모듈러· PC ·패널라이징 공법이란?

지난해 중국 정부는 코로나19 확진자 급증으로 병실이 부족하자, 모듈러 공법으로 병원을 열흘 만에 지어냈다. 최근 건축 폐기물과 CO2 배출을 이전 공법에 비해 반 가까이 줄일 수 있는 미래 친환경 공법으로 주목받고 있는 모듈러 공법. 좀 더 세밀하게 표현한다면 ‘탈 현장 건설’ 즉, OSC(Off-site Construction)방식이라고 말할 수 있다. OSC 시공법에는 어떤 것이 있는지 간략히 살펴보자.

글 이수민 기자
사진 박창배 기자, 전원주택라이프 DB, 스마트하우스

모듈러 공법이란?
모듈러 공법은 표준화된 실내 공간을 모듈 형태로 공장 제작하여 공사 현장에 설치·조립하는 건축 공법이며, 제조업에서의 대량 공장 생산의 개념을 건설업에 도입한 탈 현장(Off-site) 건축 공법이다. 이는 표준화된 모듈러 유닛을 공장에서 제작한 다음 현장으로 옮겨 설치 및 최소한의 내·외부 마감 작업을 통해 건축물을 완성하는 것을 의미한다.

만드는 과정
모듈러 주택 공정은 크게 공장 제작과 현장 조립으로 나뉜다. 공장에서 설계안에 따라 필요한 개수의 유닛을 생산, 포장, 운반을 하고, 현장에서는 이동한 유닛을 수직/수평으로 조립한다. 실제 현장에서는 유닛 간 조립 과정만 거치면 건축물이 완성된다.

모듈러 공법의 장점과 단점
모듈러 공법은 기존의 현장 중심의 습식 공법에서 공장 중심의 건식 공법으로 건설 프로세스의 혁신 및 건설 산업의 새로운 패러다임을 가져왔다. 최근 국내 건설 및 건설 관련 제조·산업분야에서 시공 및 건설 관련 제조 효율성을 극대화할 수 있는 시스템으로써 모듈러 건축에 관심이 많이 증대되고 있다.

대한건설정책연구원의 보고서에 따르면 모듈러 건축자재의 재활용률은 82.3% 수준이며, 폐기물 처리 비용도 40% 수준으로 절감 가능하다는 장점 등이 있다. 또, 기존 철근콘크리트 RC 공법에 비해 짧은 건축 기간이 장점이다. 따라서 건설 현장에서 사용되는 에너지를 줄이고, 공장에서 만들어진 단위 유닛을 새롭게 배치하거나 철거, 재설치가 용이하다.

모듈러 공법의 종류
모듈러 건축은 구조적 유형에 따라 기둥과 보가 하중을 받은 라멘식의 모듈러 유닛을 적층하는 방식, 벽체가 하중을 받는 내력벽식의 모듈러 유닛을 적층하는 방식 그리고 철근콘크리트 또는 철골조 구조물에 공장제작한 Box Module을 삽입하는 방식 등 3가지로 구분할 수 있다.

PC 공법이란?
프리캐스트 콘트리트 Precast Concrete의 약자로, 콘크리트 건축자재를 공장 생산화한 공법을 말한다. 보통은 현장에서 거푸집을 만들어 그곳에 콘크리트를 부어 굳혀 사용하는데, PC는 공장에서 형틀에 흘려 부어 만들어 현장에서 조립하기 때문에 품질이 고르고 공기를 앞당기는 장점이 있다. 철근 기둥, 보, 슬래브, 문, 벽, 창틀 등의 구조물을 공장에서 사전 제작해 현장에서는 레고 블록처럼 조립만 하는 것이다. 공장에서 제작되는 만큼 인건비가 절감돼 공사비 용도 줄일 수 있으며 분진과 소음 발생을 줄일 수 있다.

국내에서 PC 공법은 1970년도 초에 도입되었으며, 1988년 올림픽 이후 신도시 건설 시 일시적으로 주택을 대량 공급하기 위해 사용되기도 했다.

경기주택도시공사가 아파트 옥탑 구조물 공사 과정에서 기존 공법의 문제점을 개선하기 위해 신공법인 PC(Precast Concrete) 공법을 지방공기업 최초로 적용한 사례.

장점과 단점
PC 공법은 공장 생산으로 높은 품질을 기대할 수 있다. 우기나 동절기 등 날씨에 구애받지 않고 설치가 가능하니 공사기간을 단축시킬 수 있으며 공사에 필요한 인건비 및 관리비가 절감된다. 다만, 공장에서 미리 규격이 맞춰 나오기 때문에 표준에 맞지 않는 형태일 경우 문제가 발생될 수 있으며, 콘크리트 사이의 접합부를 꼼꼼하고 세심하게 시공하지 않으면 누수와 단열에 하자가 생길 수 있다.

※ RC 공법이란?
PC 공법과 유사한 RC 공법이란, Reinforced concrete의 약자이며, 현장에서 거푸집을 파서 콘크리트를 타설 하는 공법이다. PC와 반대로 공장이 아닌 현장에서 시작된다. PC 공법보다 차폐 성능이 높다는 것을 장점으로 들 수 있다. 다만 공사기간이 길어 인건비와 관리비가 상승될 요인이 있다.

모듈러 vs 패널라이징
모듈러 공법은 빠른 시공성과 공장제작에서 얻는 높은 품질 및 안정성 그리고 현장 작업의 편리성 등의 장점을 가지고 있는 반면 획일적인 디자인과 부피가 큰 입체의 모듈 운반비 용이 과도하게 상승하게 되는 단점을 가지고 있다. 또한, 이동 중 발생할 수 있는 파손을 대비해 임시 보강을 위한 추가 비용도 고려해야 한다. 반면 패널라이징 공법은 입체가 아닌 평면으로 제작하여 현장에 운반하고 조립하므로 모듈러 공법의 단점을 개선한 방식이라고 볼 수 있다. 또한 다양한 구조나 크기, 형태를 만들 수 있어 더욱 다양한 디자인으로 건축이 가능하다. 따라서 공장에서 2차원 판재 부품 형태로 선 제작하고 현장에서 조립하는 패널라이징 공법과 3차원 입체구조의 약 85%를 공장에서 선 제작하여 현장 설치하는 모듈러 공법이 가장 큰 차이점이다.

패널라이징 공법이란?
대부분의 공정을 공장에서 미리 진행하는 것으로, 벽, 지붕 및 바닥 시스템과 같은 건물의 구조적 구성요소를 공장에서 제작하고 현장 전달, 조립해 마무리하는 방법을 말하며, 프리패브 공법 중 하나다. 균일한 고품질 시공이 가능하고 소음 공해 감소로의 장점 등이 있다. 공장에서 거의 만들어져 현장에서 간단 시공만 진행하지만, 수직 수평의 오차 없는 시공을 해야 튼튼한 집을 얻을 수 있는 법이며, 집 짓기 전 현장까지 이동 설치할 때도 파손되지 않도록 보강 작업을 꼼꼼하게 해야 한다.

패널라이징 시공 순서

01 공장에서 벽체 및 지붕 패너라이징 제작

02 기초 타설

03 토대목 설치

04 벽체 패널 설치

05 지붕 패널 설치

06 내벽 스터드 설치

07 패널 연결 부분 우레탄폼 충진

08 패널 연결 부분 외부 기밀 테이프 시공

참고 자료
전원주택라이프 DB
국토교통과학기술진흥원 블로그 KAIA insight (VOL 14. 국내 모듈러 공법 기술 현황 및 발전방향)
기획재정부 공식 블로그 「일상에서 만나는 경제 e 이야기」 중 〈레고처럼 조립하는 모듈러주택〉, 김재영, 이종국 모듈러 건축의 현황과 활용에 관한 기초연구, 한국주거학회 논문집 25(4), 2014, p.39-46
모듈러 건축물의 확장성에 관한 연구(정수표, 영남대학교 공학대학원 : 건축공학과 건축공학전공 2018), 국내외 주거용 모듈러 건축의 사례 분석(김정학&조봉호, 2014), 저층 모듈러 주택의 성능 및 경제성(방종대 외 4인, 2014), 모듈러 건축물 제작 및 시공 프로세스 최적화 방안 모듈러 건축의 경제성에 영향을 미치는 8가지 요인(조봉호, 2014), 주거시설로서 모듈러 건축 활용화 방안에 관한 연구(김지현, 2012), 매경닷컴,