시드니 오폐라 하우스(웃존, Utzon)-비정형 건축물 구현 사례

시드니 오폐라 하우스(웃존, Utzon)-비정형 건축물 구현 사례

 

오늘은 저번 롱샹교회 포스팅한 것 다음으로 

이번에는 정형화되지 않은 과거의 건축물 중 하나인 

오페라하우스에 대해서 간단히 포스팅할 까 합니다.

저번 롱샹교회 포스팅한 것과 마찬가지로 

일반적인 내용은 인터넷 검색에서 사진이나 내용이 많이 나옵니다.

계속해서 공지하듯이 기재하고 있지만 뜬금없이 

비정형 건축물의 구현방법의 과거 사례들을 계속 포스팅하는 이유는 

제가 서울식물원 현장에서 온실구조체를 현실화 시키는 방법을 찾고 

있을 때 원안의 철근콘크리트 구조로 되어 있던 설계가 실제로

시공이 되는 지 연구하면서 기존의 비정형화 된 

구조물들은 어떤식으로 구현되었는 지 
고찰하면서 그 기록들을 남겨났던 내용을 하나씩 포스팅한 것입니다.

그래서 이전 포스팅 내용에서도 보는 것과 같이

여러 사례의 비정형 구조물 구현사례를 고찰하면서

서울식물원 현장의 온실구조체를 김찬중 건축가님의

설계의도를 가장 정확하고 잘 반영하기 위한

의도로 시작한 것임을 미리 알려드립니다.

항상 사전에 좀 공지하고 포스팅하겠습니다.

그럼 오페라 하우스에 대해서..
보통 비정형 형태의 건축물은 기념비적인

건축물의 건설하는 과정에서 나타나는 경우가 

대부분인데 대표적인 건축물이 시드니에 있는 

오페라 하우스라고 할 수 있습니다.


오페라 하우스는 초기 디자인과 최종 완공된 건축물형태가 다른 건축물입니다.

시드니 오폐라 하우스(웃존, Utzon)-비정형 건축물 구현 사례

 

 

시드니 오폐라 하우스(웃존, Utzon)-비정형 건축물 구현 사례

 

 

시드니 오폐라 하우스(웃존, Utzon)-비정형 건축물 구현 사례

 

 

시드니 오폐라 하우스(웃존, Utzon)-비정형 건축물 구현 사례

 

오페라 하우스는 아주 오래전인 1956년 호주가 주최한

국제건축설계경기에서 당선된 설계안으로 

설계경기에 당선된 이후, 완성까지 

14년(1958년 11월～1973년 10월)이라는 시간이 소요되었고, 
비용은 1억 200만달러가 들었다고 합니다.

 

금액은 얼마가 들어갔나는 것을 알리는 것도보다 
이러한 비정형 건축물의 시공할 때 공사기간이나

공사비용이 예상과 다르게 흘러갈 수 있다는 것을 알고자 하는 것입니다.

처음 예상한 공사기간은 4년이었고

예상비용은 700만 달러였다고 하는 데

10년의 추가기간과 14.5배의 비용이 소요되었다고 합니다.
이렇게 오페라 하우스를 건설하는데

공기 및 비용이 많이 증대되었는데 그 이유는 

주로 이러한 시공성에 대한 고려과정의 이유 때문이었다라고 하는 데요..

건축가 “웃존(Utzon)”의 디자인은 구조엔지니어팀과 협업으로 1958년에 진행되었다고합니다.

구조엔지니어와의 계약은 건축주와 직접방식으로 체결되고 

건축가와 독립적인 관계로 업무가 진행되었습니다.

하부구조를 만드는 단계에서는 건축가와 엔지니어 협력관계는 매우 성공적이었으나, 
지붕구조를 해결하는 과정에서는 그리 성공적이지 못했습니다.

 

시드니 오폐라 하우스(웃존, Utzon)-비정형 건축물 구현 사례

 

 

시드니 오폐라 하우스(웃존, Utzon)-비정형 건축물 구현 사례

 

 

건축가의 지붕에 대한 디자인은 50mm 두께의 

콘크리트 쉘로 가정한 것인데요..

이때문에 콘크리트 쉘의 권위자가 초기부터 프로젝트에 참여하여, 

엔지니어는 진행과정에서 여러 대안들을 만들고 

디자인과 가장 유사한 형태의 “포물선(Parabola)”형 구조를 제안하였으나 

해결되지 못하였으며 해법은 한계에 다다르게 됩니다.

이후 새로운 구조엔지니어가 참여하여 하나로 연결된 전체 구조를

세부분을 분리시켜 독립적인 구조가 되도록 하였습니다.

이로 인해, 구조는 가능한 해법이 마련되었으나, 

기하학적으로 같은 것이 없는 리브의 시공 방법이 문제로 나타났습니다.

구조엔지니어가 구조물을 반복적으로 만들 수 있는 방법은

구(球, Spherical)나 환상형(環狀, Toroidal)이라는 건의하였고, 

건축가는 이를 바탕으로 반경 75m구의 기하학으로부터 

추출된 표면을 가지고 쉘의 지붕구조를 해결하였습니다.

해결의 이론적인 부분은 구조엔지니어팀이

제시한 "각각의 쉘이 한 정점에서 동일곡률을 가진 삼각형으로 세워져야 한다"는 
개념을 근간으로 하고 있습니다.

 

1957년에서 1961년 사이에 쉘 구조를 해결하기 위해 건축설계사는 

약 37만5천시간과 2천시간의 컴퓨터 작업하는데 소요되었다고 합니다.

지금이라면 금방 처리했을 수도 있습니다.

하여튼 그때 당시에는 여러 단계에 거친 

쉘 구조물을 해결하기 위해 엄청난 시간과 비용이 소요되었습니다.

건축가와 구조엔지니어의 협력으로 단일곡률에 의한 해법이 구조해석을 쉽게 하였고, 

시공상 모든 부재를 반복적으로 만들 수 있게 되었으며 조립식이 가능하게 되었습니다.

조립식 부재에 의한 지붕구조의 시공방식은 반복생산과 콘크리트 현장타설을 위한 

가설 시설을 줄임으로서 경제적인 시공이 가능하도록 하였습니다.

 

시드니 오폐라 하우스(웃존, Utzon)-비정형 건축물 구현 사례

건축가가 디자인한 자유형태의 지붕곡선을 단일곡률의 기하학적인 개념으로 변경하는 데에는 

구조엔지니어의 조언에 의해 구조적인 측면과 함께 외장 타일을 씌우기 위해서는 

일정한 모듈이 반복되는 명확한 기하학적 지정이 필요하다는 인식을 하게 되었기 때문입니다.

구형의 단일 기하학으로 인해 타일판의 대량생산이 가능해짐으로서

외장재는 타일로 표면을 마감하는 방식에서 

타일 판으로 표면을 덮는 원리가 되어, 디자인과 구조, 시공이 일체가 되었습니다. 

생산의 표준화로 타일판은 현장에서 사전에 제작되어 조립식으로 시공되었고 

이는 타일의 균등한 품질유지와 경제성을 가지게 되었습니다. 

오페라 하우스는 기하학적 건축과정에서 발생할 수 있는 

 

긍정적인 면과 부정적인 면을 동시에 지닌 건축물입니다.

시드니 오폐라 하우스(웃존, Utzon)-비정형 건축물 구현 사례

 

 

시드니 오폐라 하우스(웃존, Utzon)-비정형 건축물 구현 사례

디자인의 혁신성, 설계 및 시공을 통합한 진행방식, 유니트 방식의 해법과 

대량생산시스템을 통한 비용절감, 건설초기의 작업에서 건축가 및 구조엔지니어의 창의적 기여, 

법률적인 보장을 통한 제도적 뒷받침 등이 긍정적인 부분입니다. 

그러나, 이와 동시에 시공 단계에서 건축가와 

구조엔지니어가 서로 협력하지 못해 많은 변경을 이어진 점, 

구조엔지니어의 한정적 역할로 대안마련에 많은 기간이 소요된 점, 

정치적인 이유 등으로 건축가의 변경, 사업진행 중 프로그램 변경으로 인한 비용과 기간의 증대, 

기존 시공계약의 관행을 넘어서지 못한 한계 등이 시드니 오페라하우스의 부정적인 면입니다. 

오페라하우스를 통해 기념비적 건축물의 완성과 기념적인 가치에는 

독창적인 조형과 함께 인접분야의 기술 응용, 

창의적인 엔지니어링 적용에 의한 기술적인 기여가 큰 역할을 하였습니다. 

이러한 기술적 성과는 건축가와 구조엔지니어의 동등한

협력관계와 엔지니어의 창의적 기여에서 비롯됨을 알 수 있습니다.

또한, 디자인 초기단계의 프로젝트 진행에서부터 엔지니어와의 

 

동등한 협업 관계에 의한 진행이 필수적임을 알수 있으며, 

엔지니어링이 결여된 초기단계의 프로젝트 진행은 디자인의 변경과 기간, 

 

비용을 증대시키는 원인으로 작용함을 알 수 있습니다.

오늘은 비정형 건축물의 가장 대표적인 건물이라고 할 수 있는

 

시드니 오페라하우스에 대해 포스팅해보왔습니다.

읽어봐주셔서 감사합니다.

 

시드니 오폐라 하우스(웃존, Utzon)-비정형 건축물 구현 사례