스크랩 FBLM 이란

[휘바람 소리]

   비정형 건축물의 가장 큰 특징은 기존의 2차원적인 다면투상도에는 완벽한 정보를 담을 수 없다는 것이다.   설령 3차원적인 모델링(BIM)으로 건축물의 정보를 담아 낼 수 있다고 하더라도 이를 모니터 밖으로 꺼낼 수 있는 3차원적인 가공방법(CNC,RP)에 한계가 있는한 2차원적인 플로터 용지에 제약될 수 밖에 없다.

  FBLM (Freeform Building Lifecycle Management) 은 비정형건물의 설계 및 시공에 필요한 엔지니어링 데이터 관리서비스를 말한다. 즉,  FBLM은 비정형 건축물의 정보를 모니터 밖으로 꺼내는 것을 감안하여 구축된 엔지니어링 모델링 데이터FreeBIM : (Freeform Building Information Modeling)와 현치도 활용방법등을 말하며, 이러한 기술적 서비스를 제공하는 프리폼건축연구소의 '데이터 매니저 그룹 서비스'를 지칭하기도 한다.

Freeform Building Lifecycle Management	Freeform Building Information Modeling

프랭크 게리는 일반BIM을 사용하지 않는다.

   최근 국내에서도 '동대문디자인플라자'(옛 동대문운동장) 건설등으로 비정형 건축물과 이를 가능케하는 3차원 설계에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히, BIM을 활용한 새로운 3차원 설계 및 시공방법에 관심이 집중되고 있는데, 이 일반 BIM에 사용되는 Revit이나 ArchiCAD 등은 건축 설계분야가 3차원 디자인으로 변해가는 과도기적인 툴이라 하겠다.

PLM과 FBLM 그리고 BIM의 위치

 99%에 해당되는 거의 모든 건축물은 비교적 정형화 되어있다. 이를 3차원적으로 해결하는 방안으로써 BIM은 최고의 선택이라 하겠다. 그러나, 1%에 해당하는 '동대문디자인플라자'와 같은 비정형 건축물은 Revit등과 같은 정형화된 툴로써는 해결할 수 없다. 프랭크 게리가 Revit으로 설계한다는 얘기는 들어 본적이 없을 것이다.

   비정형 건축물을 해결하기 위해 프랭크 게리나 자하하디드는 자동차나 항공기,선박 등의 제조에 사용되는 Rhino, CATIA, Pro-e등과 같이 전혀 다른 툴을 사용하여 3차원 설계를 진행하고 시공에 필요한 현치도 데이터를 산출한다.

자하하디드의 Rhino 디자인 작업

 즉, 일반BIM이 아닌 비정형 건축물에 최적화된 새로운 툴과 방법이 필요함을 알 수 있다. 프리폼건축연구소에서는 한국현실에 맞는 'FBLM'이라는 비정형 건축물에 적용가능한 새로운 건축방법론을 개발하여 비정형 건축물 구축에 적극활용하고자 한다.

 Revit은 비정형의 디테일구현에 어려움이 있고, CATIA는 건축계의 현실이 고려되지 않은 고가의 소프트웨어로 국내의 보편적인 비정형 툴로써 자리하는데는 어려움이 있을 것으로 본다.

  이에 대한 확실한 대안은 바로 라이노(Rhino)이다. 비정형의 디테일과 저렴한 가격으로 한국현실에 가장 맞는 비정형 툴로써 자리 매김 할 것으로 보인다. 

'종표꼭지점' 현상

   네모난 건물에서는 발견되지 않으나, 비정형 건축물에서 발견되는 꼭지점의 복잡한 현상이 있다.

'종표꼭지점'이란 다른형태의 4개 이상의 면이 한 꼭지점에서 만날때 벽체두께가 주어지면 내부에는 2개이상의 꼭지점으로 늘어나는 현상을 말한다.

'종표꼭지점' 현상

   이러한 '종표꼭지점'현상은 두께가 감안되지 않은 단순 모형으로는 건물의 실제상황을 완벽히 파악 할 수 없으며, "모형을 만들 수 있으면 시공이 가능하다"라는 기존 설계방식에도 큰 오류가 있음을 알 수 있다.

  '종표꼭지점'을 해결하지 않고서는 비정형 건축물의 구축과는 점점 멀어질 수 밖에 없다. 이러한 '종표꼭지점' 문제로 인해 '다니엘 리베스킨트'는 덴버미술관 설계시에 모든 면들을 경사지게 만들었지만 꼭지점은 4개 이상의 면들이 만나지 않도록 디자인 되었다.

다니엘 리베스킨트의 '덴버미술관'과 '왕립 온타리오미술관'

고도의 공간지각력 필요

   비정형 건축물은 복잡한 형태로 인해 프로젝트에 참여하는 모두 이들에게 뛰어난 공간지각력을 요구한다.  더욱이 '종표꼭지점'등의 문제는 뛰어남을 넘어 고도의 공간지각력을 필요로 한다.

  비정형 건축물은 단순한 프로그램의 기능으로는 해결할 수 없는 직관적인 판단이 추가로 요구한다. 이는 프로그램 사용능력과는 별도로 뛰어난 공간지각력과 경험이 없이는 해결할 수 없는 상황이 발생한다는 것을 의미한다.

  공간지각력은 IQ적인 문제로 이는 많은 시간과 노력을 투자하여야만 갖출 수 있는 능력이다. 이런한 이유로 대부분의 건축참여자가 비정형 건축물의 3D 모델링을 두고도 해석하지 못하는 상황이 발생한다.

성균관대 도서관 FBLM

무의미한 다면투상도

  곡선형 자동차의 입면도가 어떤 수준의 의미를 갖는 것일까? 그것은 단순히 차의 크기를 나타낼 뿐 그 차를 만들 수 있는 제작도면의 의미를 가지지는 못할 것이다.

현대자동차 아반떼

 정형화된 네모난 건물은 다면투상도 만으로도 제작에 필요한 도면으로 충분히 활용가능하다. 그러나 비정형의 건축물은 다면투상도 만으로는 건축물의 크기정도나 알아 볼 수 있을뿐 제작도면으로써 의미는 갖지 못한다. 이러한 비정형의 건축물은 3차원 모델링데이터만이 제작도면으로써 의미를 가질수 있으며, 이를 활용한 2차원 현치도 출력이 감안되지 않은 모델링 데이터는 제작도면으로써 의미가 없다.

   BIM은 정형화된 네모난 건축물의 도면을 추출하기 위한 최적의 방법이다. 그러나, 비정형의 건축물에 있어서 도면이란 시공하는데 있어써는 아무런 의미를 갖지 못한다. BIM은 비정형 건축물의 설계 뿐만이 아니라 시공에 필요한 현치도를 산출하는데 주목적이 있다.

정형화 BIM vs 비정형화 FBLM

   BIM은 다면 투상도가 의미를 갖는 정형화된 건축물에 최적화 되어있으며, FBLM은 다면투상도가 전혀 의미가 없는 비정형의 건축물에 최적화 되어있다고 할 수 있다.

  프랭크 게리는 이러한 문제들을 해결하기 위해 'Gehry Technologies'라는 자회사를 만들고 "Digital Project"라는 일반 BIM과 전혀 다른 새로운 툴과  새로운 개념의 구축 방법론을 제시하고 있다. 프랭크 게리가 일반 BIM과 다른 툴과 방법론을 필요로 했듯이 우리나라 실정에 맞는 비정형건축물의 구축 관리방법이 바로 FBLM이라고 할 수 있고, 여기에 사용되는 데이터를 비정형건축물전용 FreeBIM이라고 한다.

또한 여기에 사용되는 툴은 저가의 고성능 프로그램인 라이노 관련 툴들이다.

정보보다는 시공성(CAM)

 BIM하면 기존의 3D모델링과 달리 정보의 중요성을 매우 강조한다. 이는 구축에 대한 문제가 없는 경우에서 가능한 이야기이다. 즉, 도면으로 모든 정보전달이 가능한 네모난 건축물에서나 기존 3D모델링과 비교차원에서 물량이니 견적이니 이야기 하는 것이다. 이를 비정형에 그대로 적용할 수는 없다.

 비정형건축물의 가장 큰 문제는 정보가 아니라 이보다 먼저 시공성에 있다. 도면만으로는 제작을 할 수 없는 원초적인 문제가 발생하는데, 정보까지 다루기에는 너무 어려운 일이다. 시공성이 확보된 3D모델링을 구축한 이후에나 정보를 운운할 수 있다. 이는 비정형 건축물을 BIM으로 진행한 사례가 전세계에서 거의 찾아보기 힘들다는 것에서도 잘 알 수 있다.

1:100 축척의 도면과 1:1 실척의 현치도

  BIM의 1:100 축적의 도면으로도 제작이 가능한 정형화된 건축물에 주로 사용된다. 그러나, 비정형 건축물의 1:100 축척의 도면은 제작도면으로써 의미가 없다. 1:1 실제크기의 현치도만이 제작에 필요한 가공정보를 제공해 줄 수 있다. 이러한 가공용 1:1 도면(일명 샵드로잉)을 추출하는데 주목적을 두고 있는 것이 FBLM의 FreeBIM이라고 할 수 있다.

종표꼭지점 해결의 어려움

  비정형 건축물의 문제점 중에 하나인 '종표꼭지점' 문제는 BIM 구축에 사용되는 Revit 이나 ArchiCAD로는 쉽게 해결되지 않는다. 정형화 된 룰에서는 이러한 비정형의 변수들을 잘 해결해 주지 못한다. 설령 어느정도 해결해 준다고 하더라도 사용자의 직관적인 편집을 넓게 허용하지 않는다.

   이러한 문제를 해결하지 않고서는 비정형의 구축에는 한계가 있다.  이러한 '종표꼭지점' 문제를 해결하고자 개발된 서비스가 바로 FBLM이라고 할 수 있다.

   비정형 건축물을 구축하기 위해서는 FBLM 활용이 필수적이여 이를 적용하기 위해서는 폭넓은 접근이 필요하다.

FBLM 매니저 그룹

  FBLM의 최고의 효과를 보기 위해서는 프로젝트 진행시 CM과 같은 설계와 시공을 포괄하는 'FBLM 매니저 그룹'을 두는 것이다. 이는 북경올림픽 주경기장 건설에서 "게리테크놀러지"가 맡은 역할과 비슷하다.

 경기장 디자인은 '헤르조그'가 담당하고, 실시설계와 시공엔지니어링은 '게리테크놀러지'가 담당하였으며, 시공은 중국 건설회사가 담당하였다. 이는 비정형의 3차원데이터(FreeBIM)를 생성,관리,적용하는데 고도의 전문 기술이 필요하기 때문에 이러한 기술을 가지고 있는 전문 데이터매니져 그룹에게 포괄적인 관리를 맡긴 것이다.

시공을 위한 현치도(샵드로잉)에 집중

 건축물 구축비용의 95% 정도는 모두 시공과 관련되어 있다. FBLM은 시공에 필요한 부재의 가공과 조립, 시공에 직접 활용할 수 있는 현치도를 주목적으로 하는 데이터이기 때문에 비정형 건축물의 구축시 최대의 효과를 볼 수 있다.

현치도 활용

  모니터속에 있는 모델링 데이터는 그림 속 떡과 같다. 이를 모니터밖으로 꺼내어 부재가공이나 조립에 사용할 수 있어야 한다. 그러나, 문제는 이 꺼내는 방법(CAM)이 그리 많지 않다는 것이다.

1.CNC : 3차원 출력이 가능하나 많은 비용과 가공의 제약이 따른다.

2.RP : 3차원 출력이 가능하나 모형을 제작하는 수준에서는 최고의 출력장치이겠지만 작은 크키로 인해 시공에 직접 활용할 수는 없다.

3.플로터 & 커팅기 : 2차원 출력이므로 3차원 데이터 보정이 문제이나 기존 가공방식을 활용할 수 있어 가장 현실적인 활용방법이다.

가장 현실적인 플로터를 활용하는 방법인데, 문제는 3차원 데이터의 2차원화 하는 것이다. 이는 현치도적인 접근을 활용함으로써 가능해 진다. FBLM은 3차원 CNC가공 뿐만 아니라 바로 이 2차원적인 현치활용 방안을 바탕에 두고 있기 때문에 최고의 효율을 발휘할 수 있다.