마이컴 1993년 4월호 - 그래픽세상, CAD로 완성한 홍콩의 신공항 프로젝트

마이컴 1993년 4월호 - 그래픽세상

CAD로 완성한 홍콩의 신공항 프로젝트

요즘 홍콩에서 텔레비전을 켜면 화려한 색의 보잉 747기가 웅장한 신 공항의 활주로 위로 사뿐히 내려앉는 모습을 컴퓨터 그래픽으로 보여준다. 아열대의 태양 아래 푸르른 섬이 배경으로 보인다. 

밝은 표정의 승객들이 마치 SF 영화에서 나오는 움직이는 통로를 따라 힘들이지 않고 에어콘이 달린 기차로 옮겨탄다. 이를 보고 있노라면 다음 비행기 여행은 저렇게 멋진 것이었으면 하고 바라게 된다.

이 비디오는 160억 달러의 경비 소요가 예상되고 있는 세계 최대의 홍콩 공항 프로젝트를 홍콩 정부가 일반 납세자들과 실업가들에게 홍보하기 위해 만든 것이다. 

이 방대한 토목 사업 프로젝트 중에는 3.75 x 1.6 마일의 평지를 만들어내는 일이 포함되어 있는데, 그 대부분이 간척 사업을 통해 바다로부터 얻게 된다.

이 위에 국제 공항을 짓고, 세계에서 두 번째로 긴 현수교를 가로지르게 될 철도와 고속도로가 공항과 홍

콩을 이어주게 된다. 공항 주변에는 공항에서 일하는 사람들을 위한 주거 단지가 지어질 예정이다. 

사상 최대의 규모로 만들어지게 될 홍콩의 신 공항 프로젝트는 이를 위해 프로젝트 전반에 걸쳐 CAD가 활용되었다.

2000년대를 내다본 신공항의 건설 

현재 홍콩의 카이탁 공항은 코우룬 중심부에 위치해 있다. 이 곳은 인구가 밀집된 주거지역으로, 하늘을 가로지르는 제트기의 굉음 뒤에는 늘 잠에서 깬 아이들의 울음 소리와 마작을 즐기던 사람들의 원성이 뒤따르곤 한다. 

이미 세계에서 다섯 번째로 붐비는 카이탁 국제 공항은 1994년에는 그 포화 상태에 이르게 된다. 그래서 1994년 이후에 발생하게 될 문제를 해결하기 위해 정부는 그레이너 몬셀에 의해 만들어진 오토캐드 도안과 모트 컨소시엄 구성원들에 의해 만들어진 인터그래프사의 툴을 이용하여 새로운 홍콩 공항을 설계하기로 했다. 

이 새로운 공항은 매년 8천 7백만명의 승객과 9백만톤의 화물을 처리할 수 있어 2040년의 예측 교통량도 충분히 감당할 수 있게 되어 있다. 

부지는 주로 환경적 이유에서 홍콩의 가장 큰 섬인 란타우에 인접한 간척섬이 선택되었다. 활주로와 유도로의 배치는 지세, 도시 계획, 바람의 빈도와 강도 등이 고려되어야 하는데, 이런 모든 데이터는 비행 경로와 연관성을 갖고 있다. 

활주로는 비행 경로와 분리되도록 했는데, 이것은 국제 민간 항공국의 제안 기준에 따른 것이다. 보호면 (Protection Surface : 각 지점에서 비행기가 날 수 있는 최저 높이를 정한 공항 상공의 가상적 면)을 만드는일은 계획/설계 측면에서 고려해야 할 점이 많다. 

두 활주로로부터의 접근 및 이륙 경로와 비행에 영향을 미치는 환경 및 조정 차원에서의 제약 요소들로 인해 수 십개의 보호면이 정해지게 된다.

CAD 화면 상에는 지형 등고선에서 만들어진 각각의 보호면들이 서로 얽혀 마치 산맥 모양의 복잡한 패턴

을 이루고 있다. 이 가운데 최종 보호면(모든 교차되는 면들의 각 지점에서 만들어지는 가장 낮은 평면으 로, 이전까지는 사람의 손으로 만들었다)은 자동화 과정에서 중요한 걸 림돌이 된다.

컨소시엄 멤버인 그레이너 인터내셔널사의 선임 비행 계획 입안자인 딘 슐츠씨는 이렇게 말한다. "우리는 공항 영역의 매 지점에서 가장 낮은 보호면을 계산하기 위해, 또 주(主) 보호면을 만들기 위해 특별한 소프트 웨어를 개발 중입니다. 이것은 복잡한 일이고 지금도 이를 완벽히 해내고는 있지만 그 시스템이 만들어지면 아주 많은 시간을 절약할 수 있고, 새 공항 위로 신설될 항로들에 대한 여러 다른 계획들을 보다 쉽게 비교 할 수 있도록 해 줄 것입니다."

첨단 CAD 시스템으로 탄생되는 신공항 프리젠테이션

새로운 공항에 서게 될 3~4 마일 길이의 구조물인 터미널 빌딩의 디자인은 모트 컨소시엄이 맡았다. 모트 컨소시엄은 CAD 네트워크를 통해 서로 연결된 3개의 독립된 디자인 회사로 구성되어 있다. 주 터미널 건물위를 향한 원근도는 만타 레이 (Manta Ray : 쥐가오리)를 닮았다. 

그 꼬리 부분이 60대의 비행기가 도킹 하는 곳이다. 디자인의 최종 시한인 1993년 12월까지, 세 개의 회사에서 서로 담당하고 있는 다른 작업들을 모트 컨소시엄의 CAD 담당 부장인 아이니커 피츠씨가 하나로 통합하는 작업을 담당한다. 

의뢰인인 임시 공항 관리국 (PAA)이 약 1만장에 이르는 모든 디자인 및 건축 도면을 CAD로 만들 것을 요구하고 있어 그 작업량은 어마어마하다 하겠다.  

컨소시엄의 디자인 장비는 현재 11대의 인터그래프 C400 클리퍼 워크스테이션과 약 21대의 486급 컴 퓨터 기종으로 구성되어 있다. 계획을 담당한 사람들은 최소한 40대의 워크스테이션으로 CAD 네트워크를 구성하려는 계획 중이다. 

네트워크는 디자이너가 자신의 파일들이 네트워크 어디에 있건 어느 워크스테이션 또는 PC에서도 이를 불러 작업할 수 있도록 해준다.

컨소시엄이 주로 사용하는 디자인 소프트웨어는 인터그래프사의 마이크로스테이션이다. 이 소프트웨어는 PC와 워크스테이션에서 같은 메뉴를 사용하며, 다른 기종간 파일 호환 기능을 가지고 있다. 

또한 시각화, 투시도, 레이 트레이싱용으로는 역시 인터그래프의 모델 뷰를, 구체적 세부 묘사와 해석을 위해 모트 맥도널드(컨소시엄을 구성하고 있는 회사 중 하나)에서 나온 오토캐드 기반의 프로그램인 CADDET를 이용한다.

인터그래프사의 디자인 리뷰는 사용자가 승객의 입장에서 터미널을 두루 둘러볼 수 있게 해준다. 피츠씨는 이 프로그램에 대해 "미학적인 고려를 할 수 있게 해줄 뿐 아니라, 승객들이 목적지까지 스스로 찾아가면서 보게 되는 터미널의 구조도와 간판 위치 등을 살펴보는 데 도움이 됩니다. 이러한 시뮬레이션은 의뢰인들이 완성된 디자인을 미리 자세히 살펴본 후 이를 수락할 수 있게 해주는 편리한 방법"이라고 말한다.  

원래 공항에 대한 주요 계획에 터미널의 청사진이 포함되어 있어 터미널 빌딩의 전체적 모양과 크기는 이 미 어느 정도 결정되어 있다. 건물이 워낙 커서 전체 빌딩의 CAD 모델에는 최소한의 세부 묘사만 되어 있다. 

만타 레이 모양을 한 훌륭한 곡면 지붕의 구조 설계는 오브 에이럽 & 파트너즈에게 하청 계약이 돌아갔다. 지붕은 PC 기반의 자체적인 구조 해석 프로그램인 오아시스와 마이크 로스테이션을 연계해 사용하는 PC LAN 상에서 디자인될 예정이다. 

지붕 구조에 있어서는 CAD 프로그램들이 보다 더 중요한 역할을 한다. 왜냐하면 3차원 디자인 그 자체가 컴퓨터에서 수행되는 보간 과정 (Interpolation)에 의해 2차원 형상에서부터 만들어지기 때문이다.

네트워크 시스템의 활용으로 높은 효율성을

CAD 네트워크의 특이한 점 가운데 하나는 중앙 서버가 없다는 것이다. 작업이 진행 중일 때는 각 사람 (설계사와 기계, 전기, 구조 공학자)에게 할당된 워크스테이션이 제각기 서버 역할을 한다. 

"각각의 클리퍼 워크스테이션에 있는 420 메가바이트 용량의 디스크를 활용함으로써 우리는 중앙 서버가 일으킬 수 있는 입출력 병목 현상을 피하고, 네트워크의 파일 저장 공간을 최소화할 수 있었다"고 피츠는 덧붙인다. 

"이와 같은 커다란 프로젝트에서는 사람들간의 정보 교환이 가장 큰 문제 중의 하나입니다. 우리는 단일 네트워크에 있다는 점과 구조적 방법으로 사람들이 정보를 공유할 수 있다는 점으로부터 효과를 얻을 수 있습니다.”

모트 컨소시엄의 시스템에서 볼 수 있는 또 다른 특별한 점은 완성된 모든 도면을 읽기 전용 광자기 디스크에 보관하는 것이다. 이를 통해 최종 도면들을 사람들이 이용할 수 있게 된다. 이 때는 마이크로스테이션의 파일 참조 시스템을 사용한다. 

덕분에 동시에 파일이 개정되거나 제어할 수 없는 자료 접근 등의 문제를 피할 수 있게 된다. 시스템 상에서는 두 팀의 디자이너들이 동시에 같은 데이터에 접근할 수가 없다. 하지만 광자기 디스크를 통해서는 합의된 최종 도면에 즉시 접근이 가능하다. 

또한 디자이너나 다른 사람들이 복잡한 세부 도면 파일을 여러 개 복사하지 않아도 되는 것이다. 모트 컨소시엄은 각각 650메가바이트 용량의 디스크 54장을 수용할 수 있는 광자기 주크 박스를 가지고 있다. 

각 도면은 버전 A, B, C 등으로 개정해 나갈 수 있다. 전기 공학자와 같은 다른 사람들은 세부적 변화가 작업에 영향을 미치지만 않는다면 굳이 가장 최근 버전의 도면을 사용할 필요는 없을 것이다.  

이러한 규모의 프로젝트에서는 다른 분야의 담당자가 자신이 그릴 도면의 베이스를 삼고자 파일을 열게 되는데, 이때 중앙 데이터베이스에 있는 각 디자인 파일이 완성되기까지 먼저 기다려야 한다면 이것은 실용적 이라고 생각하기 힘들다. 

그 결과 불완전하거나 낡은 정보에 의존해 작업을 할 수도 있고, 또 최근의 정보를 받는데 오랜 시간이 걸릴 수도 있다. 특히 이것은 스케줄이 빠듯한 프로젝트에는 치명적이 될 수 있다.

그래서 개발팀은 원하는 디자인 도면의 특정 영역만을 캡처할 수 있는 MDL 루틴을 인터그래프사에 요청해 이 문제를 해결했다. 즉 광자기 디스크에 저장되는 것은 이러한 필수적인 파일들이고, 결국 사람들이 도면의 베이스로 사용할 파일들을 쉽게 열 수 있게 되는 것이다.  

개개인이 전기 또는 환기 시스템을 설계할 때는 파일이 개정되어 광디스크에 새 버전이 저장된 후에도 특정 파일만을 베이스로 계속 사용하고자 할 것이다. 

그러나 구조가 크게 개정되어 그 하부 시스템에 영향을 미친다면 담당 분야간 토론을 통해 이러한 변화 사항을 주지시키고, 각 개인에게 최근 버전을 사용하도록 경고하게 된다.

21세기를 준비하는 CAD와 그래픽 시스템

인터그래프사는 공항 핵심 프로젝트에 8명의 전담반을 투입했다. 그들은 기술 지원의 일환으로 해저 등고선 지도, 지표면 하부의 데이터, 공항 주계획 도면 등을 이용, 공항이 위치한 섬의 3차원 디지털 지표면 모델을 만들어냈다. 

또한 인터그래프사는 담당 부처와 공항의 고문들을 위한 데모 프로젝트로서 8만개 이상의 참조점이 포함된 디지털 지표면 모델 외에도, 항공 사진을 스캔하고 디지털 사진 측량계를 이용해 3차원 모델을 계산, 14개의 입체 모델을 만들어냈다.

이러한 프로젝트와 관련해 사용된 인터그래프사의 소프트웨어 중에는 InRoads와 ImageStation가 있다. 이 프로그램들은 자료 수집과 공사 부지의 모델링 기능을 갖고 있다. 

3차원 모델의 한 응용 예로는 옮겨야 할 땅의 체적(약 8천 5백만 입방 미터) 계산과 굴착공사 경과 관리 등이있다.  

공항 시설에 추가해 칭마교(TsingMa Bridge)와 이에 결합된 고속도로 및 철로선도 전체 프로젝트 가운데 중요 부분을 차지한다. 

한 예로, 전체 길이가 1500야드가 될 칭마교는 모트 맥도널드가 자체의 메인 프레임 해석 패키지를 이용해 구조를 디자인했고, 맥도널 더글러스사의 GDS 패키지로 설계했다. 

모트 맥도널드는 또한 양방 3차선 공항 고속도로의 디자인도 맡았다. 이를 위해서는 고속도로 교량과 배수구의 2차원 도면 작성에 오토캐드가 사용되었고, 또한 모스 소프트웨어와 유니소프트사의 Leap 5 구조 해석 소프트웨어가 사용되었다. 

터미널과 고속도로/철도 공사 외에도 2만명을 수용할 주거단지, 쇼핑 및 상업지역, 유원지, 수도 하수 처 리 시설, 쓰레기 운송 시설 등을 만들기 위한 간척사업도 공항 프로젝트 중 핵심 요소에 속한다.

2000년대를 대비한 홍콩의 신공항 건축은 그 규모면이나 제작면에서 첨단을 달리는 프로젝트이다. 그리고 분명한 사실은, 1997년부터 운영에 들어갈 예정인 신공항 프로젝트를 위해서 각 역할을 맡고 있는 디자이너와 엔지니어들은 최종 시한까지 성공적으로 작업을 완수하기 위해 CAD와 기타 컴퓨터 그래픽 기술에 크게 의존하고 있다는 것이다.

이글은 지금은 없어진 컴퓨터 잡지, 마이컴 1993년 4월호 기사에서 발췌한 내용입니다

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