[10월호 특집] 01. 조립식 주택 & 프리패브 공법

조립식 주택 & 프리패브 공법

언제부턴가 전기를 이용한 하이브리드 자동차가 눈에 띄기 시작했다. 제주도는 이미 전기차 상용화에 성공한 듯 보인다. 이에 뒤질세라 수소차와 운전자가 없는 무인 자동차가 세상에 나오려고 줄 서고 있다. 어느 시대나 절대적 기술이라 믿던 것도 새로운 기술에 밀려 구시대의 산물로 전락한다.

주거 건축에도 서서히 신 물결이 밀려들고 있다. 조립식 주택이 그것이다. 조립식 주택 추종자들은 빠르고 정확하며 낮은 비용에 양산 체제까지 갖춰 주거문제를 해결할 새로운 대안으로 본다. 반면, 조립식 주택을 겨울엔 춥고 여름엔 더우며 화재에 취약한 집으로 생각하는 사람도 많다. 조립식 주택이 어떠하기에 이처럼 극과 극의 반응을 보이는 것일까? 이번 호에는 조립식 주택의 오해와 진실에 대해 알아보고, 조립식 주택을 짓기 위한 프리패브 공법이 무엇인지 소개한다.

글 백홍기·김수진

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참고자료
<목업(Mock-up)을 이용한 모듈러 주택의 거주 환경성능 평가에 관한 연구>, 한국건설기술연구원, 정영선 외 2명, 2015
<건축의 단열과 기밀>, 建築, 이정재, 2014
<한옥의 인식도 분석에 관한 연구>, 대한건축학회, 이창재 외 1명, 2013

조립식 주택, 위험하다고?
천만의 말씀!

조립식 주택 하면 많은 사람이 샌드위치 패널로 만든 집을 말한다. 그런 사람들은 “조립식 주택은 겨울에 춥고 여름엔 덥고 화재에 취약하다”고 한 마디씩 더한다. 이처럼 부정적인 시각이 강한 이유는 샌드위치 패널이 화재에 치명적이기 때문이다. 샌드위치 패널은 보통 공장이나, 창고, 임시 건물을 짓는 데 많이 사용하는 데, 이때 스티로폼이라고 알려진 EPS(비드법보온판) 단열재 패널을 가장 많이 사용한다. EPS 단열재는 저렴하면서 단열이 뛰어나지만, 열에 약해 화재가 발생하면 짧은 시간에 급격하게 번진다. 또, 유독가스도 내뿜어 다른 건축물보다 화재 발생 건수는 적지만 화재에 의한 피해가 크다.
그러나 샌드위치 패널이 주택에서 차지하는 비율은 극히 일부고, 샌드위치 패널이라고 해서 모두 위험하기만 한 건 아니다. 불연재 패널을 사용하면 화재에도 불이 쉽게 번지지 않고 유독가스 발생도 적다. 최근엔 품질이 우수하고 다양한 디자인의 제품이 나와 샌드위치 패널을 이용하면 개성 넘치는 집을 꾸밀 수 있어 젊은 층의 관심을 끌고 있다.
무엇보다 샌드위치 패널을 이용한 주택만 조립식 주택이 아니다. 먼저 조립식 주택의 정의부터 살펴보자. 조립식 주택이란 집을 구성하는 부자재를 공장에서 가공한 뒤 현장에서 조립하는 주택을 말한다. 우수한 시공성과 비용절감으로 쾌적한 주거 공간을 빠르게 공급할 수 있는 공법이 조립식 주택이다. 대표적인 게 스틸하우스, 모듈러 주택, 컨테이너 주택, 이동식 주택이 있고, 패널라이징이나 프리컷 시스템을 이용한 조립식 목조주택도 있다.

프리패브 vs 공업화 주택
공장에서 건축에 사용하는 부자재를 미리 가공하는 방식을 프리패브리케이션prefabrication이라 한다. 약칭 프리패브prefab라 하며, 프리패브 공법이라고도 한다. 보통 주택 건축은 현장에서 모든 공정을 진행하지만, 프리패브는 공장에서 70~80% 공정을 마치고 현장에서 조립하는 방식이다. 이동식 주택이나 모빌 주택, 컨테이너 주택처럼 공장에서 100% 공정을 마치는 프리패브도 있다.

프리패브 공법은 공장에서 건축 부자재를 제작하기 때문에 공업화 주택이라고도 한다. 공업화 주택 개념은 유럽에서 처음 등장했다. 2차 세계대전 이후 주택난을 해결하기 위해 주택 정책을 효율적으로 완성하고자 건축 부재와 모양, 설계를 표준화하고 건축 시스템을 공업화한 것이다. 현재 공업화 주택을 대표하는 모듈러 주택은 1950년 영국에서 만들어졌다. 아시아에서는 일본이 2차 세계대전 패전 후 간이 주택 30만 호 건설을 계획하면서 시작됐다. 중량목구조의 비율이 높은 일본은 목재를 가공하는 프리 컷Pre-Cut 기계를 이용한 중량목구조 조립식 주택이 발전했다.
공업화 주택 용어를 정식으로 사용하기 시작한 건 일본이 「공업화 주택 인증제도」를 만든 1973년부터다. 그러나 프리패브와 공업화 주택은 다른 개념이다. 프리패브는 빠르고 정확한 시공을 위한 ‘과정의 효율성’을 다룬 것이라면, 공업화 주택은 공업화한 생산 양식으로 양산 체제를 갖춰 ‘공급 효율성’에 초점 맞춘 것이다. 범주로 따져보면 공업화 주택은 프리패브 주택으로 보지만, 프리패브 방식을 이용했다고 모두 공업화 주택으로 보기엔 모호하다. 결국, 프리패브 공업으로 생산하는 주택의 공급 목적에 따라 프리패브와 공업화 주택으로 구분할 수 있다.

건축시장의 새로운 패러다임, 프리패브
우리나라에서 공업화 주택의 등장은 다소 늦은 1992년이다. 당시, 정부는 주택난 해결을 위해 더욱 효율적인 공급을 목표로 공기를 단축하고, 현장 노무량을 삭감하며, 균등한 품질을 확보하면서 공사비를 절감할 수 있는 공업화 주택 활성화 정책을 수립했다.
그러나 조립식 연결부위 기술 노하우 부족, 내진 성능 저하, 높은 생산 단가, 현장 작업자 인식 부족에 이어, 1997년 외환위기를 겪으며 공업화 주택이 침체기를 맞았다. 이후 경제가 회복되면서 출산율 감소, 핵가족화, 베이비붐 세대 은퇴에 따른 단독주택 수요가 늘자 2011년 국토해양부(現 국토교통부)는 공업화 주택 활성화를 위한 「주택 건설 기준 등에 관한 규칙」 일부 개정안을 입법 예고하고 2012년 4월부터 시행했다. 이때 모듈러, 패널라이징 등 프리패브 주택의 공장 대량 생산 체제를 마련한 기틀이 됐다.
프리패브는 건식 공법을 활용한 공기 단축, 대량 생산, 인건비 감소, 폐기물 감소, 자원 재활용, 표준화 및 규격화에 의한 균일한 품질 확보가 가장 큰 장점이다. 기존 주택 건축 방법으로 한 채를 완공하는 데 보통 3개월 정도 소요되지만, 프리패브 공법을 적용하면 약 1개월 내외로 끝낼 수 있다. 공사 기간이 대폭 줄어들면서 현장 관리비를 절감하는 동시에 고품질의 주택을 지을 수 있어 최근 주택 시장에서 프리패브 공법이 점차 늘고 있다. 미국은 주택뿐만 아니라 오피스, 상업용 시설 등 비주택용 분야에도 프리패브 공법을 적극적으로 활용해 연간 7% 성장을 보일 정도로 건축 시장에서 주목받는 공법으로 자리 잡았다. 일본은 일찍이 프리 컷 시스템을 도입해 전체 주택 시장에서 프리패브 공법이 약 50%를 차지한다.
우리나라가 목조주택에서 프리패브 방식을 도입한 건 불과 몇 해 전의 일이다. 일부 한옥 건축업체와 중량목구조 건축 전문 업체에서 프리 컷 시스템을 도입해 중량목구조 공급에 나섰다. 2015년에는 일본 중량목구조 전문 시공사인 ‘스테키’가 국내에 진출하기도 했다. 경량목구조에서는 올해 7월 ‘한글주택’에서 패널라이징 프리패브 공법을 선보였고, 한국패시브건축협회에서도 패널라이징 공법을 적용한 ‘패시브 표준주택’을 선보여 점차 입지를 굳혀가고 있다.
목조주택에서만 프리패브 바람이 분 건 아니다. 포스코A&C는 모듈러 생산 시스템을 갖춘 ‘뮤토’를 출시해 본격적인 유닛형 모듈러 주택을 생산하고 있다. 화물 운송 박스로만 여겨진 컨테이너를 활용한 주택도 독특한 디자인과 저렴한 비용, 뛰어난 단열 성능을 갖춰 새로운 주택 시장을 형성하고 있다.

프리패브 공법 종류
프리패브 공법으로 정밀하게 제작한 부재는 현장에서 조립해 복잡한 건축 과정을 단순화했다. 과정은 단순해졌지만, 연결부위를 접합할 땐 고도의 기술이 필요해 기술자의 경험이 중요한 공법이기도 하다. 정확한 구조 계산으로 각 부재를 잘 만들어도 연결부위의 결합이 적절하지 않으면, 건축물 안전에 심각한 문제가 발생한다. 연결부위는 구조 안전뿐만 아니라 효과적인 방수와 단열을 위해서도 세심하게 신경 써야 하는 부분이다. 조립식 주택에 하자가 가장 많이 발생하는 이유도 미숙련자에 의한 부자재 조립에서 발생한다. 공학적으로 고도의 정밀기술이 필요한 프리패브 공법은 PC 공법, 모바일, 모듈러, 패널라이징 조립식 주택으로 구분한다.
PC 공법precast concrete은 콘크리트 건축 자재를 공장에서 생산화한 방법이다. 기존 콘크리트 공법은 건축현장에서는 거푸집과 철근을 설치하고 콘크리트 모르타르를 부어 시공하지만, PC 공법은 공장에서 콘크리트 부재(패널)를 만들어 현장에서 조립하는 공법이다. 프랑스에서 주택난을 해결하기 위해 도입한 것으로, 장점이 많았음에도 국내에서는 접합부 처리의 어려움, 내진 성능 저하, 높은 생산 단가, 현장 작업자의 인식 부족 등 여러 문제가 있었다. 그러다 외환위기를 맞아 PC 공장 대부분이 가동을 멈췄다.
모바일Mobile 주택은 이동식 주택으로 공장 완성도가 매우 높은 주택이다. 카라반이나 컨테이너 하우스가 대표적인 모바일 주택이다. 공장에서 95% 정도 완성하는 공장 제작형 주택으로 통합된 보조 틀을 기반으로 완성한 뒤 기초 위에 고정한다. 크기는 보통 폭 6m, 길이 23m로 한 개에서 세 개 구조로 만든다. 현장으로 이동한 지 하루 만에 입주할 수 있다. 비용대비 효율이 높으며 캐나다에선 가장 합리적인 주택 유형으로 꼽힌다.

모듈러Module 주택은 운반이 가능한 크기의 모듈로 주택을 나눠 현장에서 조립하는 방식으로 모바일 주택보다 높은 안정성과 견고성을 갖춘 주택이다. 공장에서 80% 정도 완성한 뒤 여러 개의 모듈로 나눠 현장에서 레고 쌓듯이 조립하고 마감한다. 컨테이너 주택과 모듈러 주택은 모든 설비를 갖춘 육면체를 조립하기 때문에 제약이 많아 현장 변화에 쉽게 대응하지 못하고 결과물이 획일적이다. 부품과 부품의 연결로 불필요한 벽체가 중복되거나 마감 수준에 비해 공사비가 높은 편이다. 또, 모듈이 커서 운반비용이 과하게 들거나 운반 과정에서 부품 손상이 발생하기도 한다. 그래도 모듈러 주택은 빠른 시공과 품질의 균일성, 높은 신뢰성, 양산에 적합한 모델이라 재난에 의한 긴급 주거나 주택 보급 정책에 따른 신속한 주거 공급에 적합하다.
패널라이징은 모듈러 주택과 기존 현장 건축의 장점을 최대한 발휘한 효율적인 공법이다. 바닥, 천장, 지붕 각 부위를 운반 크기와 연결 방법, 구조 내력 등을 고려해 공장에서 단열재까지 채운 벽체를 패널 형태로 만든다. 현장에서는 골조를 세우고 패널을 끼워 넣어 벽체를 완성하는 방법이다. 현장에서 구조재를 설치하고 패널을 시공한 뒤 마감작업을 진행하므로 모바일과 모듈 방식보다 공사 기간이 조금 더 걸린다. 그러나 현장에서 모든 작업을 진행하는 기존 방식보다 기간이 짧고 벽 구조제를 완성한 뒤 바로 지붕을 올릴 수 있어 기후에 따른 영향을 덜 받는다. 또한, 패널라이징은 조립과 분해할 수 있는 녹다운 방식이라 모듈보다 운반이 수월해 운반비용도 적게 든다.

잠깐!

프리컷Pre-Cut, 무슨 뜻인가요?

조립식 주택과 관련해 자주 보이는 단어, 프리 컷은 주택에 쓰이는 부재를 공장에서 프리 컷 기계로 가공해 제작하는 것을 의미한다. 미리 잘라서 조립해 현장에서 시공할 때 이용하는 방식으로 인건비 절감과 가공 정밀도를 향상할 수 있는 예비 가공이라 보면 된다.
프리 컷은 목조주택의 시장 활성화를 이끌 수 있는 열쇠로 손꼽힌다. 프리 컷을 가장 적절히 활용하고 있는 일본의 경우, 목조주택 보급률이 전체 주택의 50%에 이른다. 목조주택 시공 시 기둥이나 보 등을 만들기 위해 사람 손을 일일이 빌려야 했던 과거와 달리, 프리 컷의 등장으로 필요한 구조체를 공장에서 자동화 설비를 통해 미리 만들어낼 수 있게 됐다. 공사기간 단축과 산업 폐기물 감소, 인건비 절감 등으로 프리 컷 시스템은 일본 건축시장의 가장 중요한 요소로 자리잡았다.

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