[HOT PLACE] 주택, 이젠 공장에서 찍어내 모듈러 시대 개막

주택, 이젠 공장에서 찍어내

모듈러 시대 개막

한국건설기술연구원(이하 건설연)이 국내 최초로 레고 블록처럼 조립해 단시간 내에 건축하는 ‘모듈러Modular 주택’을 개발하는 데 성공했다. 건설연은 지난해 12월 26일 서울 강서구 가양동에 모듈러 실증단지 ‘가양 라이품LIFPOOM’을 준공했다. LIFPOOM은 ‘LIFE’와 ‘품品’의 합성어로 ‘생활을 품다’, ‘생활의 품격을 더하다’라는 의미다. 모듈러 건축은 3차원 레고 블록 형태의 유닛Unit 구조체에 창호와 외벽체, 전기 배선 및 배관, 욕실, 주방 기구 등을 포함해 70% 이상의 주택 구성 부품을 공장에서 생산 및 선조립한 후 현장에서 최종적으로 조립·설치하는 공법이다.

정리 백홍기 기자
자료협조 한국건설기술연구원

HOUSE NOTE

DATA

위치 서울 강서구 가양동

대지면적 1,436.00㎡(434.38평)

건축면적 371.65㎡(112.42평)

건폐율 25.88%(법정 60% 이하)

연면적 2,068.12㎡(625.60평, 지하 주차장 포함)

용적률 75.96%(법정 230% 이하)

세대수 30세대

101동 6층(18세대)

102동 4층(12세대)

주차대수 총 53대(공영 39대, 세대 14대)

용도
지하 1층 공영주차장
1층 근린생활시설

2∼6층 공동주택

시공사 하부공사 - 신우건설산업㈜ / 모듈러 주택 - 포스코 A&C

발주처 서울주택도시공사

2013년 모듈러 주택 분야 연구에 착수한 건설연은 기존 국내 모듈러 기술의 문제점이던 취약한 차음성, 내화성, 기밀성을 해결하고 엔지니어링 분야에서 선진국들을 바짝 추격했다. 건설연 임석호 박사 연구팀은 5층 이상 모듈러 구조의 안정성 기술 확보 및 강화된 국내 주택건설기준에 부합하는 소음 차단 바닥 구조, 기존 철근콘크리트 공법에 버금가는 에너지 및 기밀 성능 기술을 개발해 가양 LIFPOOM에 적용했다. 특히, 이번 가양 LIFPOOM 완공을 통해 기존 3층 이상 시공 실적이 전무하던 국내 모듈러 주택의 기술 수준을 한층 끌어올렸다는 평가를 받고 있다. 또한, 건설연이 개발한 건식 내화 피복 기술의 경우 USG보랄이 국내 최초로 모듈러 공법 특화 내화 2시간 내화 구조 인정서를 취득함으로써 모듈러 공법의 중·고층화를 실현했다.

<모듈러 주택이란>

조립식 공법은 기존 건축 방식과 다르게 공장에서 주택 자재와 부품 및 구조체 등을 생산해 현장 부지에서 조립하는 방식이다. 조립식 공법은 접합 재료, 접합 방법, 주요 구성 부품의 형상 등에 의해 다양하게 분류할 수 있다.

모듈러 공법의 장점

SPEED _현장과 공장 동시 진행으로 공사기간 단축

- 디자인 설계, 모듈 공장 제작, 현장 토목공사 동시 진행

- 전천후 공장 제작 진행 가능

- 현장 시공 최소화, 단기화로 주거 지역의 민원 발생 최소화

SMART _표준화, 규격화, 대량 생산으로 스마트 시스템

- 규격화, 표준화로 자재 사용량 및 낭비 최소화

- 대량 생산에 따른 원가절감 가능

- 폐기물 발생 최소화로 비용 절감

Eco-Friendly _이축 및 재설치를 위한 모듈 재활용으로 지속 가능한 친환경 건축 실현

- 해체 후 철재 유닛 모듈 최대 90% 재활용

- 목조, 콘크리트 대비 재활용률 높은 친환경 자재 사용

가양 LIFPOOM은 3차원 레고 블록 형태의 유닛 구조체에 창호와 외벽체, 전기 배선 및 배관, 욕실 주방 기구 등 70% 이상의 부품을 공장에서 선조립해 현장에서 설치하는 모듈러 공법을 채택했다.

단위 평면 계획

16.00㎡(4.84평) TYPE

- 기본적인 1인 원룸형 구조

- 혼자 생활하는 사회 초년생에 맞춘 소형 가구 배치

- 1인형 모듈 2개를 통합해 화장실, 소규모 거실을 공용하도록 계획

34.00㎡(10.28평) TYPE

- 주요 수요층은 같은 직장에 근무하는 선후배, 친구 등으로 설정

- 친목을 중심으로 한 새로운 주거 유형 제안

건축산업의 새로운 패러다임 제시

건설근로자공제회는 2018년도 내국 인력 부족 인원이 10만 명 이상 될 것이라고 예측했다. 이 가운데 기능인력은 40대 이상 80%, 60대 이상이 17%를 차지해 건설인력의 고령화를 보였다. 하루 평균 임금은 2017년 상반기 179,690원으로 2000년 대비 2.56배 상승했다. 이러한 상황에서 모듈러 건축은 대부분 임시직으로 고용하던 건설현장 노동자를 정규직인 공장 노동자로 전환할 수 있다. 따라서 전 세계적으로 건설 분야가 당면한 문제인 고령화, 인력 부족, 임금 상승 문제를 해결하고 고용의 질을 높이며 건설산업의 노동 생산성을 향상할 수 있는 새로운 해법을 제시할 것으로 기대한다.

정준화 건설연 원장직무대행은 “현재 국내 주택시장은 저가 수주 과열로 사업성이 악화되고 있으며, 이로 인해 해외시장에 진출해도 고용 창출 효과를 기대하기 어려운 상황이다”며, “모듈러 공법은 사회 현안 문제를 해결할 뿐만 아니라 제품으로써 수출이 가능한 모듈러 공법이 활성화될 경우, 고용 창출은 물론 해외시장의 수익성을 높이는 전기가 될 수 있다”고 전했다. 이어 “이번 건설연의 모듈러 공동주택 공급을 통해 모듈러 건축산업이 한 단계 도약할 수 있는 계기가 될 것으로 기대한다”고 밝혔다.

국내 최초 주택건설기준에 부합한 모듈러 공동주택 기술 개발

국내 최초 5층 이상 구조 안전성 확보

기존 모듈러 공법은 3층 이하의 기술력으로 중·고층 건축물에 적용하기 어려웠다. 건설연 연구팀은 모듈 내부 기둥과 보의 용접 접합부를 개선함과 동시에 하중 전달 능력 향상을 위한 모듈 간 접합부 기술을 개발했으며, 구조 해석 및 구조 실험을 통해 구조 성능 검증을 마쳤다. 이들 개발 기술을 통해 국내 최초로 모듈러 공법의 중·고층화 기술을 확보했다.

모듈러 공법 구성 부재 예

Interior

1. GWB

2. Sheet Rock

3. Vapor Barrier

4. Polished Concrete

5. Sheet Metal

Structure

6. HSS Square 6ⅹ6ⅹ3/8

7. 600EJ Joist

8. 400EJ Stud

9. C-Channel

Exterior

10. Batt Insulation

11. Sheathing

12. Foam Insulation

13. Weather Barrier

14. Cladding

15. Post-Tension Cable

<가양 LIFPOOM 시공 과정>

1. 골조 제작

2. 바닥 콘크리트 타설

3. 내화 인케이스먼트

4. 현장 하부공사

5. 기밀, 방습지 및 기밀 테이프 적용

6. 글라스울 충진

7. 투습, 방수지 설치

8. 모듈러 상차

9. 모듈러 양중

10. 모듈러 현장 설치

11. 완공

주택건설기준에 부합한 소음 차단 바닥 구조

모듈러 공법은 철골 부재 골조로 인해 진동 문제를 안고 있으며, 양중 하중 및 구조 안전성 문제 등으로 슬래브 두께 증가라는 한계를 갖고 있다. 제한된 슬래브 두께 내 목표 차음 성능을 확보하기 위해 서로 다른 물성의 완충재를 구성해 바닥 충격원의 충격력을 감쇠하는 메커니즘을 구성했다. 가양 LIFPOOM의 바닥 충격음 성능 측정 결과 경량충격음 1등급, 중량충격음 4등급을 확보했다.

바닥충격음 성능실험 및 결과

에너지 및 기밀 성능 확보

기존 모듈러 공법은 접합부의 이음매, 나사 등을 통한 관통 구조로 열교 발생이 높고, 기밀 성능이 현저히 낮았다. 가양 LIFPOOM에서는 단열 성능 및 기밀 성능 향상을 위해 외단열 시스템을 적용하고 내측 기밀·방습지 및 천공 부분에 기밀 테이프를 사용해 기밀 및 에너지 성능을 높였다. 또한, 외측엔 투습·방수지를 사용해 방수 성능을 확보했다.

기밀, 방습지 및 기밀 테이프 적용

투습, 방수지 적용

※ 가양 LIFPOOM 주요 환경 성능

- 단열 성능 0.143W/㎡K(기존 모듈러 0.21~0.27 W/㎡K)

- 결로 방지 성능 TDR 0.26

- 기밀 성능 가감압법 기준 6.2~6.9ACH50(회/h)

(기존 모듈러 11~18 ACH)

단열 성능 실험(열화상 촬영)

기밀 성능 테스트

국내 최초 모듈러 공법 내화 2시간 인증

기존 모듈러 공법은 내화 1시간 기술로 5층 이상 공동주택 적용이 불가능했다. 건설연이 개발한 주요 구조부 내화 2시간 건식 내화 피복기술에 대해 USG보랄은 국내 최초로 모듈러 공법 특화 내화 2시간 내화구조 인정서를 취득했다. 본 기술은 기존 습식공법의 양생 및 제작 기간이 1개월 소요된 것을 7일로 단축해 내화구조 문제 해결은 물론 생산성 향상에도 크게 기여했다.

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