 선정한 세계 5대 설계사들의 2006 ~ 2010년 설계한 전체 설계 중 25%가 비정형 건축물로, 비정형 건축물은 도시, 국가의 랜드마크로서 그 사회적, 경제적 파급효과가 매우 크다. 국내 또한 인천세계도시축전 기념관, 킨텍스 제2전시관, 동대문디자인 플라자 등 비정형 건축물이 증가하고 있다. 그러나 이러한 설계 트렌드 및 증가하고 있는 비정형 건축물의 수요에 반해 이를 충족할 만한 비정형 건축 프로젝트의 설계 및 시공 관리 경험 부족으로 인해 비정형 프로젝트는 수익성을 기대하기 어렵고, 완공 후에도 많은 문제들이 부각되고 있다. 특히 국내 인력의 비정형 프로젝트 수행 경험부족으로 인해 불확실한 공사비 예측, 설계 과다변경 등으로 인해 완공 후에도 품질 문제를 비롯한 공사비 상승 관련 문제들이 계속 발생하고 있으며, 이와 같은 비정형 건축물의 특성을 고려하지 못한 초기 계획은 프로젝트 수행 시 실제와 그 차이가 커 프로젝트 관리 리스크로 작용하지만 아직 비정형 건축물 프로젝트 관련 실적자료나 사례분석 자료 구축은 미비로 인해 어려움을 겪고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 비정형 건축물 공사 중 생산성이 낮은 공종을 선정하여 작업 프로세스 분석 및 실제 현장 생산성 자료 분석을 통해 실질적인 생산성 자료 구축 및 비정형 건축물 공사 생산성 향상 방안을 제시하고자 한다.

• 한국건축시공학회지
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• 제19권5호
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• pp.449-456
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• 2019

최근 비정형 건축물의 비중이 증가함에 따라 거푸집 재사용이 불가하여 건설폐기물이 증가하고 있는 추세이다. 또한 비정형 건축물 건축 시 생산자의 숙련도에 따라 비정형 패널의 품질이 결정되며 이에 따른 정확한 공사비 측정불가 및 인건비 증대라는 문제점이 있다. 본 연구는 이러한 비정형 건축물의 문제점을 보완하기 위하여 오차율이 적고 작업성이 좋은 최적의 배합을 찾는 것을 목표로 실험을 진행한다.