본지가 지난 2월 9일자(제432호) ‘조경설계, BIM시대 대비 필요하다’와 2월 23일(제434호) ‘AR시대가 조경업계를 흔들 수 있다’를 연속으로 게재하면서 IT를 융합하는 조경설계의 좌표를 점검하는 계기를 가진 바 있다.

이에 연속으로 현재 VR/AR 나아가 MR시대를 대비한다는 취지로 이두열 EM디자인 소장을 중심으로 지난해 12월에 진행된 ‘조경3D 시뮬레이션 과업 내용서’를 중심으로 2회 연속 게재한다.

1. 3D 시뮬레이션 과업의 개요

1) 배경 및 필요성

산지가 국토의 70%이상을 차지하는 국토의 특성상 평지에 가까운 2차원설계는 형태적으로 그 한계성을 내포하고 있으며, 이로 인해 시공 때 설계와의 차이점에 의해 설계변경을 발생시켜 왔고, 이용 때 안전성과 관리성에 문제를 지속적으로 발생시켜 왔다.

현재 국외 및 국내 건설 환경은 IT기술과 빅데이터 관리기법 등 전산기술의 발달과 3D BIM(Building Information Modeling)기술의 도입으로 복잡한 비정형 구조설계와 자동화된 수량산출, 바람과 태양광의 영향분석 등 괄목할 만한 성장을 이뤄내고 있어 이에 따른 3D 설계방식으로의 변화가 요구되고 있다.

2) 목적

기존 현황을 사실적으로 투영하여 설계함으로써 환경보존 효과와 토공량 및 구조물의 최적화에 따른 경제적 효과, 이용자 시각에서의 설계방식으로 인한 경관개선 효과, 빅데이터에 의한 미래 수목의 성장예측, 바람과 태양의 영향에 대한 예측으로 미래 이용 및 관리적 문제를 사전에 예방할 수 있다.

2. 단계별 작성 과정

기존 설계 방식은 계획단계부터 실시설계까지 순차적으로 진행되어 초기 설계 단계의 문제점을 이후 단계에서 파악하게 되어 재작업이 발생되었으나 3D 시뮬레이션 설계 방법은 계획단계부터 현황과 유사한 모델로 접근하고 시공 후 모습과 공사비를 예측하여 설계과정을 전반부로 집약화한 설계 방식이며 후반 설계과정에서는 모델을 통한 물량 자동화로 정확도와 신속도를 높이고 모델을 통해 각종 홍보자료를 활용 제작할 수 있는 설계방식이다.

- 1단계 : 계획수립을 위한 현황 분석 및 계획 모델 작성단계

- 2단계 : 기본설계를 위한 시설·포장·식재, 음영·바람의 적용단계

- 3단계 : 실시설계를 위한 상세 표현과 산출, 홍보자료 작성단계

1) 1단계 : 계획수립 단계

과업초기 현황을 분석하고 이에 적합한 계획안을 작성 및 검토하는 과정으로 현황측량 및 조사, 각종 관련 문헌 조사 자료를 중첩한 후 현황지형에 계획안을 입체적으로 투영해 환경·생태적 측면과 이용·관리적 측면, 경제·시공적 측면을 판단하기 위한 초기모델 작성단계

(1) 환경·생태 검토 계획모델 작성

모델의 형태를 구성하는 지형은 현황 측량도의 1m 등고선을 사용하여 표현하는 것을 기준으로 하고 부지 외 주변 산지는 스카이라인 및 지맥의 흐름을 판단 수 있는 5m 등고선을 활용해 작성한다.

작성된 모델은 현황을 파악하기 쉬운 주요 조망점에서 고도별 색채의 변화를 통해 지형을 표현하며, 계획안은 지형과 차별성을 높일 수 있게 무채색으로 표현하고 주요 수계는 청색계열로 입체적으로 표현한다. <사진1>

▲ 광역 분석을 통한 지맥 및 수계분석 (예시) <사진제공 EM디자인>

기존 수림대의 보존, 기존 도로 및 나대지의 활용 등을 고려하여 항공사진이 투영된 현황 지형에 계획안을 투영하여 계획의 적정성을 판단 할 수 있는 자료를 작성한다.

항공 사진은 측량 때 촬영된 사진과 국토환경공간정보 및 Potal Site에서 제공하는 사진 중 최근 자료와 해상도가 높은 자료를 비교 선정한다.

산지형 공원의 기존 산책로 보존 및 활용을 위해 항공사진을 활용하는 방법은 수목으로 인해 판독이 어려움으로 GPS장비(오차 10cm 이내)를 활용하여 현황을 조사하여 위치를 좌표로 저장한 후 모델에 반영하며 중요 지점은 촬영된 사진과 영상을 활용 설계 및 보고 시에 활용한다. <사진2>

▲ 현황지형, 항공사진, 계획안 투영 모델 (예시) <사진제공 EM디자인>

(2) 이용·관리 검토 계획모델 작성

지형의 고도별 색채를 부여 후 계획안을 투영하고 계획지형과 예상되는 비탈면을 적용하여 토공 및 구조물 작성 후의 경관을 사전에 파악할 수 있는 모델을 작성한다. <사진3>

▲ 계획지형, 계획안, 고도분석 투영모델 (예시) <사진제공 EM디자인>

모델을 통해 조성된 대지의 형태와 주변 비탈면 발생량, 도로의 경사도와 주변 공간과의 연계성을 검토한다.

작성된 계획 모델에 계류 및 저류지등 수계를 표현하여 빗물·오수의 자연유하 및 유역분석을 통해 효율적 관리성 및 안전성을 파악할 수 있도록 작성한다.

(3) 경제·시공 검토 계획모델 작성

현황 지형과 계획 지형의 높이차를 이용하여 성토 지역과 절토 지역을 심도별로 명암 차이를 적용한 지형을 표현하고 계획안을 입체적으로 투영하여 계획 단계에서 절·성토량을 사전에 파악할 수 있도록 한다.

절·성토 구분도를 통해 침하가 예상되는 대성토 지역에 건축·구조물 등이 배치 되었는지를 검토하고, 절토 심도가 깊어 암반 노출 등이 예상되는 식재 불량지역에 녹지 및 조성수림대가 배치되었는 지를 판단하고, 또한 각종 관로 설치 때 암반터파기를 최소화 할 수 있도록 관로의 선형을 투영할 수 있는 검토자료를 제시한다.

저류지를 계획을 할 때는 유수의 흐름이 집중되는 저지대 지역을 선정하고 원활한 물 공급과 하류지역의 빗물범람을 사전에 검토하며 자유곡선형 저류지는 모델에 의한 정밀한 용량산출로 평가기준을 만족하는 용량검토를 검증한다. <사진4>

▲ 절 성토 분석 모델 <사진제공 EM디자인>

2) 2단계 : 기본설계 단계

3D 시뮬레이션 기본설계는 계획 모델 작성과정을 통해 수립된 공간 배치 및 동선 연결등의 내용을 근거로 공간상의 보다 상세한 배치, 입면, 단면 등의 자세한 외형을 표현하고 이를 근거로 계획 지형의 등고선 작성, 구조물 모델작성, 시설물의 상세배치, 포장 재질 및 색채의 선정 등을 작성하는 실시설계 이전 단계를 말한다.

(1) 토공 기본설계

계획지형은 1m 이하 등고선을 사용하여 표현하는 것을 기준으로 하고 부지 외 주변 보존 산지는 경관적 측면을 고려해 5m 등고선으로 작성한다.

또한 토공계획에 의해 정해진 주요지점의 지반 높이점과 수로 및 구조물 등은 등고선과 병행해 높이를 가진 점과 선의 형태로 반영하여 시공될 지형과 가능한 유사한 지형을 표현해야 한다. <사진5>

▲ 등고선을 통한 지형과 계획안의 표현 이미지 <사진제공 EM디자인>

현황과 계획 지형의 높이차를 검토하여 성·절토 지역을 깊이별로 명암차이를 적용한 지형을 표현하고 계획안을 입체적으로 표현하여 절·성토량과 발생 위치를 사전에 파악할 수 있도록 한다.

비탈면에 암반이 노출되는 경우는 토질에 적합한 비탈면 보호공법이 적용되었는지를 사전에 검토한다.

지반조사 자료가 존재하는 지역은 토질별 자료를 근거로 삼각망을 형성하여 암노출지역을 분석한 후 암절토를 최소화 하는 방향으로 계획 조정한다. <사진6>

▲ 암 노출지역 및 토질별 노출면 분석 모델 <사진제공 EM디자인>

(2) 관로 및 실개울, 저류지 기본설계

대상지 및 주변 유역의 범위 및 지형에 따른 분수령과 유역경계 지반고를 표현하여 유수의 흐름을 입체적으로 분석하여 자연유하를 통한 최적의 수처리 방안이 적용되었는지를 검토한다.

유수의 통수단면인 관로, 암거, 개거, 실개울 등의 적정 통수능력을 검토하고 재해성 검토 및 평가 등에 의해 사전 제시된 저류시설의 용량을 입체적 검토한다.

(3) 포장 기본설계

포장면은 조성 후 이용자 시야에 많은 부분을 노출하게 됨으로 기존의 평면적 표현으로는 시공후의 사실적인 경관을 표현하기 어려움으로 지형의 변화를 감안한 입체적 포장을 표현해야 한다.

기본설계단계에는 포장 재질별 이미지를 포장면에 패턴으로 반영하여 주변경관과 조화성을 검토한다. <사진7>

▲ 포장면의 지형면 입체적 표현 (예시) <사진제공 EM디자인>

(4) 구조물 기본설계

옹벽 등 구조물은 이용자의 안전성과 경관에 많은 영향을 끼치는 시설물로 높이와 두께, 마감부 재질의 적합성을 판단 할 수 있도록 사실적으로 표현하고 안전을 고려해 난간의 적정위치를 판단 할 수 있도록 표현한다.

옹벽구조물은 지형의 변화로 인해 단순한 형태가 아닌 복잡한 구조를 나타내는 경우가 많으므로 이를 반영한 표현이 요구된다.

규모가 큰 구조물은 경관적으로 불량 요소로 작용하고 안전사고도 우려됨으로 상하부 비탈면 형성으로 대체 하는 방법과 낮은 옹벽을 다단으로 설치방법 모델을 통해 검토한다.

(5) 시설물 기본설계

데크는 지형과 단차를 고려하여 각각의 계단면 높이가 15cm 이내를 유지하도록 하며 중간부에 계단참을 두어 이용자의 휴식 및 안전을 확보할 수 있는 공간을 확보한다.

경사로 작성 때에는 장애우 경사기준을 만족하는 훨체어가 소통할 수 있는 폭을 확보하며 전체적으로 완경사가 되도록 하며 굴절구간에는 가급적 평지가 형성되도록 표현한다.

유희시설물의 경우 가급적 설계 적용된 시설물 및 바닥포장과 유사한 형태와 색채로 표현하며 안전을 고려해 유아용 놀이시설은 충분한 이격거리 확보 검토와 차도와 접근성, 주변 지형과 단차 등을 검토한다.

어린이 놀이시설은 가급적 양지를 택해 배치하고 장시간 이용을 고려해 태양광에 의한 피해 방지를 위한 녹음식재를 도입하고 부득이 음지에 도입 때에는 건물 그림자에 따른 음영을 분석 후 주요시설을 배치한다.

(6) 식재 기본설계

수목생육에 영향을 미치는 음영과 토질, 지하수위, 경사도 등 환경 요인을 검토하여 원활한 생육환경을 갖출 수 있는 기초 환경을 분석한다.

성토지반은 반입토의 토질을 고려하고 하부지반의 배수계획을 검토하며 또한 건물과 지형에 의한 영구 음지는 음지식물 도입 등을 고려한다.

대상지 외곽부 녹지대는 경사면에 배치되는 경우가 많으므로 지형을 고려한 식재설계가 되도록 하며, 완충녹지의 경우 소음 및 공해 차폐를 위한 마운딩 표기와 다층식재 효과를 검토한다. <사진8>

▲ 식재지 태양광 음영분석 (예시) <사진제공 EM디자인>

(7) 건축물 기본설계

건축물은 공원 내 위치, 규모, 마감 재질과 색채 등이 주변 환경과 조화를 이루며 이용성을 판단할 수 있도록 건축의 층고와 규모를 반영한 형태로 건축물 외형을 표현한다.

성토고가 높은 지역에 배치된 건축물은 과다한 건축 기초비용이 발생되고 시간의 경과에 따라 예상되는 부등침하에 따른 피해를 예방하기 위해 건축물의 입지를 절토지역으로 재검토한다.

다음호는 ‘3단계 : 실시설계를 위한 상세 표현과 산출, 홍보자료 작성단계’와 ‘추가 3D 시뮬레이션 업무’를 게재한다.

 

▲ 이두열 소장 <사진 박흥배 기자>

  이두열 EM디자인 소장

 

  경희대 조경학과

  홍익대 토목공학과

  홍익대 산업디자인학과 미술학 석사

  전 산림청 동계올림픽 기술자문

  전 서울시 심사, VE위원

  전 국회 환경포럼 기술자문

  전 LH공사 기술, VE심의위원

  전 SH공사 VE심의위원 

저작권자 © Landscape Times 무단전재 및 재배포 금지