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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 국내 공동주택에서 주로 사용되고 있는 경량칸막이 벽체구성재의 시공현황을 조사하고, 벽체구성재 종류별 특성을 파악하여 분류한 후, 시공자 관점에서의 성능평가를 실시하여 제시하고자 한다.
- 본 연구는 전문 시공자의 관점에서 경량칸막이 벽체 구성재시공시 자재 및 재료의 특성과 이를 고려한 종합적인 성능 등에 관한 평가결과를 거주자에게 제공되게 함으로써 시공시 직접적 특성을 토대로 시공후 거주자가 이해할 수 있고 판단할 수 있는 간접적 거주자 평가를 유도하고자 하였다. 단, 세부 자재특성자료를 전문가에게 제시하여 성능평가 시 실무적인 사고를 동시에 고려하여 종합적인 평가가 이루어지도록 하였으나, 거주자의 직접적인 관점에서의 실험 및 시뮬레이션 등이 추가적으로 수행되어야 할 것이다.
- 본 연구에서는 국내 경량칸막이 벽체 분류별 시공특성과 성능평가 자료를 제시하기 위하여 다음과 같은 순서로 연구를 진행하였다.
- 본 장에서는 국내에서 시공되고 있는 경량칸막이 벽체구성재의 종류 및 특징에 따른 분류와, 이에 따른 각각의 시공특성 및 시공자 관점에서의 제반 성능평가 자료를 제시하고자 하였다.
- 이와 더불어 현재 국내 공동주택에서 사용되고 있는 경량칸막이 벽체구성재의 경우 종류가 다양하고 각각의 시방특기 및 성능, 제반 고려인자가 달라 건축물의 특성및 시공자의 요구성능에 따른 공법과 자재 선정을 위한 객관적 데이터가 필요하다. 이에 본 연구에서는 경량칸막이 벽체구성재분류별 특성을 분석하고 성능평가를 실시하여 적정자재 및 공법 선정에 활용될 수 있는 기초자료를 제시하고자 하였다.
- 전, 후면 발코니에 적용중인 발코니 경량칸막이(ABS수지몰딩+스티로폼 MG보드)공법은 건식화, 단순화, 경량화 공법으로 변경하여 시공성 및 품질향상과 원가절감을 도모하고자 하였다. 스티로폼 MG보드를 고정하고 판넬에 가해지는 하중을 지지하기 위해 ABS수지5)를 압출성형하여 제작한 단부 고정용 ABS수지 몰딩과 비드법 보온판의 양면에 산화 마그네슘 보드(MG보드)를 붙인 보드를 총칭하는 스티로폼 MG보드를 주자재로 사용 하게 된다.
제안 방법
- 1) 국내 공동주택에 사용되고 있는 경량칸막이 벽체는, 시공 방법&구조형식과 표면재의 종류에 따라 분류될 수 있으며, 2분류 11공법별 특징 분석과 함께 시공자 관점의 성능평가를 실시하여 제시하였다.
- 5) 기술 및 신공법 개발 측면에서는, 발코니 경량칸막이와 NF보드가 대표적이라 할 수 있으며, 기존 ‘목재틀+마그 네슘 보드’ 및 CRC보드 방식과의 원가개선 효과를 분석하여 제시하였다.
- 다음 표 6은 표면재 종류에 따른 경량칸막이 벽체구성재 종류별 특성을 비교하여 나타낸 것이다. 각각의 구성재료에 따라서 표면처리 정도와 강도 및 내수성, 내구성, 내화성에 대한 특성을 비교하였다. MGO보드와 CRC보드의 경우 석고보드 및 합판MDF에 비하여 표면처리 및 강도, 내수성, 내구성 측면에서 우수한 것으로 조사되었다.
- 경량칸막이 벽체 분류와 시공특성 분석을 위하여 1차적으로 대한토지주택공사를 비롯한 국내 대기업권(도급순위 기준) 건설회사 10 업체에서 현재 사용하고 있는 시방서를 기준으로 시공방법과 구조형식, 표면재 종류 등을 분석하였다(표 2 참조). 시공방법 및 구조형식에 따른 경량칸막이 벽체구성재 현황을 살펴보면, 주로 목재(코어합판)벽체와 강재 스터드(stud) 벽체가 공동주택 내에서 실의 구분용도로 주로 쓰이고 있으며, 각 건설현장의 요구성능에 따라 경량복합콘크리트 패널과 압출성형콘크리트 패널이 쓰이는 것으로 나타났다.
- 넷째, 경량칸막이 벽체 시공 기술진을 대상으로 한 분류별 공통 및 개별 성능평가를 실시하여, 공법별 성능평가 비교자료 제시와 함께 최종적으로 연구결론을 제시하였다.
- 둘재, 국내 공동주택 현장에서 사용하고 있는 경량칸막이 벽체 공사시방서를 통해, ①시공방법 및 구조형식, ②표면재 종류, ③원가절감 및 품질향상 대체공법/자재별 분류에 따른 각 경량칸막이 벽체공법의 시공특성을 분석하였다.
- 경량칸막이 벽체 종류별로 각각 일반 통계를 통한 평균값을 산출하여 그림 3과 같은 방사형 평가모델로 표현하였다. 또한 시공방법 및 구조형식에 따른 경량칸막이의 특성을 평가하기 위해 전국 10개 건설현장 건축기사 및 경량칸막이 시공 기술자들을 중심으로 설문조사를 실시하였다. 대상자의 담당 업무 및 경력 특성은 그림 4와 같다.
- 0K 버전을 사용하여 신뢰도 평가를 실시하였다. 문항의 내적 신뢰도를 추정하고자 Cronbach의 Alpha(이하 알파계수)를 구하여 신뢰도를 측정하였고, 각 분야별 신뢰도는 다음 표 10과 같다. 전체 항목의 알파계수는 0.
- 셋째, 경량칸막이 벽체의 성능평가 항목 및 등급, 방법을 결정하고, 이에 따른 시공자 관점에서의 예비 요구성능평가를 실시하여, 향후 경량칸막이 벽체 공법 및 자재의 개선 방향을 제시하였다.
- 첫째, 경량칸막이 벽체의 개요 및 요구성능에 관한 선행 연구 고찰을 통해 연구 목표 및 방향을 설정하였다.
- 최근 고층·초고층 건축물에서의 설계상 요구조건을 충족시키기 위한 경량칸막이 벽체의 요구성능을 바탕으로 시공방법 및 구조형식에 따른 분류는 경제성, 시공성, 가변성, 친환경성, 내 구성, 디자인, 흡음/차음성의 사항들에 대해 평가시트지를 구성 하였고, 표면재 종류에 따른 분류에는 경제성, 시공성, 내구성, 내수성, 가공성, 단열성, 흡음/차음성의 평가시트지를 적용하였다(표 9 참조).
- 현장에서 쓰이는 경량칸막이 벽체에 대하여 어떠한 요구성능이 시공자 입장에서 중요시 여겨지는지 1차 조사하였다(그림 5참조). 이는 향후 시공자 관점에서의 경량칸막이 벽체 기술 및 공법, 자재 개발에 대한 요구성능이라 할 수 있다.
대상 데이터
- 전, 후면 발코니에 적용중인 발코니 경량칸막이(ABS수지몰딩+스티로폼 MG보드)공법은 건식화, 단순화, 경량화 공법으로 변경하여 시공성 및 품질향상과 원가절감을 도모하고자 하였다. 스티로폼 MG보드를 고정하고 판넬에 가해지는 하중을 지지하기 위해 ABS수지5)를 압출성형하여 제작한 단부 고정용 ABS수지 몰딩과 비드법 보온판의 양면에 산화 마그네슘 보드(MG보드)를 붙인 보드를 총칭하는 스티로폼 MG보드를 주자재로 사용 하게 된다.
데이터처리
- 경량칸막이의 시공방법 및 구조형식에 따른 평가가 일관성 있게 측정되었는가를 검증하기 위해 한글 SPSS 12.0K 버전을 사용하여 신뢰도 평가를 실시하였다. 문항의 내적 신뢰도를 추정하고자 Cronbach의 Alpha(이하 알파계수)를 구하여 신뢰도를 측정하였고, 각 분야별 신뢰도는 다음 표 10과 같다.
성능/효과
- 2) 목재(코어합판) 벽체 방식은 경제성과 친환경성이 높은 반면, 시공성 및 내구성, 가변성이 떨어져 점차적으로 시장점유율이 낮아지고 있는 바, 이에 대한 구조 및 대체공법 개발이 시급한 것으로 나타났다.
- 3) 경량칸막이 벽체 요구성능 평가 결과, 내구성과 시공성 측면을 가장 중요하고 고려하는 항목으로 나타났고, 이는 경제성이 높은 목재(코어합판) 벽체에 비하여 석고보드나 CRC보드를 마감재로 사용한 강재 스터드 방식이 선호되는 요인과 부합한 것으로 분석되었다.
- 4) 경량복합 콘크리트 판넬은 시공성과 흡음·차음성이 높은 반면, 가변성과 친환경성 측면의 개선이 요구되며, 또한 압출성형 콘크리트 벽체는 강도가 높아 내구성이 좋고, 표면경도가 높아 차음성이 좋으나 가변성과 디자인 부분에서의 개선이 필요한 것으로 분석되었다.
- 6) 석고보드는 내수성, 단열성, 협력업체 선호도 측면에서 유리한 것으로 나타났고, CRC보드는 강도나 단열성능 등 물성 부분에서 상대적으로 높은 평가를 보였으나, 비교적 높은 단가로 인하여 경제성 측면에서 원가절감을 위한 개선이 필요한 것으로 분석되었다.
- 7) MGO보드와 CRC보드의 경우 석고보드 및 합판MDF에 비하여 표면처리 및 강도, 내구성 측면에서 우수한 것으로 분석되었다. 또한 MGO보드는 석고보드와 CRC보드 대비 가공성이 우수하고 원가 경쟁력이 있는 것으로 나타났으나, 단열성이나 내수성 부분에서 평가값이 낮은 바, 이에 대한 성능개선이 필요한 것으로 분석되었다.
- 표면재 종류에 따른 경량칸막이 분류에서는 석고보드가 내수 성과 단열성 및 협력업체 선호도 측면에서 유리하다고 조사되었고, CRC보드는 강도나 단열성능 등 물성 부분에서 상대적으로 높은 점수를 보였으나, 비교적 높은 단가로 인하여 경제성에서 낮은 점수를 나타낸 것으로 분석되었다. MGO보드는 석고보드와 CRC보드 대비 가공성이 우수하고 원가 경쟁력이 있는 것으로 나타났으나, 단열성능이나 내수성부분에서 다소 성능이 떨어지는 것으로 분석되었다.
- 각각의 구성재료에 따라서 표면처리 정도와 강도 및 내수성, 내구성, 내화성에 대한 특성을 비교하였다. MGO보드와 CRC보드의 경우 석고보드 및 합판MDF에 비하여 표면처리 및 강도, 내수성, 내구성 측면에서 우수한 것으로 조사되었다.
- 국내 공동주택 현장에서의 경량칸막이 벽체 구성재 시공은 시방서 및 현장조사 결과, 석고보드나 CRC보드를 마감재로 사용한 강재 스터드벽체가 대부분을 차지하고 있었으며, 압출성형 콘크리트와 경량복합 콘크리트 패널이 각 건설현장의 요구성능에 맞추어 일부 선호되는 것으로 조사되었다. 경량칸막이 벽체 종류별 성능평가결과는 다음 표 11과 같다.
- 7) MGO보드와 CRC보드의 경우 석고보드 및 합판MDF에 비하여 표면처리 및 강도, 내구성 측면에서 우수한 것으로 분석되었다. 또한 MGO보드는 석고보드와 CRC보드 대비 가공성이 우수하고 원가 경쟁력이 있는 것으로 나타났으나, 단열성이나 내수성 부분에서 평가값이 낮은 바, 이에 대한 성능개선이 필요한 것으로 분석되었다.
- 무석면 섬유보강 시멘트로 만든 경량복합 콘크리트 판넬은 공기단축과 마감공정의 간략화로 시공성에서 높은 평가를 보였고, 흡음성과 차음성 부분에서도 시공자들의 만족도가 높은 것으로 분석되었다. 또한 압출성형 콘크리트 벽체는 강도가 높아 내구성이 좋고, 표면경도가 높아 차음성이 좋아 호텔이나 오피스텔 등 준주거용 건물에 수요가 증가되고 있는 추세이지만, 폭 방향의 자유로운 크기 변화가 불가능하고 제품표면의 무늬성형이 단순해 가변성과 디자인 부분에서는 점수가 낮게 평가되었다.
- 이 방식은 상부의 하중이 크게 작용하지 않은 공간 분할용 벽체구성 방식으로 건축물의 외부공사보다는 내부공사에 주로 사용되고, 확장 발코니 세대간 경계벽이나 주방가구, 상부장 설치 등 중량물이 부착되는 경량벽체용으로도 사용되어 진다. 또한, 강재 스터드 벽체에 적용되는 마감재료로는 일반, 방화, 내수, 황토, 방균 석고보드가 있고, 그에 따른 부자재와 흡음과 단열을 위한 재료로는 스티로폼, 글라스울, 암면매트 등이 있는 것으로 조사되었다.
- 아코텍 패널은 조적, 습식공법의 1/3하중으로 고층건물의 경량화를 이룰 수 있어 구조비용 절감 및 공기단축이 가능하고, 콘크리트 제품으로 흡수율이 낮아 방수성능이 요구되는 부위에도 탁월한 성능을 발휘 할 수 있다. 또한, 압축강도 10N/㎟ 이상의 강도를 유지하여 충격에도 강하며, 압출 성형공법으로 제조되어 표면밀도가 높아 차음성능이 우수하다는 장점이 있는 것으로 조사되었다.
- F보드는 천연무기질 원자재를 혼합하여 생산하며 인체에 무해한 최첨단 신소재 불연·방수 보드이며, 석고보드 및 합판 MDF의 장점만을 고루 갖추어 물과 불속에서도 변형되지 않으며 공사비용을 30%이상 절감 할 수 이는 최첨단 보드로 각광받고 있다. 또한, 톱과 칼등으로 절단이 쉽고, 타카핀 및 압착보드 접착이 가능해 시공성 향상을 가져오고, 휨강도가 우수하고 길이 변화율이 CRC보드 보다 적어 품질개선과 원가절감의 기대효과를 가져올 수 있다. CRC보드에 대비한 NF보드의 구체적인 원가 절감 분석표는 다음 표 8과 같다.
- 목재(코어합판)벽체는 가격이 저렴하다는 부분에서 경제성에서 높게 평가되었지만, 시공성과 가변성이 상당히 떨어지므로, 최근 고층·초고층 건축물 시공시 건설회사에서 쓰임이 현저히 줄어든 것으로 나타났다.
- 무석면 섬유보강 시멘트로 만든 경량복합 콘크리트 판넬은 공기단축과 마감공정의 간략화로 시공성에서 높은 평가를 보였고, 흡음성과 차음성 부분에서도 시공자들의 만족도가 높은 것으로 분석되었다. 또한 압출성형 콘크리트 벽체는 강도가 높아 내구성이 좋고, 표면경도가 높아 차음성이 좋아 호텔이나 오피스텔 등 준주거용 건물에 수요가 증가되고 있는 추세이지만, 폭 방향의 자유로운 크기 변화가 불가능하고 제품표면의 무늬성형이 단순해 가변성과 디자인 부분에서는 점수가 낮게 평가되었다.
- 분석 결과, 내구성, 시공성, 경제성이 시공자의 입장에서 가장 중요하게 고려하는 항목으로 조사되었으며, 이외에도 다양한 주거평면의 등장으로 인한 가변성과 프라이버시 보호측면의 차 음성능 또한 중요하게 인식되고 있는 것으로 분석되었다.
- 경량칸막이 벽체 분류와 시공특성 분석을 위하여 1차적으로 대한토지주택공사를 비롯한 국내 대기업권(도급순위 기준) 건설회사 10 업체에서 현재 사용하고 있는 시방서를 기준으로 시공방법과 구조형식, 표면재 종류 등을 분석하였다(표 2 참조). 시공방법 및 구조형식에 따른 경량칸막이 벽체구성재 현황을 살펴보면, 주로 목재(코어합판)벽체와 강재 스터드(stud) 벽체가 공동주택 내에서 실의 구분용도로 주로 쓰이고 있으며, 각 건설현장의 요구성능에 따라 경량복합콘크리트 패널과 압출성형콘크리트 패널이 쓰이는 것으로 나타났다. 또한, 표면재의 종류로는 석고보드, MGO보드, CRC보드 등 어떤 재료를 사용하느냐에 따라서 다양한 공법을 이용한 경량칸막이 벽체시스템이 만들어질 수 있다(그림 2 참조).
- 목재(코어합판)벽체는 가격이 저렴하다는 부분에서 경제성에서 높게 평가되었지만, 시공성과 가변성이 상당히 떨어지므로, 최근 고층·초고층 건축물 시공시 건설회사에서 쓰임이 현저히 줄어든 것으로 나타났다. 이에 비해, 강재 스터드 벽체는 목재 (코어합판)보다는 비싸지만, 틀을 가공해 오는 조립식 구조로 시공상 편리하고, 실내건축 디자인 표현시 2차 마감에는 많은 소재의 미려한, 그리고 기능적인 마감소재가 있어 실내건축 디자이너들이 가장 선호하는 벽체로 조사되었다.
- 표면재 종류에 따른 경량칸막이 분류에서는 석고보드가 내수 성과 단열성 및 협력업체 선호도 측면에서 유리하다고 조사되었고, CRC보드는 강도나 단열성능 등 물성 부분에서 상대적으로 높은 점수를 보였으나, 비교적 높은 단가로 인하여 경제성에서 낮은 점수를 나타낸 것으로 분석되었다. MGO보드는 석고보드와 CRC보드 대비 가공성이 우수하고 원가 경쟁력이 있는 것으로 나타났으나, 단열성능이나 내수성부분에서 다소 성능이 떨어지는 것으로 분석되었다.
후속연구
- 3) 경량 칸막이 벽체의 내구성은 주로 표면재료에 좌우되므로, 표면재로서 사용하는 재료는 이 점을 검토할 필요가 있다. 또한, 접합 또는 부속자재의 내구성은 벽체전체의 내구성에 영향을 주기 때문에 접합부분과 그 부분에 사용하는 패킹재료에 대한 검토가 필요하다.
- 본 연구는 전문 시공자의 관점에서 경량칸막이 벽체 구성재시공시 자재 및 재료의 특성과 이를 고려한 종합적인 성능 등에 관한 평가결과를 거주자에게 제공되게 함으로써 시공시 직접적 특성을 토대로 시공후 거주자가 이해할 수 있고 판단할 수 있는 간접적 거주자 평가를 유도하고자 하였다. 단, 세부 자재특성자료를 전문가에게 제시하여 성능평가 시 실무적인 사고를 동시에 고려하여 종합적인 평가가 이루어지도록 하였으나, 거주자의 직접적인 관점에서의 실험 및 시뮬레이션 등이 추가적으로 수행되어야 할 것이다. 또한 본 연구와 더불어 시공자와 거주자 관점에서의 요구성능에 따른 적정 경량칸막이 공법 및 자재 선정을 위한 모델 및 프로그램 개발이 필요하며, 본 연구가 각 공법별 특성분석과 시공자 관점의 성능평가에 기반하고 있는 바, 향후 공법별 하자사례 및 성능개선 방향에 관한 후속연구가 진행되어야 할 것으로 판단된다.
- 단, 세부 자재특성자료를 전문가에게 제시하여 성능평가 시 실무적인 사고를 동시에 고려하여 종합적인 평가가 이루어지도록 하였으나, 거주자의 직접적인 관점에서의 실험 및 시뮬레이션 등이 추가적으로 수행되어야 할 것이다. 또한 본 연구와 더불어 시공자와 거주자 관점에서의 요구성능에 따른 적정 경량칸막이 공법 및 자재 선정을 위한 모델 및 프로그램 개발이 필요하며, 본 연구가 각 공법별 특성분석과 시공자 관점의 성능평가에 기반하고 있는 바, 향후 공법별 하자사례 및 성능개선 방향에 관한 후속연구가 진행되어야 할 것으로 판단된다.
- 이는 향후 시공자 관점에서의 경량칸막이 벽체 기술 및 공법, 자재 개발에 대한 요구성능이라 할 수 있다. 또한 이러한 시공자 관점에서의 요구성능 기초 평가자료는 향후 시공기술 개선을 위한 성능확보 측면에서 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 단, 경량칸막이 벽체의 경우 시공특성상 구조 및 구성재가 거주자의 육안에 노출되는 경우가 적기 때문에 거주자에 대한 요구 성능은 예비평가에서 제외하였다.
- 이러한 경량칸막이 벽체의 경우, 오피스 등 업무용 건축물에서와 같이 주로 공간분할을 목적으로 하는 벽체의 경우라면 구조적인 검토만으로 구성 재료·부재를 선정하더라도 벽체기능상 크게 문제될 소지가 없지만, 공동주택 등 주거용 건축물의 경우 구조적 안전성이나 내구성 외에 거주성 및 환경성, 프라이버시 등의 추가성능 확보가 요구되면서, 벽체계획 시 제반 요구성능에 대한 종합적 분석 및 검토와 대안별 비교평가를 통한 적합공법 선정을 위한 기초자료가 필요하다.
- 그러나 현재 국내 경량칸막이 벽체 공법에 대한 분류별 재료수준, 특성, 시공, 성능에 관한 체계화된 자료 및 평가 데이터는 확보되어 있지 않은 실정이다. 즉, 현장 및 건축물의 특성, 설계 및 시공시 요구성능을 고려한 경량칸막이 벽체구성재의 분류와 성능평가를 통한 적정자재 및 공법선정에 활용될 수 있는 기초자료의 확보가 필요하다.
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