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문제 정의
- 모표준편차를 모르는 경우, 표본의 수가 30개 이상이면 정규분포를 따른다[11]. 따라서 각 접합부위별 6회씩 반복하여 총 36개의 표본을 취득하여 연구의 신뢰성을 확보하고자 하였다.
- 따라서 조립품질과 조립생산성을 향상이 가능하며, 조립공정 프로세스 개선에 기여할 수 있는 조립공구의 선정이 필요하다. 이에 본 연구는 조립 품질과 생산성 측면에서 공구별 특성을 비교분석하고자 하였다.
제안 방법
- 적용대상 모듈러주택은 총 6개의 유닛모듈로 구성되어 총 4세대를 이루며 기초-모듈, 모듈-모듈, 모듈-기등 등 다양한 접합부를 가지고 있다. 그러나 본 연구는 외부 마감이 되어 외부에 노출되어 있지 않은 기둥-모듈, 모듈-모듈 접합부를 제외하고 [그림 8]과 같이 외부에 노출되어 있는 6개의 기초-모듈 접합부에 적용하였다.
- 기존 연구와 달리 본 연구는 모듈러주택 조립용공구의 성능분석을 위해 [그림 1]과 같은 프로세스로 수행하였다. 먼저 모듈러공법의 개념과 특성을 이해하고, 국내외 기술동향 및 사례를 조사하였으며, 모듈러공법에 사용되는 조립용공구의 현황과 특성분석을 고찰하였다.
- 따라서 본 연구는 모듈러주택 조립에 사용되는 조립용 공구를 현장에 적용하여 구조물의 조립품질과 생산성을 공구별로 측정하여 비교·분석하였다.
- 기존 연구와 달리 본 연구는 모듈러주택 조립용공구의 성능분석을 위해 [그림 1]과 같은 프로세스로 수행하였다. 먼저 모듈러공법의 개념과 특성을 이해하고, 국내외 기술동향 및 사례를 조사하였으며, 모듈러공법에 사용되는 조립용공구의 현황과 특성분석을 고찰하였다. 이 후 적용대상과 장비, 적용방법을 결정하였다.
- 세부적으로는 [표 3]과 같이 6개의 접합부마다 각 6회씩 총 36회에 걸쳐 조립과 해체를 반복하며, 조립 시 기준치 이상의 토크에 도달하는 소요시간과 해체 시 발생하는 토크를 측정하였다. 모듈러공법은 다양하고 많은 접합부가 존재하나, 이미 목업(mock-up)으로 제작 되어 있는 2층 규모의 모듈러주택을 적용대상으로 한 실험 여건으로 공구의 적용이 가능한 기초-모듈 접합부인 6개 접합부만을 적용부위로 정하였다. 모표준편차를 모르는 경우, 표본의 수가 30개 이상이면 정규분포를 따른다[11].
- 세부적으로는 [표 3]과 같이 6개의 접합부마다 각 6회씩 총 36회에 걸쳐 조립과 해체를 반복하며, 조립 시 기준치 이상의 토크에 도달하는 소요시간과 해체 시 발생하는 토크를 측정하였다. 모듈러공법은 다양하고 많은 접합부가 존재하나, 이미 목업(mock-up)으로 제작 되어 있는 2층 규모의 모듈러주택을 적용대상으로 한 실험 여건으로 공구의 적용이 가능한 기초-모듈 접합부인 6개 접합부만을 적용부위로 정하였다.
- 실험은 수공구와 에어공구를 동일한 작업환경을 가정하여 동일한 조건으로 적용하였고, 각 접합부마다 볼트를 체결하는 소요시간과 토크를 측정하여 공구별 생산성 및 조립품질을 비교·분석하였다.
- 현장적용은 [그림 11]과 같이 동일한 작업자가 동일한 접합부에 동일한 순서로 수공구와 에어공구를 각각 적용하는 등 작업환경을 동일하게 전제하였다. 앞서 언급한 바와 같이 수공구와 에어공구를 이용하였으며, 먼저 수공구의 품질 및 생산성 측면의 성능을 측정한 후 동일한 방법으로 에어공구의 성능을 측정하였다.
- 먼저 모듈러공법의 개념과 특성을 이해하고, 국내외 기술동향 및 사례를 조사하였으며, 모듈러공법에 사용되는 조립용공구의 현황과 특성분석을 고찰하였다. 이 후 적용대상과 장비, 적용방법을 결정하였다. 적용대상은 실험환경 및 현장여건을 고려하여 기초-모듈 접합부 6곳으로 제한하였으며, 규격 차이로 적용이 불가한 전동공구를 제외한 수공구와 에어공구로 적용 장비를 한정하였다.
대상 데이터
- 추가적으로, 현장적용에 사용된 볼트와 너트는 [그림 10(a)]와 같이 목업 모듈에 동일하게 적용된 M16 볼트와 너트를 사용하였다. 그리고 에어공구의 구동을 위해 사용된 [그림 10(b)]와 같은 컴프레서(compressor)는 현장제약에 의해 3.
- 본 연구는 모듈러주택 현장시공단계에서 사용되는 조립용 공구의 조립품질과 생산성을 비교·분석하기 위해 조립용 공구인 수공구와 에어공구 현장에 직접 적용하였으며, 본 연구의 범위 내에서는 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 본 연구는 충분한 작업 공간 및 시간 확보 등 원활한 실험진행을 위해 [그림 7]과 같이 모듈러공법을 적용하여 목업(mock-up)으로 제작되어 있는 2층 규모의 모듈러주택을 적용대상으로 하였다.
- 적용대상 모듈러주택은 총 6개의 유닛모듈로 구성되어 총 4세대를 이루며 기초-모듈, 모듈-모듈, 모듈-기등 등 다양한 접합부를 가지고 있다. 그러나 본 연구는 외부 마감이 되어 외부에 노출되어 있지 않은 기둥-모듈, 모듈-모듈 접합부를 제외하고 [그림 8]과 같이 외부에 노출되어 있는 6개의 기초-모듈 접합부에 적용하였다.
- 이 후 적용대상과 장비, 적용방법을 결정하였다. 적용대상은 실험환경 및 현장여건을 고려하여 기초-모듈 접합부 6곳으로 제한하였으며, 규격 차이로 적용이 불가한 전동공구를 제외한 수공구와 에어공구로 적용 장비를 한정하였다. 실험은 수공구와 에어공구를 동일한 작업환경을 가정하여 동일한 조건으로 적용하였고, 각 접합부마다 볼트를 체결하는 소요시간과 토크를 측정하여 공구별 생산성 및 조립품질을 비교·분석하였다.
성능/효과
- 1) 생산성 측면에서 평균 8.85초가 소요된 수공구에 비해 에어공구 사용 시 평균 0.86초가 소요되어 볼트조립에 소요되는 시간이 약 90%이상 감소되고, 작업속도도 일정하게 유지되는 것으로 분석되었다.
- 2) 품질측면에서 에어공구를 사용하여 볼트를 조립했을 때, 수공구를 사용했을 때보다 토크 편차가 적어(30.55N.m→13.60N.m) 일정하고 균일하게 조립품질을 유지시키는 것으로 분석되었다.
- m의 토크를 보였다. 그러나 표준편차가 30.55N.m로 나타나 작업자의 숙련도 및 작업특성에 따라 조립 품질의 차이가 큰 것으로 나타났다. 이에 비해, 에어공구는 최소 114.
- 이는 작업자의 숙련도나 작업특성에 영향이 수공구에 비해 적어 접합부마다 보다 균일한 조립품질을 유지시켜 전체적인 모듈의 안전성 및 품질향상에 기여할 것으로 판단된다. 또한, 에어공구의 최대성능을 발휘하기 위한 권장규격보다 용량이 작은 3.5HP의 컴프레서 사용으로 수공구의 평균 토크보다 작게 나타났으나, 규격 조정시 토크치를 최대 325N.m까지 향상시킬 수 있다.
- 생산성 측정결과 볼트 조립 시 수공구는 5.08초에서 18.98초의 범위에서 평균 8.85초가 소요되는 것으로 측정되었다. 이는 볼트를 조립하는데 평균 0.
- 48초로 측정된 수공구에 비해 일정한 작업 속도를 유지하는 것으로 판단된다. 에어공구를 사용하여 볼트를 조립하는 것이 수공구를 사용할 때 보다 1/10가량 적은 작업시간을 투입함에 따라, 다량의 볼트 체결이 요구되는 작업이나 장시간 작업자세를 유지하기 어려운 체결작업 등을 수행함에 있어 장점을 지니는 것으로 분석되었다.
- 85초가 소요되는 것으로 측정되었다. 이는 볼트를 조립하는데 평균 0.86초가량 소요되는 에어공구보다 수공구 사용 시 약 8초가량 증가 되는 것으로 나타났다. 표준편차도 에어공구는 0.
- m로 나타나 작업자의 숙련도 및 작업특성에 따라 조립 품질의 차이가 큰 것으로 나타났다. 이에 비해, 에어공구는 최소 114.1N.m에서 최대 196.7N.m까지 범위에서 평균 166.23N.m의 토크치를 보였고, 표준편차는 13.60N.m로 수공구에 비해 일정한 조립품질을 가지는 것으로 나타났다. 이는 작업자의 숙련도나 작업특성에 영향이 수공구에 비해 적어 접합부마다 보다 균일한 조립품질을 유지시켜 전체적인 모듈의 안전성 및 품질향상에 기여할 것으로 판단된다.
- 조립품질 측정결과 볼트 조립시 수공구는 최소 85.5N.m에서 최대 225.3N.m의 범위에서, 평균 188.44N.m의 토크를 보였다. 그러나 표준편차가 30.
- 에어공구를 적용하여 조립에 소요된 시간은 [표 5]와 [그림 13]과 같이 측정되었다. 측정결과, 평균 조립시간은 0.86초로 측정되었고 중앙값은 0.82초, 최빈값은 0.69초, 표준편차는 0.20으로 측정되었다. 최소값은 3번 볼트에 4회 조립 시 측정된 0.
- 수공구를 적용하여 조립에 소요된 시간은 [표 4]와 [그림 12]와 같이 측정되었다. 측정결과, 평균 조립시간은 8.85초로 측정되었고 중앙값은 8.54초, 최빈값은 9.1초, 표준편차는 2.48로 측정되었다. 최소값은 3번 볼트에 2회 조립 시 측정된 5.
- 에어공구의 토크는 [표 7]과 [그림 15]와 같이 측정되었다. 측정결과, 평균 토크는 166.23N.m로 측정되었고 중앙값은 164.1N.m, 표준편차는 13.60N.m로 측정되었다. 최소값은 4번 볼트에 2회 조립 시 측정된 144.
- 수공구의 토크는 [표 6]와 [그림 14]와 같이 측정되었다. 측정결과, 평균 토크는 188.44N.m로 측정되었고 중앙값은 193.9N.m, 최빈값은 216.8N.m, 표준편차는 50.55N.m로 측정되었다. 최소값은 2번 볼트에 1회 조립시 측정된 85.
후속연구
- 이로 인해 수공구에 비해 이동성과 휴대성 등 작업편의성에서 불리하고, 장시간 작업 시 작업자에서 부담을 줄것으로 예상된다. 따라서, 향후 실제 현장에 직접 적용하기에 앞서 조립품질, 생산성과 더불어 작업자 안정성등 추가적인 요소를 고려하여 수공구, 전동공구, 에어공구 등 조립공구의 성능을 비교하고 구체적인 사용방법에 대해 검토될 필요가 있다.
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