[논문]한국의 공업화건축 공법 도입활용과정 분석을 통한 3D 프린팅기술 개발 방향성 연구

이성민; 이필원; 조후영; 이재헌

doi:10.9712/kass.2017.17.4.059

한국의 공업화건축 공법 도입활용과정 분석을 통한 3D 프린팅기술 개발 방향성 연구
Discovering Applicable Lessons for '3D Printing R/D Project' Implementation Through Studying the Process of Adopting Overseas Industrialized Building Production Technological Knowhow in the Korean Context 원문보기

한국공간구조학회논문집 = Journal of the Korean Association for Spatial Structures, v.17 no.4, 2017년, pp.59 - 68

이성민 ((재)한국건설품질연구원) , 이필원 ((재)한국건설품질연구원) , 조후영 (미래3D프린팅 주택제작원) , 이재헌 (서울대학교 건축학과)

Abstract ▼ AI-Helper

This paper aims at finding some lessons applicable to successful implementation of 'The 3D Printing R/D Project' through both examining the process of adopting overseas industrialized housing production technological knowhow by home builders during the 1970's~1980's period and thereafter until now the various efforts to adjust the technologies efficiently to the Korea's unique situation. Some meaningful lessons can be summarized as follows; I) Deep understanding of 3DP technological know-why along with its inheritance, II) Readjusting of R/D period and goals(cf. Global leader Winsun's 15 years experiment), III) Restructuring for more collaborative R/D B&E system among participating researchers IV) Fostering 3DP expert-engineers and technicians from the early stage, V) Clearing legal barriers in users' adopting 3DP methods necessary, VI) Development of appropriate building material besides concrete. Therefore, it is highly recommended that the above-mentioned 6 lessons positively accepted and applied to the Research Implementation Plan in due course, especially by KICT consortium and KAIA under the guidance of Ministry of Land, Infrastructure and Transport.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

1970년대 초 우리나라에 도입되어 활용되고 있는 외국의 공업화주택공법에 대한 사례분석을 통해, 도입·정착과정에서 우리가 겪은 시행착오의 사례와 근본원인을 본 연구를 통해 찾았으며 이를 통해 앞으로 3D 프린팅 기술의 개발과 활용이 실패하지 않도록 연구 개발의 방향성을 다음과 같이 제시하고자 한다.
3D 건축기술 개발 사업을 보다 효율적으로 추진하기 위한 방안의 하나로서, 1970년대 초 우리나라에 도입되어 활용되고 있는 외국의 공업화주택공법에 대한 사례분석을 통해, 도입·정착과정에서 우리가 겪은 시행착오의 근본원인과 교훈을 의미 있는 수준으로 찾아내보고자 한다.
1972년에는 대한주택공사가 일본 대성건설과 합작으로 (주)한성PC를 설립하여 PC 콘크리트 판넬을 생산하기 시작하였다⁶⁾. 따라서 본 논문에서는 우리나라 공업화주택공법 도입 원년을 1972년으로 판단하였다.
4차 산업혁명의 핵심기술 중 하나인 3D 프린팅 건축기술은 기존의 공업화건축에서 지향하였던 대량생산, 공기단축, 인력절감 뿐 아니라, 다양한 디자인으로 발전해가는 건설산업의 추세에 맞춰 비정형 건축물에도 크게 유용한 기술로서, 앞으로의 건설시장에 큰 변화를 가져올 것으로 예측된다. 본 연구의 궁극적인 목적은 3D 프린팅 기술이 조기에 정착되어 활용되기 위한 방향을 제안하는 것이다. 3D 건축기술 개발 사업을 보다 효율적으로 추진하기 위한 방안의 하나로서, 1970년대 초 우리나라에 도입되어 활용되고 있는 외국의 공업화주택공법에 대한 사례분석을 통해, 도입·정착과정에서 우리가 겪은 시행착오의 근본원인과 교훈을 의미 있는 수준으로 찾아내보고자 한다.
3D 건축기술 개발 사업을 보다 효율적으로 추진하기 위한 방안의 하나로서, 1970년대 초 우리나라에 도입되어 활용되고 있는 외국의 공업화주택공법에 대한 사례분석을 통해, 도입·정착과정에서 우리가 겪은 시행착오의 근본원인과 교훈을 의미 있는 수준으로 찾아내보고자 한다. 이를 통해 앞으로 개발될 3D 프린팅 기술의 개발과 활용이 실패하지 않도록 연구 개발의 방향성을 제시하고자 한다.

가설 설정

7) 우리 실정에 적합한 3D 프린팅용 건축재료의 조기개발이 시급하다. 앞에서 인용한 연구단 연구개발 계획서에 의하면 콘크리트 위주의 복합재료를 개발 예정인데 토산재료인 Steel slag, 황토 등 보다 다양한 재료가 개발되고 시공성과 경제성 등이 검증되어야 한다.

제안 방법

본 연구를 위해 국내 문헌 조사를 통한 관련 자료 수집 및 분석, 학계·산업계 전문가를 대상으로 한 설문조사, 전문가 자문회의 3회, 현장방문 5회 등을 실시하였다.

대상 데이터

3D 프린팅 기술개발 방향을 연구하기 위해 우리나라에 도입되어 활용되고 있는 공업화주택공법과 관련한 사례를 분석하였으며, 1971년부터 2017년 초까지 46년을 연구조사 대상기간으로 하였다. 또 공업화건축공법을 적용한 건축물의 대상 범위가 넓기 때문에 본 연구에서는 조립식주택공법을 포함하는 공업화주택공법을 연구대상으로 하였다.
3D 프린팅 기술개발 방향을 연구하기 위해 우리나라에 도입되어 활용되고 있는 공업화주택공법과 관련한 사례를 분석하였으며, 1971년부터 2017년 초까지 46년을 연구조사 대상기간으로 하였다. 또 공업화건축공법을 적용한 건축물의 대상 범위가 넓기 때문에 본 연구에서는 조립식주택공법을 포함하는 공업화주택공법을 연구대상으로 하였다.

성능/효과

(1) 1970년대 초부터 1990년대까지 걸친 소위 개발시대에는 총 주택 공급량의 약 3∼4% 수준까지 공업화공법공동주택이 점유하였다.
1) 외국기술이 특정시기에 편중, 10여 개의 민간 기업 중심으로 경쟁적으로 도입‧적용(약 11개 공법) 되었으며, ‘공업화를 뒷받침하는 과학화와 합리화’9)에 대한 기본적 이해가 매우 부족했다.
1) 이 연구를 통하여 약 50년 간 우리나라에 도입‧활용되어 온 외국의 공업화주택공법에 대하여 외래 기술이 장기간에 걸쳐 심화‧확산단계로 진입중임을 평가하였다. 이 단계까지 오면서 보여준 여러 특징을 다음의 2가지로 요약할 수 있다.
1) 학술논문 정보서비스 기관인 AURIC, Codil, 대한건축학회를 검색한 결과, 공업화주택 혹은 조립식주택 주제어 아래 약 250여 건을 찾아낼 수 있었으나, 본 논문 주제와 밀접하게 관련된 자료는 소수였다. 대부분 공법의 개선·개량 관점이고, 연구주제와 관련이 일부 있는 박사 학위 논문은 10건을 찾을 수 있었다.
2) 1970년대 초·중반에 국립건설연구소와 대한주택공사 등 공공 부분이 공업화주택공법 도입의 초기단계를 주도하였으며 특히 국립건설연구소에서 모듈설계, 조립식주택 기술 지침서 등 5건을 발간해 대학과 산업계에 조립식주택공법에 대한 이해도를 넓히는 데 기여하였다.
2) 3D 프린팅 기술 연구 개발에 있어서도 개발 초기단계이므로, 현실에 부합하지 않는 과도한 추진 목표와 짧은 개발 기간에 대한 재검토가 필요하다. 우리나라의 공업화주택공법은 약 50년에 걸쳐 도입, 소화‧개량, 정착‧심화, 확산단계를 밟아왔었다.
2) 우리정부가 선진국이 공통적으로 지향한 목표 즉 ‘Open-system에 의한 공업화주택 중심의 양산체제의 확립’을 주택공급정책의 주요 목표‧수단으로 초기단계인 1970년대부터 설정하지 못하였고, 지나치게 민간기업에 맡김에 따라 장기적이고 종합적인 정책추진이 미흡하게 되었다.
3) 설계 및 자재 대한 MC(기준척도조정) 등 기술적 기반이 적기에 충분히 다져지지 못한 채 현장 및 생산 공법 위주로 도입, 활용되고 기술의 고도화에 필요한 표준화, 규격화, 부품화의 발전이 상당히 지연되었다. 영국이나 덴마크의 경우 30~50년 동안 기반을 다진 것으로 알려져 있다.
4) 기업 측면에서 볼 때, 주택산업구조의 낙후성과 과도한 이윤추구 경향으로 기술투자와 신공법 개발에 소홀한 경향이 있었다. 이로 인해 IMF 사태 발생 시 여러 주택 전문 중대형 기업이 도산하였다.
그 결과, 공업화주택의 성공요소 중 하나인 중심 추진조직체의 부재로 산·학·연·관의 역할분담이 아주 미흡했다.
학문적‧이론적 관심과 성과가 약간의 시차를 두면서 연구논문으로 활발히 나타나는 경향을 고려할 때, 1990∼1995년에 활발한 발표활동을 보이는 배경은 주택 200만호 건설추진계획이 1988년 발표되고, 정부의 공업화주택 촉진 종합대책이 1991년에 발표된 데 영향을 많이 받은 것으로 보인다.

후속연구

6) 또 현재의 공업화주택 인정제도도 장수명 주택 인증제도에 비해 큰 효과를 보지 못하고 있는 바, 일본의 B/L을 참고하여 장수명 주택인증제도 수준 이상으로 보완하여야 할 것이다. 특히 BIM의 활용도를 현재보다 대폭 높여야 3D 프린터를 원활히 구동시킬 수 있는 수준의 Design modelling이 가능할 것으로 판단된다¹⁷⁾.
앞에서 인용한 연구단 연구개발 계획서에 의하면 콘크리트 위주의 복합재료를 개발 예정인데 토산재료인 Steel slag, 황토 등 보다 다양한 재료가 개발되고 시공성과 경제성 등이 검증되어야 한다. 동시에 Total PC 공법이 근래 복합 PC 공법, PC 부분 적용 등으로 진화하여 온 것처럼 3D 프린팅 기술개발의 경우도 On site와 Off site operation의 적절한 통합(Integration)에 대한 기본 원칙을 초기단계부터 집중적으로 연구하여야 할 것이다¹⁸⁾.
그럼에도 국가 및 사회가 사용하는 기술은 가치 독립적인 것이 아니라 인간과 사회와 관계 속에서 형성되고 변화된다는 ‘기술형성론’의 관점에 비추어 볼 때, 우리나라가 경험해 온 약 50년 간의 특유의 경제, 사회적 조건이 반영되는 것이 좋을 것이다. 또 공업화주택기술의 도입, 소화 및 개량 과정을 통해 체득한 성공과 실패의 경험을 앞으로 전개될 건축분야 3D 프린팅 연구 개발 과정에서 효과적으로 활용한다면 얻게 될 이점과 효과가 클 것으로 기대된다.
7) 우리 실정에 적합한 3D 프린팅용 건축재료의 조기개발이 시급하다. 앞에서 인용한 연구단 연구개발 계획서에 의하면 콘크리트 위주의 복합재료를 개발 예정인데 토산재료인 Steel slag, 황토 등 보다 다양한 재료가 개발되고 시공성과 경제성 등이 검증되어야 한다. 동시에 Total PC 공법이 근래 복합 PC 공법, PC 부분 적용 등으로 진화하여 온 것처럼 3D 프린팅 기술개발의 경우도 On site와 Off site operation의 적절한 통합(Integration)에 대한 기본 원칙을 초기단계부터 집중적으로 연구하여야 할 것이다¹⁸⁾.
특히 국제적인 산·학·연 협력 연구 개발 체제로 공동 연구 개발 추진, 생산 및 판매부문의 플랫폼 구축 활용과 이를 통한 마케팅 강화 방안 등에 대한 실용성 있는 연구개발 결과가 제시되어야 한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	군사혁명정부가 1차 경제개발 5개년 계획에 착수하여 도시 주택문제의 해결을 위해 무엇을 시도하였는가?	1950년대 후반부터 전후 복구가 본격화되고 군사 혁명정부가 1차 경제개발 5개년 계획에 착수하면서 도시 주택문제의 신속한 해결을 위해, 우선 단독주택용 PC 공법 적용과 공장건설(한미재단, 주택영단, 대한주택공사)이 시도되었으나 생산 공장의 규모와 설비 측면에서 보면 파일럿 플랜트(Pilot plant) 성격이 크다1).이후 1970년 유엔 파견 대한주택공사 고문 KarlBlach의 Prefabrication 기술도입에 대한 특별 강연2),5)은 건축 학계의 관심을 일깨웠고, 이후 박윤성, 홍성목, 조창걸, 원정수, 이문섭, 김문한, 문재경, 조후영 등에 의해 기초적 연구 개발이 시작되었다.
	3D 프린팅 건축기술에게 추후 어떤 점을 예측할 수 있는가?	우리나라에서도 건설 산업의 신 성장 동력 창출을 주요목적으로 국토교통부(이하 국토부)가 2015년 부터 3D Printing(이하 3DP) 건축기술 연구 개발사업을 국토교통과학기술진흥원(이하 KAIA)과 함께 착수하였다. 4차 산업혁명의 핵심기술 중 하나인 3D 프린팅 건축기술은 기존의 공업화건축에서 지향하였던 대량생산, 공기단축, 인력절감 뿐 아니라, 다양한 디자인으로 발전해가는 건설산업의 추세에 맞춰 비정형 건축물에도 크게 유용한 기술로서, 앞으로의 건설시장에 큰 변화를 가져올 것으로 예측된다. 본 연구의 궁극적인 목적은 3D 프린팅 기술이 조기에 정착되어 활용되기 위한 방향을 제안하는 것이다.

참고문헌 (18)

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KAIA+ Super Tall Bldg R/BD&E Center (RIST), Restructuring Program Plan ,2006.5, PP1-34
Jack Balderrama Morley, Architects : Here's the Problem with 3D Printed Buildings, https://architizer,com/blog/3-d printedbuildings-future-or-gimmick

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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