최근 저탄소 녹색성장 등 건설 환경의 변화에 따라 친환경적이고 시공 효율성을 극대화할 수 있는 유닛모듈러 공법 등과 같은 새로운 건축시스템에 대한 요구가 증대되고 있다. 유닛모듈러 공법은 전체 공정의 80%이상을 공장에서 제작하고 현장에서는 유닛모듈 조립과 마감작업 위주로 작업이 진행되므로 설계 및 공장 제작 등 현장시공 이전 단계의 품질이 건축물 전체의 품질을 좌우하는 특성을 가진다. 국내 유닛모듈러 공법은 2003년 학교 건축물의 적용을 시작으로 점차 확대되고 있지만, 적용 사례와 관련 자료의 부족, 모듈러 생산업체의 영세성 등으로 유닛모듈러 공법의 특성을 충분히 반영한 설계, 공장제작 및 현장시공은 아직 이루어지지 못하고 있는 실정이다. 본 연구는 국내 유닛모듈러 건축물의 설계품질 향상의 일환으로 공장제작 및 현장시공 단계에서의 문제점을 도출하고, 그 원인을 비교 분석함으로써 유닛모듈러 건축물의 설계 초기 단계에서 고려해야 할 주요 검토 항목을 제시하였다.
최근 저탄소 녹색성장 등 건설 환경의 변화에 따라 친환경적이고 시공 효율성을 극대화할 수 있는 유닛모듈러 공법 등과 같은 새로운 건축시스템에 대한 요구가 증대되고 있다. 유닛모듈러 공법은 전체 공정의 80%이상을 공장에서 제작하고 현장에서는 유닛모듈 조립과 마감작업 위주로 작업이 진행되므로 설계 및 공장 제작 등 현장시공 이전 단계의 품질이 건축물 전체의 품질을 좌우하는 특성을 가진다. 국내 유닛모듈러 공법은 2003년 학교 건축물의 적용을 시작으로 점차 확대되고 있지만, 적용 사례와 관련 자료의 부족, 모듈러 생산업체의 영세성 등으로 유닛모듈러 공법의 특성을 충분히 반영한 설계, 공장제작 및 현장시공은 아직 이루어지지 못하고 있는 실정이다. 본 연구는 국내 유닛모듈러 건축물의 설계품질 향상의 일환으로 공장제작 및 현장시공 단계에서의 문제점을 도출하고, 그 원인을 비교 분석함으로써 유닛모듈러 건축물의 설계 초기 단계에서 고려해야 할 주요 검토 항목을 제시하였다.
With the recent changes in building environments such as low-carbon green growth, there have been increasing demands for the new building system that is eco-friendly and can maximize efficiency such as the unit modular system. For the unit modular system, more than 80% of the whole process is carrie...
With the recent changes in building environments such as low-carbon green growth, there have been increasing demands for the new building system that is eco-friendly and can maximize efficiency such as the unit modular system. For the unit modular system, more than 80% of the whole process is carried out in the factory while in the field, mostly unit module assembling and finish work are done. Thus, the quality at the pre-construction stage when design and manufacturing are done determines the quality of the building as a whole. In the country, the unit modular method was first applied in 2003 to school buildings and has gradually expanded afterwards, but due to the lack of examples and related information as well as the small scale of modular manufacturers, its characteristics have not been sufficiently reflected in design, manufacturing and field constructions. This study, as an attempt to improve the design quality of unit modular buildings, points to the problem in manufacturing and field construction, compares and analyzes its causes, and suggests major points to be considered in the early stage of designing the unit modular buildings.
With the recent changes in building environments such as low-carbon green growth, there have been increasing demands for the new building system that is eco-friendly and can maximize efficiency such as the unit modular system. For the unit modular system, more than 80% of the whole process is carried out in the factory while in the field, mostly unit module assembling and finish work are done. Thus, the quality at the pre-construction stage when design and manufacturing are done determines the quality of the building as a whole. In the country, the unit modular method was first applied in 2003 to school buildings and has gradually expanded afterwards, but due to the lack of examples and related information as well as the small scale of modular manufacturers, its characteristics have not been sufficiently reflected in design, manufacturing and field constructions. This study, as an attempt to improve the design quality of unit modular buildings, points to the problem in manufacturing and field construction, compares and analyzes its causes, and suggests major points to be considered in the early stage of designing the unit modular buildings.
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문제 정의
본 연구에서는 유닛모듈러 건축물의 설계품질 향상을 위하여, 1) 유닛모듈러 건축물의 시공 경험 및 실적이 비교적 많은 시공 업체를 대상으로 실무 전문가 면담조사 등을 실시하여 유닛모듈러 건축물의 공장제작 및 현장시공 등의 각 단계에서 발생하는 문제 사례를 도출하였으며, 2) 문제 사례별 인과 관계를 명확히 하기 위하여 설계품질 저하 요소 유형과 원인 유형의 비교 · 분석을 실시하였다. 3) 또 도출된 설계품질 저하 원인들을 해소하고 설계품질을 향상시키기 위해 기본설계 등 설계 초기 단계에서 분야별로 설계 시 고려해야 할 주요 검토 항목(체크리스트)에 대하여 제시하였다.
본 연구에서는 유닛모듈러 건축물 시장이 아직 활성화 되지 않아 유닛모듈러 건축물을 설계할 수 있는 설계사무소가 아직 소수에 머물러 있고, 이들 설계사무소의 경우에도 관련 사례 및 기술 자료, 전문가 부족 등으로 유닛모듈러 공법의 특성을 충분히 반영한 설계업무를 수행하기 어려운 점을 감안하여 후자의 방법을 선택하여 연구를 진행하였다.
본 연구에서는 유닛모듈러 건축물의 설계품질 향상의 일환으로 유닛모듈러 건축물의 공장제작 및 현장시공 등의 각 단계에서 발생하는 문제점을 도출하고, 그 원인을 비교 · 분석함으로써 유닛모듈러 건축물의 기본설계 등 설계 초기 단계에서 고려해야 할 주요 검토 항목(체크리스트)을 제시하는 것을 목적으로 한다.
앞에서는 공장제작 및 현장시공 등 각 단계에서 발생한 문제 사례들의 인과 관계를 명확히 하기 위하여 문제 사례별 설계품질 저하 요소 유형과 원인 유형의 비교 · 분석을 실시하였다. 여기에서는 공장제작 및 현장시공 등 각 단계에서 발생한 문제들을 해소하기 위하여 건축 및 구조, 설비 설계 등의 각 분야별로 설계 초기 단계에서 고려해야 할 주요 검토 항목(체크리스트)에 대하여 분석을 실시하고 그 내용을 제시하였다. 표 11은 설계 분야별로 설계 초기 단계에서 고려해야 할 주요 검토 항목의 도출을 위하여 설계품질 저하 원인 유형을 바탕으로 공장제작 및 현장시공 등 각 단계에서 발생한 문제 사례를 분석하여 정리한 것이다.
제안 방법
1) 실태조사의 예비 단계로서 문헌조사를 실시하여 유닛모듈러 공법의 특징, 공사 방법 등을 파악하는 한편, 본 연구 방향의 타당성 확인을 위해 기존 관련 연구 동향을 고찰하였다.
2) 문제 사례별 인과 관계를 명확히 하기 위하여 설계품질 저하 요소 유형과 원인 유형의 비교 · 분석을 실시하였다.
2) 유닛모듈러 건축물의 시공 경험 및 실적이 비교적 많은 시공업체에 근무하는 실무 전문가를 대상으로 면담조사 등의 실태조사를 실시하여 공장제작 및 현장시공 단계에서 발생하는 문제 사례를 도출하였다.
4) 도출된 설계품질 저하 원인을 바탕으로 공장제작 및 현장시공 단계에서 발생한 문제 사례들의 분석을 실시하여, 공장제작 및 현장시공 단계의 시공품질 향상을 위해 기본설계 등 설계 초기 단계에서 고려해야 할 주요 검토 항목(체크리스트)을 제시하였다.
또한 본 연구에서 적용하고 있는 설계품질 저하 요소 및 원인 유형의 타당성 검증, 문제 사례별 설계품질 저하 요소 및 원인 유형의 적합성 검증, 분야별 설계 초기 단계에서의 주요 검토 항목의 타당성 및 현장 적용성 검증을 위하여 학계 2인, 시공업체 3인, 설계업체 3인 등 총 8인으로 전문가 자문위원회를 구성하고 2회에 걸쳐 자문회의를 실시하였다.
(표 1참조). 면담조사를 실시한 이유는 유닛모듈러 건축물의 시공업체에 종사하는 전문가 수가 철근콘크리트 등 타 공법 적용 건축물의 시공업체에 종사하는 전문가 수에 비해 절대적으로 적고, 시공업체들이 대부분 중소형 규모로 운영되고 있어 공장제작 및 현장시공 실태의 관리가 체계적으로 이루어지고 있지 않아 원활한 문제 사례 수집을 위하여 공장제작 및 현장시공 경험이 비교적 많은 실무 전문가를 대상으로 면담조사(밀착조사)를 실시하였다.
본 연구에서는 연구의 범위 및 방법에서 언급한 바와 같이 본 연구에서 적용하고 있는 설계품질 저하 요소 및 원인 유형의 타당성 검증, 문제 사례별 설계품질 저하 요소 및 원인 유형의 적합성 검증, 분야별 설계 초기 단계에서의 주요 검토 항목의 타당성 및 현장 적용성 검증을 위하여 학계 2인, 시공업체 3인, 설계 업체 3인 등 총 8인으로 구성된 전문가 자문위원회를 2회에 걸쳐 실시하고 전문가 의견을 반영하여 각각의 내용을 수정 · 보완하였다.
설계품질 저하 요소들이 설계 시 어떤 원인에 의해 발생하였는지를 분석하기 위하여 문제 사례별 설계품질 저하 원인 유형의 비교 · 분석을 실시하였다.
표 8은 기존의 연구들이 활용한 설계품질 저하 원인 유형을 나타내고 있으며, 표 9는 전문가 자문 등을 통해 본 연구에서 적용한 설계품질 저하 원인 유형과 정의를 나타내고 있다. 설계품질 저하 원인은 1개의 문제 사례에 복수의 원인이 작용할 수 있으나, 본 연구에서는 문제 사례별 원인 유형을 명확히 하기 위해 1개의 문제 사례에 1개의 주된 원인만을 도출하였다. 이를 위해 기존 연구에서 활용하고 있는 설계자 간의 협의 미비, 설계자와 시공자 간의 협의 미비 등과 같은 어느 문제 사례에도 적용할 수 있는 원인 유형들은 배제하였다.
앞에서는 공장제작 및 현장시공 등 각 단계에서 발생한 문제 사례들의 인과 관계를 명확히 하기 위하여 문제 사례별 설계품질 저하 요소 유형과 원인 유형의 비교 · 분석을 실시하였다.
유닛모듈러 건축물의 공장제작 및 현장시공 등의 각 단계에서 발생한 문제 사례들이 설계 단계의 어떤 요소에 기인하여 발생하였는지를 분석하기 위하여 문제 사례별 설계품질 저하 요소 유형의 비교 · 분석을 실시하였다.
이를 위해 설계품질 저하 요소 유형에 대해 연구를 수행한 기존 문헌에 대한 고찰을 실시하는 한편, 유닛모듈러 건축물의 특성을 반영하여 본 연구에서 적용할 설계품질 저하 요소 유형을 도출하고, 연구 범위 및 방법에서 언급한 바와 같이 설계품질 저하 요소 유형의 타당성 및 문제 사례별 설계품질 저하 요소 유형의 적합성 검증를 위하여 8인으로 구성된 전문가 자문회의를 실시하고 그 의견을 반영하여 내용을 수정 · 보완하였다.
이를 위해 설계품질 저하 원인 유형에 대해 연구를 수행한 기존 문헌에 대한 고찰을 실시하는 한편, 본 연구의 대상인 유닛모듈러 건축물의 특성을 반영하여 설계품질 저하 원인 유형을 도출하고, 설계품질 저하 요소 유형의 타당성 검증을 위한 전문가 자문회의 시 설계품질 저하 원인 유형의 타당성 및 문제 사례별 설계품질 저하 원인 유형의 적합성에 대한 검토를 함께 실시하고 그 내용을 수정 · 보완하였다.
주요 전문가 의견으로는 1)본 연구 결과 제시된 분야별 검토 항목의 적용 단계의 명확한 범위 제시(예를 들면, 설계 시 고려 사항을 기본설계 등 설계 초기 단계에서의 고려 사항으로 적용 범위를 명시), 2)불필요하거나 중복된 검토 항목의 삭제(예를 들면, 건축물의 구조기준 등에 관한 규칙을 준용하거나 동둥 이상의 내구성의 확보 여부 검토 항목과의 중복으로 구조부재의 소요 두께 및 내구성 확보 여부 검토 항목 삭제 등), 3)애매한 검토 항목 내용의 수정 · 보완(예를 들면, 부품 및 건식자재를 최대한 활용한 건식 공법(구법)의 지향 여부 검토를 현장작업을 최소화하기 위한 건식 공법(구법)의 지향 여부 검토로 수정 · 보완 등), 4)검토 항목의 추가(예를 들면, 모듈 제작 일정 및 현장 공급 일정 및 순서 검토 등) 등이 있었으며, 이러한 전문가 의견의 반영을 통하여 설계 초기 단계에서의 분야별 주요 검토 항목을 수정하고 현장 적용 시의 유의성 등을 보완하였다.
표 11을 바탕으로 설계품질 저하 요소 및 원인 유형의 타당성 검증을 위한 자문회의 시 설계 초기 단계에서 고려해야 할 주요 검토 항목(체크리스트)의 타당성 및 현장적용 시의 유의성 등을 함께 검토하고 전문가 의견을 반영하여 그 내용을 수정 · 보완하였다.
대상 데이터
실태조사를 위한 면담조사는 유닛모듈러 건축물 시공업체 3개사의 현장 경험 10년(과장급) 이상의 실무 전문가 12인을 대상으로 실시하였으며, 현재 수행하고 있는 프로젝트뿐만 아니라 공장제작 및 현장시공 실무자가 지금까지 경험하고 인지한 공장제작 및 현장시공 상의 문제점도 포함하였다.(표 1참조)
성능/효과
3) 문제 사례와 설계와의 인과 관계 분석을 위하여 기존의 관련 연구 방법의 고찰을 실시하고, 유닛모듈러 건축물의 공장제작 및 현장시공 단계에서 발생한 문제 사례들이 설계 단계의 어떤 요소에 의해 발생하였으며, 그 원인은 무엇인지 설계품질 저하 요소 유형과 원인 유형을 도출하였다.
문제 사례별 설계품질 저하 요소 유형의 비교 · 분석 결과를 살펴보면, 설계품질의 저하 요소로서 시공성/제작성의 결여(유형 F)가 8개로 가장 많이 나타났으며, 그 다음으로 제작 · 운반 · 양중 조건 등을 고려한 구조 검토 미비(유형 B)가 7개, 자재 및 부품, 공법의 선정 오류 및 검토 미비(유형 A)와 공종/부위 간 간섭 발생(유형 C)이 각각 3개, 도서 누락(유형 E)이 2개, 도면/공종 간 정보 불일치 또는 도면 표현 누락(유형 D)이 1개의 순으로 나타났다.
문제 사례별 설계품질 저하 원인 유형을 비교 · 분석한 결과를 살펴보면, 공종/부위 간 인터페이스 검토 시스템 미비(유형 Ⅳ) 및 제작 · 운반 · 양중 조건 등을 고려한 구조 검토 시스템 미비(유형Ⅴ)가 각각 6개로 가장 많은 설계품질 저하 원인으로 나타났으며, 그 다음으로 공종/부위 공법(구법) 선정 기준 및 검토 시스템 미비(유형 Ⅲ)가 5개, 모듈정합설계 기준 및 검토 시스템 미비(유형 Ⅰ)가 4개, 설계도서 작성 기준 미비(유형 Ⅱ)가 3개의 순으로 나타났다.
후속연구
본 연구에서 제시한 분야별 주요 검토 항목(체크리스트)은 설계 초기 과정에서 공장제작 및 현장시공 등의 각 단계의 품질 향상을 위한 가이드라인으로서 활용될 것으로 생각되나, 본 연구에서 도출된 문제 사례들의 수집이 유닛모듈러 건축물의 구성재를 제작, 시공하는 현장 실무 전문가를 주 대상으로 하고 있으며, 주요 검토 항목의 범위도 기본설계 등 설계 초기 단계에 한정하고 있어 향후 설계자 측면에서의 문제 사례 수집 및 설계 단계의 진척에 따른 실시설계 단계 등에서 적용이 가능한 분야별 세부 검토 항목 등에 대한 추가 연구 등이 필요할 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
공정별로 조사된 문제 사례는 어떤것들이 있는가?
공장제작 단계에서는 자재 및 부품의 모듈 규격의 미비(사례 2)와 조립방법의 효율성 결여(사례 3), 자재 및 부품의 가공∙조립을 위한 제작도/조립도 미비(사례 1) 등의 문제가 발생하고 있었다. 이동 및 운반 단계에서는 우천 등으로 인한 내∙외장재의 오염 발생(사례 6), 현장 주변 도로 사정과 구조체(유닛박스) 크기의 검토 미비로 인한 이동 곤란(사례 7) 등의 문제가 발생하고 있었으며, 양중 단계에서는 구조체의 비틀림, 양단부 처짐 현상 등 유닛박스의 변형(사례 10) 등의 문제가 발생하고 있었다. 현장시공 단계에서는 기초공사의 경우 기초 콘크리트공사의 시공 오차에 의한 일반 공사 부분과 유닛 모듈 접합 부분의 단차 발생(사례 12) 등의 문제가 발생하고 있었으며, 구조체공사의 경우에는 기둥-보 접합을 위한 모서리 기둥 개구부의 협소로 인한 작업 곤란(사례 14) 등의 문제가 발생하고 있었다. 내∙외장 마감 공사의 경우에는 내∙외장 공사와 설비공사(전기 및 기계설비 등)와의 공종 간 작업간섭으로 인한 벽체 마감 파손(사례 16) 등이 발생하고 있었으며, 설비공사의 경우에는 물 관련 설비공사의 습식공법에 의한 현장시공으로 누수, 바닥 구배 조정 등의 재작업(사례 19) 등의 문제가 발생하고 있었다.
유닛모듈러 공법의 문제점은 무엇인가?
유닛모듈러 공법은 공장에서 경량철골 등을 사용하여 제작한 건축모듈을 현장에서 단 기간에 조립하는 시공방법으로, 현장시공 시 구조체를 구성하는 유닛모듈의 비틀림, 내∙외장 마감재 파손 등의 하자가 발생할 경우 현장에서의 설계변경이 어려워 재작업으로 인한 공사비 증가, 공기지연 등 공사에 막대한 지장을 초래할 수 있다. 이들 문제를 해소하기 위해서는 공장제작 및 현장시공 단계에서 발생하는 문제들을 도출하여 설계 단계에 반영함으로써 설계 단계에서부터 유닛모듈러 공법의 특성을 충분히 반영한 공법과 자재의 선정 및 구조적 내구성의 확보를 도모할 필요가 있으나 이와 관련한 연구는 아직 미흡한 실정이다.
유닛모듈러 공법을 적용한 건축물의 특징은 무엇인가?
유닛모듈러 공법을 적용한 건축물(이하 유닛모듈러 건축물이라 함)은 전체 공정의 80% 이상을 공장에서 제작하고 현장에서는 구조체를 구성하는 유닛모듈의 조립과 마감작업 위주로 작업이 진행되므로 설계 및 공장제작 등 현장시공 이전 단계에서의 품질이 건축물 전체의 품질을 좌우하는 특성을 가진다.
참고문헌 (15)
조봉호.이재승.차희성 (2010)," 식스-시그마를 이용한 군 독신자 숙소용 모듈러 건축 시스템 개발", 한국건설관리학회 논문집 제11권 제6호, pp. 89-99
이광복.김경래.신동우.차희성 (2011), "유닛 모듈러 공법의 효율성 확보를 위한 공장제작, 운반, 현장설치의 최적 공정 제안", 한국건설관리학회 논문집 제12권 제6호, pp. 14-21
김진옥 (2007), "Modular House의 건축 기술 분석에 관한 연구", 우송대학교 석사학위논문
이종찬.강윤도.강한승.김병선 (2011), "사례연구를 통한 군모듈러 독신간부숙소의 설계지침 연구", 대한건축학회논문집 계획계 제27권 제4호, pp. 87-94
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