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모듈러건축 벽체마감 석고보드 손실 최적화 알고리즘 개발
An Optimization Algorithm of Gypsum Board Loss for Wall Finishing in Modular Construction System 원문보기

한국건설관리학회논문집 = Korean journal of construction engineering and management, v.15 no.1, 2014년, pp.101 - 110  

이동민 (성균관대학교 U-City공학과) ,  진상윤 (성균관대학교 U-City공학과)

초록
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2013년 국토교통부에서는 현 정부의 주요 국정과제인 행복주택 사업의 일부를 모듈러건축 시스템으로 시범공급하겠다라고 밝혔다. 이처럼 모듈러 건축에 대한 정부의 적극적인 의지와 함께 모듈러 건축시장의 규모도 점차 확대되고 있다. 현재 모듈러건축의 주요 문제점으로 설계-제작단계에 있어 자재 및 부품의 표준화 또는 규격화 미비가 거론된다. 이때, 모듈러건축은 기존의 타공법에 비해 재료비의 비중이 16~17% 높은, 전체공사비의 60%를 차지 할 정도로 자재관리가 중요하다고 판단된다. 하지만, 설계상의 표준화 또는 규격화의 미비로 제작단계의 자재 손실율이 높아지게 되고, 이에 따른 건설폐기물 뿐만 아니라, 재료비 증가에 따른 전체 공사비도 증가하게 된다. 본 연구에서는 벽체 마감자재 중 석고보드 자재에 대한 손실율을 최소화 할 수 있는 최적화 알고리즘을 개발하여 대상 사례의 주요 모듈에 대해 검증하고자 한다. 이를 통해, 자재의 낭비적인 요소를 최소화하여 친환경 건축에 기여할 뿐만 아니라, 현 모듈러건축의 단점으로 인지되고 있는 고비용의 경제성 문제를 해소하는데 기여할 수 있을 것으로 기대한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The ministry of Land, Infrastructure and Transport announced that they launched the pilot project to offer Happy House built with modular construction as part of the major projects of incumbent government in 2013. The market size of modular construction is getting increasingly enlarged together with...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구의 목적은 철골 유닛 모듈러 하우스 사례를 대상으로 벽체 마감자재 중 석고보드 자재의 손실율을 최소화 할 수 있는 최적화 알고리즘 개발하는 것이다. 개발하고자 하는 알고리즘은 자재의 규격화 또는 표준화를 목적으로 설치패턴화에 근거한 최적화 알고리즘이다.
  • 본 연구에서는 모듈러건축이라는 특수성을 고려하여, 벽체 자재 중 석고보드 자재의 손실율을 최소화 할 수 있는 최적화 알고리즘의 개발과 검증에 관한 연구를 철골 유닛 모듈러 하우스 사례를 중심으로 다루었다. 대상 사례의 2가지 모듈에 최적화 알고리즘을 검증해 본 결과, 기존 전통적인 방식에 비해 손실면적 절감과 이에 따른 비용 절감에 있어 분명한 효과가 있음을 확인 할 수 있었다.
  • 이때 가장 핵심적인 사항이 저렴한 임대비용으로 공급하는 것인데, 이를 위해서는 일반 건설비에 비해 저가로 건설할 수 있는 시스템이 필요하다. 이에 총 7곳의 시범지구 중 가좌지구에 들어서는 650가구 중 5층 이하 원룸형 주택 20가구를 조립식 건축시스템인 모듈러 주택으로 시범 공급한 뒤 차츰 적용범위를 넓혀갈 계획이라고 밝혔다. 이처럼 공업화 건축의 일환인 모듈러건축 시스템 적용에 대한 정부의 적극적인 의지와 함께 모듈러건축 시장의 확대를 예상할 수 있다.
  • 도출된 인터뷰 결과는 본 연구에서 제시되는 최적화 알고리즘의 비교 검증을 위한 대조군으로 활용한다. 최종적으로 설치패턴화에 근거한 최적화 알고리즘을 제시하고, 기존 전통적인 방식과의 손실율 및 비용비교를 통해 최적화 알고리즘의 유효성을 검증하는 것이 주요 연구 프로세스이다. 이때 제시하는 최적화 알고리즘은 설계 및 공장제작 단계의 pre-fabrication에 관한 것으로 철골구조의 비틀림 등에 의한 조립오차나 자재의 절단 및 설치 시 발생하는 시공오차는 없다고 가정한다.

가설 설정

  • 석고보드 자재는 Fig. 5의 점선처럼 개구부 주변에서 수직방향으로 절단하여 설치된다고 가정한다. 또한 수직방향을 기준으로 볼 때, 개구부가 존재하지 않는 벽체는 파란색 면적인 A1, 개구부가 존재하는 벽체는 붉은색 면적인 A2로 구분하여 고려하였다.
  • 최종적으로 설치패턴화에 근거한 최적화 알고리즘을 제시하고, 기존 전통적인 방식과의 손실율 및 비용비교를 통해 최적화 알고리즘의 유효성을 검증하는 것이 주요 연구 프로세스이다. 이때 제시하는 최적화 알고리즘은 설계 및 공장제작 단계의 pre-fabrication에 관한 것으로 철골구조의 비틀림 등에 의한 조립오차나 자재의 절단 및 설치 시 발생하는 시공오차는 없다고 가정한다.
  • Project H의 단위세대를 구성하는 모듈은 크기 및 형태에 따라 M1와 M2 총 2가지로 구분된다. 전문가 인터뷰 결과, 단위 모듈에 대한 표준 모듈이라는 개념이 제작업체 또는 프로젝트마다 상이하거나 없기 때문에 본 연구에서는 이 2가지 모듈을 표준 모듈이라 가정한다.
  • 기존 전통적인 방식으로 물량산출 시 적용하는 자재 할증율은 손실율 뿐만 아니라 날씨, 운반/적재 시 파손 등 외부 환경적 요인에 의한 할증도 포함한다. 하지만 본 연구에서는 모듈러건축이라는 외부 환경적 리스크요인이 최소화된 경우를 다루고자 하므로 할증율을 온전히 자재 손실에 따른 할증이라고 가정하였으며, 그 정의는 식(1)과 같다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
모듈러 건축 시스템이란? 모듈러 건축 시스템이란 철골조 기반의 공업화 건축시스템으로 내/외장재, 창호, 기계 및 전기설비 등이 설치된 단위 모듈을 공장제작하여, 현장 운반 및 설치를 통해 건물을 완성하는 공법이다. 기존의 전통적인 현장 중심적 방식에 비해 공기를 약 50%이상 단축할 수 있다(RIST and POSCO 2004, Lee et al.
모듈러 건축 시스템은 어떠한 장점이 있는가? 모듈러 건축 시스템이란 철골조 기반의 공업화 건축시스템으로 내/외장재, 창호, 기계 및 전기설비 등이 설치된 단위 모듈을 공장제작하여, 현장 운반 및 설치를 통해 건물을 완성하는 공법이다. 기존의 전통적인 현장 중심적 방식에 비해 공기를 약 50%이상 단축할 수 있다(RIST and POSCO 2004, Lee et al. 2011). 더불어 이동의 용이성, 우수한 단열성능 및 내진특성, 품질의 안정성까지 확보 가능한 시스템이다(Fig. 3).
행복주택 프로젝트의 목적은 무엇인가? 2013년 5월 국토교통부에서는 오류, 가좌, 목동 등 총 7곳의 행복주택 시범지구를 발표했다. 행복주택 프로젝트는 서민들에게 보다 저렴하게 임대주택을 공급하고자 하며, 총 10,050호 건설을 목표로 하고 있다(MLIT 2013). 이때 가장 핵심적인 사항이 저렴한 임대비용으로 공급하는 것인데, 이를 위해서는 일반 건설비에 비해 저가로 건설할 수 있는 시스템이 필요하다.
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참고문헌 (10)

  1. Kim, M. J. (2013). "The House made in Plant-Modular House boom." Hankyung Magazine-Business-Industry, (OCT. 01, 2013) 

  2. Korea Institute of Construction Technology(KICT) (2008). "Study for Development of Resource Circulation Steel Frame Unit Modular Housing.", Ministry of Land, Infrastructure and Transport. 

  3. Lee, G. K. and Lim, S. H. (2011). "A Study on Unit Modular Design Method of Urban-type Housing.", Journal of the Korean Housing Association, 22(5), pp. 101-110. 

  4. Lee, K. B., Kim, K. R., Shin, D. W., and Cha, H. S. (2011). "A Proposal for Optimizing Unit Modular System Process to Improve Efficiency in Off-site Manufacture, Transportation and On-site Installation.", Korean journal of Construction Engineering and Management, KICEM, 12(6), pp. 14-21. 

  5. Lee, S. H. and Lee, S. K. (2012). Fundamental Algorithms for Creative Problem Solving Abilities, Jungil Publishing Co., Goyang-si, pp. 13-280. 

  6. Lee, Y. H., Lee, D. H., and Kim, K. T. (2012). "Consideration in the early stage of Designing the Unit Modular Building.", Korean journal of Construction Engineering and Management, KICEM, 13(6), pp. 133-142. 

  7. Lim, S. H., Park, K. S. and Lee, G. K. (2009). "A Study on the Standard Joint Material and Reference plane for the Standard of Construction in the Apartment- Joining Part between Gypsum board and Windows -.", Journal of the Korean Housing Association, 20(4), pp. 31-38. 

  8. Lim, S. H., Hwang, E. K. and Lee, K. H. (2002). "A Study on the Analysis of Construction Standardization Effect in Wall-slab Apartment which apply to the MC design method(Focus on Structure and gypsum board).", Journal of the Architectural Institute of Korea, 18(12), pp. 27-36. 

  9. Manufacturing Industry Standards Division, the Korean Agency for Technology and Standards (KATS) (2012) "Standard number - KS F 3504, Standard name - Gypsum Board", (SEP. 15, 2013) 

  10. McGraw_Hill CONSTRUCTION (2011). "Prefabrication and Modularization : Increasing Productivity in the Construction Industry.", SmartMarket Report, 2011(10), pp. 21-40. 

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