막구조의 개념과 종류, 특징, 적용 사례

막 구조 건축물(Membrane structures)은 케이블과 막의 조합을 이용하여 온도변화나 기초 변화에 대한 영향을 보완하고 가벼우면서 유연성, 독특한 형상을 구현한 장력을 이용한 구조물로 그 종류와 특징, 적용분야, 성공적인  적용사례를 알아보고자 합니다.

막구조 건물의 종류

다음은 몇 가지 개념과 막 구조 유형을 알아보고자 압니다. 첫 번째, 텐션 멤브레인 구조는 일련의 케이블이나 철골과 같은 서포트 시스템 위에 둘러진 유연한 막을 사용하여 것으로 막은 날씨 변화나 온도변화에 대해 케이블이나 서포트를 보호하고 케이블에 가해진 장혁과 막의 조합에 의해 독특한 형상을 만든 구조물입니다. 주로 지붕, 캐노피, 벽 등 용도로 사용할 수 있습니다. 두 번째, 공막 구조는 이러한 구조물에 공기압을 사용하여 날씨 변화에 견고한 구조를 형성하는 것으로 막은 일반적으로 PVC와 같은 가볍고 유연한 재료로 만들어집니다.  공기압은 팬 또는 블로워를 사용하여 부풀어 올리며 이벤트 텐트나 팽창 가능한 건물과 같은 구조물이 일종의 공막 구조 건축물이라고 할 수 있으며 테니스 코트나 실내 축구장등 스포츠 시설에도 자주 사용됩니다. 세 번째, 그리드 쉘 막 구조는 곡선 또는 직선 요소의 복잡한 그리드에 의해 지지되는 구조에 유연한 막을 사용한 것으로 텐션 멤브레인 구조와 마찬가지로 지붕, 캐노피, 벽 등 다양한 용도에 사용할 수 있습니다. 전체적으로 막 구조는 가볍고 유연하며 미적으로 쾌적한 옵션을 다양한 건설 프로젝트에 제공하고 있습니다. 특히 스포츠 시설, 콘서트장, 전시장 등 넓고 개방적인 공간이 필요한 용도로 적합합니다. 

특징

막 구조의 건물은 전통적인 건물 구조와는 다른 몇 가지 독특한 특징을 가지고 있습니다. 주요 특징으로 첫 번째, 일반적으로 콘크리트나 철강 같은 무거운 재료보다 지지체에 장력을 가한 유연한 막을 사용하기 때문에 기존 건물 구조보다 훨씬 가볍습니다. 두 번째, 막 구조는 매우 유연하며 다양한 방법으로 형성 및 구성할 수 있어 독창적인 건축 디자인을 만들고 불규칙하거나 비대칭 건물의 형상에 대응하는 데 이상적입니다. 세 번째, 막 구조는 섬세해 보일 수 있지만 실제로는 PVC나 PTFE 등 고강도 재료로 만들어져 자외선, 화학적 열화 및 기타 환경에 대한 내성이 높고 내구성이 좋아 바람, 비, 눈 등의 혹독한 기상 조건을 견딜 수 있습니다. 네 번째, 막 구조는 단열막, 자연환기, 쉐이딩 시스템 등의 기능을 갖춰 에너지 소비를 줄이고 쾌적한 실내 환경을 유지하는 데 도움이 되는 등 에너지 효율이 높은 저전력 설계가 많습니다. 다섯 번째, 막 구조는 전통적인 건물 구조에 비해 비교적 빠르게 구축할 수 있다는 것인데 막과 서포트 시스템을 조립식 화 할 수 있어 재료의 경량성으로 현장에서의 수송과 설치가 용이합니다. 여섯 번째, 막구조는 건물이나 구조물의 시각적 매력을 높일 수 있는 독특한 심미적 매력을 가지고 있는데 마감재나 막은 다양한 색상과 패턴으로 디자인할 수 있으며 소재의 유연한 특성에 따라 다양한 창의적인 디자인 구현이 가능하기 때문입니다.

적용분야

막 구조 건축의 적용은 그 독특한 특성과 이점으로 인해 최근 점점 인기가 높아지고 있습니다. 주요 예를 몇 가지 보자면 우선 스타디움 및 스포츠 시설을 들 수 있습니다. 경기장이나 스포츠 시설은 구조물의 기둥에 방해가 되지 않도록 넓게 개방된 공간을 필요로 하고 관객의 시야를 방해하지 않아야 하므로 적극적으로 막 구조 구조물을 적용하는 이유입니다. 두 번째 전시장이나 컨벤션 센터에서의 사용입니다. 소재의 유연한 성질로 인해 독특하고 창의적인 디자인이 가능하며 일시적인 이벤트를 위해 빠르고 쉽게 설치기 가능하기 때문입니다. 세 번째 수송터미널에서의 사용입니다. 공항이나 역 등 교통 터미널에서는 승객을 위한 피난처와 그늘을 제공하는데 적극 사용되며, 도심의 랜드마크 적인 심미적 매력을 높이는 독특한 디자인 구현이 가능하여 많이 사용됩니다. 마지막으로 상업 빌딩 및 주거용 건물에서의 사용입니다. 소재의 경량성과 시공의 용이성으로 인해 넓고 개방적인 공간을 만들면서 비용 절감을 위해 또는 독특하고 현대적인 디자인을 제공하며, 건물 전체의 무게를 줄이는데 도움이 되면서 많은 건축물에 적용하고 있습니다.  

이렇듯 막 구조는 가볍고 유연하며 에너지 효율이 좋아 다양한 건설 프로젝트에 이상적인 선택입니다. 기술과 소재가 지속적으로 개선됨에 따라 향후 막 구조의 혁신적인 적용을 기대할 수 있을 것입니다. 

사례

막 구조의 두드러진 사례로는 'Bird's Nest'로도 알려진 베이징 국립경기장이 있는데, 2008년 하계 올림픽을 위해 지어졌으며 반투명 막 지붕을 가진 독특한 격자 모양의 강철 구조물이 특징입니다. 경기장 지붕은 2층의 별도 막으로 구성되어 있으며, 총면적은 약 8만 3000㎡이다. 외피는 PTFE 코팅된 파이버글라스로 되어 있고 내층은 유연성 있는 PVC 소재로 되어 있어 반투명 지붕을 통해 낮에는 자연스러운 햇빛이 경기장으로 들어오게 하고 밤에는 경기장 안에서 조명이 들어와 눈길을 끄는 시각 효과를 냅니다.  막구조의 지붕은 강풍과 지진 활동에 견딜 수 있도록 설계된 복잡한 격자 모양의 강철 구조로 지탱되며, 26,000개 이상의 강재로 구성되어 있으며 건설에는 42,000톤 이상의 강재가 사용되었습니다. 막 구조의 또 다른 사례는 영국 콘월의 에덴 프로젝트입니다. 이 프로젝트는 다양한 다른 식물과 생태계를 수용하는 일련의 큰 biomes(생물체)으로 구성되어 있는데 bioems는 투명한 ETFE(에틸렌테트라플루오로에틸렌) 막으로 덮여 있어 자연광이 구조물로 들어가는 것을 가능하게 하였습니다. ETFE 소재는 내구성이 높고 자외선에 강하기 때문에 프로젝트에 이상적인 선택이었습니다. bioems의 막 지붕은 시각적으로 아름답고 유기적인 형태를 만드는 스틸 아치에 의해 지탱되고 있으며, 전체 면적은 약 15헥타르로 2000톤 이상의 강재를 사용하였습니다. 이러한 사례는 근대 건축에서 막 구조의 범용성과 가능성을 보여주며, 에너지 효율과 내구성이 뛰어난 건축 대안을 제시하는 것뿐만 아니라 독특하고 창조적인 디자인을 제공할 수 있습니다. 이것은 기술과 소재가 지속적으로 개선돼 향후 더욱 혁신적이고 복잡한 막 구조를 기대할 수 있는 부분입니다.