최근 국내 공동주택 골조공사에 있어서 소음저감형 알루미늄 거푸집의 활용이 증가하고 있다. 그러나 현재까지 개발된 소음저감형 알루미늄 거푸집은 복잡한 작업프로세스로 인해 작업 생산성이 저하되고, 특히 설치 해체 작업 시 알루미늄의 물성으로 인해 발생하는 소음을 여전히 방지하지 못한다는 문제점을 지니고 있다. 따라서 본 연구의 목적은 새로운 소음저감형 알루미늄 거푸집의 최적 개념디자인을 제안하고, 최적 개념디자인을 토대로 제작된 워킹목업(Working Mock-up)의 기술적 타당성을 검토하는 것이다. 이를 위해 본 연구에서는 기존 알루미늄 거푸집의 분석을 통해 새로운 형태의 소음저감형 알루미늄 거푸집 개넘디자인 3개 안을 도출하였으며, 현장 전문가 설문조사를 통해 AHP 분석을 수행하였다. AHP 분석 기법을 활용하여 Trade-off Analysis를 수행한 결과, 안전성(0.52)과 작업편의성(0.54) 부분에서 가장 높은 가중치 값이 도출된 '드롭다운 동바리와 가변빔이 적용된 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집'이 최적 개념디자인으로 선정되었다. 본 연구를 통해 도출된 소음저감형 알루미늄 시스템 거푸집의 최적 개념디자인은 기존 소음저감형 시스템 거푸집의 문제점을 해결하고, 실질적인 소음저감은 물론 작업 편의성 및 노무자의 안전성이 제고된 실제 소음저감형 알루미늄 거푸집의 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
최근 국내 공동주택 골조공사에 있어서 소음저감형 알루미늄 거푸집의 활용이 증가하고 있다. 그러나 현재까지 개발된 소음저감형 알루미늄 거푸집은 복잡한 작업프로세스로 인해 작업 생산성이 저하되고, 특히 설치 해체 작업 시 알루미늄의 물성으로 인해 발생하는 소음을 여전히 방지하지 못한다는 문제점을 지니고 있다. 따라서 본 연구의 목적은 새로운 소음저감형 알루미늄 거푸집의 최적 개념디자인을 제안하고, 최적 개념디자인을 토대로 제작된 워킹목업(Working Mock-up)의 기술적 타당성을 검토하는 것이다. 이를 위해 본 연구에서는 기존 알루미늄 거푸집의 분석을 통해 새로운 형태의 소음저감형 알루미늄 거푸집 개넘디자인 3개 안을 도출하였으며, 현장 전문가 설문조사를 통해 AHP 분석을 수행하였다. AHP 분석 기법을 활용하여 Trade-off Analysis를 수행한 결과, 안전성(0.52)과 작업편의성(0.54) 부분에서 가장 높은 가중치 값이 도출된 '드롭다운 동바리와 가변빔이 적용된 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집'이 최적 개념디자인으로 선정되었다. 본 연구를 통해 도출된 소음저감형 알루미늄 시스템 거푸집의 최적 개념디자인은 기존 소음저감형 시스템 거푸집의 문제점을 해결하고, 실질적인 소음저감은 물론 작업 편의성 및 노무자의 안전성이 제고된 실제 소음저감형 알루미늄 거푸집의 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
In Korea, a series of noise-reduced aluminum forms are being recently used in apartment housing construction. However, their complicated and time-consuming work processes, and the noise which is still generated due to the inherent property of aluminum when especially installing and dismantling them ...
In Korea, a series of noise-reduced aluminum forms are being recently used in apartment housing construction. However, their complicated and time-consuming work processes, and the noise which is still generated due to the inherent property of aluminum when especially installing and dismantling them have been pointed out as a problem to be certainly solved for increasing their practical use in construction sites. The primary objectives of this study are proposing an optimal conceptual design of a newly designed noise-reduced aluminum form and verifying the technical feasibility by conducting a working mock-up drive experiment. Thus, conventional noise-reduced aluminum forms have been analyzed and three conceptual designs of a newly noise-reduced aluminum forms have been deducted. AHP has been applied to a survey data collected by interviewing field experts. A trade-off analysis results have shown that 'Noise-reduced System Aluminum Form with a Drop-down Floor Post and Adaptive Beam' the highest weights of safety(0.52), work convenience(0.54) and thus selected. The suggested conceptual design in this study improved problems of conventional system aluminum forms. It is also expected that the suggested design will be used as a reliable guideline for the actual development of an aluminum form that ensures noise-reduce, work convenience and labor safety.
In Korea, a series of noise-reduced aluminum forms are being recently used in apartment housing construction. However, their complicated and time-consuming work processes, and the noise which is still generated due to the inherent property of aluminum when especially installing and dismantling them have been pointed out as a problem to be certainly solved for increasing their practical use in construction sites. The primary objectives of this study are proposing an optimal conceptual design of a newly designed noise-reduced aluminum form and verifying the technical feasibility by conducting a working mock-up drive experiment. Thus, conventional noise-reduced aluminum forms have been analyzed and three conceptual designs of a newly noise-reduced aluminum forms have been deducted. AHP has been applied to a survey data collected by interviewing field experts. A trade-off analysis results have shown that 'Noise-reduced System Aluminum Form with a Drop-down Floor Post and Adaptive Beam' the highest weights of safety(0.52), work convenience(0.54) and thus selected. The suggested conceptual design in this study improved problems of conventional system aluminum forms. It is also expected that the suggested design will be used as a reliable guideline for the actual development of an aluminum form that ensures noise-reduce, work convenience and labor safety.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 기존의 시스템 거푸집에서 공통적으로 문제되고 있는 다수의 핀접합, 작업자의 말비계 사용, 슬래브 패널 및 구성요소의 자유낙하를 방지할 수 있도록 하는 새로운 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집의 개념디자인을 도출하고, 현장의 요구 반영을 통해 최적의 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집 디자인을 선정하고자 한다.
따라서 본 연구에서는 현재까지 국내외에서 개발된 기존 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집이 지니는 문제점을 해결하기 위해 현장 적용성 및 범용성 확보가 가능한 새로운 형태의 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집의 개념디자인을 도출하고, 국내 공동주택 현장 관계자 및 골조 업체 전문가 인터뷰, 설문조사를 통해 국내 공동주택 골조공사에 적합한 최적 개념디자인을 선정하고자 한다.
본 연구에서는 국내외 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집에 대한 주요 구성요소별 강점 및 개선요구사항 분석결과를 바탕으로 소음저감성 및 작업편의성을 향상 시킬 수 있는 새로운 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집의 3가지 개념디자인을 제안하였다. 제안된 개념디자인은 설치·해체작업 시핀 접합 개소의 최소화를 통해 타격소음을 저감하였고, 슬래브패널의 자유낙하를 방지하여 거푸집의 낙하소음을 제거하였으며, 말비계의 사용 없이 설치·해체작업이 가능하도록 설계하여 작업편의성을 향상시켰다.
본 연구에서는 국내외에서 개발된 소음저감형 알루미늄 거푸집 및 드롭다운 시스템의 개발현황을 분석하고, 기존 연구의 한계성 및 개선요구사항을 도출하자 한다. 먼저 국내외 주요 시스템 알루미늄 거푸집 가운데 드롭다운 시스템이 적용된 H-system Form(국내 A사)과 A-system Form(국내 B사), F-system Form(해외 C사), S-system Form(해외 D사)의 제품별 특징 및 장단점을 다음 Table 1과 같이 분석하였다.
본 연구에서는 기존의 시스템 거푸집에서 공통적으로 문제 되고 있는 다수의 핀접합, 작업자의 말비계 사용, 슬래브 패널 및 구성요소의 자유낙하를 방지할 수 있도록 하는 새로운 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집의 최적 개념디자인을 선정하기 위해1)국내외 소음저감형 시스템 거푸집 관련 선행연구를 분석, 2)소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집 개념디자인의 고려요소 도출, 3)소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집 개념디자인 설계, 4)최적 개념디자인 선정, 5)3D 프린팅 기술을 활용한 최적 개념디자인의 Working Mock-up 제작 및 기술적 타당성 검토를 수행하였다. 본 연구를 통해 얻은 결론은 다음과 같다.
본 연구에서는 소음저감형 알루미늄 거푸집 개발 시 발생 가능한 문제점을 예방하고, 거푸집의 안전성 확보, 소음저감, 작업편의성 및 현장적용성 제고를 위해 기존에 연구개발 된 국내외 소음저감형 알루미늄 거푸집 및 드롭다운 시스템의 한계성을 분석하였다.
본 연구에서는 앞서 도출된 주요 구성요소별 성능평가 항목의 가중치를 바탕으로 기존 국내외 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집 및 드롭다운 시스템 중 국내 현장에서 활용되지 않는 F-System 거푸집을 제외한 3개 시스템(H-System, A-System, S-System) 거푸집의 구성요소에 대한 평가점수 산정을 수행하였다. 평가점수 산정은 현장 관계자 및 골조 업체 전문가 36인을 대상으로 설문을 실시하여 그 설문의 결과를 반영하였으며, 평가 시 척도는 리커트 5점 척도를 활용하였다.
본 연구에서는 제시된 개념 디자인의 장단점 분석 결과를 토대로 Trade-off Analysis를 활용하여 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집의 최적 개념디자인을 선정하고자 한다. 본 연구에서는 4가지 평가항목(안전성, 소음저감성, 경제성, 작업 편의성)의 신뢰성 있는 가중치 산정을 위해 종합건설업체 관리자(27명) 및 전문골조업체 관리자(9명)를 대상으로 설문 조사를 실시하고, AHP 분석 기법을 활용하여 아래 Table 11, 12와 같이 산정하였다.
본 연구에서는 최적 개념디자인으로 선정된 ALT1의 실용화 가능성 향상 및 건설 현장에서의 활용성을 높이기 위해 3D 프린팅 기술을 활용하여 최적 개념디자인의 Working Mock-up을 제작하고, 구동실험을 통해 기술적 타당성 검토를 수행하였다.
본 연구에서는 현재 국내 현업에서 활용되고 있는 3가지 시스템(H-system, A-system, S-system) 거푸집에 대한 주요 구성요소별 성능평가 결과를 바탕으로 현장 적용성 및 실용화 가능성이 높은 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집의 개념디자인을 도출하고자 한다. 이를 위해 앞서 수행된 주요 구성요소별 성능평가 결과를 토대로 현업에서 활용되고 있는 소음저감형 시스템 거푸집 중 각 평가항목별로 우수한 시스템의 강점 및 개선요구사항을 아래 Table 9와 같이 분석하였다.
제안 방법
1) 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집 관련 예비적 고찰국내외 개발된 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집 및 유사 기술을 보유한 국·내외 거푸집 개발사례에 대한 조사 및 분석을 수행한다.
3) 국내외 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집 주요 구성요소별 강점 및 개선요구사항 분석을 통해 도출된 주요 고려사항을 반영하여 소음저감은 물론 작업편의성 및 생산성 향상이 가능한 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집의 3가지 개념디자인(ALT1, ALT2, ALT3)을 제안하였다. 제안된 개념디자인은 설치·해체작업 시 핀 접합 개소의 최소화를 통해 타격소음을 저감하였고, 슬래브패널의 자유낙하를 방지하여 거푸집의 낙하소음을 제거하였으며, 말비계의 사용 없이 설치·해체작업이 가능하도록 설계하여 작업편의성을 향상시켰다.
3) 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집 개념디자인 제안기존의 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집에 대한 정량적인 평가와 주요 구성요소별 강점 및 개선사항 분석결과를 바탕으로 기존 문제점이 개선된 다수의 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집 개념디자인을 제안한다.
4) 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집 최적 개념디자인 및 Working Mock-up 제작을 통한 타당성 분석제안된 다수의 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집 개념디자인에 대한 장·단점 분석을 수행하고, 공동주택 알루미늄 거푸집 공사의 특성을 고려한 평가항목을 바탕으로 최적 개념디자인을 선정한다.
5) 최적 개념디자인의 실용화 가능성 향상 및 건설 현장에서의 활용성을 높이기 위해 3D 프린팅 기술을 활용하여 Working Mock-up을 제작하고, 구동실험을 통해 기술적 타당성 검토하였다.
승·하강이 가능하도록 설계된 드롭다운 동바리는 300mm씩 총 3단계의 승·하강이 가능하며, 드롭다운 동바리 하부에 높이조절 잠금장치가 적용되어 잠금장치를 통한 하강 및 고정이 가능하도록 설계되었다. 가변빔은 내부와 외부로 구분되어 신장 및 축소가 가능하도록 설계되었으며, 드롭 다운 동바리가 하강함에 따라 가변빔의 길이가 자동으로 변화하며 하강시스템이 원활하게 작동되도록 설계되었다(Fig. 5).
거푸집 패널의 평가항목은 설치·해체 시의 소음저감 및 작업편의성, 반복적인 사용에 따른 전용성으로 선정하였고, 동바리의 평가항목은 설치 및 해체 작업 시의 안전성 및 소음저감, 작업편의성, 지지하중에 따른 현장적용성으로 선정하였다.
격자빔과 도르래가 적용된 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집은 격자빔, 격자빔 연결재, 원터치 도르래가 상호 결합되어 하강 프로세스를 수행할 수 있도록 설계되었으며, 격자빔 연결재에 격자빔을 연결시키고 도르래에 연결되어있는 와이어와의 결속을 통해 승·하강이 가능하도록 설계되었다.
또한 격자빔 연결재와 도르래는 사용성이 높은 원터치형 도르래를 사용하였으며, 바닥면에 설치된 패달 조작을 통해 거푸집이 승·하강 되도록 설계되었다(Fig. 6).
본 연구에서는 최적 개념 디자인의 프로토타입을 플라스틱 재질(ABS)로 제작하고 후처리 가공을 통해 금속 재질로 표현하였다. 또한 원활한 구동테스트가 가능하도록 실제 사이즈대비 1/5 크기의 조립 및 해체가 가능한 워킹 목업(Working Mock-up)의 형태로 제작하고 기술적 타당성 검토를 위한 실험실 실험(구동실험)을 수행하였다. 아래 Fig.
본 연구에서는 국내외 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집의 주요 구성요소별 강점 및 개선요구사항을 도출하기에 앞서 현장 관계자 및 골조 업체 전문가 면담을 통해 시스템 알루미늄 거푸집의 성능을 평가할 수 있는 성능평가항목을 1)안전성, 2)소음저감성, 3)작업편의성, 4)전용성, 5)현장적용성의 5가지로 도출하였다. 또한, 도출된 성능평가항목을 바탕으로 AHP분석 및 Trade-off Analysis를 실시하여 국내에서 사용 되고 있는 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집을 정량적으로 평가하고, 이를 바탕으로 주요 구성요소별 강점과 개선요구 사항을 도출하였다.
또한, 동바리 중앙부의 베벨기어를 통해 동바리의 승·하강이 가능하도록 설계되었다.
또한, 하강시스템의 평가항목은 설치·해체작업 시의 안전성 및 소음저감, 작업편의성, 적용 가능 구조형식에 따른 현장적용성으로 선정하였다.
4) 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집 최적 개념디자인 및 Working Mock-up 제작을 통한 타당성 분석제안된 다수의 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집 개념디자인에 대한 장·단점 분석을 수행하고, 공동주택 알루미늄 거푸집 공사의 특성을 고려한 평가항목을 바탕으로 최적 개념디자인을 선정한다. 마지막으로 3D 프린팅 기술을 활용하여 최적 개념 디자인으로 선정된 안의 Working Mock-up을 제작하고 구동실험을 통해 선정 안에 대한 기술적 타당성 검토를 수행한다.
본 연구에서는 국내외에서 개발된 소음저감형 알루미늄 거푸집 및 드롭다운 시스템의 개발현황을 분석하고, 기존 연구의 한계성 및 개선요구사항을 도출하자 한다. 먼저 국내외 주요 시스템 알루미늄 거푸집 가운데 드롭다운 시스템이 적용된 H-system Form(국내 A사)과 A-system Form(국내 B사), F-system Form(해외 C사), S-system Form(해외 D사)의 제품별 특징 및 장단점을 다음 Table 1과 같이 분석하였다.
베벨기어 동바리와 X빔이 적용된 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집은 베벨기어 동바리, 미들빔, X빔이 상호 결합되어 하강 프로세스를 수행하도록 설계되었으며, 미들빔과 X 빔 하부 중앙에 있는 천공부를 통해 베벨기어 동바리가 삽입 되는 구조로 설계되었다. 또한, 동바리 중앙부의 베벨기어를 통해 동바리의 승·하강이 가능하도록 설계되었다.
본 연구에서는 3가지 형태의 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집의 개념디자인(ALT1, ALT2, ALT3) 중 최적의 개념디자인을 선정하기 위해 종합건설업체 관리자 및 전문골조업체 관리자 등 전문가 면담을 수행하여 앞서 선정된 4가지 평가항목(안전성, 소음저감성, 작업편의성, 경제성)에 대한 각 개념디자인 대안 별 장·단점 분석을 실시하였다 (Table 10).
본 연구에서는 제시된 개념 디자인의 장단점 분석 결과를 토대로 Trade-off Analysis를 활용하여 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집의 최적 개념디자인을 선정하고자 한다. 본 연구에서는 4가지 평가항목(안전성, 소음저감성, 경제성, 작업 편의성)의 신뢰성 있는 가중치 산정을 위해 종합건설업체 관리자(27명) 및 전문골조업체 관리자(9명)를 대상으로 설문 조사를 실시하고, AHP 분석 기법을 활용하여 아래 Table 11, 12와 같이 산정하였다. 아래 Table 11은 쌍대비교를 통한 평가항목의 가중치 산정방법의 예시이며, Table 12는 AHP 분석 기법을 활용한 평가항목별 가중치를 나타낸 것이다.
본 연구에서는 국내외 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집 주요 구성요소별 강점 및 개선요구사항 분석을 통해 도출된 주요 고려사항을 반영하여 소음저감은 물론 작업 편의성 및 생산성 향상이 가능한 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집의 개념디자인(ALT1, ALT2, ALT3)을 다음과 같이 제안하였다.
본 연구에서는 국내외 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집의 주요 구성요소별 강점 및 개선요구사항을 도출하기에 앞서 현장 관계자 및 골조 업체 전문가 면담을 통해 시스템 알루미늄 거푸집의 성능을 평가할 수 있는 성능평가항목을 1)안전성, 2)소음저감성, 3)작업편의성, 4)전용성, 5)현장적용성의 5가지로 도출하였다. 또한, 도출된 성능평가항목을 바탕으로 AHP분석 및 Trade-off Analysis를 실시하여 국내에서 사용 되고 있는 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집을 정량적으로 평가하고, 이를 바탕으로 주요 구성요소별 강점과 개선요구 사항을 도출하였다.
본 연구에서는 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집 최적 개념디자인의 선정을 위해, 설문을 통해 도출된 4가지 평가항목(안전성, 소음 저감성, 경제성, 작업 편의성) 별 가중치와 각각의 평가항목에 대하여 개념디자인(ALT1, ALT2, ALT3) 별 쌍대비교를 통해 도출 된 대안별 가중치를 곱하여 최적 개념디자인을 선정하였으며, 그 결과 안전성(0.52)과 작업편의성(0.54) 부분에서 가장 높은 가중치 값이 도출된 ALT1이 최적 개념디자인으로 선정되었다.
이러한 원리는 첨삭가공(AM; Additive Manufacturing)기술로 일컬어지며, 피규어, 의학 분야, 연구개발, 건축, 토목 분야 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 본 연구에서는 최적 개념 디자인의 프로토타입을 플라스틱 재질(ABS)로 제작하고 후처리 가공을 통해 금속 재질로 표현하였다. 또한 원활한 구동테스트가 가능하도록 실제 사이즈대비 1/5 크기의 조립 및 해체가 가능한 워킹 목업(Working Mock-up)의 형태로 제작하고 기술적 타당성 검토를 위한 실험실 실험(구동실험)을 수행하였다.
5%) 순으로 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집 개념디자인 선정을 위해 중요한 평가항목인 것으로 분석되었다. 본 연구에서는 평가항목별 가중치를 토대로 제시된 개념디자인 대안별 쌍대비교를 수행하여 그 평가 점수를 산정하였다. 평가 시 척도는 리커트 5점 척도를 활용하였으며, 개념디자인 대안별 가중치 산정결과, 안전성, 작업 편의성 평가항목에서는 ALT1, 소음저감성 평가항목에서는 ALT2, 경제성 항목에서는 ALT3가 가장 높은 가중치를 나타내는 것으로 분석되었다(Table 13).
본 연구에서는 현장 관계자 및 골조 업체 전문가 36인의 설문조사 결과를 토대로 주요 구성요소별 성능평가항목에 대한 쌍대비교를 수행하고, AHP 분석 기법을 활용하여 각 성능평가항목 별 가중치를 산정하였다(Table 3, 4, 5).
승·하강이 가능하도록 설계된 드롭다운 동바리는 300mm씩 총 3단계의 승·하강이 가능하며, 드롭다운 동바리 하부에 높이조절 잠금장치가 적용되어 잠금장치를 통한 하강 및 고정이 가능하도록 설계되었다.
본 연구에서는 앞서 도출된 주요 구성요소별 성능평가 항목의 가중치를 바탕으로 기존 국내외 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집 및 드롭다운 시스템 중 국내 현장에서 활용되지 않는 F-System 거푸집을 제외한 3개 시스템(H-System, A-System, S-System) 거푸집의 구성요소에 대한 평가점수 산정을 수행하였다. 평가점수 산정은 현장 관계자 및 골조 업체 전문가 36인을 대상으로 설문을 실시하여 그 설문의 결과를 반영하였으며, 평가 시 척도는 리커트 5점 척도를 활용하였다.
대상 데이터
4) 제안된 3가지 개념 디자인의 평가를 위해 4가지 평가항목(안전성, 소음저감성, 경제성, 작업편의성)을 선정하였으며, 선정된 평가항목을 기준으로 종합건설업체 관리자(27명) 및 전문골조업체 관리자(9명)를 대상으로 설문 조사를 실시하고, AHP 분석 기법을 활용하여 Trade-off Analysis를 수행한 결과, 안전성(0.52)과 작업편의성(0.54) 부분에서 가장 높은 가중치 값이 도출된 ‘드롭다운 동바리와 가변빔이 적용된 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집’이 최적 개념디자인으로 선정되었다.
이론/모형
한편, AHP (Analytic Hierarchy Process) 분석 기법은 불확실한 상황이나 다양한 평가기준이 있을 경우 활용되는 의사결정 기법으로(김용연 2012), 이러한 AHP 분석 기법은 의사결정자의 판단에 대한 일관성을 측정할 수 있는 기능을 포함하고 있다(조근태 2005). 따라서 본 연구에서는 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집의 최적 개념디자인 선정을 위한 주요 방법론으로 AHP 분석기법을 활용하였다.
성능/효과
1) 현재까지 국내외에서 개발된 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집의 개발현황 분석 결과, 현재까지 개발된 소음저감형 알루미늄 거푸집은 실제 현장적용 시 소음저감 효과가 부족하고, 복잡한 설치·해체 절차로 인해 작업편의성 또한 부족한 것으로 조사되었다.
2) 국내외 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집 주요 구성 요소별 강점 및 개선요구사항 분석국내 공동주택 현장에서 적용되고 있는 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집의 주요 구성요소별 Trade-off Analysis를 통해 각 업체의 시스템을 정량적으로 평가하고, 주요 구성요소별 강점 및 개선사항을 도출한다.
2) 새로운 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집의 개발을 위해 기존 소음저감형 시스템 거푸집의 주요 구성요소별 강점 및 개선요구사항 분석을 수행하였으며, 분석 결과 ①거푸집 패널의 설치·해체 시 발생하는 타격소음 저감, ②간소화된 동바리 설치·해체 프로세스 및 동바리 안전성 향상, ③연결철물 사용의 최소화, ④슬래브거푸집의 자유낙하 방지의 4가지 항목이 새로운 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집 개념디자인의 주요 설계 고려사항으로 도출되었다.
반면. A-system 거푸집은 타 시스템 거푸집에 비해 복잡한 하강 프로세스를 지니기 때문에 작업편의성이 다소 부족하다는 문제점을 지닌 것으로 분석되었다. 현장적용성 항목의 경우 벽식 및 라멘조에서 모두 적용이 가능한 H-system 거푸집이 가장 우수한 것으로 분석되었다.
AHP 분석 결과, 안전성이 31.8%로 가장 높은 중요도를 지니고 있는 것으로 분석되었으며, 작업편의성(29.6%), 경제성 (19.7%), 소음저감성(18.5%) 순으로 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집 개념디자인 선정을 위해 중요한 평가항목인 것으로 분석되었다. 본 연구에서는 평가항목별 가중치를 토대로 제시된 개념디자인 대안별 쌍대비교를 수행하여 그 평가 점수를 산정하였다.
AHP 분석 기법을 활용한 가중치 산정 결과, 거푸집 패널의 경우는 성능평가항목 중 전용성(0.458)의 가중치가 가장 높게 도출되었다. 이는 자유낙하 시 알루미늄 거푸집의 재료 특성으로 인한 파손 및 변형이 가능하므로 현장에서는 그 전용성에 가장 높은 가치를 두고 있기 때문인 것으로 판단된다.
개념디자인 대안 별 장·단점 분석 결과, 안전성 측면에서는 ALT1, 2, 3 모두 슬래브 패널의 자유낙하에 의한 안전사고를 방지할 수 있어 우수한 것으로 분석되었으나, ALT2의 경우 빔을 지지하는 와이어 강성에 대한 신뢰성이 부족하여, 현장에서는 안전사고 발생 가능성을 문제점으로 지적하였다.
작업편의성에서는 ALT1, 2, 3 모두 말비계 사용 없이 지면에서 거푸집의 설치·해체작업이 가능하고, 설치·해체 프로세스가 간단하여 작업편의성이 향상되는 것으로 분석되었으나, ALT2의 경우 설치·해체작업 시 거푸집 부재들이 와이어에 의해 지지되기 때문에 전도의 위험을 지니고 있어 원터치 도르래를 한 번에 인양할 수 없다는 단점이 있는 것으로 조사되었다. 경제성에서는 ALT1, 2, 3 모두 잠금장치, 원터치 도르래, 베벨기어 등 특수 장치의 사용으로 인한 제작단가 상승이라는 문제점을 가지고 있는 것으로 분석되었다. 반면 ALT3의 경우 설치·해체작업 시 노무자 1인 작업이 가능함에 따라 ALT1, 2에 비해 노무비를 절감할수 있을 것으로 기대되어 경제성에서 보다 우수한 것으로 조사되었다.
국내외 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집 구성요소별 강점 및 개선요구사항 분석 결과, 1)거푸집 패널의 설치·해체시 발생하는 타격소음 저감, 2)간소화된 동바리 설치·해체 프로세스 및 동바리 안전성 향상, 3)연결철물 사용의 최소화,4)슬래브거푸집의 자유낙하 방지의 4가지 항목이 본 연구에서 개발하고자 하는 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집 개념디자인의 주요 설계 고려사항으로 반영되었다.
이는 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집의 경우 동바리에 의한 거푸집의 승·하강 프로세스가 일반 동바리의 프로세스와 상이하므로 현장에서는 그 신뢰성 및 안전성에 보다 중점을 두기 때문인 것으로 판단된다. 또한, 하강시스템의 경우는 안전성(0.334)과 소음저감성(0.321)이 중요한 성능평가항목으로 분석되었다.
반면 ALT3의 경우 설치·해체작업 시 노무자 1인 작업이 가능함에 따라 ALT1, 2에 비해 노무비를 절감할수 있을 것으로 기대되어 경제성에서 보다 우수한 것으로 조사되었다.
작업편의성 항목의 경우 경량 패널의 사용, 슬래브 패널의 설치·해체 프로세스 간소화, 핀접합의 최소화 등으로 인해 S-system 거푸집의 성능이 가장 우수한 것으로 분석되었다. 상기 내용이 반영된 종합적인 거푸집 패널 평가 결과, 거푸집 패널에서는 S-system의 거푸집 패널의 성능이 가장 우수한 것으로 분석되었다(Table 6).
현장적용성 항목은 H-system 거푸집이 타 동바리에 비해 높은 허용하중으로 인해 다양한 층고에 활용이 가능하여 가장 우수한 것으로 분석되었다. 상기 내용이 반영된 종합적인 동바리 평가 결과, 동바리에서는 A-system 거푸집 동바리의 성능이 가장 우수한 것으로 분석되었다(Table 7).
현장적용성 항목의 경우 벽식 및 라멘조에서 모두 적용이 가능한 H-system 거푸집이 가장 우수한 것으로 분석되었다. 상기 내용이 반영된 종합적인 하강시스템 평가 결과, 하강시스템에서는 A-system 거푸집의 하강시스템이 가장 우수한 것으로 분석되었다(Table 8).
개념디자인 대안 별 장·단점 분석 결과, 안전성 측면에서는 ALT1, 2, 3 모두 슬래브 패널의 자유낙하에 의한 안전사고를 방지할 수 있어 우수한 것으로 분석되었으나, ALT2의 경우 빔을 지지하는 와이어 강성에 대한 신뢰성이 부족하여, 현장에서는 안전사고 발생 가능성을 문제점으로 지적하였다. 소음저감성 측면에서는 ALT1, 2, 3 모두 핀 접합 최소화를 통해 타격소음을 저감하였으며, 슬래브 패널의 자유낙하를 방지할 수 있어 우수한 소음저감 효과를 가지는 것으로 조사되었다. 작업편의성에서는 ALT1, 2, 3 모두 말비계 사용 없이 지면에서 거푸집의 설치·해체작업이 가능하고, 설치·해체 프로세스가 간단하여 작업편의성이 향상되는 것으로 분석되었으나, ALT2의 경우 설치·해체작업 시 거푸집 부재들이 와이어에 의해 지지되기 때문에 전도의 위험을 지니고 있어 원터치 도르래를 한 번에 인양할 수 없다는 단점이 있는 것으로 조사되었다.
시스템 거푸집의 구성요소 중 거푸집 패널에 대한 Tradeoff Analysis 수행 결과, 전용성 항목의 경우 플라스틱이 코팅된 합판 패널에 스틸 또는 알루미늄 프레임을 부착하는 S-system 거푸집에 비해 알루미늄 패널을 사용하는 H-system과 A-system 거푸집이 재료의 특성상 우수한 것으로 분석되었으며, 소음저감 항목의 경우 거푸집 패널의 충돌 및 타격으로 인한 소음이 상대적으로 큰 H-system과 A-system 거푸집에 비해 합판 소재의 패널이 적용되고, 핀접합 개소가 상대적으로 적은 S-system 거푸집이 우수한 것으로 분석되었다. 작업편의성 항목의 경우 경량 패널의 사용, 슬래브 패널의 설치·해체 프로세스 간소화, 핀접합의 최소화 등으로 인해 S-system 거푸집의 성능이 가장 우수한 것으로 분석되었다.
시스템 거푸집의 구성요소 중 동바리에 대한 Trade- Off Analysis 수행 결과, 안전성 및 소음저감 항목의 경우 자체하강이 가능하고 자유낙하를 방지할 수 있는 A-system 거푸집의 동바리가 작업자의 안전 확보는 물론 핀 타격 소음 발생빈도가 감소하여 소음저감 효과에도 우수한 것으로 분석되었다. 작업편의성 항목의 경우 H-system 거푸집이 동바리 설치 간격(1.
시스템 거푸집의 구성요소 중 하강시스템에 대한 Tradeoff Analysis 수행 결과, 안전성 및 소음저감 항목의 경우 A-system 거푸집의 하강시스템이 700㎜(1차-150㎜, 2차-550㎜) 하강하도록 설계되어 말비계의 사용 없이 작업자가 바닥면에서 슬래브 거푸집을 해체할 수 있으므로 거푸집 해체 작업 시 작업자의 안전 확보 및 소음저감에 우수한 것으로 분석되었으며, 일체화된 빔의 사용으로 접합 개소가 감소하여 시스템의 안전성 및 소음저감 측면에서 우수한 것으로 분석되었다. 작업편의성 항목의 경우 작업자 1인이 말비계의 사용 없이 바닥면에서의 해체 작업이 가능하고, 일체화된 빔의 사용으로 인해 접합개소가 최소화된 A-system 거푸집이 가장 우수한 것으로 분석되었다.
F-System 거푸집은 세계건설 시장에서 주로 활용되는 드롭다운 시스템 거푸집의 하나로 돌기가 있는 드롭헤드와, 드롭헤드가 삽입될 수 있는 미들빔으로 구성된다. 시스템의 하강은 드롭헤드의 1단계 하강 메커니즘을 통해 150㎜ 하강되고, 빔 양단 끝에 보호캡이 적용되어 노무자의 안전성이 높다는 장점을 가지고 있으나, 단순거치방식의 시스템으로 부재간 결속력이 약하고, 슬래브 거푸집의 자유낙하를 유발하며, 작업자가 말비계를 사용하여 해체 작업을 수행해야 하는 번거로움이 있는 것으로 분석되었다(Fig. 3).
시스템 거푸집의 구성요소 중 동바리에 대한 Trade- Off Analysis 수행 결과, 안전성 및 소음저감 항목의 경우 자체하강이 가능하고 자유낙하를 방지할 수 있는 A-system 거푸집의 동바리가 작업자의 안전 확보는 물론 핀 타격 소음 발생빈도가 감소하여 소음저감 효과에도 우수한 것으로 분석되었다. 작업편의성 항목의 경우 H-system 거푸집이 동바리 설치 간격(1.8m)이 넓어, 작업공간 확보에 유리하므로 작업 편의성이 우수한 것으로 분석되었으며, A-system 거푸집의 경우 H-system 거푸집과 동바리 설치 간격(1.7m)은 유사하나 하강 작업이 번거롭다는 문제점을 지니고 있어 작업 편의성이 가장 낮게 도출되었다. 현장적용성 항목은 H-system 거푸집이 타 동바리에 비해 높은 허용하중으로 인해 다양한 층고에 활용이 가능하여 가장 우수한 것으로 분석되었다.
시스템 거푸집의 구성요소 중 하강시스템에 대한 Tradeoff Analysis 수행 결과, 안전성 및 소음저감 항목의 경우 A-system 거푸집의 하강시스템이 700㎜(1차-150㎜, 2차-550㎜) 하강하도록 설계되어 말비계의 사용 없이 작업자가 바닥면에서 슬래브 거푸집을 해체할 수 있으므로 거푸집 해체 작업 시 작업자의 안전 확보 및 소음저감에 우수한 것으로 분석되었으며, 일체화된 빔의 사용으로 접합 개소가 감소하여 시스템의 안전성 및 소음저감 측면에서 우수한 것으로 분석되었다. 작업편의성 항목의 경우 작업자 1인이 말비계의 사용 없이 바닥면에서의 해체 작업이 가능하고, 일체화된 빔의 사용으로 인해 접합개소가 최소화된 A-system 거푸집이 가장 우수한 것으로 분석되었다. 반면.
작업편의성에서는 ALT1, 2, 3 모두 말비계 사용 없이 지면에서 거푸집의 설치·해체작업이 가능하고, 설치·해체 프로세스가 간단하여 작업편의성이 향상되는 것으로 분석되었으나, ALT2의 경우 설치·해체작업 시 거푸집 부재들이 와이어에 의해 지지되기 때문에 전도의 위험을 지니고 있어 원터치 도르래를 한 번에 인양할 수 없다는 단점이 있는 것으로 조사되었다.
제안된 개념디자인은 설치·해체작업 시 핀 접합 개소의 최소화를 통해 타격소음을 저감하였고, 슬래브패널의 자유낙하를 방지하여 거푸집의 낙하소음을 제거하였으며, 말비계의 사용 없이 설치·해체작업이 가능하도록 설계하여 작업편의성을 향상시켰다.
제안된 개념디자인은 설치·해체작업 시핀 접합 개소의 최소화를 통해 타격소음을 저감하였고, 슬래브패널의 자유낙하를 방지하여 거푸집의 낙하소음을 제거하였으며, 말비계의 사용 없이 설치·해체작업이 가능하도록 설계하여 작업편의성을 향상시켰다.
본 연구에서는 평가항목별 가중치를 토대로 제시된 개념디자인 대안별 쌍대비교를 수행하여 그 평가 점수를 산정하였다. 평가 시 척도는 리커트 5점 척도를 활용하였으며, 개념디자인 대안별 가중치 산정결과, 안전성, 작업 편의성 평가항목에서는 ALT1, 소음저감성 평가항목에서는 ALT2, 경제성 항목에서는 ALT3가 가장 높은 가중치를 나타내는 것으로 분석되었다(Table 13).
7m)은 유사하나 하강 작업이 번거롭다는 문제점을 지니고 있어 작업 편의성이 가장 낮게 도출되었다. 현장적용성 항목은 H-system 거푸집이 타 동바리에 비해 높은 허용하중으로 인해 다양한 층고에 활용이 가능하여 가장 우수한 것으로 분석되었다. 상기 내용이 반영된 종합적인 동바리 평가 결과, 동바리에서는 A-system 거푸집 동바리의 성능이 가장 우수한 것으로 분석되었다(Table 7).
현재까지 국내외에서 개발된 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집 및 드롭다운 시스템 거푸집의 특징 및 장단점 분석 결과, 현재까지의 시스템 거푸집은 설치·해체작업 시 많은 핀 접합 개소, 작업자의 말비계 사용, 복잡한 작업 프로세스 등으로 인해 작업편의성이 떨어지며, 작업자의 작업방식에 따라 슬래브 패널 및 구성요소의 자유낙하가 가능하도록 설계되어 있어 일반적인 시스템 알루미늄 거푸집의 문제점인 자유낙하에 의한 소음 및 안전사고 발생에 대한 문제점을 해결하지 못하고 있는 것으로 분석되었다.
후속연구
본 연구를 통해 도출된 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집의 최적 개념디자인이 추후 실용화되어 국내 건설현장에 적용될 경우, 높은 소음저감 효과로 인해 민원 감소, 공기 및 공사비 절감 등 건설공사에 직간접적으로 긍정적인 영향을 미칠 수 있을 것으로 기대되며, 현장의 요구가 반영된 효율적인 작업 프로세스로 인해 높은 작업 생산성을 확보할 수 있을 것으로 사료된다.
본 연구를 통해 도출된 소음저감형 알루미늄 시스템 거푸집의 최적 개념디자인은 기존 소음저감형 시스템 거푸집의 문제점을 해결하고, 실질적인 소음저감은 물론 작업 편의성 및 노무자의 안전성이 제고된 소음저감형 알루미늄 거푸집의 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
선정된 최적 개념디자인 ALT1은 동바리의 잠금장치와 가변빔의 복잡한 구조로 인해 기존의 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집에 비해 제작단가가 다소 높다는 단점을 가지고 있으나, 핀 접합을 최소화 시키고 말비계의 사용 없이 900mm의 승·하강이 가능하도록 설계되어 소음저감성 및 작업편의성이 크게 향상될 수 있을 것으로 기대된다.
추후 본 연구를 통해 제안된 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집의 최적 개념디자인을 기반으로 Full-scale 프로토타입의 제작 및 구동실험을 통한 현장적용성 분석 및 구조해석을 통한 부재의 강성, 좌굴 위험성에 대한 검토가 이루어져야 할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
본 연구에서 AHP 분석기법을 활용한 이유는?
한편, AHP (Analytic Hierarchy Process) 분석 기법은 불확실한 상황이나 다양한 평가기준이 있을 경우 활용되는 의사결정 기법으로(김용연 2012), 이러한 AHP 분석 기법은 의사결정자의 판단에 대한 일관성을 측정할 수 있는 기능을 포함하고 있다(조근태 2005). 따라서 본 연구에서는 소음저감형 시스템 알루미늄 거푸집의 최적 개념디자인 선정을 위한 주요 방법론으로 AHP 분석기법을 활용하였다.
알루미늄 거푸집 사용으로 발생되는 문제는?
최근 국내 건설산업에서 가격 경쟁력이 높을 뿐 아니라, 전용성, 내구성 및 작업편의성 등이 우수한 알루미늄 거푸집의 사용량이 크게 증가하고 있다. 그러나 알루미늄 거푸집은 재료의 물성으로 인해 설치·해체작업 시 거푸집 타격 및 거푸집의 자유낙하 등으로 인한 소음발생이 필연적이며, 도심지 공사가 많은 공동주택 공사현장의 주요 민원발생 요인이 되고 있다. 이러한 민원발생은 공사의 중단 및 주민단체와의 소송 등을 야기하며, 이에 따른 공기 지연 및 공사비 상승 등의 추가적인 문제를 초래하고 있는 실정이다(서원중 2015).
현재까지 개발된 소음저감형 알루미늄 거푸집의 문제는?
최근 국내 공동주택 골조공사에 있어서 소음저감형 알루미늄 거푸집의 활용이 증가하고 있다. 그러나 현재까지 개발된 소음저감형 알루미늄 거푸집은 복잡한 작업프로세스로 인해 작업 생산성이 저하되고, 특히 설치 해체 작업 시 알루미늄의 물성으로 인해 발생하는 소음을 여전히 방지하지 못한다는 문제점을 지니고 있다. 따라서 본 연구의 목적은 새로운 소음저감형 알루미늄 거푸집의 최적 개념디자인을 제안하고, 최적 개념디자인을 토대로 제작된 워킹목업(Working Mock-up)의 기술적 타당성을 검토하는 것이다.
참고문헌 (15)
Doka North America (2011). "Dokaflex S, flexible hand set formwork system for floor slabs." (Oct, 05, 2014).
Hong, J. H., Yeom, D. J., Seo, J. H., and Kim, Y. S. (2015). "Selection of Optimal Conceptual Design for the Noise-reduced Aluminum System Form." The 6th International Conference on Construction Engineering and Project Management(ICCEPM 2015), KICEM, pp. 708-709.
Jo, G. T. (2005). Analytic Hierarchy Process. 1st ed, Donghyun Press, Seoul, pp. 49-84.
Kang, D. W., Moon, H. S., and Hyun, C. T. (2010). "A Study on the Productivity Analysis of Superstructure Construction for Multi-Housing Projects Using Construction Simulation." Journal of the Korea Institute of Building Construction, 26(4), pp. 123-131.
Kim, T. H., Kim, W. J., Kim, G. H., and Lee, D. B. (2008). "An Analysis of Rapid construction and Productivity of Formwork System by Using Aluminum Panel Form System with Dropping Beam." Journal of the Korea Institute of Building Construction, 28(1), pp. 523-526.
Kim, Y. W. (2013). "Developing a CYCLONE Module for Enactment and Revision of Construction Standard Production Unit System." Ph.D thesis, Semyung Univ., Jecheon, Korea.
Kim, Y. Y. (2012). "Study on the determinants of remodeling project by using AHP method." Ph.D thesis, Konkuk Univ., Seoul, Korea, pp. 48-50.
Korea Occupational Safety ＆ Health Research Institute (KISCO) (1987). A Study on the Estimation Criteria of Standard Safety Management Cost for Construction Work, KISCO Research Report.
Lee, J. H., Yang, S. H., and Kim, Y. S. (2012). "Development of an Automated Gangform Climbing System for Apartment Housing Construction." Korean Journal of Construction Engineering and Management, KICEM, 13(4), pp. 48-59.
New Excellent Technology(Net) (2011). A Construction Method for Slab and Stair Form using Aluminum Panel Form and Drop Beam(AFB System), NeT Research Report.
Sammok S-Form (2010). "Hi-Tech Form DROP SYSTEM." (Dec, 20, 2014).
Seo, W. J., Kim, Y. S., and Han, S. W. (2015). "A Study on the Calculation of Man Power Required for Noise-reduced Aluminum Form Construction using Simulation Technique." Journal of the Korea Institute of Building Construction, 31(4), pp. 127-136.
Seo, W. J., Seo, H. M., Hong, J. H., and Kim, Y. S. (2014). "A Study on the Development of System Aluminum Form for Noise Reduction." Proceedings of Korea Institute of Construction Engineering and Management Annual Conference, pp. 285-286.
Yeom, D. J., Lee, M. Y., Oh, S. W., Han, S. W., and Kim, Y. S. (2015). "Development of a Safety and Health Expense Prediction Model in the Construction." Korean Journal of Construction Engineering and Management, KICEM,, 16(6), pp. 63-72.
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