건축 시공(모듈러 건축)

개요

모듈러 건축이란 공장에서 제작 및 생산한 건물 모듈을 현장에서 조립하여 설치하는 건축 시스템 및 시공방법을 의미한다. 표준화된 건축 모듈을 공장에서 제작하여 현장에서 조립하는 개념으로, 프리패브(prefabrication) 공법의 확장된 개념이라고 볼 수 있다. 국내에서도 공사비 절감 및 공기단축 등의 목적을 달성하기 위해 모듈러 건축을 적용하고 있다. 모듈러 공법을 기존 공법과 비교하였을 때, 모듈러 건축은 이축이 가능하며 건축부재의 재사용률이 매우 높으며 수직, 수평방향의 증개축이 용이하고 이로 인해 건축폐기물 양을 대폭 감소시킬 수 있다. 주요 구조재료에 따른 구분으로는 강구조(형강, 각형강관 등), PC조(precast concrete), 목조(경량목재 등) 등으로 구분할 수 있다. 모듈러 건축의 적용 용도는 기존 건축물이 적용되는 거의 모든 분야를 대상으로 할 수 있으나, 현재 국내에서는 군시설, 교육시설, 업무시설을 주요 적용대상으로 하고 있다. 모듈러 건축 시장이 크게 형성되어 있는 해외 시장에서는 이런 용도 이외에 주거시설, 의료시설, 판매시설, 감호시설 등에도 폭넓게 적용되고 있다. 구조형식에 따라서는 프레임식, 내력벽식, 비구조 모듈식 등으로 구분 가능하다. 프레임식은 기둥과 보의 프레임으로 구성되며, 여러 개의 모듈이 합쳐져서 대공간을 구성할 수 있다. 내력벽식은 모듈의 측면 벽체가 내력벽으로 구성되며, 기숙사와 같이 단위 모듈이 하나의 룸으로 구성되는 경우에 적합하다. 비구조 모듈식은 별도의 구조 프레임 내부에 비구조 모듈이 설치되는 방식이다. 또한, 모듈러 건축물은 이동 및 재사용을 기준으로 구분할 수 있다. 이동 및 재사용을 고려하지 않은 정주형(permant) 건축물, 1~2회 정도 해체 후 재사용을 고려하는 이동 가능 정주형(re-locatable) 건축물, 임시 건축물로 적용되는 이동형 (portable/mobile) 건축물로 구분할 수 있다.

 

모듈러 건축의 접합방법

강재 프레임(steel frame) 식의 모듈러 유닛의 접합은 크게 용접식 접합, 볼트체결식 접합, 접합부재체결식 접합으로 나뉠 수 있다. 용접식은 모듈러 유닛을 조립한 후 소정위치에 용접을 하여 모듈러를 고정하는 방법으로 용접공의 숙련도에 따라 품질이 좌우될 수 있다. 볼트체결식 접합은 모듈러 유닛을 서로 조립한 후 겹치는 구멍에 볼트를 체결하여 고정하는 방식이다. 이는 용접식에 비해 작업하기 쉬우나 볼트의 내력이 크지 않으므로 소규모 모듈러 건축에 적용될 수 있다. 접합부재체결식 접합은 접합부재에 모듈러 유닛을 조립한 후 볼트를 체결하여 접합하는 방식으로 접합부재를 통해 구조물을 튼튼하게 고정할 수 있고 중/고층 모듈러 건축에 사용될 수 있지만 시공하기 까다롭고 시공비용이 많이 소요된다. PC부재로 구성된 모듈러 건축은 일반적으로 PC부재의 접합방식에 따라 접합시공한다. PC공사 표준시방서에 따르면 PC부재의 접합은 습식접합과 건식접합으로 구분하고 있다. 습식접합은 현장에서 콘크리트 또는 모르터 등으로 PC부재들을 상호 접합하는 것을 의미하며 접합부의 철근을 용접한 후 접합부 콘크리트용 거푸집을 설치하고 접합부를 타설 하여 연결한다. 건식접합은 접합에 콘크리트나 모르터 등을 사용하지 않고 부재간 용접 혹은 기계적 접합에 의해 응력이 전달되도록 상호 부재를 연결하는 것을 의미한다. 용접이나 볼트를 활용하여 부재를 접합한 후 피복두께 확보를 위한 모르터 바름 혹은 콘크리트 덧방을 하여 시공한다.

 

모듈러 건축의 시공순서 

모듈러 건축의 시공 순서를 유닛모듈 공법의 예를 들어보면 우선 현장에서는 터파기 및 기초공사가 진행된다. 한편, 공장에서는 모듈 제작이 현장 기초공사와 동시에 시작될 수 있어, 그만큼의 공기 단축이 가능하다. 공장 제작과정은 크게 프레임설치 및 바닥 슬래브 타설, 벽/천장 패널 설치, 전기 및 통신 배선, 내부단열재 설치, 설비배관 및 바닥마감, 욕실공사, 수장공사, 가구설치, 검사 및 포장, 출하준비 등의 순서로 진행된다. 이렇게 현장에 반입된 모듈들은 설 치-적층-조립의 과정을 반복한 후 완공에 이르게 된다.

 

모듈러 건축 사례

모듈러 건축은 시공하기 편리하고 좁은 공간에 활용하기 유리한 특징으로 인해 소 규모 건축에 가장 많이 적용되고 있다. 서울시에서는 2014년 2월 모듈러 건축을 공공 기숙사에 처음 적용하였다. 해당 부지는 교통이 혼잡하고 부지가 협소하여 RC구 조를 적용하기 어려웠으며, 짧은 공기의 조건으로 인해 모듈러 건축을 적용하게 되었다. RC구조에 비해 상대적으로 경량이기 때문에 발생하는 층간소음은 모듈 간 상, 하 접합 시 완충재를 시공하여 층간소음 등급기준에 적합한 건축물을 시공하였다. 신 학기 대학생의 입주를 위해 동절기인 11월에 착공하여 2월에 완공한 이 프로젝트는 모듈러 건축의 특징을 가장 잘 반영한 사례이며 소규모 주거건축의 보급 확대를 위한 모듈러 건축의 프로토타입 사례로 평가받고 있다.

 

모듈러 건축 향후 전망

모듈러 건축은 현재 국내에서 학교시설, 군시설 등의 4층 이하 건축물에 주로 적용되고 있으며 연간 1,000억 원 규모의 시장을 형성하고 있다. 또한 향후 사회적 변화에 따른 가구 분화의 심화와 1인 가구 증가 등으로 인한 소형주택 수요 증가라는 경향에 맞추어 시장규모가 지속적으로 커질 것으로 예측되고 있다. 주택분야의 경우 재사용이 필요한 분야, 동일한 모듈의 반복 생산으로 경제성 확보가 필요한 분야, 도심지 소규모 주택 분야 등지에서 향후 시장이 확대될 것으로 전망하고 있다. 또한 재난구호주택 등 임시주거시설 수요에 적합한 공법이라고 할 수 있다. 하지만 경량 구조물로써의 모듈러 건축물의 가치를 증가시키기 위해서는 층간소음 차단성능, 내화성능, 구조 안전성 등의 문제를 지속적으로 개선시켜 나가야 한다. 또한 모듈러 건축은 제조업의 특성을 잘 반영하고 있는 시스템으로서, 건설산업의 만성적인 낮은 생산성 개선에 기여할 수 있을 것으로 기대되고 있는데, 모듈 생산을 위한 초기 설비투자의 부담이 해소될 수 있다면 시장 잠재력은 커질 것으로 전망된다.