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문제 정의
- 본 논문은 앞서 진행된 선행연구의 후속연구로써, 선행연구는 2채의 사례한옥에 생산성 관점에서의 공사비 비교와는 달리, 세 채의 사례한옥 (선행연구의 사례한옥 두 채에 신한옥 사례 1채 추가 건설) 공법을 부위별로 소개하고, 공법의 변화가 원가 및 공정에 끼친 영향도를 분석하였다. 이를 토대로 공사비 및 공기에 대한 비율이 높은 공법 개선의 도출과 함께 향후 신한옥 공법개발의 방향을 제시하고자 한다 (Figure 1).
가설 설정
- Table 3의 GBS_04 중, 가설공사와 토공사를 제외한 모든 부위 중분류 그룹별로, 그룹 내에서 금액비중이 높으면서 공법개선 기대효과가 큰 분야를 선정하여 공사비 및 공기를 비교 하였다. 크게 여섯 가지로서, 1) 매트, 독립, 줄기초와 함께 초석 및 기단석을 포함하는 기초/기단 부위, 2) 기둥, 보, 도리 등의 목재 구조체, 3) 내벽 및 외벽, 4) 바닥구조와 바닥마감을 포함하는 바닥, 5) 창틀과 창문을 포함하는 창호, 6) 지붕의 구조와 함께 기와잇기를 포함하는 지붕으로 나뉜다.
- 하지만 각 부위별로 투입된 인원이 서로 상이하기 때문에 절대적인 공기 비교는 어렵다. 아직, 적용된 공법에 대한 표준 작업조가 정립되지 않았기 때문에, 본 논문에서는 사례한옥의 건설과정 중 일반적인 인력이 투입되었다고 가정을 하고 부위별 공기를 앞서 분석한 공사비와 같이 단위 물량을 바탕으로 비교분석 하였다.
제안 방법
- 사례 한옥의 공법 분석은 객체분류 중, 부위 중분류를(GBS_04) 기준으로 분석하였다. Table 3의 GBS_04 중, 가설공사와 토공사를 제외한 모든 부위 중분류 그룹별로, 그룹 내에서 금액비중이 높으면서 공법개선 기대효과가 큰 분야를 선정하여 공사비 및 공기를 비교 하였다. 크게 여섯 가지로서, 1) 매트, 독립, 줄기초와 함께 초석 및 기단석을 포함하는 기초/기단 부위, 2) 기둥, 보, 도리 등의 목재 구조체, 3) 내벽 및 외벽, 4) 바닥구조와 바닥마감을 포함하는 바닥, 5) 창틀과 창문을 포함하는 창호, 6) 지붕의 구조와 함께 기와잇기를 포함하는 지붕으로 나뉜다.
- 기초에서 전통한옥은 잡석과 강회를 이용한 소석회 강회 다짐 공법을 사용한 반면 (Table 5-1), 신한옥1은 콘크리트를 사용한 온통기초 공법을 사용하였고 (Table 5-2), 신한옥2 줄기초 공법을 사용하였다 (Table 5-3). 전통한옥의 공법에 비해, 2개의 신한옥 사례에 쓰인 콘크리트 공법은 일반 주거 건축물에 많이 쓰이는 공법으로서 품질의 균일성을 확보할 수 있다.
- 이러한, 공법의 변화는 공사비 및 공기에 영향을 미쳤다. 따라서 본 장에서는 공법의 변화에 따른 공사비 및 공기의 변화를 분석 하였다.
- 2013)에서는 신한옥 주요 공종에 대한 재료 및 공법 변화와 이에 따른 생산성을 두 채의 Mockup House (전통한옥, 신한옥 각 1채) 공사자료를 바탕으로 분석하였다. 또한, 산업차원에서의 신한옥 효율 증대를 위한 기반으로서 신한옥정보분류체계(Jung et al. 2013)를 개발하였다.
- 바닥의 경우 전통한옥은 구들/온돌/황토 등을 이용한 습식공법을 사용한 반면 (Table 5-10), 신한옥1은 1, 2층 모두 멍에, 장선 등의 목재를 이용한 건식공법의 구조위에 전기 패널을 이용하여 난방을 하였다 (Table 5-11, 5-12). 신한옥2는 1층은 기포콘크리트 타설, 온수파이프 설치 후 몰탈 마감을 하였고 (Table 5-12), 2층은 하중 및 층간 소음을 고려하여 ALC 경량블록과 온수패널을 사용한 건식공법을 사용하였다 (Table 5-14).
- 본 논문은 앞서 진행된 선행연구의 후속연구로써, 선행연구는 2채의 사례한옥에 생산성 관점에서의 공사비 비교와는 달리, 세 채의 사례한옥 (선행연구의 사례한옥 두 채에 신한옥 사례 1채 추가 건설) 공법을 부위별로 소개하고, 공법의 변화가 원가 및 공정에 끼친 영향도를 분석하였다. 이를 토대로 공사비 및 공기에 대한 비율이 높은 공법 개선의 도출과 함께 향후 신한옥 공법개발의 방향을 제시하고자 한다 (Figure 1).
- 본 연구의 신한옥 사례들은 기존의 전통한옥에 새로운 공법을 적용시켜 공사비 저감 및 공기 단축을 이루었다. 특히, 신한옥2는 신한옥 개발 연구 중 공사비 및 공기를 가장 효과적으로 저감시킨 사례이다.
- 전체적인 1층의 평면 형태는 모두 동일하나, 층수, 가구형태, 면적 등이 다른 구조로 되어있다. 비록 가구형식, 층수 등이 다르나 전통한옥이 신한옥으로 발전하는 실험적 형태로 연구가 진행되었으며, 이를 보다 객관적으로 비교하기 위하여 재료 및 공법에 따른 공사비와 공기 등을 단위 물량별로 비교 분석하였다.
- 사례 한옥의 공법 분석은 객체분류 중, 부위 중분류를(GBS_04) 기준으로 분석하였다. Table 3의 GBS_04 중, 가설공사와 토공사를 제외한 모든 부위 중분류 그룹별로, 그룹 내에서 금액비중이 높으면서 공법개선 기대효과가 큰 분야를 선정하여 공사비 및 공기를 비교 하였다.
- 마지막으로 본 연구에서 분석한 공법들의 공사비는 현실적 단가를 최대한 반영하였으나 일부 항목은 산업화 등에따라 다소 변동이 가능하며, Table 2의 신한옥2는 본 연구결과 중 가장 고급 사양기준으로 작성하였다. 사양변경 시, 일반관리비를 포함하여 3.3m2당 680만원에 가능한 대안도 함께 개발하였다. 공기의 경우는 세 가지 사례에 공히, 연구과제 일정에 따른 돌관공사 등의 여건이 반영되어 있는 실제 자료를 기반으로 하였음을 첨언한다.
- 08일 이상의 공기가 소요될 것으로 예상된다. 신한옥1은 전통한옥의 동일한 습식공법에 재료만 교체하여 공기를 단축하였고, 신한옥2는 보토(진흙)를 사용하지 않고, 목재 지붕 틀 위의 일체형 기와를 시공함으로써 공기를 단축 하였다.
- 신한옥의 공사비 저감을 위해서 앞서 언급한 금액비중이 높고 공법개선의 기대효과가 큰 6개의 부위에서 우선적인공법개발이 이루어졌으며, 이를 신한옥에 적용하였다. 전통한옥, 신한옥1, 신한옥2의 부위 분류 중 중부위별 (기초/기단, 목재 구조체, 1/2층 바닥, 내x외 벽체, 창호, 지붕 구조 및 기와) 공법비교는 다음과 같다 (Table 4).
- Table 6은 공법에 따른 공사비의 변화를 분석하기 위해 각 부위별 단위 물량 당 공사비를 나타낸 것이다. 예로써, 목재 구조체의 경우, 기둥/보/도리 등의 구조체의 1m3 당 공사비를 비교하였다. 기초공사는 1층 바닥면적 1m2 당 전통한옥 127,000원, 신한옥1은 59,000원, 신한옥2는 215,000원으로 (이하 천단위 절삭) 전통한옥에 비해 신한옥1은 50%의 공사비를 저감하였으나, 신한옥 2는 전통한옥 대비 80%의 공사비가 증가하였다.
- 이에 본 논문에서는 ‘한옥기술개발’ 연구과제의 일환으로 실제 건설된 1채의 전통한옥과, 공법을 개선한 2채의 신한옥을 바탕으로 공법을 비교 분석하였다. 이를 위해 기초, 목재 구조체, 벽체, 바닥, 창호, 지붕의 6개 부위별로 물량당 공사비 및 공기를 비교 하였다. 그 결과, 공법의 변화 및 개선으로 인하여 공사비 저감 및 공기 단축이 가장 큰 부위는 목재 구조체와 지붕으로 나타났다 (공사비 각 30%, 60% 저감, 공기 각 50%, 30% 단축).
- 이에 본 논문에서는 ‘한옥기술개발’ 연구과제의 일환으로 실제 건설된 1채의 전통한옥과, 공법을 개선한 2채의 신한옥을 바탕으로 공법을 비교 분석하였다.
- 하지만 한옥의 높은 공사비는 보급화에 큰 장애요인 중 하나이다. 이에 본 장에서는 전통한옥 및 신한옥의 특징 분석과 공사비 비율의 비교를 통하여, 효과적인 공사비 저감을 위한 공종(부위)을 도출 하였다.
- 전체 공종의 모든 공법을 빠짐없이 포괄하고, 같은 공종에서, 사례한옥들의 보다 명확한 공법비교를 위하여 신한옥 분류체계 중 부위분류체계 (Jung et al. 2013)를 바탕으로 분석 하였다 (Geometry Breakdown Structure로 명칭 변경). 부위분류체계는 다음과 같은 구조를 가진다 (Table 3).
- 지붕의 경우 전통한옥은 원목을 사용한 지붕 구조체 위에 진흙과 한식기와(전통 토기와)를 이용한 습식공법을 사용한 반면 (Table 5-18), 신한옥1은 지붕구조 및 기와 설치의 공법은 전통한옥과 동일 하지만, 개량형 한식기와로 기와 재료를 대체하여 장비(크레인)를 사용하여 시공하였다 (Table 5-19). 신한옥2는 집성목을 사용하여 지붕 구조를 만들고 플라스틱과 화산재를 혼합한 일체형 경량신소재 한식기와를 사용함으로써진흙 없이 건식공법으로 시공하였으며, 이를 통해 지붕의 경량화도 함께 이루었다 (Cheon 2012, Table 5-20).
- 창호는 원목을 사용하여 현장 제작 및 조립을 한 전통한옥에 반해 (Table 5-15), 신한옥 1은 플라스틱 창호를 사용하였고 (Table 5-16), 신한옥 2는 목재 중심의 시스템 창호를 적용하여 단열성 및 기밀성을 높였다 (Table 5-17).
대상 데이터
- 본 논문은 2010년부터 국토교통부지원으로 이루어진 ‘한옥기술개발’ 연구과제의 테스트베드(Test Bed)로서 2012년 완공된 전통한옥(온고재), 신한옥1(지신재)과 함께, 2013년 7월 완공한 신한옥2(시범한옥)를 바탕으로 총 1개의 전통한옥, 2개의 신한옥을 사례로 연구를 진행하였다 (이하 전통한옥, 신한옥1, 신한옥2로 표기함).
- 사례한옥 중 전통한옥과 신한옥1은 명지대 자연 캠퍼스 교내에 위치하고 있으며, 전통한옥은 연면적 69.1m2(21평),신한옥1은 126.1m2(38평)이다. 신한옥2는 서울시 은평구에 위치하고 있으며 연면적 142.
이론/모형
- 전통한옥은 진흙과 회벽을 이용한 전통적인 습식공법을 사용하였으나 (Table 5-7), 신한옥1은 경량철골(C-Stud)로 구조를 만들고 그 위에 단열재 및 패널을 이용한 건식공법을 사용하였다 (Table 5-8). 신한옥 2의 외부 벽체는 구조용 각재와 철판/철망을, 내부벽체는 경량철골(Ω-stud)을 이용하여 구조를 만들고 단열재 및 황토 바름 마감을 함으로써 건식과 습식공법을 함께 사용하였다(Table 5-9). 전통한옥에 비해 신한옥1은 단열성을 확보하였고, 신한옥2는 황토 바름 마감으로 친환경성 또한 높였다.
- 바닥의 경우 전통한옥은 구들/온돌/황토 등을 이용한 습식공법을 사용한 반면 (Table 5-10), 신한옥1은 1, 2층 모두 멍에, 장선 등의 목재를 이용한 건식공법의 구조위에 전기 패널을 이용하여 난방을 하였다 (Table 5-11, 5-12). 신한옥2는 1층은 기포콘크리트 타설, 온수파이프 설치 후 몰탈 마감을 하였고 (Table 5-12), 2층은 하중 및 층간 소음을 고려하여 ALC 경량블록과 온수패널을 사용한 건식공법을 사용하였다 (Table 5-14).
- 따라서 시공의 정밀성이 요구되고, 재료의 사용 및 조합 또한 중요하다. 전통한옥은 진흙과 회벽을 이용한 전통적인 습식공법을 사용하였으나 (Table 5-7), 신한옥1은 경량철골(C-Stud)로 구조를 만들고 그 위에 단열재 및 패널을 이용한 건식공법을 사용하였다 (Table 5-8). 신한옥 2의 외부 벽체는 구조용 각재와 철판/철망을, 내부벽체는 경량철골(Ω-stud)을 이용하여 구조를 만들고 단열재 및 황토 바름 마감을 함으로써 건식과 습식공법을 함께 사용하였다(Table 5-9).
성능/효과
- 이를 위해 기초, 목재 구조체, 벽체, 바닥, 창호, 지붕의 6개 부위별로 물량당 공사비 및 공기를 비교 하였다. 그 결과, 공법의 변화 및 개선으로 인하여 공사비 저감 및 공기 단축이 가장 큰 부위는 목재 구조체와 지붕으로 나타났다 (공사비 각 30%, 60% 저감, 공기 각 50%, 30% 단축). 다음으로는 벽체 (공사비 및 공기 50% 저감)와 바닥 (50%의 공사비 저감 및 70%의 공기 단축), 창호 (30%의 공사비 저감과 55%의 공기 단축) 순이며, 기초는 전통한옥에 비해 공기가 늘어나 공기 단축을 위한 주요 고려요소로 나타났다.
- 예로써, 목재 구조체의 경우, 기둥/보/도리 등의 구조체의 1m3 당 공사비를 비교하였다. 기초공사는 1층 바닥면적 1m2 당 전통한옥 127,000원, 신한옥1은 59,000원, 신한옥2는 215,000원으로 (이하 천단위 절삭) 전통한옥에 비해 신한옥1은 50%의 공사비를 저감하였으나, 신한옥 2는 전통한옥 대비 80%의 공사비가 증가하였다. 이는 콘크리트 타설 공법 중 매트기초는 공사비 저감을, 줄기초는 증감을 가져왔다.
- 그 결과, 공법의 변화 및 개선으로 인하여 공사비 저감 및 공기 단축이 가장 큰 부위는 목재 구조체와 지붕으로 나타났다 (공사비 각 30%, 60% 저감, 공기 각 50%, 30% 단축). 다음으로는 벽체 (공사비 및 공기 50% 저감)와 바닥 (50%의 공사비 저감 및 70%의 공기 단축), 창호 (30%의 공사비 저감과 55%의 공기 단축) 순이며, 기초는 전통한옥에 비해 공기가 늘어나 공기 단축을 위한 주요 고려요소로 나타났다.
- 마지막으로 본 연구에서 분석한 공법들의 공사비는 현실적 단가를 최대한 반영하였으나 일부 항목은 산업화 등에따라 다소 변동이 가능하며, Table 2의 신한옥2는 본 연구결과 중 가장 고급 사양기준으로 작성하였다. 사양변경 시, 일반관리비를 포함하여 3.
- 신한옥의 사례에서 (새로운 공법 개발 및 적용 효과 측면) 공사비 및 공기 영향도는 신한옥 1에 비해 신한옥 2가다수의 부위 (기초 및 목재 구조체 제외)에서 공사비 저감을 이루었으며, 공기는 신한옥1의 지붕을 정상적 공기로 가정하였을 때, 목재 구조체 및 지붕에서 큰 공기 단축을 이루었다 (Fig 3).
- 전체 공사비 및 공기 비율에서는 지붕, 목재 구조체, 벽체 순으로 높게 나타났으며, 물량당 공사비 및 공기 비율에서는 목재 구조체, 지붕 및 창호 부위 순으로 높게 나타났다. 따라서, 공사비 저감을 위해서는 목재 구조체, 지붕, 벽체 부위의 공법 개발이 우선시 되어야 할 것이며, 공기 단축을 위해서는 목재 구조체, 벽체, 지붕 부위 순으로 공법 개발이 먼저 이루어 져야 한다.
- 신한옥 2의 외부 벽체는 구조용 각재와 철판/철망을, 내부벽체는 경량철골(Ω-stud)을 이용하여 구조를 만들고 단열재 및 황토 바름 마감을 함으로써 건식과 습식공법을 함께 사용하였다(Table 5-9). 전통한옥에 비해 신한옥1은 단열성을 확보하였고, 신한옥2는 황토 바름 마감으로 친환경성 또한 높였다.
- 한옥공사에서 높은 공사비 비율을 차지하는 목재 구조체 공사는 목구조체 1m3 당, 전통한옥 4,250,000원, 신한옥1은 2,802,000원, 신한옥 2는 3,084,000원으로 전통한옥에 비해 두 신한옥 사례 모두 30%의 공사비 저감을 이루었다. 이는 전통한옥의 현장치목 및 전통적 끼움 공법의 사용에서 공장 치목의 집성목에 철물을 사용한 철물접합공법의 영향이 크다.
후속연구
- 3m2당 680만원에 가능한 대안도 함께 개발하였다. 공기의 경우는 세 가지 사례에 공히, 연구과제 일정에 따른 돌관공사 등의 여건이 반영되어 있는 실제 자료를 기반으로 하였음을 첨언한다.
- 따라서 더욱 많은 한옥 사례를 바탕으로 공법 개발이 공사비 및 공기에 미치는 영향을 분석함과 동시에, 공법개발이 성능에 미치는 영향의 분석 또한 필요하다. 논문의 지면 제한으로 인하여 단면 상세를 포함하지 못하였으나, 인터넷 북으로 공개할 예정이다.
- 따라서 공사비 및 공기의 비율을 높게 차지하는 목재 구조체, 지붕, 벽체의 우선적인 공법 개발과 함께 창호, 바닥, 기초 등의 추가적인 공법 개발이 이루어진다면, 더욱 효과 적인 공사비 저감 및 공기 단축을 이룰 수 있을 것이다.
- 본 연구는 첫 번째 단계로서, 시범한옥인 신한옥1 및 신한옥2를 중심으로 진행되었으나, 후속과제에서는 산업차원에서의 대량 생산 방안에 대하여 연구될 예정이다. 따라서 더욱 많은 한옥 사례를 바탕으로 공법 개발이 공사비 및 공기에 미치는 영향을 분석함과 동시에, 공법개발이 성능에 미치는 영향의 분석 또한 필요하다. 논문의 지면 제한으로 인하여 단면 상세를 포함하지 못하였으나, 인터넷 북으로 공개할 예정이다.
- 본 연구는 첫 번째 단계로서, 시범한옥인 신한옥1 및 신한옥2를 중심으로 진행되었으나, 후속과제에서는 산업차원에서의 대량 생산 방안에 대하여 연구될 예정이다. 따라서 더욱 많은 한옥 사례를 바탕으로 공법 개발이 공사비 및 공기에 미치는 영향을 분석함과 동시에, 공법개발이 성능에 미치는 영향의 분석 또한 필요하다.
- 공사비와 마찬가지로 기초부위에서 공법의 특성상 공기가 증가하였으나, 대부분의 부위에서 공기가 줄어들었다. 하지만 적용된 공법의 표준 작업조가 명확하게 정의되지 않아, 좀 더 명확한 공사비와 소요공기에 대해서는 실제 적용 사례를 바탕으로 많은 분석이 더 필요하다.
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