강남의 커튼월 빌딩 숲 사이 독보적 건축 양식을 자랑하는 빌딩, 어반하이브. 내력벽을 과감히 노출시킨 독특한 이 빌딩의 탄생 뒤에는 이노빌트 TSC합성보(Thin-plate Steel Composite Beam)가 있었다. 보는 기둥과 기둥을 연결하면서 건물의 바닥이자 천장이 되는 수평재. 어반하이브 빌딩은 내부에 기둥이 없이 오직 외벽으로 노출된 기둥을 17.35m에 달하는 보가 지지하는데, 이런 장경간 구조를 가능케한 것이 TSC합성보다.

TSC합성보는 센코어테크(대표 이승환)와 포스코가 공동 개발해 2004년 시장에 내놓은 우리나라 최초의 합성보로, 현재 국내 합성보 시장을 이끌고 있는 대표제품이기도 하다. 합성보란 이름으로 이해할 수 있듯 두 가지 이상의 이종(異種) 소재를 합성하여 제작한 구조재를 일컫는다. TSC합성보는 스틸과 콘크리트의 합성으로 제작된다.

콘크리트 X 강건재 강점만 살린 합성보

건축물에 있어 ‘안전성’은 가장 기초가 되는 필요조건이다. 이 조건을 갖춘 후에야 비로소 건물의 디자인적 차별성, 심미적 즐거움 등을 논할 수 있다. 그렇기에 안전성에 주요한 구조재- 그중에도 가장 기본적인 ‘기둥’과 ‘보’는 신중하게 선택되기 마련이다.

구조재로 가장 널리 사용되는 철근콘크리트. 무엇보다 재료비가 저렴하고 전통적 방식으로 무난한 선택이지만, 취약점을 꼽으라면 단연 ‘균열’일 것이다. 철근콘크리트보(Reinforced Concrete Beam)는 인장 측으로 콘크리트 균열이 자연히 발생하고 이를 메꾸는 주기적인 보수가 필요하다. 또 기술인력이 필요해 인건비가 높고, 분진 발생이 심하기 때문에 환경 보호가 요구되는 시대에는 어울리지 않는 건축자재라는 평. 그럼 강건재로 뼈대를 세우는 철골조는 어떨까. 분진 발생이 없고, 폐기 때에도 자재를 재활용할 수 있다는 점, 또 철근콘크리트에 비해 시공 절차가 간편해 시공일수와 시공비 절감에 이롭다는 부분에서 각광받는다. 다만 보(Beam)의 경우, 철골조는 장스팬을 구현하기 위해 춤(depth)이 두꺼워진다는 게 하나의 아쉬움이다. 보의 길이가 길어질수록, 처짐을 방지하기 위해 춤은 커져야 한다. 이는 곧 천장이 낮아진다는 것을 의미하니, 공간효율 면에서 제약적이다.

▲ 건축물의 수평재 ‘보’는 크게 철근콘크리트보, 철골보로 나눌 수 있다. 각각 장단점이 존재하는데, 이 둘의 단점은 없애고 장점만 살린 것이 합성보다.

이 두 소재의 단점은 없애고 강점만 극대화한 재료가 ‘합성보’다. TSC합성보는 스틸을 냉간 성형해 제작한 웨브(Web)의 속을 콘크리트가 채우는 형태다. 내부를 채운 콘크리트로 높은 강성을 확보하면서, 이 콘크리트를 스틸 웨브가 겉에서 감싸고 있기 때문에 균열에 대한 걱정을 덜 수 있다. 또 철골조에 비해 보 춤을 더 짧게 제작할 수 있기 때문에 천장이 높아진다. 이 여유분의 천장 공간들을 가지고 한 층을 더 올릴 수도 있는 것이다. 땅값이 금값인 부지에 빌딩은 짓는다고 가정해보자. 동일한 면적과 높이 조건에서 15층짜리 건물과, 16층짜리 건물 중 어떤 건물을 짓고 싶은가? 임대효율 측면에서 답은 정해져있고, 이를 구현하기 위해 TSC합성보만한 솔루션은 없을 것이다.

획기적으로 줄어드는 시공 기간과 비용

TSC합성보는 현재까지 약 400개 이상의 건축물에 적용됐다. 이렇게 시장에서 사랑받는 이유는 탁월한 구조성능 그 이상의 솔루션이 있기 때문. TSC합성보의 강점 중 획기적으로 줄어드는 시공기간과 그에 따른 비용절감을 빼놓을 수 없다. 철근콘크리트의 시공과정이 철근설치, 동바리작업부터 해체까지 크게 6단계로 이어진다면, TSC합성보는 공장에서 미리 조립해온 제품을 가지고 현장에서는 설치, 콘크리트 타설 단 2개 공정으로 끝난다. 시공시간이 절반가량 줄어드는 셈이다.

또 철근콘크리트 공정에서 거푸집과 동바리는 필수 공정이지만, 결국에는 철거되어야 한다. 비용과 시간 면에서 비효율적일 수밖에 없는 이유다. TSC합성보는 그 자체가 거푸집의 역할을 하기 때문에 거푸집을 별도로 설치하고 철거할 필요가 사라진다. 설계에 따라 동바리를 생략할 수도 있다. 또 공장에서 미리 제품을 제작해와서 현장에서는 그야말로 설치만 하면 된다. 아래 실제 TSC합성보의 현장 시공 사진을 살펴보면, 공장에서 미리 제작된 자재를 현장에서 바로 설치하고 있다. 이렇게 기둥과 기둥 사이에 보를 놓고, 이 위에 콘크리트 타설을 하면 공정이 끝난다. 보다시피 건물 중간 어디에도 기둥이 없어, 데드 스페이스(Dead Space)가 발생하지 않는다.

이 건물 외벽은 왜 콘크리트일까, 왜 동그란 구멍을 땡땡 뚫었을까, 창문은 어디에 있나?- 존재 그 자체로 호기심을 불러일으키는 건물. 어반하이브의 이런 존재감은 강렬한 콘크리트 외관에서 비롯되지만, 이런 외관을 가능케 한 것은 강력한 스틸의 솔루션이다. ‘철골조 빌딩=스틸커튼월 빌딩’이라는 생각에 갇혀있다면 어반하이브를 통해 그 틀을 깨보길. 이종 소재와의 콜라보를 통해 철골조 건축물의 가능성을 대폭 확장한 어반하이브 빌딩은 그 혁신성을 인정받아 2008년 한국건축가협회상, 2009년 서울특별시 건축상 대상 등을 수상했다.

※ 이노빌트 TSC합성보 제작/시공 문의 : 센코어테크 김태원 소장 (02-2629-3185)

동그란 구멍이 여러 개 뚫린 모습으로 유명한 어반하이브는 올해로 14년 차에 들어선 오피스 건물이다. 2004년부터 설계에 착수해 2008년 9월 준공된, 대지면적 약 1000m², 건축면적 585m²의 지상 17층 빌딩이다.

홍대와 가로수길이 언제 뜨고 졌는지도 모르게 이젠 성수동과 을지로를 가지 않으면 안 될 것 같은, 참으로 빠르게 변하는 버거운 속도의 도시 서울에서도 어반하이브가 자리한 장소에 대해 안 짚고 넘어갈 순 없다. 사실 9호선 신논현역이 생기기 전까지 어반하이브가 있는 논현동 블록은 그다지 눈에 띄는 곳이 아니었다. 건물이 준공된 2008년에는 강남역이라고 하면 6번, 7번(현 10번, 11번) 출구가 거의 전부였고 논현동 쪽으로 걸어간다고 해도 ‘지오다노’, ‘씨티극장’ 즈음에서 분위기가 수그러들었다. 신논현역 블록에 이르면 고급 호텔이 몇 채 있다. 식당과 술집이 들어선 저층 근생건물과 주택이 혼재된 어반하이브편 블록은 대중적인 핫플레이스라기보단 도시의 밤을 즐기기에 좋은 작은 스케일의 장소였다. 중장년층과 인근 상인들은 여기를 ‘동경카바레’ 자리로 기억한다. 꽤 오랫동안 제일생명사거리로 부르기도 했다.

건축가 김인철은 설계의 시작을 이 ‘강남이라는 도시의 흥청대는 분위기’에서 출발했다고 밝힌 바 있다. ‘도회의 온갖 욕망에 점령된’ 번잡함과 혼란스러움을 진정시키고 차분하게 하고 싶었다는 설명이다. 그는 ‘부유(浮游)는 도시의 분위기를 붙잡기 위한 몸짓’을 취하기 위해 형태를 단순한 입방체로 정했다. 의도된 간결함은 그러나 박스 형태 그대로 끝이 아니다. 안과 밖을 뒤집는 독특한 개념과 구조를 만나 빛을 발하게 됐다.

밖으로 드러난 정직한 구조

지름 1m 크기의 원형 구멍이 3,300개가량 뚫려있는 콘크리트 외벽은 건물의 구조를 담당하는 일종의 내력벽이다. 철근콘크리트 기둥이 안으로 숨고 겉을 유리와 금속으로 덮는 일반적인 고층 빌딩과 사뭇 다르다. 건축가 장윤규는 이에 대해 “도시의 중고층(10~20층) 건물이 보통 커튼월 빌딩이라는 트렌드에 충실하기 마련인데 어반하이브는 놀랍다. 건축의 외피를 구조화할 수 있고, 그것이 전체 입면을 구성하는 요소가 될 수 있다는 것을 증명한 사례”라고 호평했다. 그러니까 어반하이브의 콘크리트 벽은 예쁘게 보이거나, 무언가를 숨기거나, 가리거나 막으려고 세운 것이 아니다. 하중을 지탱하기 위해 세운, 없어서는 안 되는 핵심이다.

17층 높이의 노출콘크리트 건물을 만든다는 것

이 정도 크기, 높이의 건물을 전체 콘크리트로 만든 경우는 세계적으로도 드물다. 모양과 재료에서 가벼움, 개방감을 획득하려는 현대건축의 유행에서 갑갑하고 무거운 콘크리트는 저만치 벗어나있기도 하고, 무엇보다 구조적 이슈가 있다. 높이 올라가면 철근콘크리트 자체의 무게가 너무 늘어나 하중을 감당하기 어려워지는 것. 또한 어반하이브처럼 요철이나 별다른 장식도 없이 넓고 큰 면을 노출콘크리트로 매끈하게 처리하는 것은 시공상 힘들어 꺼린다. 마감이 거칠거나 정확하지 못해 눈에 거슬리는 것에 대한 우려다.

구조설계에 참여한 이창남 센엔지니어링그룹 대표이사의 설명에 따르면 초반에 △프리캐스트(precast) 콘크리트를 공장제작해 현장에서 조립하는 방법, △현장콘크리트를 하되 구멍 부분을 영구거푸집으로 하는 법, △구멍 형태를 마름모꼴 등 다른 형태로 하는 법 등 수많은 토의가 있었다고 한다. 특히 콘크리트의 약점인 균열이 발생할 가능성을 최소화하기 위해 고민했다. 그는 “건축가가 원하는 벽 두께는 40cm로 정해져 있었다. 이보다 얇아져 구멍 깊이가 줄어들면 빈약한 느낌을 주고, 이보다 두껍거나 별도의 마감재를 씌우는 것도 반대였다”고 밝혔다.

40cm의 두께 노출콘크리트가 17층 건물의 하중을 전담하는 내력벽으로 괜찮을까. 내부 공간의 폭은 17.35m다. 중간에 기둥 하나를 추가하기 딱 좋은 수치다. 그러나 건축가도, 구조설계팀도 쉬운 길을 가지 않고 처음의 고집을 버리지 않았다. 내부의 사용성과 개방감을 확보하기 위해 기둥 없이 내력벽으로 끝내기 위해 TSC합성보를 택한 것.

[Architect’s Pick : 이노빌트 TSC합성보]

TSC합성보는 철근콘크리트가 강재를 둘러싸는 일반적인 방식과 약간 다르게 강재가 밖에 있고 안에 콘크리트가 있는 합성보다. 강판으로 만든 거푸집 내부에 콘크리트를 채워 넣은 것으로, 이 콘크리트 내부에 철근을 추가하는 것도 가능하나 어반하이브 현장을 비롯한 많은 현장에 무근으로 시공했다. 냉간 성형한 강판으로 된 웨브와 상하부 플레이트, 그리고 안쪽 콘크리트로 이루어진 구성이다.

일반적인 철근콘크리트는 거푸집, 철근, 콘크리트로 이뤄지는데 이 중에 거푸집은 건물에 남아있질 않다. 오로지 시공을 위해 필요한 가설재임에도 불구하고 공사에서 큰 비용을 차지하고 공사 기간을 길어지게 만든다. 거푸집 조립 기능인도 점점 줄어들고 인건비가 비싸다. 이 문제를 어떻게 해결할 수 있을까?

강판과 콘크리트를 합쳐버린 TSC합성보는 거푸집과 철근에서 해방된 신개념 재료다. 철근콘크리트 보에 비해 부피가 작으면서도 휨과 처짐이 덜하다. 인장 방향으로 강판 하부플레이트가 받쳐주기 때문에 균열이 방지된다. 철골 물량은 최소화하고 장스팬 시공이 가능한 것이다. 공사 기간은 철골조와 비슷하거나 짧고 비용도 더 적게 든다. 어반하이브같은 도심 건물에 적합한 또 하나의 특징은 자재의 중량이 가볍다는 것이다. 타워크레인 용량이 작아지는 것도 덤이다.

현대건축과 건축가는 기둥 없는 실내 공간을 위해 치열하게 고민한다. 내부 공간에 기둥이 적은 것, 이를 구현하기 위해 개발한 합성보의 차별점이 무어 그리 대단한지 의아하다면 이렇게 생각해보자. 지금과 다른 모든 것이 똑같고, 그러니까 치즈케이크처럼 구멍이 뚫린 콘크리트외벽과 층별 구성이 똑같은데 기둥이 실내의 중앙부에 하나 더 있는 건물이 있다면? 모든 건축적 개념이 힘을 잃는다. 구조를 위한 기둥이 하나 있을 때 외벽은 다시 장식이 된다. 건축가의 생각이었던 몸체이자 외피인 외벽이 아니다. 작지만 완전한 차이다.

‘땡땡이 건물’ 어반하이브는 그간 외관으로 화제가 됐지만, 오히려 건축에 생명을 불어넣은 것은 내부에 있다. TSC합성보를 이용해 스팬 17.35m를 기둥 없이, 보 높이는 60cm로 해결했다. 일반 철골합성보에 비해 30%가량 저렴한 공사비로 말이다. 어반하이브의 외벽과 사무실 유리벽 사이는 외기와 접하는 공간이다. 원형 구멍도 허리 밑에 대진 아크릴 판을 제외하고는 숭숭 뚫려있다. 건축가는 한국에서 흔한 복도식 아파트처럼 긴 복도를 두어, 외기가 통하는 공간을 층마다 제공하려 했다. 웅장한 로비가 없이 1, 2층 전체를 드나들기 쉬운 카페로 운영하는 데서도 대중에게 열린 제스처를 읽을 수 있는 편안하고 친절한 건물이다. 참고로 카페에서는 천장에 별도의 마감재를 덮지 않아 내화뿜칠이 된 TSC합성보를 그대로 볼 수도 있다. <글=김나래 사진=송유섭>

공기단축, 균일한 품질, 경량화, 다양한 디자인을 원한다면 ‘스틸커튼월’

서울대 중앙도서관 관정관 외벽에 이노빌트 스틸커튼월은 구조성이 우수하며 다양한 입면 표현이 가능해, 건축가의 설계 의도를 그대로 표현할 수 있는 우수한 외장재다. 커튼월은 건물의 하중을 부담하지 않는 ‘비(非)내력 벽’으로 스틸, 알루미늄, 기타 복합 소재 등을 사용해 만들어진다. 공장에서 먼저 제조한 뒤 공사 현장에서 조립하는 제품으로 공장에서는 창과 부속 및 마감 일체 등을 포함한 벽의 구성 부재를 만들고, 공사 현장에서 나사(Screw), 파스너(Fastener) 등으로 조립하고 접합한다. 때문에 건물의 골조나 슬라브 등 구조체가 완성되는 즉시 설치할 수 있어 공사 공기를 단축할 수 있다. 더불어 공장에서 제조되기에 제품의 동일한 품질도 기대할 수 있다.

한 가지 스틸커튼월에 대한 오해는 ‘경량 소재는 아닐 것’이라는 점이다. 스틸을 소재로 하기에 알루미늄과 같은 타 소재 대비 더 무거울 것으로 지레 짐작하기 쉬우나, 실은 알루미늄 보다 높은 강도로 더 얇은 프레임을 적용할 수 있기에 경량화 면에서도 뒤처지지 않는다. 건물 전체의 무게를 줄이는 것은 곧 건물의 기초나 구조에 소요하는 비용을 절감하는 효과로 이어진다.

▲ 스틸커튼월은 고객의 설계 의도에 따라 다양한 디자인으로 제작이 가능하다. 특히 스틸 프레임 부분의 두께는 고객이 원하는 강도를 유지하면서도 타 소재보다 얇게 제작할 수 있다.

건축가의 상상력을 해방시키다

스틸커튼월은 알루미늄커튼월과 비교했을 때 몇 가지 뛰어난 특장점을 가지고 있는데, 그중 가장 매력적인 부분은 건축가가 원하는 대로 입면 디자인이 가능하다는 점이다. 서울대학교 중앙도서관 관정관의 경우에도, 커튼월의 디자인이 사다리꼴의 ‘비정형’ 모양을 띄고 있는데, 이는 스틸커튼월로 시공했기에 가능했다. 스틸커튼월은 위에서 내려누르는 압축에 상대적으로 강하고 중심축 바깥 방향으로 잡아당기는 인장력, 휘는 현상 등에 높은 구조 성능을 보이므로 별도의 보강 없이 최대 12m 높이로 시공할 수 있다. 심플하고 군더더기 없는 디자인을 상상하고 있다면, 스틸커튼월이 제격. 고강도의 스틸 소재로 만들기에 가능한 일이다. 덕분에 고중량의 차양 시스템도 보강없이 추가로 설치할 수 있다.

더불어 알루미늄커튼월과 비교해서 스틸커튼월은 스틸 부분의 면적을 40% 줄이면서도 구조 성능은 그대로 유지할 수 있다. 즉, 프레임이 차지하는 공간은 줄이고 유리 혹은 기타 패널 소재의 면적은 늘려서 더 넓은 조망과 개방감을 누릴 수 있다는 것. 이렇게 스틸 소재의 강점 덕분에 건축가에게도, 건물 사용자에게도 많은 혜택이 주어진다. 개방감 확보라는 심미적 기능성 외에도 높은 단열성과 내화성능도 기대할 수 있다. 스틸커튼월은 알루미늄 대비 단열 성능이 30% 향상되고 내화 성능도 용융점과 지속 시간 면에서 압도적으로 높다.

STEEL in INNOVILT : 포스코 프리미엄 스틸 PosMAC

NI스틸(엔아이스틸, 대표 배종민)의 스틸커튼월은 포스코 스틸을 사용한 프리미엄 건설 자재 ‘이노빌트’ 제품이다. 이 커튼월의 프레임은 포스코 고유의 기술로 개발된 PosMAC(포스맥)으로 제작되며 포스코는 25년간 PosMAC의 내구성을 보증한다. PosMAC은 기존 용융아연도금강판 대비 도금층의 경도(硬度)가 높아 내마모, 내스크레치성이 매우 우수한 고내식 합금도금강판이다. 도금층의 마그네슘(Mg)이 치밀한 부식생성물인 시몬클라이트(Simonkolleite)의 형성을 촉진시키고, 이는 도금층 표면에 필름처럼 형성되어 철판이 부식되는 것을 방지한다.

이노빌트 스틸커튼월은 서울대학교 중앙도서관 관정관을 비롯, 포스코 그린 빌딩, 세종시 정부종합청사3-2, 코오롱 미래기술원, 롯데월드몰 등에 시공되었다. 특히 서울대 중앙도서관 관정관은 외벽에 비정형 스틸커튼월이 시공되어 시시각각 변하는 하늘의 인상을 그대로 담아냈다는 평을 받으면서 2015년에 한국건축문화대상을 수상한 바 있다. IFLA(International Federation of Library Associations and Institutions, 국제도서관협회연맹) 선정, ‘죽기 전에 봐야 할 도서관(1001 Libraries to see before you die)’의 목록에도 등재되었다.

※ 스틸커튼월 제품 상세 문의 : NI스틸 손민호 부장 (02-758-6729)