최근 저탄소 녹색성장 등 건설 환경의 변화에 따라 친환경적이고 시공 효율성을 극대화할 수 있는 유닛모듈러 공법 등과 같은 새로운 건축시스템에 대한 요구가 증대되고 있다. 유닛모듈러 공법은 전체 공정의 80%이상을 공장에서 제작하고 현장에서는 유닛모듈 조립과 마감작업 위주로 작업이 진행되므로 설계 및 공장 제작 등 현장시공 이전 단계의 품질이 건축물 전체의 품질을 좌우하는 특성을 가진다. 국내 유닛모듈러 공법은 2003년 학교 건축물의 적용을 시작으로 점차 확대되고 있지만, 적용 사례와 관련 자료의 부족, 모듈러 생산업체의 영세성 등으로 유닛모듈러 공법의 특성을 충분히 반영한 설계, 공장제작 및 현장시공은 아직 이루어지지 못하고 있는 실정이다. 본 연구는 국내 유닛모듈러 건축물의 설계품질 향상의 일환으로 공장제작 및 현장시공 단계에서의 문제점을 도출하고, 그 원인을 비교 분석함으로써 유닛모듈러 건축물의 설계 초기 단계에서 고려해야 할 주요 검토 항목을 제시하였다.
현대 사회에서는 1인 가구가 증가하고 주거 공간에 대한 수요가 증가하고 있으며 이에 대한 적절한 대안 모색이 중요하다. 빠른 시간 내에 경제적이고 지속 가능한 주거 공간을 제공하기 위한 방법으로 모듈러 건축이 주목받고 있다. 본 연구에서는 BIM(Building Information Modeling) 기술을 활용한 모듈러 건축 유닛 설계 및 시공 과정 최적화 방법을 제안한다. 1인 가구의 주거 요구사항과 삶의 질 향상을 위한 요인을 분석하였다. 이를 바탕으로 BIM을 활용하여 효율적이고 경제적인 모듈러 공동주택 유닛을 개발하였다. BIM은 건축 요소의 시각화 및 상호 연결을 제공하여 설계 과정의 오류를 최소화하고 생산성을 향상시킬 수 있다. 모듈러 건축의 장점과 한계를 평가하였다. BIM을 활용한 모듈러 건축물은 주거 문제를 해결할 수 있는 효과적인 대안으로 제시될 수 있으며 주거 공간의 품질과 다양성을 높일 수 있다. 다만 기술적 요구사항 및 비용 등의 한계도 고려되어야 한다. BIM 기반 1인 가구 공동주택 유닛 설계의 가능성과 장점을 제시하고 1인 가구 개선을 위한 실질적인 해결책으로 활용될 수 있다.
본 논문은 유닛 모듈러를 구성하는 주구조체인 각형강관 기둥과 냉간성형 LEB C-형강 보가 볼트 접합된 접합부를 가진 모듈러 건물의 시공성을 평가하는 것이 연구의 목적이다. 모듈러 건축의 장점은 공사기간 단축, 경량성, 이동가능성 등으로 볼 수 있다. 반면에 유닛 또는 모듈의 운송비용이 공사비 절감 비용을 반감시킬 수 있고 많은 공장들이 외부 지역에 있으므로 이들을 도심지나 원하는 지역으로 이동하기 위해서는 비용이 추가된다. 그리고 유닛이나 모듈 설치에 크레인 등의 장비 사용으로 인해 시공비용이 증가될 수 있는 단점들이 존재한다. 본 연구에서는 앞서 연구한 모듈형상에 근거하여 해체조립이 용이한 모듈러 건축물의 시공사례를 통하여 공기, 비용 등 측면에서 기존 연구와 비교분석을 진행하여 모듈러 건물의 시공성을 평가하고자 한다.
본 논문은 유닛 모듈러를 구성하는 주구조체인 각형강관 기둥과 냉간성형 LEB C-형강 보가 볼트 접합된 접합부를 가진 모듈러 건물의 접합부 구조성능 및 시공성을 평가하는 것이 연구의 목적이다. 모듈러 건축의 장점은 공사기간 단축, 경량성, 이동가능성 등으로 볼 수 있다. 반면에 유닛 또는 모듈의 운송비용이 공사비 절감 비용을 반감시킬 수 있고 많은 공장들이 외부 지역에 있으므로 이들을 도심지나 원하는 지역으로 이동하기 위해서는 비용이 추가된다. 그리고 유닛이나 모듈 설치에 크레인 등의 장비 사용으로 인해 시공비용이 증가될 수 있는 단점들이 존재한다. 본 연구에서는 해체조립이 용이한 볼트접합부 구조성능 및 모듈러 건축물의 시공사례를 통하여 공기, 비용 등 측면에서 기존 연구와 비교분석을 진행하고자 한다.
모듈러 건축물에서 모듈러 유닛 사이의 접합은 연결 강판을 이용하여 볼트 접합하는 것이 일반적이다. 건축물의 강도는 가장 약한 부분에 의해 결정되며, 접합부는 부재보다 약한 부분이 될 가능성이 있다. 따라서 모듈러 건축물의 안전성을 확인하기 위해 모듈 내부 기둥-보 접합부의 구조성능뿐 아니라 모듈러 유닛과 유닛 접합부의 구조성능도 평가되어야 한다. 이 연구에서는 각형강관 기둥과 ㄷ형강보가 사용된 모듈이 일자형 접합철물과 십자형 접합철물로 연결된 접합부의 거동을 KBC2009 0722.2.4에 따라 모듈의 폭 방향과 길이 방향에 대해 층간 변위각으로 반복 가력을 제어하는 실험을 통해 조사하였다. 실험결과 모든 실험체는 0.04rad 변위각까지 비교적 안적정인 거동을 보였고, 길이 방향 실험체의 결과가 에너지 흡수능력 면에서 좋은 거동을 보였다. 그러나 일자형 연결 강판이 십자형 연결 강판에 비해 변위각이 커질수록 강성이 저하하고, 기둥의 실제 변위각이 늘어나는 결과를 보였다.
모듈러 건축공법은 공장 생산된 박스형의 모듈러 유닛을 현장으로 운반, 조립하여 건축물을 완성하는 건축공법으로, 공기단축, 이동 및 재사용, 환경친화성과 같은 이점을 가지고 있어 점차 그 수요가 증가할 것으로 예상된다. 모듈러 건축공법을 도입${\cdot}$적용하기 위해서는 합리적이고 객관적인 성능기준의 정립이 필요하다. 본 논문은 모듈러 건축물의 성능기준 중 음환경 성능에 대한 성능기준을 설정하는데 목적이 있다. 이를 위해 관련 제도 및 법적 기준을 검토하고 시험 시공된 건축물을 대상으로 성능평가와 설문조사를 실시 분석하였다. 이 성능기준은 발주자가 설계지침서 등을 통하여 요구수준을 명확하게 제시할 수 있고, 설계자${\cdot}$시공자로 하여금 목표성능을 확보하도록 유도하여 모듈러 건축물의 성능 수준을 향상시킬 수 있을 것이다.
최근 모듈러 건축물 관련 연구가 활발하게 진행되고 있으나, 실제 건설산업에서 모듈러 건축물을 활용한 건축공사의 발주는 아직 활성화되지 못하고 있다. 이에 대한 여러 가지 원인들이 분석되고 있으나 그 중 중요한 것은 모듈러 건축물은 기존 현장중심의 건설생산체계를 공장제작-운송-현장설치 새로운 체계로의 전환을 요구하고 있다는 것이다. 하지만 국내 공공공사의 기존 발주방식은 전기통신공사업 등 개별법에서 분리발주를 의무화하고 있기 때문에 모듈러 건축물 장점을 살릴 수 있는 새로운 건설생산체계를 수용하기 어렵다. 따라서 기존 발주방식은 모듈러 건축물을 현장중심의 공사로 분리발주(건축 토목, 전기, 통신, 소방 등) 계약할 수밖에 없고, 건축 토목공사의 계약 범위 안에서 모듈러 유닛을 물품으로 구매할 수밖에 없기 때문에 이러한 분리발주로 인한 모듈러 건축물의 공장제작 비율을 저하시키고 공사비 상승, 품질저하 등의 문제를 발생시켜서 모듈러 건축물의 장점을 발휘하지 못하도록 하는 장애요인이 된다. 본 논문에서는 모듈러 건축물에서 요구하는 새로운 건설생산체계를 적극적으로 수용할 수 있는 새로운 발주방식을 개발하여 제안하고자 한다.
최근 건설 기업들은 노동력 부족, 원자재값 상승, 건설경기 위축 등으로 인해 새로운 건설시장 개척 및 자동화 기술도입을 적극적으로 추진하고 있다. 이러한 노력의 일환으로 최근 제조업의 생산프로세스와 건설생산프로세스가 결합된 모듈러 건축공법이 부각되고 있으며 이와 관련된 연구가 활발히 진행되고 있다. 모듈러 건축프로세스에서 공장제작의 가장 큰 장점 중 하나는 기존 건축프로세스에서 사용하기 어려웠던 제조업의 생산설비시스템을 활용한 생산원가(공사원감)절감이 가능하다는 것 있다. 이를 뒷받침하기 위해서는 대다수의 건축공종이 집중되어있는 공장제작단계에서의 원가산정이 정확해야 하며 특히 직접적인 계산이 어려운 간접비에 대한 구체적인 산정방인 필요하다. 그러나 국내 모듈러 건축산업이 시장도입단계로 이와 관련된 연구가 한정적으로 이루어지고 있어 모듈러 건축물의 원가왜곡현상이 나타날 수 있는 문제가 있다. 따라서 본 연구는 모듈러 건축물의 공장제작단계에서 국내계약법상에서 명시된 제조업과 건설업에서의 간접비 정의를 고찰하고 활동기준원가계산법을 통해 모듈러 건축물을 구성하는 모듈러 유닛별 간접비 산정방식을 제시하였다. 본 연구는 공장제작단계에서의 전 과정 뿐만 아니라 모듈러 건축물의 설계, 제작, 운송, 시공의 간접비 배분에 대한 기초자료로서 활용될 수 있으며 향후 모듈러 건축물의 공장제작단계에서의 원가산정 정확도 향상 및 모듈러 건축물의 전 생애주기에 따른 원가산정방안 마련에 기여할 것으로 기대된다.
노동집약적 현장중심의 습식공법의 한계로 인해 기술집약적이고 공장생산방식인 유닛 모듈러 공법이 주목을 받고 있다. 국내에서도 유닛 모듈러 공법을 개발하여 학교, 기숙사, 군막사 등에 활발히 적용하고 있으나 주거용 건축물에는 적용하지 못하고 있다. 그 이유는 거주성능에 대한 검증이 부족하고, 경제성에 대한 확신이 부족하기 때문이다. 따라서 본 연구는 모듈러 공법의 기술발전과 주거용 건축물로의 적용을 활성화하기 위해 모듈러 주택의 경제성을 분석하였다. 연구결과에 의하면 건설원가만을 단순 비교했을 때 모듈러 주택의 건설원가는 약 6.2% 상승하는 것으로 나타났다. 그러나 모듈러 주택의 장점인 공기단축이나 공장생산을 통한 생산성을 제고할 경우, 모듈러 주택의 건설원가는 벽식구조 주택과 비슷한 수준이 될 것으로 판단된다.
정부에서는 국가정책 아젠다인 '저탄소 녹색성장'을 실현시키기 위한 노력들을 전산업부문에 걸쳐 진행하고 있다. 건설산업 부문도 예외가 아니어서 에너지 및 온실가스 배출저감을 위한 기술개발이 활발히 이루어지고 있으며 특히, 건축물은 국가 총에너지소비의 20% 이상을 차지하고 있어 주거건물의 에너지 효율화 및 이산화탄소 배출량 저감은 국가적으로 시급한 과제라 할 수 있다. 또한 최근 사회적으로 이슈화되고 있는 주택전세난으로 서민들의 고통이 가중되고 있어, 시장수요에 능동적으로 신속하게 대응할 수 있는 주택생산시스템이 요구되고 있다. 이에 본 연구에서는 친환경적이고 시공 효율성을 극대화시킬 수 있는 시스템을 구축하기 위해 국내 유닛 모듈러 주택생산체계를 조사 분석하여 문제점을 찾아내고 이에 대한 개선안을 제시함으로써 유닛 모듈러 주택의 활성화 기반을 위한 제시하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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