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연중기획 - 기술이 미래다 ②대공간 건축물 건설기술대공간 건축물 설계 기술 국산화 성공
강완협 기자 | 승인 2011.09.05 10:49

경제성·시공성 등 호평 필리핀 아레나 돔구장 수주 쾌거

   
이번에 우리나라가 순수 국내기술로 수주에 성공한 필리핀 아레나 돔구장 조감도.

우리나라가 돔 구장과 같은 대공간 건축물의 건설기술을 확보, 국내는 물론 해외에서도 선진국과 대등한 위치에서 경쟁을 할 수 있는 기반이 마련됐다.

건설교통 R&D 관리기관인 한국건설교통기술평가원은 국가연구개발사업으로 개발된 대공간 건축물에 대한 ‘돔구조설계기술’을 개발, 최근 필리핀 마닐라 아레나(Manila Arena) 돔구장 설계를 수주했다고 밝혔다.

한화건설과 CS구조엔지니어링이 시공사 및 설계사로 참여해 수주한 필리핀 마닐라 아레나 공연장은 국내 시공기술과 더불어 대공간 건축물과 같은 특수구조 구조설계기술의 우수성을 세계에 알린 프로젝트라 그 의미가 크다.

특히 이번 해외 수주는 건교평의 국가연구개발사업으로 진행된 ‘대공간 건축물 설계기술 개발’ 연구과제에서 도출된 기술의 성과로서 국제 입찰을 통해 이뤄진 것이어서 더욱 갚진 것으로 평가되고 있다.

필리핀 마닐라 인근에 건립될 아레나 돔구장은 세계 최대 규모의 돔 공영장으로 연면적 7만4000㎡ 규모로 5만여명을 수용하게 된다. 지붕면적만 3만5948㎡(250m×180m)에 달하는 돔 공연장으로는 세계 최대 규모로 국내에서 가장 큰 실내 공연장으로 활용되는 올림픽체조경기장(1만5000석 규모)의 3배에 이른다.

대공간 건축물은 돔과 같이 지붕구조가 무주공간으로 형성돼야 하는 특수구조로서 구조설계와 같은 엔지니어링이 핵심기술이다. 지붕구조 시스템의 선정은 공사비에 직접적인 영향을 미치는 부분이다. 시스템의 선정에 따라 다양한 해석방법, 시공방법이 선택적으로 결정된다. 마닐라 아레나 수주과정에서도 구조설계와 시공능력이 관건이었으며 한화건설과 CS구조엔지니어링의 국내외 현장에서 축적된 기술력과 공사수행능력 등에 많은 점수를 받은 것으로 전해졌다.

마닐라 아레나의 구조시스템 중 지붕 구조는 철골 트러스, 하부 구조는 철골과 콘크리트로 구성돼 있다.
특히 아레나 돔구장 구조물 중 상부의 트러스는 당초 1차 설계사였던 영국의 부로 하폴드(Buro Happold)에서 제안한 구조시스템을 CS구조엔지니어링의 스페이스 트러스 시스템으로 변경했다. 이는 공기단축과 시공성 및 트러스에 소요되는 철골부재의 물량절감 등을 모두 고려했을 때 더 우수했기 때문이다.

이번 공사는 기술력을 근간으로 하는 설계부터 시공에 이르는 전 과정이 디자인 빌드(Design Build) 방식으로 진행되며 착공 후 30개월의 공사기간을 거쳐 오는 2014년 초 완공될 예정이다. 총 공사비는 1억7500만 달러(한화 약 1876억원)다.

‘대공간 건축물 건설기술 개발 연구단은 지난 2006년부터 올해말까지 총 6차년도에 걸쳐 CS구조엔지니어링의 김종수 대표이사가 연구단장을 맡아 총괄 지휘하고 있다. 연구비는 정부(132억원)와 민간(56억원)을 합쳐 총 188억원이 투입되고 있다.

   

이 기간중 300m 스팬의 대공간 건축물 설계 및 시공에 필요한 요소기술에 관한 연구를 진행하고 있다. 연구단은 ▲구조시스템 개발 및 경제성 분석 ▲비선형해석 및 구조설계기법 개발 ▲시공 및 친환경 설계기법 개발 ▲실용화 방안 연구 등 크게 4개 분야로 나눠 진행하고 있으며, 최종 목표는 ’대공간 건축물 건설기술의 국산화 및 자립화‘다. 특히 이번 연구는 대공간 건축물에 직접 적용이 가능한 실용화 기술 개발이 가장 큰 특징이며, 연구단에서 개발된 요소기술은 서남권 돔 야구장을 비롯해 마닐라 아레나에 적용되고 있다. 이번 연구에는 CS구조엔지니어링을 비롯해 산학연 총 13개 기관이 참여하고 있다.

이번 연구에서는 가장 주목할 만한 것은 파일럿 프로젝트(Pilot Project). 각 분야에서 개발된 핵심 요소기술의 실용화 검증을 위해 초대형 돔구장인 300m 스팬급 구조물의 10분의 1인  30m 스팬의 대공간 구조물을 실제 제작해 시공하게 된다.

파일럿 프로젝트에는 ▲가설공법 ▲개폐식 지붕구조 시스템 ▲유압식 재긴장 시스템 ▲텐셔닝 에어빔 시스템 ▲케이블 네트구조 등 15건의 핵심요소기술이 적용됐다.

파일럿 프로젝트는 한국기술교육대학교에 설치돼 실험 및 관측을 포함한 연구 목적 이외에도 향후 학교의 전시공간으로 실제 활용될 예정이다. 

 

인터뷰-  김종수 대공간 건축물 건설기술 개발 연구단장(CS구조엔지니어링 대표이사)

 “대공간 건축물 설계시장 진출 교두보 기대”

   
- CS구조엔지니어링은 어떤 회사인가.
지난 1989년 설립돼 다양한 경험과 축적된 노하우를 통해 건축구조 안전에 대한 모든 솔루션을 제공하는 회사로 초고층구조설계, 대공간·특수구조 설계, 구조감리·현장시공자문, VE(Value Engineering), 리모델링·보수보강 등을 주요 업무로 하고 있다.

- 건설교통기술평가원의 국가 R&D 연구사업으로 진행한 ‘대공간 건축물 건설기술개발’ 사업에 대해 설명해 달라.
2006년 9월부터 올해 말까지 5년 3개월동안 총 6차년도에 걸쳐 진행되는 연구사업으로 연구사업비는 정부(132억원)와 민간(56억원)을 합쳐 188억원이 투입되고 있다. 이 기간중 300m 스팬의 대공간 건축물 설계 및 시공에 필요한 요소기술에 대한 개발을 진행했다. 연구는 구조시스템 개발 경제성 분석, 비선형해석 및 구조설계 기법 개발, 시공 및 친환경 설계기법 개발, 실용화 방안 연구 등 4개 세부과제로 나눠 진행했다.

- 국가 R&D로 진행된 기술로 필리핀 아레나 돔구장 설계 용역을 수주했는데 의미는.
이번 수주는 그동안 시공위주의 건설수주에서 벗어나 건축기술의 핵심이라 할 수 있는 고부가가치의 ‘돔구조설계분야’ 수주라는 점과 필리핀 마닐라 아레라 돔구장이 5만여명을 수용하는 대공간 건축물이라는 점에서 우리나라의 기술력을 입증하는 좋은 사례가 될 것으로 평가되고 있다. 특히 이번 아레나 돔 구장 건설이 성공적으로 진행되면 향후 어떤 대공간 건축물도 우리기술로 설계와 시공이 모두 가능하다는 것을 보여주는 것이라 생각한다.

- 이번 수주에서 어떤 점이 결정적으로 작용했나.
사실 대공간 건축물은 돔과 같이 지붕구조가 무주공간으로 형성돼야 하는 특수구조로 구조설계와 같은 엔지니어링이 핵심기술이다. 지붕구조 시스템 선정은 공사비에 직접적인 영향을 미치는 부분으로 어떤 방식을 선택하느냐에 따라 시공방법 등이 달라질 수 있다. 이번 수주과정에서는 우리나라의 기술력이 높은 점수를 받았다. 특히 상부의 지붕 트러스는 당초 1차 설계사였던 영국의 부로 하폴드가 유력했으나 공기단축과 시공성, 경제성 등을 고려한 결과 CS구조엔지니어링의 스페이스 트러스 시스템으로 변경됐다.

- CS구조엔지니어링은 이번 R&D 사업에서 어떤 부분을 맡고 있나.
CS구조엔지니어링은 이번 대공간 건축물 건설기술 R&D 연구에서 핵심요소기술 적용을 위한 파일럿 프로젝트(Pilot Project)의 설계 및 시공을 맡고 있다. 특히 지붕의 개폐부에 적용될 경량 하이브리드부재인 TABS(Tensioning Air Beam System)의 개발에 성공, 3건의 특허를 출원하기도 했다.

- 우리나라 돔 구장 설계 수준은.
돔 구장과 같은 대공간 건축물은 집적된 건축기술이 필요하다. 이번 R&D를 진행하기 이전인 10년전만 해도 대공간 건축물은 대부분 외국 기술이 선점했다. 그러나 이번 R&D를 통해 핵심요소기술들이 개발되면서 이제는 선진국과 대등하거나 오히려 그 이상의 기술수준을 보유하게 됐다. 

- 향후 목표는.
이번 기술개발을 계기로 CS구조엔지니어링은 서남권 돔 야구장의 구조설계를 진행하고 있으며, 안산 돔구장의 설계를 예정하고 있다. 또 개발된 연구단의 요소기술 및 구조 설계경험을 활용해 해외 시장에 진출하는 것을 목표로 하고 있다. 특히 오는 2020년 카타르 도하 월드컵 경기장 수주가 최우선 목표로 기술력면에서 선진국을 따라잡았기 때문에 충분한 경쟁력이 있다고 자신한다.

강완협 기자  kwh@cenews.co.kr

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