KR100732252B1 - 축소 모형-표면 분할을 이용한 테마 건축 물용 유연성거푸집의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복잡한 외형을 가지는 건축물을 축소모형으로 미리 제작하고 이를 본떠서 데이터화시키고 이 데이터에 근거하여 막체를 만들고 거푸집의 제조방법을 주입하여 건물 형태를 갖춘 후 이 막체의 내외부에 내/외장재를 설치하여 완성하는 축소모형-표면분할을 이용한 테마 건축물용 유연성 거푸집의 제조방법으로서, 예술적 표현물로서 실제 건축물을 그대로 축소한 축소 모형물(100)을 제작하는 단계(S100); 이 축소 모형물(100)의 표면의 아날로그 데이터를 디지털 데이터화하기 위하여 상기 축소 모형물(100)의 표면에 다수개의 분할선(132),(142)를 긋는 단계(S200); 상기 축소 모형물(100)의 표면에 건조 후 박리가능한 표면재(150)를 도포하고 자연 건조하는 단계(S300); 건조 후 고화된 상기 표면재(150)가 상기 분할선(132),(142)의 형상을 따라 축소 모형물(100)의 표면으로부터 박리하는 단계(S400); 입체형태(3D)의 표면재(150)에 기초하여 평면형태(2D)의 아나로그 자료를 얻기 위하여 낱개로 분할된 표면재(150)를 다듬어서 평면화시키는 단계(S500); 아날로그 형태로 얻어진 표면재(150)의 평면자료를 디지털화하기 위하여 컴퓨팅(스캐닝)하는 단계(S600); 컴퓨팅(스캐닝) 작업으로 얻어진 표면재(150)의 디지털 데이터를 아날로그 형태의 데이터와 일치하도록 이미지 작업 프로그램을 이용하여 수정, 랩핑한 결과물을 출력하여 확대된 최종물을 얻는 단계(S700); 상기 분할선(132),(142)의 형태대로 확대된 절단물을 각각의 형태대로 재단하여 이들 낱개의 절단물을 봉재하고 실링함으로써 최종물을 얻는 단계(S700); 상기 최종물을 가완성된 건축물에 설치하고 공기를 연속 주입하고 정 압으로 유지하여 유연성 거푸집을 완성하는 것을 특징으로 하고 있다. 따라서 표현하고자 하는 건물의 축소모형을 입체로 제작함으로써 건축에 있어서 도면이나 조감도로 파악하기 어려운 부분을 쉽게 파악할 수 있으며, 건축물 본체와 주변 사물과의 조화, 표면의 색상, 질감, 양감, 균형미 등을 수시로 파악하여 자유롭게 수정할 수 있고 실제적 설계의 기본 자료로 이용함으로써 설계의도와 실제 건물의 완성모습을 미리 알고 이러한 보합관계에서 수정-재수정 등의 과정을 거쳐 설계에 반영하므로, 완성도가 매우 높은 조형적 건축물의 시공이 가능하고, 조각가의 작품 에스퀴스를 그대로 건축으로 재현함으로써 사실감을 극대화시키는 효과가 있다.

조형적 건축물, 테마파크, 모형물, 에스퀴스, 원단, 스캐닝, 플로터, 거푸집,액상 실리콘 수지

Description

축소 모형-표면 분할을 이용한 테마 건축 물용 유연성 거푸집의 제조방법{Manufacture Method of Flexible Form for Theme Building using Miniature Model-Surface divide Type}

도 1은 본 발명의 표현하고자 하는 건축물을 그대로 축소하여 제작한 모형을 나타낸 사진,

도 2a는 본 발명의 표면분할 - 곡면 전개부분을 설명하기 위하여 일예시로 채택된 축소모형 일부분 사진,

도 2b는 본 발명의 표면분할 - 곡면 전개부분을 설명하기 위하여 일예시로 채택된 다른 축소모형 및 표면재의 일부분 사진,

도 3은 본 발명의 표면분할 - 곡면 전개부분을 설명하기 위하여 일예시로 채택된 축소모형의 표면재를 낱개로 펼친 사진,

도 4a는 본 발명의 표면분할된 표면재를 평면 디지털화하기 위하여 스캐닝하는 상태를 나타낸 사진,

도 4b는 본 발명의 표면분할된 표면재를 스캐닝한 결과를 나타낸 사진,

도 4c는 본 발명의 표면분할된 표면재의 평면 디지털화 결과를 안정적으로 재배치한 일례를 나타낸 컴퓨터 화면 사진,

도 4d는 본 발명의 표면분할된 표면재의 평면 디지털화 결과물에 미적 부가 작업을 하는 일례를 나타낸 컴퓨터 화면 사진,

도 4e는 본 발명의 축소모형-표면분할에 의한 완성된 유연성 거푸집을 나타낸 실제 물품 사진,

도 5는 본 발명의 방법에 의하여 제조된 완성물인 유연성 거푸집을 건축하고자 하는 건축물에 실제로 적용한 상태를 나타낸 사진,

도 6은도 5의 상태에서 공기를 충전하고 있는 상태를 나타낸 사진,

도 7은 도 6의 상태에서 막체 내외부에 강도를 유지하기 위한 발포 성형 중인 상태를 나타낸 사진,

도 8은 본 발명의 방법에 의하여 제작된 유연성 거푸집의 일례로서 곤충 형상물을 본체 건물에 합체하고 있는 상태를 나타낸 사진,

도 9는 본 발명의 축소모형-표면분할을 이용한 테마 건축물용 유연성 거푸집의 제조 공정을 나타내는 플로우 차트이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 축소 모형물 110 : 건물 본체

120 : 주변 부속물[130 : 줄기, 140 : 열매]

132,142 : 분할선 150 : 표면재

152 : 디지털 데이터화된 표면재

200 : 공기막체 300 : 건축물 외형면

본 발명은 축소모형을 이용한 테마 건축물의 시공방법에 관한 것으로, 더 자세하게는 복잡한 외형을 가지는 건축물을 축소모형으로 미리 제작하고 이를 본떠서 데이터화시키고 이 데이터에 근거하여 막체를 만들고 공기를 주입하여 건물 형태를 갖춘 후 이 막체의 내외부에 내/외장재를 설치하여 완성하는 축소모형-표면분할을 이용한 테마 건축물용 유연성 거푸집의 제조방법을 제공함에 있다.

일반적인 콘크리트 건축물을 건축하는 방법에 있어서는 여러가지 문제가 있는데 대표적으로 공기(工期)의 장기화, 중장비 등의 설비의 필요성, 방수, 방열 등 기능적 면과 보기 좋아야 하는 디자인적인 시각성의 목적을 달성하기 위하여 고가의 내/외장재 건축재료를 사용함에 따른 경제적 비용의 부담과, 부가적 문제로서 건축 중 주변 도로의 점령에 따른 보행자 및 통과차량의 불편 등이 있다.

따라서 업계에서는 오래 전부터 건축물 모듈이나 패널 등을 이용하여 공장에서 제작하고 현장에서 간단 시공을 하기 위한 개념의 모듈 건축방법이 제안되어 사용되었으나 이는 가건물이나 소형 건축물에만 제한적으로 사용되는 단점이 있다.

모두 열거할 수는 없지만 건축 구조의 선택에 있어 기본적으로 고려해야 할 사항은, 첫째 건축물은 인간생활의 용기라는 측면에서 우선 인간을 안전하게 수용해 야 하는 안전성과, 둘째 : 피난처(shelter)로서의 기능인 방수, 단열, 채광, 통풍 등의 물리적 성능을 확보해야 하는 거주성, 셋째 오랜기간 사용되므로 물리적,역학적 성능이 잘 유지될 수 있어야 하는 내구성, 네째 일정한 성능을 충족하는 가운데서 공기단축, 시공비의 절감을 고려해야 하는 경제성, 다섯째 구조방식 자체가 건축의 표현이므로 합리적인 구조방식을 선정해야 하는 구조미 등을 들 수 있다.

구조의 분류는 건축구조는 구성방식, 형식, 부재의 구성재료, 시공방식에 의해 분류할 수 있는데, 구성재료에 따라 목구조(Wooden construction, Timber structure), 벽돌구조(Brick construction), 대부분 대형 건축물의 구조로서 시멘트블록과 몰탈로 내력벽을 쌓아 구성하는 구조로 필요시 블록내부공간에 철근과 몰탈로 보강 시멘트블록구조(Cement block construction) 및 형틀(거푸집)속에 철근을 조립하고 그 사이에 콘크리트를 부어 일체식으로 구성한 철근콘크리트구조가 있고 최근에는 철로된 부재(형강, 강판)를 짜맞추어 만든 구조로 부재접합에는 용접, 리벳, 볼트를 사용하는 철골구조와 내화, 내구, 내진성능을 위해 철골조와 철근콘크리트조를 함께 사용하는 철골철근콘크리트 구조가 있다.

또 시공방식에 따라 조적식구조, 철근콘크리트구조처럼 구조체 제작에 물이 필요한 구조로서 단위작업에 한계치가 있고 경화에 일정기간이 소요되는 습식구조(wet construction), 목구조, 철골구조처럼 규격화된 부재를 조립시공하는 것으로 물과 부재의 건조를 위한 시간이 필요없어 공기단축이 가능한 건식구조(dry construction)와 앞에서도 기술한 구조체 시공을 위한 부재를 현장에서 제작, 가공, 조립, 설치하는 구조로서 넓은 면적의 현장면적을 필요로 하는 현장구조(field construction), 아울러 공장에서 부재를 제작, 가공하고 현장에서는 조립, 설치하는 구조로서 대량생산에 따른 시공비 절감과 균일한 품질확보, 공기 단축이 가능한 조립구조(prefabricated structure)가 있다.

구조의 형식에 관한 분류로서 기둥과 보, 바닥으로 구성되며 철근콘크리트구조와 철골구조 등에 사용하는 라멘(Rahmen)구조, 곡판구조, 곡률반경에 비해 얇은 곡면의 판부재를 이용하여 곡면내응력으로 대스판을 처리하는 방식의 셀(Shell)구조, 단일부재를 입체적으로 조합한 입체트러스 스페이스 프레임(Space Frame)구조 등, 그리고 본 발명이 해당하는 기술분야로서 구조적인 안정감과 개구부를 자유롭게 만들수 있는 특징을 가지며 경제성이 뛰어나 대,소 규모에 상관없이 넓고 다양하게 사용하며, 기복(높고 낮음)이 풍부한 형태로 곡면의 유니크함을 살릴 수 있는 디자인, 그리고 강한 임펙트로 시각효과가 높은 건축물을 구축 막구조(Truss Membrane Structure; Suspension Membrane structure; Air dome)가 있다.

본 발명의 건축분야는 주로 복잡한 외형구조를 가지면서 일반 건축물의 내부 기능을 동시에 수행하고 나아가 더욱 뛰어난 여러가지 장점을 갖춘 테마 건축물에 관한 것이기 때문에 일반적인 건축물에 관한 설명은 이하 생략하기로 한다.

그런데 인류 역사상의 조형적 건축물이라고 한다면 거대 스핑크스나 다양한 형태의 불상들, 근세기 들어 뉴욕과 시드니의 명물인 자유여신상과 오페라하우스 등을 들 수 있는바, 이들 조형적 건축물들은 건축 당시에 정치적, 종교적 권력 등을 바탕으로 인간의 존엄성을 고려하지 않고 오로지 건축 주문자의 강제에 의하여 아주 어렵게 세기적 기록물로서 이룩된 바 없지 않다. 그 후 인류가 문명발달에 수반하여 인 권존중으로 진보해가면서 점점 개인의 가치를 존중하는 시대사조에 근거하여 대형 조형 건축물의 퇴조화 -희박화로 이어지게 되었다.

본 발명의 원천은 한 시대를 풍미한 패러다임으로서 아르누보에게 빚진 바 있다. 아르누보의 작가들은 대개 전통으로부터의 이탈, 새 양식의 창조를 지향하여 자연주의, 자발성, 단순 및 기술적 완전을 이상으로 했다. 종래의 건축·공예가 그 전형(典型)을 그리스, 로마 또는 고딕에서 구한 데 대해서, 이들은 모든 역사적인 양식을 부정하고 자연형태에서 모티프를 빌어 새로운 표현을 얻고자 했다. 특히, 덩굴풀이나 담쟁이 등 식물의 형태를 연상하게 하는 유연하고 유동적인 선과, 파상(波狀),곡선, 당초무늬[唐草文] 또는 화염(火焰)무늬 형태 등 특이한 장식성을 자랑했고, 유기적이고 움직임이 있는 모티프를 즐겨 좌우상칭(左右相稱)이나 직선적 구성을 고의로 피했다. 그리하여 디자인은 곡선이나 곡면의 집적에 의한 유동적인 미를 낳았다.

근세기 들어서는 헤겔의 변증법을 증명이라도 하듯이 '건축의 모든 부분은 그 목적과 기능에 따라 설계되어야 한다' 라고 하는 근대 건축의 대표적인 사조인 기능주의 건축운동이 일어났고 현재도 유효하다. 19세기 후반부터 자연과학과 사회과학의 여러 분야에서 유력해진 기능주의는 ＜형태는 기능을 따른다＞, 즉 용도에 철저하며 기능적으로 낭비가 없는 디자인을 가장 좋은 것으로 하고, 단순한 조형적 유희는 일체 배제하자는 사고방식을 출발점으로 한다. 20세기에 들어와 공업의 발달과 합리적 사고의 팽배로 한층 강화된 이 방향은 1920년대와 30년대의 근대건축운동을 이끌었다.

그 후 문화사적 관점에서 인간의 본질을 유희(遊戱)의 측면에서 파악하려는 인간관인 호모루덴스(Homo ludens)에 기초하면서, 건축 기술의 발달과 인류의 삶의 질 향상, 문화적 주문에 의하여 조형적 건축물이 다시 등장하게 되었다.

본 발명에서 말하는 건축물이란, 일반 건물뿐만 아니라 오늘날의 조형적 건축물이라고 할 수 있는, 반딧불이 축제나 나비축제 같은 각종 테마로 연중 행사를 위한 전시관, 특정 주제 박물관, 예술회관, 문회회관, 카페, 레스토랑, 에버랜드나 디즈니랜드 등과 같은 놀이시설인 테마파크, 유원지 등지에 적용되는 복잡 외형상을 가지는 테마형 건축물이다.

이와 같이 복잡한 외형상을 가지는 테마 건축물, 예를들면 식물 형상을 연상하는 장식 모티브나 환상적 곡선, 곡면을 많이 사용하는 네오고딕(neo-Gothic), 아르누보 등의 요소가 섞인 쉬르레알리즘(surrealisme; 초현실주의)적 작풍을 가진 스페인 건축가 가우디(Antonio Gaudi)의 가우디 양식과 같은 건축물을 건축하고자 하는 일은 매우 어렵다.

왜냐하면, 완성된 건축물의 예술성에 비하여 거푸집 형성이나 내/외장재 시공 시의 건축비가 일반 건축물에 비하여 매우 높아서 일반 건축주가 그러한 건축물을 건축하고자 하는 데에는 어마어마한 비용이 소용되고 건축 공기의 장기화, 건축기술의 한계 등의 이유로 용이하지 않기 때문이다.

한편, 북방 스키타이계 문화와 가야, 백제, 고구려의 한민족 문화, 중국의 6조와 수당(隋唐)문화, 그리고 인도 등의 남방 해양문화 등을 받아들이고 주체적으로 소화시켜서 독창적이고 찬란한 신라양식을 테마로 하는 신라시대 토기형 찻집을 건축하고자 할 때에는 외형이 복잡한 건축물로 시공하여야 함은 불문가지이다.

이러한 건축공정의 개략을 살펴보면 다음과 같다. 점토, 목재, 합성수지(스티로폼, 우레탄 등), 금속재 등을 조각하여 원형을 만든다. 이 원형을 이형(탈형)처리, 즉 계면활성제를 도포하고 석고나 FRP, FRC 또는 철재 등으로 거푸집을 만든다.

상기 거푸집을 탈형한다. 탈형하고 난 후 원형의 재료를 모두 제거하고 거푸집을 원래대로 조립한다. 합성수지, 석고, 금속재, 목재 등 가능한 모든 재료를 이용하여 캐스팅한다. 즉 내측 또는 외측에 각종 건축자재를 붙여서 만들고 마지막으로 거푸집을 제거한다.

그러나, 상기 설명한 복잡한 외곽 형태의 건축물을 종래 건축방식대로 건축할 때에는 다음과 같은 문제가 있다.

막대한 인력과 자본을 동원하여 원형을 만들어야 한다. 이는 복잡한 형태의 건축물을 구성하는 개개의 구성요소들을 모두 조각하여 만들어야 하기 때문에 그 비용은 막대하고, 거푸집을 만드는 과정이 매우 복잡하여 원하는 복잡한 조형물을 원하는 대로 만들 수가 없다. 따라서 원래 설계자의 의도와는 꽤 다른 건축 외형물이 건축되고 만다.

그리고 상기 거푸집을 철거하는 과정이 매우 거추장스러워 많은 인력을 소요하게 되고 거푸집 재료의 폐기로 인한 환경오염의 문제가 대두되며, 눈높이 수준이 높은 현대인이 요구하는 복잡하고 세밀하고 정교한 외형상의 건축물, 즉 곡선, 곡면이 많고 기이한 형상을 선호하는 현대인의 요구에 부응할 수 없었다.

결국 이러한 문제들로 인하여 건축단가는 매우 상승하여 건축 초기에서부터 건축주는 외형이 복잡 건축물의 건축을 단념하게 되어 외관이 미려한 건축물은 보기 어려웠다.

근년에는 우리나라를 비롯한 세계각처에서 기이한 외형상을 가지는 각종 테마 건축물의 건축요구가 날로 높아지는 가운데, 건축법에서 요구하는 기준에 부합하면서 건축이 용이하고 건축비 상승을 야기하지 않는 공법이 절실하게 요구되었다.

상기 예에서 교훈되는 바와 같이 신라시대의 조형적 건축물의 경우, 건축에 소용되는 총 비용과 완성된 예술적 가치를 대략 비교하여 보았을 때(물론 단순 비교는 할 수 없음), 비용 효과 측면이 예술적 가치 측면을 훨씬 상회하는 것이기 때문에, 오늘날 무르익을 대로 익은 열화와 같은 사회문화적 주문에도 불구하고 안타깝게도 조형적 건축물의 실현이 답보상태인 실정이다.

따라서 본 발명자는 오랫동안 건축업에 종사하는 자로서 막대한 비용과 노력을 들여 십수년에 걸친 연구와 시행착오 끝에 유연성 거푸집의 원리와 그 응용을 터득하고 막체를 이용하여 외형상이 복잡한 건축물의 실현을 완성하여 국내는 물론이고 독일과 스페인, 일본, 미국 등 제 선진국으로부터의 주문이 쇄도하는 가운데 이러한 기술의 임의공개에 앞서 본 발명의 국내출원을 시도하는 것이다.

본 발명은 상기 종래의 건축방법의 문제를 감안하여 이를 해결하기 위하여 발명된 것으로, 그 목적으로 하는 바는 복잡한 외형을 가지는 건축물을 축소모형으로 미리 제작하고 이를 본떠서 데이터화시키고 이 데이터에 근거하여 막체를 만들고 공기를 주입하여 건물 형태를 갖춘 후 이 막체에 공기를 지속 주입하여 거푸집으로 활용될 수 있게 하며, 이어서 후공정으로서 이 막체의 내외부에 내/외장재를 도포하고 경화하여 완성하는 축소모형-표면분할을 이용한 테마 건축물용 유연성 거푸집의 제조방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 예술적 표현물로서 실제 건축물을 그대로 축소한 축소 모형물(100)을 제작하는 단계(S100);

이 축소 모형물(100)의 표면의 아날로그 데이터를 디지털 데이터화하기 위하여 상기 축소 모형물(100)의 표면에 다수개의 분할선(132),(142)를 긋는 단계(S200);

상기 축소 모형물(100)의 표면에 건조 후 박리가능한 표면재(150)를 도포하고 자연 건조하는 단계(S300);

건조 후 고화된 상기 표면재(150)가 상기 분할선(132),(142)의 형상을 따라 축소 모형물(100)의 표면으로부터 박리하는 단계(S400);

입체형태(3D)의 표면재(150)에 기초하여 평면형태(2D)의 아나로그 자료를 얻기 위하여 낱개로 분할된 표면재(150)를 다듬어서 평면화시키는 단계(S500);

아날로그 형태로 얻어진 표면재(150)의 평면자료를 디지털화하기 위하여 컴퓨팅(스캐닝)하는 단계(S600);

컴퓨팅(스캐닝) 작업으로 얻어진 표면재(150)의 디지털 데이터를 아날로그 형태의 데이터와 일치하도록 이미지 작업 프로그램을 이용하여 수정, 랩핑한 결과물을 출력하여 확대된 최종물을 얻는 단계(S700);

상기 분할선(132),(142)의 형태대로 확대된 절단물을 각각의 형태대로 재단하여 이들 낱개의 절단물을 봉재하고 실링함으로써 최종물을 얻는 단계(S700);

상기 최종물을 가완성된 건축물에 설치하고 공기를 연속 주입하고 정압으로 유지하여 유연성 거푸집을 완성하는 것을 특징으로 하고 있다.

이러한 제조방법에 있어서, 상기 축소 모형물(100)의 표면에 건조 후 박리가능한 표면재(150)는, 액상 실리콘류 재료를 사용하는 것이 바람직하며,

상기 컴퓨팅 단계(S600)는 스캐너 상에 아나로그 형태로 출력된 표면재(150)를 얹어놓고 그 위에 투명지를 덧씌우면 아나로그 데이터와 디지털 데이터의 오차가 줄어 들어 더욱 정확도가 뛰어나 정밀한 막체의 제작이 가능하게 된다.

또 최종물을 얻는 단계(S700)는 프린터나 전사장치나 플로터 등을 이용할 수가 있고 그 대상물(프린트되는 재료; 출력물)은 코팅처리된 원단인 것이 바람직하지만, 본 발명은 나아가 상기 유연성 직물 원단을 그대로 사용하는 것에 한정되지 않고, 예를들어 상기 출력물은 철판이나 합판, 기타 건축재료에 붙여서 사용하게 되면 매우 미려한 입체적 간판이나 강도가 우수한 복잡 외형상 건물의 건축에 응용될 수 있다.

그리고 본 발명의 막체 제작 시의 필수 공정인 봉재공정의 작업 용이화를 위하여, 상기 스캐닝 작업으로 얻어진 디지털 데이터화된 표면재(152)의 각 모서리에는 미리 약속한 의미의 기호나 숫자를 기재함으로써 다수개의 표면재(152)를 용이하게 맞대어 봉재가능할 수 있게 하고 있다.

이와 같이 본 발명은 표현하고자 하는 건물 그대로의 축소모형을 입체로 제작 함으로써 실제적 설계의 기본 자료로 이용하거나 용이 수정을 통하여 완성도가 높고 복잡한 외형상을 가지는 조형적 건축물의 시공을 가능하게 하고, 조각가의 작품 에스퀴스를 그대로 건축으로 재현함으로써 사실감을 극대화시키며, 아울러 공기도 단축되고 특히 공사비의 대폭적인 절감 달성, 건축물 폐기물이 발생 요소가 없는 친환경적 건축방법을 제공하는 매우 우수한 발명이다.

이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명의 축소모형-표면분할을 이용한 테마 건축물용 유연성 거푸집의 제조방법에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 표현하고자 하는 건축물을 그대로 축소하여 제작한 모형을 나타낸 사진, 도 2a는 본 발명의 표면분할 - 곡면 전개부분을 설명하기 위하여 일예시로 채택된 축소모형 일부분 사진, 도 2b는 본 발명의 표면분할 - 곡면 전개부분을 설명하기 위하여 일예시로 채택된 다른 축소모형 및 표면재의 일부분 사진, 도 3은 본 발명의 표면분할 - 곡면 전개부분을 설명하기 위하여 일예시로 채택된 축소모형의 표면재를 낱개로 펼친 사진, 도 4a는 본 발명의 표면분할된 표면재를 평면 디지털화하기 위하여 스캐닝하는 상태를 나타낸 사진, 도 4b는 본 발명의 표면분할된 표면재를 스캐닝한 결과를 나타낸 사진, 도 4c는 본 발명의 표면분할된 표면재의 평면 디지털화 결과를 안정적으로 재배치한 일례를 나타낸 컴퓨터 화면 사진, 도 4d는 본 발명의 표면분할된 표면재의 평면 디지털화 결과물에 미적 부가작업을 하는 일례를 나타낸 컴퓨터 화면 사진, 도 4e는 본 발명의 축소모형-표면분할에 의한 완성된 유연성 거푸집을 나타낸 실제 물품 사진, 도 5는 본 발명의 방법에 의하여 제조된 완성물인 유연성 거푸집을 건축하고자 하는 건축물에 실제로 적용한 상태를 나타낸 사진, 도 6 은도 5의 상태에서 공기를 충전하고 있는 상태를 나타낸 사진, 도 7은 도 6의 상태에서 막체 내외부에 강도를 유지하기 위한 발포 성형 중인 상태를 나타낸 사진, 도 8은 본 발명의 방법에 의하여 제작된 유연성 거푸집의 일례로서 곤충을 형상물을 본건물에 합체하고 있는 상태를 나타낸 사진, 박리는 본 발명의 축소모형-표면분할을 이용한 테마 건축물용 유연성 거푸집의 제조 공정을 나타내는 플로우 차트이다.

먼저 도 1을 참조하면, 이 물품은 실제로 제작하고자 하는 건축물을 그대로 축소하여 모형화시킨 예술가의 작품이다. 이 모형물(100)은 테마에 걸맞도록 건물 본체(110)와 곤충 모습 또는 잎사귀나 꽃 모양을 형상화한 그 주변 부속물(120) 등으로 이루어져 있다.

본 발명은 에스키스 기법을 조형 건축에 이용함에 그 발명 개념을 찾을 수 있다. 에스키스(esquisse)란, 예를 들면 큰 화면의 제작에 그 준비단계로서 먼저 별지에 간단히 구도를 해보고, 색명을 적어넣기도 하고, 필요한 세부를 그려보기도 하는 것을 말하고, 건축설계, 무대장치, 디자인 등을 뜻하기도 하며 조각제작의 점토나 납의 소형 습작도 가리킨다.

도 1에서 실선의 동그라미 내에 있는 줄기를 예로 들어 곡면전개에 관하여 설명하고 아울러 도 2 내지 도 4의 각 도면, 그리고 공정도인 도 10을 참조하면서 본 발명의 축소모형-표면분할을 이용한 테마 건축물용 유연성 거푸집의 제조방법에 상세하게 설명한다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 이 물품은 본 발명품의 축소 모형물(100) 중의 일부분으로서 곡선 부분이 많은 식물의 줄기(130) 또는 열매(140)를 나타내고 있다. 이러한 축소 모형물로서의 줄기(130) 또는 열매(140)는 예술적 감각으로 빚어졌기 때문에 실제품과 다르지 않는 형상의 정교한 작품이며 나중에 그 크기를 대형 건물 크기로 확대할 경우에도 비례대로 확대되어 전사되는 출력물을 얻기 때문에 매우 미려한 외형을 가지는 건물을 시공할 수 있게 된다.

또한 표현하고자 하는 건물의 축소모형을 입체로 제작함으로써 건축에 있어서 도면이나 조감도로 파악하기 어려운 부분을 쉽게 파악할 수 있으며, 실제 설계의 기본 자료로 이용되고 주변 사물과의 조화, 표면의 색상, 질감, 양감, 균형미 등을 수시로 파악 할 수 있고 설계자의 향상된 설계의지를 반영하여 당초 설계를 자유롭게 수정할 수 있고, 예술가(조각가, 화가)의 작품 에스퀴스를 그대로 건축으로 재현함으로써 사실감을 극대화시킨다.

제 1단계로서 예술적 표현물로서 축소 모형물(100)이 제작되면(S100), 이 축소 모형물(100)의 표면에 다수개의 분할선(132),(142)를 긋는다(S200). 이 분할선(132),(142)은 축소 모형물(100)의 표면 수치를 데이터화하기 위하여 평면화(2D)하기 위한 것이다. 여기에서 분할선(132),(142)에 따른 낱개의 표면 면적을 너무 크게 설정하면 곡선부분이 넓어져서 평면화시킬 때 정확도가 떨어지고 반대로 이 영역을 너무 작게 하면 너무 번거롭고 작업 능률이 떨어지는 문제가 있으므로 주변 부속물(120), 즉 줄기(130) 또는 열매(140)와 같은 물품의 특성에 따라 적정한 곡률 기준점을 각각 확정하여 적용하여야 한다.

이어서 분할선(132),(142) 부여 공정이 완료되면 액상 실리콘류 재료로 상기 축소 모형물(100)의 표면에 도포하고 경화한다(S300). 이 때 표면재(150)의 경화는 액상 실리콘 수지의 교유 특성에 따라 10분 경과 후 경화, 30분 경과 후 경화 등과 같이 이루어지는 것이며, 여기에서 원하는 경화조건을 부여함에 따라, 예를들면 표면재(150)의 경화시간이나 재료의 경화도 등은 상기 액상 실리콘류 재료에 적절한 첨가제를 적정한 비율로 혼합함으로써 결정하게 된다.

경화하고 난 후의 표면재(150)는 축소 모형물(100)로부터 박리되어 도 2b에 도시한 바와 같이 일정한 물리적 형태를 갖게 된다. 즉, 전 공정(S200)에서 분할선(132),(142)으로 분할한 형상을 따라 표면재(150)가 자연스럽게 축소 모형물[(100); 줄기(130) 또는 열매(140)]로부터 박리된다(S400).

도 3은 박리된 표면재(150)를 보여주고 있다. 박리된 표면재(150)를 낱개로 정리하고 평면화시킨다. 이때 곡선부의 데이터가 정확하게 평면화되는 데이터로 옮겨지기 위하여 표면재(150)의 세밀한 다듬기 작업이 수반된다. 즉, 도 2a의 입체형태(3D)의 줄기(130) 형상으로부터 평면형태(2D)의 아나로그 자료가 얻어지도록 표를 분할하고 평면화시키는 것이다(S500).

이어서 도 4a와 같이, 아날로그 형태로 얻어진 표면재(150)의 자료를 디지털화하기 위하여 스캐닝 작업한다. 이 스캐닝 작업을 통하여 비로소 표면재(150)가 디지털화된 데이터로 변하여 컴퓨터에 저장된다(S600). 이때 스캐너 상에 아나로그 형태로 출력된 표면재(150)를 얹어놓고 스캐닝하는 것도 좋으나 좀 더 정확한 작업을 위하여 투명지를 이용할 수도 있다.

그리고 도 4c 및 도 4d와 같이 스캐닝 작업으로 얻어진 표면재(150)의 디지털 데이터를 아날로그 형태의 자료와 일치하도록 각종 이미지 작업 프로그램이나 일러스 트 프로그램(예 : 포토샵, 코렐, 일러스트 등)을 이용하여 수정하거나 랩핑하고 최종적으로 만족하는 수준이라고 판단될 때 소정의 출력물, 예를들면 전사장치나 플로터 등으로 출력한다(S700). 즉, 직물지 원단이나 인쇄가 가능한 재료의 표면에 분할 전개면을 실사하거나 시트지에 실사하는 것이다. 상기 원단은 공기막체용이므로 에어빠짐이나 방수를 위한 목적상 일면에 폴리우레탄이 코팅된 나일론이나 직물지이다.

도 4b 및 도 4c에서 부호 152는 스캐닝 작업으로 얻어진 모니터 상의 디지털 데이터화된 표면재를 나타내고 특히 도 4b에서 데이터로 디지털화된 표면재(152)의 모서리에 기재한 작은 숫자는 일종의 약속된 기호로서, 후공정인 봉재공정 시에 서로 엉키지 않고 일목요연하게 숫자를 대조하여 접합이 용이하도록 하기 위하여 사용되는 기호들이다.

이러한 기호 또는 숫자들을 이용하여 미리 설계한 형태대로 이어나가면, 즉 봉재하여 나가면 도 4e에 도시한 바와 같이 원하는 유연성 거푸집을 얻을 수 있게 된다.

한편 이렇게 실사된 출력물을 철판이나 합판, 기타 건축재료에 붙여서 사용하는 것이 가능하므로 이렇게 하는 경우에는 독특한 질감의 건축물 시공이 가능하게 된다.

한편 출력기를 통한 확대출력공정에서는 축소된 아나로그 데이터를 디지털화하여 축적한 그대로의 형상을 확대하여 출력이 하기 때문에, 출력기의 능력이 뒷받침된다면 출력기 성능에 따라 무한출력이 가능할 정도로 그 출력크기의 범위는 넓다.

S700의 공정을 통하여 얻어진 출력물은, 예를 들면 도 4c에 도시한 바와 같은 형태의 크기보다 수십배 확대되어 두루마리 원단에 전사되고 다시 두루마리 형태로 보관되어 재단공정부로 이송되어 재단단계를 거치고 이를 다시 봉재단계를 거쳐 이어붙이고 이음새를 실링작업을 통하여 밀봉한다(S800).

이렇게 함으로써 도 5에 도시한 바와 같은 형태의 공기막체(200)가 완성되고 이것을 실제 설계대로 공사가 진행되는 건물 본체(110)의 건축물에 적용한다. 이때 건축물의 설계대로 오목하고 볼록한 부분의 외형상을 가지도록 격막을 이용하여 구획시키거나 각 구획별로 프레임을 통과하거나 또 별도의 공기방을 만들어 상압보다 낮은 기압을 유지함으로써 오목부를 형성하도록 오히려 공기를 빼주어 낮은 진공상태를 유지하기도 함으로써 원하는 외형상을 가지는 공기막체(200)를 얻고, 도 6에 도시한 바와 같이 일정한 형태를 유지하는 공기막체(200)형 유연성 거푸집을 완성한다(S900). 이때 공기막체(200)는 유연성 재질이므로 그 내부는 일정한 압력을 유지하여 공기빠짐 현상이 없도록 하여야 하며 언제나 적절한 공기막체(200) 내의 압력 체크가 수반되어야 하며, 이 거푸집의 내/외면에 일정 강도를 지닌 도포재를 분사하여 경화함으로써 설계자의 의도대로 거푸집이 일정 강도를 달성할 때까지 항상 정압이 유지되도록 송풍수단을 이용하여 계속 공기를 주입하여 주어야 한다.

이렇게 하여 본 발명의 유연성 거푸집(200)은 완성되어 테마 건축물에 적용되며 후공정에 들어가는데, 후공정에 관하여는 본 발명의 요지 범위 이외의 사항이지만 심사 이해를 돕기 위하여 도 7 내지 도 9를 들어 설명하면, 건축물에 적용된 공기막체(200)의 내부는 일정 공기압으로 팽창되어 설계자의 의도대로 일정 형태로 유지된 상태에서, 공기막체(200) 내/외부에 적절한 강도를 가지는 재료(강화재)를 도포하여 성형작업을 함으로써 건축법 기준을 충족하는 강도를 지니는 벽체나 지붕을 완성한다.

이렇게 하여 외형상이 복잡한 건축물, 예를들면 건물 벽이나 지붕 이외에도 도 4e에 도시한 바와 같이, 식물의 줄기 형상을 그대로 재현하는 주변 부속물(130)

이들 도면에서 부호 220은 본 발명의 유연성 거푸집(200)를 이용하여 완성된 형상화된 실제 형상물, 300은 수차례 강화재가 발포되어 강도를 보강한 상태의 건축물 외형면이다.

이와 같이 본 발명은 과거 인간의 존업성을 파괴하고 건축되는 대형 조형적 건축물을 유연성 거푸집을 이용하여 현대에서 재현할 수 있다는 점에 본 발명의 효과는 지대하며, 본 발명자는 축소 모형을 제작하고 그것을 무한확대가 가능한 디지털 데이터화하여 현장에 적용했다는 점이 개발 요지이며, 현대 건축물에 있어서 혁신적 시공방법을 제공한다는 점에 자부심을 갖는다.

그리고 복잡한 형상물로 설계된 카페, 레스토랑, 테마파크, 유원지, 예술회관, 문회회관, 지역특성에 걸맞는 테마화하고 싶은 지방자치단체 건물 등과 같이, 매우 복잡한 외형상을 가지는 건축물에 적용할 경우에 매우 효과적이며 건물 시공비의 상당량을 절감할 수 있어 건축기법의 획기적인 발명이고, 건축물뿐만 아니라 각종 명물품으로서의 교량, 교각, 예술성이 표현된 고가도로 등의 토목공사에도 적용할 수 있어 그 용도는 다양하다.

상술한 바와 같이 본 발명의축소모형-표면분할을 이용한 테마 건축물용 유연성 거푸집의 제조방법에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

1. 표현하고자 하는 건물의 축소모형을 입체로 제작함으로써 건축에 있어서 도면이나 조감도로 파악하기 어려운 부분을 쉽게 파악할 수 있으며, 건축물 본체와 주변 사물과의 조화, 표면의 색상, 질감, 양감, 균형미 등을 수시로 파악하여 자유롭게 수정할 수 있고 실제적 설계의 기본 자료로 이용함으로써 설계의도와 실제 건물의 완성모습을 미리 알고 이러한 보합관계에서 수정-재수정 등의 과정을 거쳐 설계에 반영하므로, 완성도가 매우 높은 조형적 건축물의 시공이 가능하고, 조각가의 작품 에스퀴스를 그대로 건축으로 재현함으로써 사실감을 극대화시킨다.

2. 복잡한 외형상을 가지는 건축물일지라도 거푸집으로서 공기막체를 사용하고 이 공기막체를 이용하여 공기막체의 내/외부에 거푸집 강화재료를 도포하여 시공하기 때문에, 매우 간편하고 공기도 단축되며 특히 공사비의 대폭적인 절감을 달성함과 아울러 건축물 폐기물이 발생하지 않아 환경보호에 유용하며 예술품 수준의 건축물을 구현할 수 있는 효과가 있다.

3. 건축의 기본 기능을 해치지 않으면서 전통적인 건축방식으로는 완성하기 어려운 건축물을 용이하게 제작할 수 있다. 즉, 기존 자재의 대부분은 직선, 평면 또는 입방체로 되어 있기 때문에 외형상이 곡면체로 설계되어 있다면 이를 현장에서 시공할 때에 그것을 설계대로 시공하는 것이 매우 어렵게 되지만, 본 발명의 유연성 거푸집을 이용하여 그 내외면을 습식 건축방식으로 도포하여 강화재를 구성하면 기존의 틀이나 기존의 건축 자재에 구애받지 않고 건축할 수 있게 된다.

4. 본 발명의 유연성 거푸집의 제작 기간 중에 통상의 건축물 본체 공사, 예를들면 터파기 등의 기초공사, 바닥 슬라브 공사, 기둥 세우기, 전기/소방/통신 공사, 상하수도를 포함하는 제반 건축공사와 함께 병행하여 진행하게 되므로 건축기간을 단축할 수 있다.

5. 도면으로 표현하기 힘들고 시공자의 도면해석 능력부족으로 파악하기 힘든 매우 복잡한 형태의 건축물을, 미리 축소모형을 통하여 실현해 보이므로써 건축물 주문자나 건축업계 종사자 등이 설계도면 비전문가라 할지라도 도면해석의 어려움이 없어 완성될 건축물을 미리 육안으로 파악할 수 있어 매우 유용하다.

Claims (6)

1. 예술적 표현물로서 실제 건축물을 그대로 축소한 축소 모형물(100)을 제작하는 단계(S100);

   이 축소 모형물(100)의 표면의 아날로그 데이터를 디지털 데이터화하기 위하여 상기 축소 모형물(100)의 표면에 다수개의 분할선(132),(142)를 긋는 단계(S200);

   상기 축소 모형물(100)의 표면에 건조 후 박리가능한 표면재(150)를 도포하고 자연 건조하는 단계(S300);

   건조 후 고화된 상기 표면재(150)가 상기 분할선(132),(142)의 형상을 따라 축소 모형물(100)의 표면으로부터 박리하는 단계(S400);

   입체형태(3D)의 표면재(150)에 기초하여 평면형태(2D)의 아나로그 자료를 얻기 위하여 낱개로 분할된 표면재(150)를 다듬어서 평면화시키는 단계(S500);

   아날로그 형태로 얻어진 표면재(150)의 평면자료를 디지털화하기 위하여 컴퓨팅(스캐닝)하는 단계(S600);

   컴퓨팅(스캐닝) 작업으로 얻어진 표면재(150)의 디지털 데이터를 아날로그 형태의 데이터와 일치하도록 이미지 작업 프로그램을 이용하여 수정, 랩핑한 결과물을 출력하여 확대된 최종물을 얻는 단계(S700);

   상기 분할선(132),(142)의 형태대로 확대된 절단물을 각각의 형태대로 재단하여 이들 낱개의 절단물을 봉재하고 실링함으로써 최종물을 얻는 단계(S700);

   상기 최종물을 가완성된 건축물에 설치하고 공기를 연속 주입하고 정압으로 유지하여 유연성 거푸집을 완성하는 것을 특징으로 하는 축소모형-표면분할을 이용한 테마 건축물용 유연성 거푸집의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 축소 모형물(100)의 표면에 건조 후 박리가능한 표면재(150)는, 액상 실리콘류 재료를 사용하는 것을 특징으로 하는 축소모형-표면분할을 이용한 테마 건축물용 유연성 거푸집의 제조방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 컴퓨팅 단계(S600)는 스캐너 상에 아나로그 형태로 출력된 표면재(150)를 얹어놓고 그 위에 투명지를 덧씌우는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 축소모형-표면분할을 이용한 테마 건축물용 유연성 거푸집의 제조방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 최종물을 얻는 단계(S700)는 프린터, 전사장치, 플로터 등에서 선택된 어느 하나를 사용하고 그 대상물은 코팅처리된 원단인 것을 특징으로 하는 축소모형-표면분할을 이용한 테마 건축물용 유연성 거푸집의 제조방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 출력물은 철판이나 합판, 기타 건축재료에 붙여서 사 용하는 것을 특징으로 하는 축소모형-표면분할을 이용한 테마 건축물용 유연성 거푸집의 제조방법.
6. 제 1항에 있어서, 봉재공정의 작업 용이화를 위하여 상기 스캐닝 작업으로 얻어진 디지털 데이터화된 표면재(152)의 각 모서리에는 미리 약속한 의미의 기호나 숫자를 기재하는 것을 특징으로 하는 축소모형-표면분할을 이용한 테마 건축물용 유연성 거푸집의 제조방법.

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