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건축이야기

모듈러 공법

by 왔썹 2021. 3. 30.

모듈(Module)의 어원은 계수라는 뜻을 가진 그리스어 (Modulus)에서 비롯되었는데, 이는 건축에서 이상적인 규격을 정의하는 기준 척도를 뜻하며, 모듈화란 완성품을 이루는 구성요소를 블록단위로 설계 생산하여 조립하는 것을 뜻한다.

 

-목 차-

 

모듈러 공법의 정의

모듈러 건축이란 공장제작의 철골조 건축 모듈을 현장으로 운송하여 조립하는 공법으로 프리패브 공법, OSM(Off-Site Manufactureed Construction Method) 공법, 공업화 공법이라고도 불린다. 모듈은 공장에서 골조 외에도 설비를 포함해 공정의 80% 이상을 제작하여 현장 작업을 최소화하는데, 모듈이 공장에서 제작되는 동안 현장에서는 일반적인 시공방법과 같이 기초공사 등을 진행한 후 모듈을 납품받아 쌓거나, 설치하여 구조물을 완성한다.

모듈의 크기와 구조는 사용자의 요구에 따라 다양하게 만들어지는데, 모듈 완성 후 공장에서 현장까지의 운송의 문제로, 도로교통법에서 제한하는 길이 12m 이하, 폭 3.0~3.3m 높이 3.4m 이내로 제작된다. 모듈러 건축물은 공장에서 많은 부분을 완성해 오기 때문에 기후의 영향을 덜 받고, 균일한 품질의 결과물을 가질 수 있으며, 현장에서의 공정 및 작업량은 현저히 감소되는 장점으로 그 수요가 늘어나고 있다.

 

 

모듈러 공법의 적용사례

해외의 모듈러 건축은 인건비가 비싼 유럽과 북미 등에서 주로 시장이 형성되어 있는데, 이는 현장에서의 작업량 감소에 기인한 것이다. 북미의 경우는 모듈러 공법이 사용되는 건물이 집적도가 높지 않은 저층의 구조물 위주로 사용되고 있는데, 이는 인건비 절감을 위한 것으로 중저가 형태의 건축물에 주로 사용되고 있다. 반면 유럽의 모듈러 건축은 전후의 빠른 복구를 위한 방안으로 보편화되었다.

영국은 연간 3조 원의 시장규모를 가지는데, 이는 영국이 많은 강우량으로 현장 작업에 어려움이 있고, 숙련공의 부족에 기인하고 있다. 또한 정책적인 지원으로 임대주택이나, 군시설, 학교 등에 모듈러 공법이 도입되며 그 규모를 키우고 있다. 뿐만 아니라 기술의 발전으로 인하여 2009년 1년의 공사기간으로 모듈러 공법을 적용한 25층 규모의 기숙사 건물이 울버햄튼에 만들어졌다. 중국의 경우, 모듈러 주택시장의 점유율은 낮지만, 급속한 경제발전이 진행되는 가운데, 안정적인 품질의 중저가 주택의 공급을 위하여 모듈러 공법의 도입이 늘어나고 있다. 중국의 원대가건이라는 건설사는 프리패브 공법으로 57층, 200m에 이르는 주상복합건물을 19일 만에 건설하기도 하였다. 국내의 모듈러 건축은 2003년 서울의 학교 건축에 도입된 이후, 군시설, 학교, 주거시설로 그 범위를 확대하고 있는데, 이는 동일 평면의 반복에 유리한 모듈러 공법의 특성에 기인한다.

 

 

 

모듈러 건축의 분류

모듈러 공법은 구조를 형성하기 위해 보통 1.0~3.2㎜의 아연도강판을 롤포밍한 C자형 자재를 사용한다. 각형강관과 같은 열연 강제는 유닛의 양중 포인트와 코너에 기둥 구조제로 사용되고, 스틸 스터드 등의 냉연강재는 바닥과 벽체를 이루는 구조재로 사용된다. 구조적 측면에서 모듈러 유닛은 코너 지지형과 내력벽체형의 두 가지 모듈로 나눌 수 있다. 코너 지지형은 코너 기둥과 연결보로 구조하중을 지지하며 비내력 칸막이 벽체를 사용하여 대형의 오픈공간을 형성할 수 있다. 내력벽체형은 벽체의 구조재가 구조하중을 지지하며 횡하중 견디기 위하여 벽체 내부에 브레이싱이 설치된다. 형태적 측면에서 모듈러 유닛은 닫힌 유닛, 열린 유닛, 설비 유닛의 세 가지로 나눌 수 있다. 닫힌 유닛은 복도, 계단 등 연결부와 실을 포함하는 하나의 완성된 실을 가지고 있는 유닛이다. 열린 유닛은 대공간 형성을 위해 오픈된 면을 가지고 있는 유닛인데, 이경우, 운송 중의 변형과 파손을 방지하기 위해 오픈면의 보강이 이루어진다. 설비 유닛은 독립된 벽체와 바닥으로 결합된 화장실, 욕실 등의 설비 유닛이다.

 

 

 

모듈러 건축의 특성

공기단축: 기존의 건설방식과 비교하여 평균 50~60%의 공기가 단축된다. 품질의 안정성: 공장생산으로 기후 노무자의 숙련도와 같은 변수가 적다. 경량화: 경량철골을 주로 사용함으로 조적조에 비하면 무게가 30% 정도에 불과하다. 이동의 용이성: 공장의 건식 철골조 모듈로 제작되므로 해체 및 재설치가 가능하며 운송이 가능하다. 친환경성: 모듈로 구성되어 있어 철거 시 유닛 단위로 재사용이 가능해 자원절약이 가능하다. 대량생산: 동일한 유닛을 반복 생산함으로 낭비요소를 없앨 수 있다.

 

 

 

공업화 공법의 분류

공업화 공법은 크게 세 가지로 나눌 수 있는데 가구식 시스템, 패널형 시스템, 상자식 시스템이 그것이다. 가구식 시스템은 목재나 PC 콘크리트 보나 기둥과 같이 선형 부품이나 격자, 십자, 트러스 등의 형상을 갖는 부품을 구조체계로 이용한다. 패널식 시스템은 PC 패널과 같이 패널 형상의 바닥판, 지붕판, 벽판 등을 이용한 구조체계이다. 상자식 시스템은 접합부를 최소화하기 위하여 유닛과 같은 상자식 개발 공간을 형성한 부품을 이용한 구조체계이며, 모듈러 공법은 이 상자식 시스템에 속한다.

 

 

 

모듈러 공법의 단점

모듈러 공법의 특성상 모듈끼리 적층되며 구성되는데, 현장에서 이루어지는 일반 공법과 비교하면, 구조 물량이 많이 소요되며, 마감재까지 포함하고 있는 모듈의 특성상 현장에서의 구조적 접합에는 제한이 존재한다. 특히 적층이 많아질수록 횡력에 대한 저항이 필요한데 이에 대한 대비가 필요하다. 기존의 모듈러 건축물은 대부분 주문생산으로 만들어졌는데, 이를 표준화하여, 모듈러 공법의 특징인 원가절감 및 공기단축을 극대화할 필요가 있다. 고층화. 경량화될수록 층간소음이 증가한다. 국내의 주거시설에 도입 시 온돌과 같은 바닥 복사난방 적용의 효율 저하와 같은 기술적인 문제를 가지고 있다.

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