3D Scanning을 활용한 비정형 외장재 시공공법 검토

3D SCANNING을 활용한 비정형 외장재의 시공공법 검토

Construction Methods Review of Freeform Envelope Using 3D Scanning

2014. 11.

2014. 한국건축시공학회 추계 학술발표 대회

디지털 건축연구소 위드웍스 김성진/

일성건설㈜ 박성진/

㈜범아엔지니어링 최영재/

창원대학교 건축공학과 류한국

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한국건축시공학회 추계 학술발표대회

1. 연구 배경

2. 국내 비정형 건축 시공의 문제점

3. 측량 방식과 BIM의 상호 관계성 비교

4. 3D Laser Scanning Process

5. 3D Laser Scanning의 활용한 비정형 패널 시공사례

5-1. MBC 상암동 신사옥 판매시설

5-2. 세종시 정부 종합청사 3단계 1구역 건립공사

6. 결론

[ 목 차 ]

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한국건축시공학회 추계 학술발표대회

디지털 기술의 보급으로 비정형 건축물의 증가

Digital Fabrication을 활용한 공장제작, 현장 조립 공법으로의 시공 방법 변화

BIM 기술의 보급화 및 BIM 과 Digital Fabrication과의 효율적 연계 방안

비정형 건축물의 Pre Fabrication화를 위해서는 As-Built 정보의 활용이 필수적임

3D Laser Scanning 은 가장 효율적으로 As-Built의 취득이 가능함.

1. 연구배경

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한국건축시공학회 추계 학술발표대회

2. 국내 비정형 건축 시공의 문제점

시공 오차 과다 발생으로 인해 시공품질이 낮음. CNC 제작, 시공품질 확보를 위한 시공관리 Process가 없음.

BIM을 기반으로 한 Digital

Fabrication의 활용 필요

2014 인천아시안게임 계양경기장

부산 영화의 전당

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한국건축시공학회 추계 학술발표대회

3. 측량 방식과 BIM의 상호 관계성 비교

구분 Total Station 3D Laser Scanner

특징

좌표점(Point) 의 측량 정형적인 형상, 직선형상의 측량

Data 확보에 용이 복잡한 형상을 측량하는데 많은 시간이 소요됨.

형상을 Cloud Point 형식 생성함

곡면이나 일정한 규칙이 없는 형태의 측량에 유리함.

적용 지적 측량, 기준점 측량 플랜트, 문화재 복원, 토목구조물 변형 및 유지관리

BIM 상호 관계성

BIM DATA간의 호환작업 불가능 Laser Scanning을 통해서 받아들여진 Aa-Built Data와 BIM Data간의 호환 작업성이 뛰어남

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한국건축시공학회 추계 학술발표대회

4. 3D LASER SCANNING PROCESS

기준점 측량 3D 스캐닝 DATA 가공처리 AS-BUILT DATA +

BIM

Point Cloud

3D Fabrication Data

3D Scanning BIM DATA+ Point Cloud

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한국건축시공학회 추계 학술발표대회

5-1. MBC 상암동 신사옥 판매시설

5. 3D LASER SCANNING의 활용한 비정형 패널 시공사례

Total Station으로 3D 철골 곡면의 시공 현

황 및 정밀한 As-Built Model 생성 불가

3D Scanning을 활용하여 비정형 외장재

설치를 위한 Sub Structure (BIM 모델) 와 철골 구조체(3D Scanning Data) 간의 간섭 및 시공오차 검토

철골과 외장재 substructure와 간섭되는 부분은 형상 재검토 및 수정

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한국건축시공학회 추계 학술발표대회

5. 3D LASER SCANNING의 활용한 비정형 패널 시공사례

Sub Structure와 Main 구조 간섭 발생 Point Cloud Data

Scanning Data 반영

Pre Fabrication Panel Installation Interior View

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한국건축시공학회 추계 학술발표대회

5. 3D LASER SCANNING의 활용한 비정형 패널 시공사례

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한국건축시공학회 추계 학술발표대회

5-2. 세종시 정부종합청사 3단계 1구역

5. 3D LASER SCANNING의 활용한 비정형 패널 시공사례

•Architect : 토문건축

•시공: 일성건설㈜ 컨소시엄

•발주처: 안전행정부

•공사기간: 2012~2014

•위치: 충청남도 연기군 남면 방축리 일원

•연면적: 56,465.87 m2

•건물용도: 업무시설

•규모: 지하1층, 지상8층

•높이: 38.1m

•구조: 철골구조

•마감: AL. Sheet Panel/ 로이복층유리

•전체 와플 파사드 면적: 16,135m2

•전체 차수벽, 외장패널공사기간: 7개월

•비정형 구간 면적: 3,486m2

•비정형 패널 현장 설치 기간: 2주

3D Scanning 구간

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한국건축시공학회 추계 학술발표대회

• 수많은 각도에 대응하기 위해서는 압출몰드를 이용한

디테일로 해결 불가

외벽 공법 변경

[ A-Section ]

[ B-Section ]

[ C-Section ]

압출몰딩 변위

압출몰딩 비틀림변위

B

A

C

▣ 비정형 구간 Detail 검토

5. 3D LASER SCANNING의 활용한 비정형 패널 시공사례

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▣ 디테일 및 외벽 시스템 변경 ▣ 공법변경 모형작업

기존: 가스켓 시스템

변경: 오픈조인트 패널+차수벽 시스템

5. 3D LASER SCANNING의 활용한 비정형 패널 시공사례

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▣ Mock-Up

▣ 3D Laser Scanning

외장재 지지용 하지 및 창틀: 제작 및 시공 시 오차 발생

5. 3D LASER SCANNING의 활용한 비정형 패널 시공사례

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한국건축시공학회 추계 학술발표대회

Point Cloud Data

As-Built Modeling

As-Built Modeling

Panel 재구축

3D Scanning

Point Cloud 취득

As-Built Modeling (창문, 하지)

비정형 Panel 재 구축

비정형 Panel Pre-Fabrication

비정형 Panel 현장설치

5. 3D LASER SCANNING의 활용한 비정형 패널 시공사례

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한국건축시공학회 추계 학술발표대회

가이드 플레이트 적용

5. 3D LASER SCANNING의 활용한 비정형 패널 시공사례

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5. 3D LASER SCANNING의 활용한 비정형 패널 시공사례

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5. 3D LASER SCANNING의 활용한 비정형 패널 시공사례

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5. 3D LASER SCANNING의 활용한 비정형 패널 시공사례

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6. 결론

1. 비정형 건축물의 외장재 제작 및 시공 시 공기절감 및 시공 품질 향상을

Pre-Fabrication화 되어야 함.

2. 비정형 건축물의 정확한 As-Built 모델을 구축과 외장패널 Pre-Fabrication을

위해서는 3D Laser Scanning이 효과적임

3. 3D Laser Scanning을 바탕으로 As-Built BIM Model을 구축할 경우 비정형 외장재

시공을 위한 공기절감 및 시공품질 확보가 가능함.

4. 대용량의 Cloud Point Data를 실시간으로 활용할 수 있는 시스템에 대한 연구 필요.