예비 건축주를 위한 패널라이징 Panelizing의 이해 ①

경제적이고 편리한 공업화 조립 공법, 프리패브
제2차 세계대전 이후 동유럽 공산권에서 전후 복구 작업의 일환으로 기후에 상관없이 단기간에 획일적으로 대량의 주택을 공급하기 위한 방법으로 공업화 조립 공법, 프리패브(Pre-Fabrication)가 등장했다. ▲구조 안전성을 확보하고 ▲시공 품질을 향상하며 ▲차질 없는 예산 계획을 수립함과 아울러 ▲적은 현장 인원으로 ▲외부 기후의 영향 없이 예측 가능한 공사 기간을 확보하는 건축 기법이 바로 프리패브다.

현업에서 경험한 바에 의하면 개성 있는 집을 원하는 사람이 건축 과정에서 부딪히는 가장 현실적인 문제는 시공 과정에서 불거진다. 부지 마련이나 설계 등은 나름의 인연이나 본인의 노력, 전문가 도움을 받아 주관과 능력에 맞춰 천천히 시간을 가지고 진행할 수 있으나 시공은 기후 여건, 인력 및 장비 동원 등 예기치 못한 상황으로 처음 계획과 틀어지는 경우가 허다하다. 착공 후 공사를 중간에 중단할 경우 이미 진행된 부분에 대한 보양 문제 등으로 품질이나 금전적인 면에서 어려움에 직면할 수도 있다.

그래서 건축 전문가들은 일단 공사를 시작한 후에는 공정의 매듭이 지어지기 전까지 중간 휴지기간을 갖지 말 것을 강조한다. 더욱이 습기에 취약한 목조 건물은 외부강수나 강설에 대한 공사 마무리 없이 건축 과정을 중단한다는 것은 아주 특별한 상황이 아니고서는 있을 수 없는 일이다.

대다수 전원주택은 도심에서 떨어져 있어 집을 짓는 과정에서 자재 수급, 인력 수급 등의 문제로 원활한 공사 진행이 어려운 형편이다. 물론 경제력이 뒷받침한다면 상비용을 들여서라도 공사를 진행할 수 있겠으나, 때로는 이를 지급을 통해서도 품질이 해결 안 되는 경우가 종종 발생하고, 특히 전원주택을 계획하는 사람 대부분은 예산이 빠듯해 금전적 호기를 부릴 수도 없다.

두 가지 경우를 보자.
여타 건축주와 마찬가지로 건축에 대해 전문 지식이 없던 A 씨는 한 시공 업체를 선정한 후 건축을 맡겼다.
다행히 성실한 시공사를 만나 꼼꼼히 챙긴다고 했지만 설계 도면에 상세가 없어 구조적 의문점은 시공사도 확실한 답변을 줄 수 없었다. 구조 관련 기술자에게 일일이 해결책을 확인하느라 시간과 경비가 적잖이 소요됐다. 공사 중간중간 질의응답을 하다 보니 공사가 지연돼 장마 전에 골조와 지붕 방수를 마무리하느라 고생한 기억이 있다. 만약 이러한 사항을 사전에 검토하고 적용했다면 공사가 지체 없이 진행됐을 것이다.

한편 무턱대고 저렴한 곳을 찾아 낭패를 본 B 씨의 경우다.
몇 곳의 시공사를 찾아 견적을 받은 B 씨는 그중 가장 싸게 지어준다는 업체 말만 믿고 건축을 맡겼다. 공사가 진행되어 가면서 업체는 추가 및 변경을 이유로 여러 비용을 요구했고 이는 큰 다툼으로까지 번졌다. 이제 와서 다른 업체를 섭외하는 것도 만만치 않았고 선뜻 나서는 곳도 없었다. 결국 당초보다 훨씬 비싼 금액으로 완공을 한 B 씨는 덤으로 화병까지 얻었다.

물론 두 사례는 일부의 얘기다. 그러나 이 일부가 '나' 일수도 있다는 생각을 잊어서는 안 된다.
집을 짓는 데 제일 중요한 것은 그 터를 잘 정하는 것이 으뜸이요, 그다음 설계를 잘하는 것이 버금이라 했는데 언제까지 우리는 그다음 단계인 시공 상의 문제점에 휘둘려야 하는가? 행복과 평화의 터전이 돼야 할 집이 더 이상 울화와 갈등의 대상이 되지 않게 할 방법은 없는가? 어릴 적 놀던 장난감 집이나 레고같이 순간에 뚝딱 지어 보랏빛 꿈이 현실에서 훼손되지 않는 방법은 없는가?

이러한 문제점의 한 가지 해결책으로 구조 안전, 품질, 예산, 공사 기간 등의 주요 사항을 거의 모두 해결할 수 있는 공업화 조립 공법을 소개하고 그 내용을 검토해 보기로 한다.

프리패브 공법은 제2차 세계대전 이후 동유럽 공산권에서 전후 복구 작업의 일환으로 기후에 상관없이 단기간에 획일적으로 대량의 주택을 공급하려는 방편으로 탄생했다는 것이 정설이다. 공사 기간을 단축하고 비용을 줄일 수 있으며 일정한 품질을 보장하지만 획일적인 평면은 단점으로 지적된다.

공업화 조립 공법, 프리패브란
최종적인 집의 형태 및 마감에 관해서는 각자 취향과 요구 조건, 예산 등에 따라 수많은 경우의 조합이 있어 일률적으로 해결 방법이나 비용을 제시할 수는 없지만, 상대적으로 구조체는 어느 정도 공통분모 제시가 용이하며 비용 예측도 가능하다. 또한 도면에 따라 골조가 완성돼있다면 시간을 두고 계획에 따라 개성 있는 공간과 디자인을 실현할 수도 있다. 주어진 형편에 따라 나만이 간직해 온 꿈을 차근차근 이룰 수 있는 것이다.

공업화 조립 공법, 프리패브(Pre-Fabrication)가 등장한 것은 이러한 이유 때문이다.
▲구조 안전성을 확보하고
▲시공 품질을 향상하며
▲차질 없는 예산 계획을 수립함과 아울러
▲예측 가능한 공사 기간을 확보하는 건축 기법이 바로 프리패브다.

사전적 의미로 Pre-Fabricate(부품 등을 미리 제조하다, 가옥을 조립식으로 만들다)는 미리, 앞을 뜻하는 라틴어에서 유래한 접두어 Pre와 섬유나 조직, 구성을 뜻하는 Fabric의 동사형인 Fabricate(제조하다, 부품을 규격대로 만들다, 원료를 가공품으로 만들어내다)가 결합한 것으로, 줄여서 흔히 프리패브라 부른다. 공법적인 유래에서 보면 제2차 세계대전 이후 동유럽 공산권에서 전후 복구 작업의 일환으로 기후에 상관없이 단기간에 획일적으로 대량의 주택을 공급하려는 방편으로 탄생했다는 것이 정설이다.

잠깐, 공업화와 조립 공법 요소에 대해
공장에서 만드는 것을 모두 공업화라 한다면 벽돌 공장에서 만드는 벽돌이나 제재소에서 가공한 각재도 공업화 제품이라고 할 수 있다. 우리가 흔히 접하는 레미콘(Ready Mixed Concrete)도 공장에서 만들었으니 공업화 제품이나, 현장에서 작업자가 타설 하는 순간 현장 제품이 된다. 이는 벽돌이나 각재의 경우도 마찬가지다. 또한 공장 제품인 각재와 합판을 이용해 공장에서 만드는 벽체 판은 공업화의 공업화이므로 복합 공업화라고 부르기도 한다. 이렇게 우리는 알게 모르게 공장 제품과 현장 제품이 섞이는 현실에 접해 있어 공업화에 대한 명확한 사전적 정의를 묻기 어려운 실정이다. 그래서 여기에서는 인력이나 간단한 운반 수단으로 다룰 수 있는 부품 요소는 제외하고 크레인 등 중장비로 다룰 수 있는 부품 요소만을 편의상 공업화 조립 공법으로 부르기로 한다.

날씨, 기온의 영향을 적게 받고 공사 기간 단축, 현장 인력 감소로 현장 비용을 절감할 수 있으며 일정한 품질과 안전을 보장한다는 장점이 있는 반면, 획일적인 평면과 외형은 단점으로 지적된다.

우리나라에서도 경제 개발과 권위주의 정권이 한창이던 70년대 초 대한주택공사(현 LH 공사)에서 콘크리트로 된 조립 공법(Pre-Cast Concrete) 아파트를 많이 시공했으며 심각한 주택난이 사회적 문제로 대두되던 80년대 후반에도 200만 호 건설 정책과 맞물려 사용한 바 있다.

빠르고 경제적인 프리패브…선진국에서는 주류로
우리나라에서는 흔히 샌드위치 패널 Sandwich Panel이라 일컫는 경량 복합 철판 패널이 프리패브의 대명사처럼 불리며 저급, 저가의 이미지를 갖고 있으나 사실 프리패브는 공학적, 구조적으로 상당히 고도의 정밀 기술을 요구하는 공법이다. 크게 이동식(Manufactured(Mobile) Homes), 모듈식(Modular Homes/Buildings), 패널식(Panelizing Homes/Buildings)의 3가지로 나눈다.

모바일 Mobile(움직이기 쉬운, 기동성이 있는)이라는 명칭과 같이 모바일 홈은 이동성이 주가 되며 공장 완성도가 매우 높은 방식이다.

캠핑카나 컨테이너 하우스가 대표적인 예다. 이에 비해 모듈 Module(단위, 규격 부품) 건물은 이송, 운반이 가능한 크기의 부품(모듈)을 현장에서 조립해 보다 영구적인 건물을 이룬다.

캐나다 공업화 주택산업 협회(Trade Association to the Manufactured Housing Industry, www.mhicanada.ca) 자료를 토대로 이동식과 모듈식에 대해 자세히 설명하면 다음과 같다.

· 이동식 주택(Manufactured Homes) : 공장 출하 시 95% 정도까지 완성하는 공장 제작형 주택이다. 보통 통합된 보조 틀(Integrated Sub-Frame)에 지어지는데, 이 틀은 바퀴나 수레 등으로 현장으로 이동한 후 기초 위에 놓일 수 있도록 돼 있다. 보통 폭 6m, 길이 23m의 크기까지 1개에서 3개의 큰 부품(Section)으로 지어지며 현장에 운반된 지 하루 이내에 입주가 가능하다. 비용 대비 효율이 높으며 캐나다에서 가장 합리적인 독립 단독주택 유형으로 꼽힌다.

· 모듈식 주택(Modular Homes/Buildings) : 집이 위치할 지역의 건축 관련 법 규정에 맞도록 공장에서 제작된 집이다. 보통 하나 또는 그 이상의 큰 부품으로 만들어져서 건축 현장으로 운반한다. 공장에서 85% 정도까지 완성되며 일반적으로 현장에서 2~3주의 마감 작업을 거치면 입주가 가능하다.

둘의 공통점은 부품이 직육면체 모양을 하고 있다는 것이다. 즉 집 전체 혹은 방 하나 등을 하나의 직육면체로 구성해 벽, 바닥, 천장 등의 마감을 공장에서 완성한 후 현장에서는 배관 및 부품 연결 작업만을 통해 건축물을 완공하는 방식이다.

부품 연관성과 입체 이동을 고려함으로써 평면 제약이 많아 변화에 쉽게 대응하지 못하고 결과물이 획일적일 수밖에 없으며, 부품과 부품의 연결로 인해 불필요한 벽체 등이 중복돼 마감 수준에 비해 공사비가 높은 경향이 있다. 또한 평면이 아닌 입체를 운반하다 보니 부피에 따른 운반비가 과도하게 상승하는 경우가 있으며 운반 및 취급 시 부품 손상에 대비해 입체의 임시 강도 보강을 위한 추가 비용이 발생하기도 한다.

그럼에도 캐나다 공업화 주택산업 협회에서 이동식 주택이 경제적이라 한 것은 공장 대량 생산으로 능률이 향상되고 설치 현장에서의 편리성이 높아진다는 점을 강조한 것으로 보인다. 무엇보다 이동식과 모듈식의 큰 장점은 빠른 시공 속도와 공장 제작에서 오는 품질의 균일성과 높은 신뢰성에 있다. 우리 주변에서 볼 수 있는 컨테이너를 이용한 시설물들이 이동식이나 모듈식의 대표적인 실례라 할 수 있다.

목조 건축과 프리패브
소득 증가에 따라 소비자의 요구는 점차 다양화, 개성화되고 있는 반면, 콘크리트 공법은 제품이 다양화되면 필연적으로 발생하는 거푸집 비용 상승 등의 문제로 이에 대응하지 못하고 쇠퇴하는 형국이다. 한편 목조 건축에 있어 조립 공법은 이러한 문제로부터 자유로워 날로 실적이 느는 추세다. 목조 조립 공법은 소품종 대량생산뿐만 아니라 다품종 소량생산도 가능해 소비자의 다양한 욕구를 충족하기에 그만이어서 선진국에서는 기존 현장 시공 공법보다 빠르고 편리하며 품질이 우수한 목조 조립 공법이 주를 이룬다.

프리패브 공법으로 건축물을 짓는다고 할 때 가장 중요한 것은 연결부위(Joint)의 정확한 시공이다. 정확한 구조 계산으로 각 부재가 잘 만들어졌다 하더라도 현장 조립 시 연결부위 결합 시공이 적절하지 않다면 건축물 안전에 심각한 문제를 끼친다. 연결부위는 구조안전뿐만 아니라 효과적인 방수재와 단열재 시공을 위해서도 각별히 신경을 기울여야 한다. 이러한 연결부위 체결에 있어서 다른 재료와 달리 목조 건물은 기후 제약이 없고 복잡한 공구의 필요 없이 간편하게 시공할 수 있으며, 설령 그 부위의 부족함이 나중에 밝혀지더라도 보강 철물 등으로 공기나 후속 마감 공정의 지장 없이 간단히 보완할 수 있다는 장점이 있다. 반면 콘크리트 조립식 공법(PC 공법)은 연결부위 역시 콘크리트인 경우가 많아 작업이 까다롭고 복잡하다.

글 글쓴이 조종승 님은 건축사, 시공기술사, 패널라이징 전문가입니다.
자료협조 : 리플래시 기술(주) www.refreshsystem.co.kr