건설연 개발…도심 건축 활용 활발

강도 5배ㆍ수명 4배…친환경성 우수

하우스노웨어 서울ㆍ팩토리얼 성수 등

독특한 외관 디자인으로 ‘이목집중’

건물ㆍ교량 이어 주거 적용 연구 착수

[대한경제=김민수 기자]# 지난 9월 서울 성수동에 들어선 하우스 노웨어 서울. 안경 브랜드 젠틀몬스터, 향수 브랜드 탬버린즈 등을 운영하는 아이아이컴바인드의 신사옥이다. 지하철 2호선 성수역에서 15분은 족히 걸어야 하지만, 건물 자체가 마치 하나의 거대한 전시작품 같아 내국인은 물론 외국인 관광객들도 필수로 찾는 랜드마크가 됐다. 지하 5층∼지상 14층(연면적 3만7000㎡)의 건축물은 독특한 외관을 자랑한다. 유선형 곡선의 하층부로 시작해 가로ㆍ세로로 교차된 콘크리트 기둥의 중층부, 툭 튀어나온 상층부가 어우러졌다. 특히 돌출형 상층부는 초고성능 콘크리트(UHPC)를 사용해 콘크리트의 질감을 살리면서 구조적 안정성을 모두 구현했다는 평가다.

UHPC(Ultra High Performance Concrete)가 도심지의 랜드마크 건설의 주요 소재로 활용되고 있다. 성수동은 핫한 UHPC 전시장이다. 더시스템랩의 김찬중 건축가는 하우스 노웨어 서울의 고층부에 20㎜ 얇은 두께의 UHPC 패널을 마감재로 택했다. “높은 곳에서도 구조적인 안정성을 충족하면서 건물 전체적으로 콘크리트 텍스쳐를 살리려면 UHPC가 적격”이란 판단에서다.

지난해 2월 준공된 성수역 4번 출구 앞 팩토리얼성수에도 UHPC 패널을 적용했다. 자유로운 디자인 구현이 가능한 UHPC를 활용해 외관의 곡선형 콘크리트 띠를 만들어냈다.

이 외에도 경북 울릉군의 코스모스 울릉도, 서울로봇인공지능과학관, 부산 오페라하우스, 부산 북구 신청사 등 곳곳에 UHPC 랜드마크 건물이 들어서고 있다.

UHPC는 한국건설기술연구원이 2012년 개발한 신소재다. 일반 콘크리트 대비 압축강도가 5배이고, 수명은 4배인 약 200년에 달하는 ‘슈퍼 콘크리트’다. 고강도이기 때문에 일반 콘크리트 대비 두께를 절반으로 줄일 수 있고, 철근 대신 강섬유를 사용해 탄소발생량을 20∼30% 감축할 수 있는 친환경 재료다. 금속이나 석재로는 구현할 수 없는 곡면 형상이나 20㎜ 이하 패널도 대형 크기로 제작이 가능하다.

UHPC는 10년 이상 국내외 건물과 교량 등에 적용되며 재료적 기술 수준은 이미 상당한 단계에 이르렀다.

이제는 비정형 디자인 구현을 위해 제조와 형상 구현, 건축화 공법, 인양 등을 아우르는 엔지니어링 기술이 핵심 과제로 떠오르며, 설계 단계부터 시공까지 마찰 없이 이어질 수 있도록 한 통합적 엔지니어링에 대한 연구가 이어지고 있다.

실제 2013∼2017년 슈퍼 콘크리트를 활용한 건축구조 요소 및 시공기술 연구개발(R&D)을 시작으로 2021∼2023년 20㎜ 이하 커튼월용 UHPC 패널 기술 개발을 완료했다.

일반 콘크리트 대비 비싼 UHPC는 얇게 만들어 경제성을 확보하는 것이 과제다. 이에 접합부 안전성을 충족하면서 고층에 적용 가능한 두께 20㎜ 이하 패널 개발에 성공, 부산 오페라하우스(15∼30㎜)와 하우스 노웨어(20㎜)에 적용했다.

2024∼2026년 외장재 일체형 UHPC 영구 거푸집을 만드는 R&D도 진행 중이다. 고층화할수록 골조 기둥에 외장재를 붙이기 어려운데, UHPC를 기둥 거푸집이자 마감재로 사용하면 공정을 한 단계 줄일 수 있어 공기단축과 공사비 절감 효과가 있다.

UHPC를 주거에 적용하는 연구도 진행 중이다. 올해부터 5년간 R&D를 진행 중인 OSC연구단은 모듈러 공동주택 외관에 UHPC를 적용해 디자인을 차별화하는 방안을 추진하고 있다.

주요 연구자인 김성진 위드웍스건축사사무소 대표는 AI 확산과 함께 제조ㆍ조립을 고려한 설계(DfMA) 요구가 커지는 흐름 속에서 UHPC의 역할을 강조했다.

김 대표는 “AI 시대에는 직선과 곡선이라는 기존 디자인의 한계를 넘어서는 다양한 형상이 가능해지고, 이를 구현하려면 새로운 디자인 환경에 맞는 혁신적인 재료가 필요하다”며 “UHPC는 AI 기반 설계와 3D프린팅, DfMA를 자연스럽게 연결하면서 탄소 중립까지 동시에 충족할 수 있는 설루션이 될 수 있다”고 말했다.


김민수 기자 kms@

〈ⓒ 대한경제신문(www.dnews.co.kr), 무단전재 및 수집, 재배포금지〉