모든 작업 컴퓨터 자동화
최근 건축물도 많이 활용
미 `보잉사` 기술력 최고

직사각형 일색의 건물 속에서 최근 아름다운 유선형의 외관으로 설계된 비정형 건축물들이 속속 들어서고 있습니다. 비정형 건축물은 기존의 박스형 건물과 달리 곡선, 직선, 곡면, 직면이 교차하는 등 일정한 형태나 틀에 얽매여 있지 않은 독특한 외형의 건축물을 말합니다.

국내를 대표하는 비정형 건축물은 지난 5월 개최된 여수 엑스포의 주제관과 내년 개관하는 서울 동대문디자인플라자가 대표적이며 모두 3차원(3D) 곡형 설계 및 곡가공 기술이 적용됐습니다. 단단한 철재를 유려한 곡선으로 바꿔 아름다운 건축물 설계에 기여하고 있는 3D 곡가공 기술에 대해 관심이 높아지고 있습니다.

우선 곡가공은 철판을 곡선으로 만드는 프레스 작업을 말합니다. 선박의 머리(선수), 꼬리(선미)나 항공기 등 유선형으로 제작돼야 하는 설계물은 3D의 곡 형상을 갖고 있기 때문에 철판을 곡면으로 만들어 주는 곡가공 작업이 필수입니다. 과거에는 수작업으로 곡가공을 해 균일한 모양이 대량생산하기 어려웠지만 최근 스틸플라워 등 3D 곡가공 기술력을 보유한 업체의 등장으로 대량생산이 가능해졌습니다.

3D 곡가공 기술은 곡면으로 이뤄진 외장 판넬을 값비싼 금형제작 없이 성형할 수 있도록 개발한 다점성형기술(MPSF)이 사용됩니다. 이 기술은 철판을 사이에 두고 위, 아래 각각 1200개의 센서가 달린 얇은 기둥이 계산된 각도에 따라 압력을 가해 철판을 곡선으로 만듭니다. 이 모든 작업은 컴퓨터 자동화 시스템으로 이뤄지며 3D 레이저 절단기와 3D 스캐너를 통해 자유자재의 곡면을 완성합니다. 기술의 관건은 곡선 가공 시 발생하는 불량률을 얼마나 낮추고 우수한 품질을 유지하느냐에 달려 있습니다.

이와 함께 3D 곡가공 기술이 가장 많이 적용되는 산업은 항공우주산업입니다. 항공기의 미려한 표면, 유선형의 구조, 날개 제조에 주로 적용되다보니 미국의 항공기 제작사 보잉이 가장 앞선 기술력을 보유하고 있습니다. 국내에서는 주로 선박의 선수와 선미 부위에 사용됐지만 최근 비정형 건축물의 인기로 건물의 외장재에 사용되고 있습니다.

선박부문에서는 대우조선해양이 최적화된 기술력을 보유하고 있고, 건물 외장재 부문에서는 동대문디자인플라자와 여수엑스포 주제관에 자재를 공급한 스틸플라워가 대표적입니다.

이밖에도 3D 곡가공 기술을 고속전철, 위그선, 소형선박(요트) 등의 겉면 판재에 적용하기 위한 신기술 개발 작업에도 박차를 가하고 있습니다. 소형선박의 경우 해양 환경오염 문제 때문에 기존의 플라스틱 판재에서 알루미늄으로 바뀌고 있어 3D 곡가공 기술의 수요는 계속 증가할 것으로 보입니다. 국내 3D 곡가공 기술 시장은 조선, 고속철도, 항공 분야를 합칠 경우 약 7000억원 이상으로 예상되고 향후 더욱 늘어날 전망입니다. 여기에 비정형 건축물의 증가로 외장재 시장에서 3D 곡가공 기술은 지금보다 더 성장할 것으로 예상됩니다.

허우영기자 yenny@