BLK360를 사용한 3D 레이저 측정

정밀도가 창의적인 해법의 폭을 넓히는 방법

Jörg-Helmuth와 Bernd-Simon 형제는 아버지 Hans-Günther Schwarz와 함께 3대째 가족 건축 사무소를 운영하고 있습니다. 이들은 Leica Geosystems의 BLK360를 활용한 3D 레이저 측량을 비롯해 늘 최신 기술을 업무에 도입합니다. 이 장비가 건축 사무소의 워크플로를 어떻게 바꿔 놓았는지, 그리고 이 레이저 스캐너가 없었다면 뉘른베르크의 아주 특별한 계단이 왜 탄생할 수 없었는지 소개합니다.

1956년은 크게 파괴된 시청의 보수 공사를 시작으로 뉘른베르크에 건축 붐이 일어난 해였습니다. 도시 전역의 건축가, 건축업자 및 개인이 프랑코니아 대도시를 재건하기 시작했습니다. 그중에는 건축가이자 지략가인 호르스트 슈바르츠(Horst Schwarz)도 있었는데, 그는 요란한 홍보 없이 조용히 자신의 건축 사무소를 열었습니다. 그는 동세대 건축가 중 가장 먼저 청사진 복사기(당시로서는 획기적인 신문물)를 도입한 인물 중 하나였고, 덕분에 밤늦게까지 작업하며 경쟁자보다 한발 앞서 나갈 수 있었습니다.

50여 년이 지난 지금, Jörg-Helmuth와 Bernd-Simon Schwarz 형제는 자신들에게서 할아버지의 모습을 많이 발견합니다. 가족이 운영하는 건축 사무소에서 자란 두 사람에게는 건축에 대한 애정은 물론, 새로운 기술과 틀을 깨는 접근 방식에 대한 열정도 자연스럽게 몸에 배었습니다. Jörg-Helmuth Schwarz는 "우리는 늘 업계 흐름을 놓치지 않고 새로운 기법을 빠짐없이 익히는 것을 목표로 삼았습니다."라고 설명합니다. Architekturbüro Schwarz의 3세대에게 혁신을 가져온 "청사진 기계"는 무엇일까요? 바로 Leica Geosystems의 BLK360 G1 3D 레이저 스캐너입니다.

여지는 넓게, 위험은 낮게

초당 360,000포인트를 캡처하는 BLK360 G1의 LiDAR 기술 덕분에, 이 장치는 짧은 시간 안에 건설 현장 상황을 완전하고 무엇보다 사실적으로 보여 주는 이미지를 제공합니다.

Jörg-Helmuth Schwarz는 "BLK360를 쓰면 곤란한 돌발 상황을 겪을 일이 없고, 설계 단계에 필요한 정보도 이미 상당 부분 확보하게 됩니다."라고 말합니다.

레이저 스캐너는 6mm의 정확도로 반경 10m 내의 전체 환경을 기록합니다. 최대 측정 거리는 60미터입니다. 기록된 데이터 포인트는 3D 포인트 클라우드를 생성하는 데 사용되며, 건축가는 이를 Autodesk와 같은 빌딩 정보 모델링(BIM) 프로그램으로 가져옵니다. 여기에 조적 및 기타 부재 레이어 등 준공 문서의 정보를 더하면 전체 건물 프로젝트의 3D 모델을 생성할 수 있습니다.

이제 이 디지털 트윈은 건축 사무소의 Schwarz 형제와 동료들에게 설계의 기초가 됩니다.

Bernd-Simon Schwarz는 "늘 평면도 위주로만 생각하는 습관에서 벗어나야 합니다"라고 지적합니다. 그래서 Architektenbüro Schwarz의 직원들은 건물을 먼저 3D로 그린 뒤 이 모델에서 평면도를 뽑아내는 방식으로 작업하기 시작했습니다.

이 접근 방식의 장점은 건축가가 항상 완벽하게 정확한 데이터로 작업할 수 있다는 점이었고, 이는 특히 복잡한 기존 건물 프로젝트에서 큰 가치를 발휘합니다. 디지털 트윈이 문제 발생 시 시간과 비용이 많이 드는 설계 변경을 막아 줄 뿐 아니라, BLK360를 활용하면 처음부터 더 유연하고 창의적으로 설계할 수 있기 때문입니다.

Jörg-Helmuth Schwarz는 "3D 레이저 스캔 덕분에 설계 단계에서 여러 대안을 검토하고, 나중에 치수가 맞지 않을 걱정 없이 고객에게 제안할 수 있습니다."라고 말합니다.

BLK360를 사용하기 전에 Architektenbüro Schwarz는 업계에서 흔히 볼 수 있듯이 일정한 안전 여유를 두고 설계해야 했습니다. 시공 중 문제와 막판 일정 변경을 방지하기 위해 보통 약 10cm의 허용 오차를 둡니다. 하지만 이 때문에 선택의 폭이 좁아집니다. Bernd-Simon Schwarz는 "BLK360으로 현황을 측량하기 전에는 고객에게 센티미터에 꼭 맞는 솔루션을 제안한 적이 없었습니다."라고 설명합니다. 문제가 생기거나 비용이 급증할 위험이 너무 크기 때문이라고 그는 설명합니다. "레이저 스캐닝은 우리가 복잡한 프로젝트에 접근하고 색다른 솔루션을 찾을 수 있는 완전히 새로운 가능성을 열어줍니다. 그 해법이 실제로 실현 가능한지 처음부터 알 수 있기 때문입니다."

골치 아픈 계단

이러한 유연성의 가치는 한 특별한 개보수 프로젝트에서 여실히 드러났습니다. 뉘른베르크 공공 기관 건물의 계단은 새로운 작업장 지침에 따라 전면 개조될 예정이었습니다.

1970년대에 지어진 이 건물은 독특한 형태 덕분에 첫눈에 눈길을 끕니다. 건물 전체가 삼각형 격자 위에 지어졌습니다. 평면도는 물론 천장 타일, 바닥 타일, 문 앞 포석까지 모두 삼각형입니다. 그런데 이 때문에 계단에 문제가 생깁니다. 건물 안에는 똑바로 올라갈 수 없는 육각형 계단이 들어서 있어, 먼저 한쪽으로 대각선을 따라 오르다가 계단 중간에서 반대 방향으로 유턴해야 합니다. 게다가 경사도 오늘날의 기준에 비해 너무 가팔라 계단을 오르기가 매우 힘듭니다.

이 특이한 계단에서는 사고와 낙상이 거듭 발생했습니다.

오래된 계단

게다가 공공 기관 업무가 평소처럼 계속되어야 했기 때문에 개보수 작업은 더욱 까다로웠습니다.

Bernd-Simon Schwarz는 "직원들의 업무에 큰 지장을 주지 않으면서 새 계단을 설계해야 했습니다"라고 회상합니다. 소음 문제만 보더라도 계단을 완전히 철거하고 새로 짓는 방안은 고려 대상이 아니었습니다. 기존 구조는 최대한 그대로 두면서 발주처에 과도한 비용 부담을 주지 않는, 창의적이고 보기에도 좋은 해법이 필요했습니다.

이 솔루션의 핵심은 상세하고 사실적인 3D 레이저 스캔이었습니다.

Jörg-Helmuth Schwarz는 "BLK360를 사용하지 않았다면 이런 형태의 프로젝트는 절대 불가능했을 것입니다."라고 말합니다.

사진 몇 장을 찍으며 현장을 먼저 둘러본 뒤, 팀은 레이저 스캐너로 총 5회 스캔했습니다. 각 층에서 한 번, 중간 층계참에서 한 번, 각 계단 구간 중간에서 한 번씩입니다. 스캔 한 번에 약 2분이 걸렸고, 건축가들은 금세 현장 상황을 사실적으로 파악할 수 있었습니다. Revit에서 만든 3D 모델을 바탕으로 본격적인 설계에 들어갔고, 젊은 건축가들은 마음껏 창의력을 발휘할 수 있었습니다.

목표를 향해 한 걸음씩

설계 결과, 새 계단의 절반은 기존 계단 위에, 나머지 절반은 기존 계단 사이의 빈 공간(계단 중앙부) 위에 짓기로 했습니다.

현대 규정에 맞게 단높이 비율을 조정하기 위해 새 챌판(계단 수직면)을 기존 계단 위에 콘크리트로 타설했습니다. 계단 중앙 빈 공간에 놓이는 새 계단 부분은 현장 타설 콘크리트 계단으로 만들었습니다. 기존 계단의 궤적이 그대로 드러나 있어 이 부분에는 프리캐스트 부재를 쓸 수 없었기 때문입니다. 또한 새 계단에 필요한 구조적 안전성을 확보하기 위해 다각형 건식벽체 구조물을 하부 돌출보(다운스탠드 빔)로 설치했습니다. 이렇게 건축가 팀은 건물의 삼각형 모티프를 영리하게 살려 현대적으로 재해석했습니다.

이 파격적인 아이디어를 구현하려면 1cm도 허투루 할 수 없었기에 정확한 치수와 경사를 측정하는 일이 무엇보다 중요했습니다. 하지만 계단 형태가 특이해 수작업 실측은 사실상 불가능했습니다. Schwarz 형제는 BLK360 덕분에 기록한 데이터가 실제와 일치함을 보장할 수 있었을 뿐 아니라, 처음부터 실현 가능한 설계안으로 건축주에게 구체적인 제안을 할 수 있었습니다.

Bernd-Simon Schwarz는 "건축가는 일이 잘못되면 책임을 져야 합니다. 확실히 된다는 확신이 없다면 우리는 그런 해법을 절대 제안하지 않습니다"라고 강조합니다.

결국 최초 설계안은 재설계나 예기치 않은 수정 없이 그대로 시공으로 이어졌고, 독보적인 결과물이 탄생했습니다.

"이런 계단은 다른 곳에서는 찾을 수 없고, 이렇게 새로 지을 수도 없습니다. 이것이 바로 기존 건물을 다루는 작업이 우리에게 매력적인 이유입니다."라고 Bernd-Simon Schwarz는 말합니다.

인용문:

"현황 측량에 BLK360를 사용하기 전에는 고객에게 센티미터에 딱 맞는 솔루션을 제안한 적이 없었습니다." 베른트-시몬 슈바르츠

"BLK360를 쓰면 곤란한 돌발 상황을 겪을 일이 없고, 설계 단계에 필요한 정보도 이미 상당 부분 확보하게 됩니다." 외르그-헬무트 슈바르츠

"새로운 기술에 투자하는 일에는 늘 위험이 따릅니다. 하지만 우리는 아이디어에 확신이 서면 위험을 피한 적이 없습니다. 그리고 지금까지 그 선택은 언제나 결실을 맺었습니다." 베른트 시몬(Bernd Simon)과 외르그-헬무트 슈바르츠(Jörg-Helmuth Schwarz)

뉘른베르크 Architektenbüro Schwarz 소개:

보다 경제적인 프로젝트를 위한 레이저 스캔

주거용 건물부터 산업 단지 또는 공공 기관 건물에 이르기까지 뉘른베르크에 본사를 둔 Schwarz 건축 사무소는 건축 분야 전반에서 폭넓게 활동하고 있습니다. 직원 20명 가까이를 둔 이 가족 기업이 특히 강점을 보이는 분야는 기존 건물 리노베이션처럼 기존 구조물을 다루는 건축입니다. 표준 솔루션이 통하는 경우가 오히려 드문, 함정이 많은 분야입니다.

Bernd-Simon Schwarz는 "기존 건물 프로젝트에는 우리가 어찌할 수 없는 현장 조건이 늘 여럿 있습니다. 반대로 이 조건들은 프로젝트에 막대한 영향을 미칩니다."라고 말합니다.

빈 부지에 짓는 신축과 달리, 기존 건물에서는 건물 구조 자체가 가능한 범위를 결정합니다. 그러므로 이를 정확하게 기록하고 계획에 포함시키는 것이 더욱 중요합니다. 준공 문서나 현장에서 DISTO 레이저 거리 측정기로 몇 군데만 잰 값은 실제 상황의 절반만 알려 주는 경우가 많습니다. 건설 단계에서 벽이 완전히 직선이 아니거나 단 몇 센티미터라도 어긋나 있다는 것이 드러나면 전체 설계가 틀어질 수 있으며, 이 시점에서 일정을 다시 짜는 일은 어려울 뿐 아니라 건축주에게 큰 비용 부담이 될 수 있습니다.

그래서 2017년에 형제는 Leica Geosystems 3D 레이저 스캐너를 선택했고 이후 거의 20개 프로젝트에 사용했습니다. "프로젝트를 시작할 때마다 BLK360를 쓰는 것이 타당한지 함께 따져 봅니다. 대부분은 3D 레이저 스캔이 훨씬 경제적이라는 결론이 나옵니다."라고 Bernd-Simon Schwarz는 정리합니다.

이는 단지 건축 사무소가 고객에게 새롭고 창의적인 해법을 제안할 수 있기 때문만은 아닙니다. 현실을 정확히 반영한 현황 측량이 보장하는 계획 신뢰성은 다른 측면에서도 긍정적인 영향을 미칩니다. 예를 들어, 건축사 사무실 직원들은 치수를 다시 재거나 문제를 자세히 살펴보기 위해 불필요하게 건설 현장을 방문하지 않아도 됩니다. 또한 나중에 하자 클레임이 들어오더라도, 현황 측량 시점의 실제 상태를 기록해 두었다는 점이 팀에게 결정적인 도움이 됩니다.

BLK360는 사용하기도 쉽기 때문에 회사의 모든 건축가가 사용할 수 있습니다. 복잡한 프로젝트라고 측량 업체에 맡길 필요 없이, Schwarz 형제와 팀은 레이저 측량을 자체 워크플로에 직접 통합할 수 있습니다. Jörg-Helmuth Schwarz는 "저희 핵심 건축가 팀 전체가 정기적으로 이 장치를 사용합니다"라고 말합니다. 여기서 유일한 전제 조건은 Revit과 같은 BIM 프로그램을 능숙하게 다루는 것입니다.

Jörg-Helmuth Schwarz에 따르면 이 점이 건축 사무소가 Leica Geosystems를 선택한 또 다른 결정적 이유였습니다. "BLK360가 혁신적인 이유는 기술 자체뿐 아니라 쉬운 사용법, 그리고 무엇보다 합리적인 가격에 있습니다. 건축 사무소 입장에서 실제로 매력적인 선택지가 된 최초의 레이저 스캐너입니다." Schwarz 형제는 특히 기존 건물 프로젝트를 많이 수행하는 건축 사무소에 3D 레이저 측량이 엄청난 잠재력을 지닌다고 봅니다. Schwarz 가문의 대담하고 혁신적인 정신이 결실을 맺었다는 데 형제의 생각은 같습니다. "새로운 기술에 투자하는 일에는 늘 위험이 따릅니다. 하지만 우리는 아이디어에 확신이 서면 위험을 피한 적이 없습니다. 그리고 지금까지 그 선택은 언제나 결실을 맺었습니다."

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참고: 이 글은 Leica BLK360 G1을 다룹니다. 최신 BLK360 모델의 확장된 기능은 다음 링크에서 확인하세요: 여기.