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문제 정의
- 그러나 현장에서 모듈러 시공 오차 관리가 체계적으로 이루어지지 않고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 모듈러 공법의 시공 오차를 관리하기 위한 프로세스 기반의 의사결정 모델을 제안하였다. 이에 따라, 다음과 같은 결론을 도출하였다.
- Chun (2003)은 설계 관리 위해 협업의 필요성을 강조하였고, 이를 위해 참여자간 의사결정을 적절하게 판단할 수 있는 의사결정 지원 프로세스를 구축하였다. 본 연구에서는 모듈러 공사의 시공단계에서 발생할 수 있는 불확실한 시공 오차 리스크를 관리하기 위해 프로세스 기반 관리 기법을 제안한다. 이는 새로운 시스템이나 공법을 적용하는 프로젝트에서 프로세스 흐름에 따라, 발생 가능한 위험을 확인하고, 그에 따라 각 단계별로 관리하여야 하는 공정을 분석하여 대응 방안을 마련할 수 있다.
- , 2010). 이에 본 연구에서는 모듈러 공법의 특성을 반영하여 현장 시공오차를 관리할 수 있는 의사 결정 지원 모델을 제안하며, 설계단계부터 제작, 시공 단계까지 일련의 과정을 유기적으로 고려할 수 있는 프로세스 기반의 현장 시공 오차 관리 방안을 수립하는 것을 목적으로 하였다.
제안 방법
- 1) 프로젝트의 특성 정보를 확인하고, 현장 정보 및 도면 정보를 수집하고 모듈러 유닛의 주요 접합부를 검토한다. 예를 들면, 코어 구조물의 구조 형태는 RC구조, 철골구조, 모듈러 구조 형태에 따라 기초 형태나 모듈러 유닛 구조 그리고 접합 방식이 달라질 수 있으므로, 각 공법에 대한 특성 정보를 수집한다.
- 2) 기존 데이터베이스를 통해 모듈러 공사에서 발생 가능한 시공 오차 요인을 분석하고, 시공 오차가 발생할 수 있는 주요 접합부와 공정의 특징, 의사결정 참여자에 관한 정보를 수집한다.
- 2) 연구의 범위는 현장 작업 공사와 모듈러 공사로 구분하였다. 현장 작업 공사는 RC 공법으로 이루어진 기초공사와 코어 공사로 구분하였고, 모듈러 공사는 운반, 양중, 조립 단계를 분석하였다.
- 3) 모듈러 공법에서 발생하는 시공 오차 요인을 분석하기 위해 사례조사와 문헌 조사를 수행하였으며, 전문가 인터뷰를 통해 6가지의 시공 오차 요인으로 분류하였다.
- 4) 시공 오차 발생 요인에 따라, 어떤 공정에서 시공 오차를 관리할 수 있는지 판단하기 위해 모듈러 공법이 수행되는 공사 프로세스를 분석하였다.
- 5) 본 연구를 통해 분석된 시공 오차 요인과 공사 프로세스를 바탕으로 모듈러 공법의 시공 오차 관리를 위한 의사 결정 프로세스와 프로세스 기반의 의사 결정 지원 모델을 제안하였다.
- 6) 모델의 활용성을 분석하기 위해 모듈러 공법이 적용된 프로젝트를 분석하여 시공 오차 관리가 필요한 공정을 분석하였으며, 그 공정을 현장 작업 공사와 모듈러 공사로 구분하여 개선된 프로세스 기반 시공 오차 관리 의사 결정 모델을 제안하였다.
- 공사 예정표와 현장 분석 및 공사 참여자 인터뷰를 통해 전체 공사 액티비티 중 시공 오차관리 공종에 해당하는 액티비티에 대하여 부분 공종을 도출하였다(Table 6).
- 본 연구에서는 모듈러 유닛의 주요 접합부에서 주로 발생하는 시공 오차 발생 요인에 대하여 분석하였으며, 접합 불일치, 수직 수평의 불일치, 허용오차 이상 벌어진 이격거리, 단차 발생, 기울어짐 등 여러 가지 형태로 나타날 수 있다는 점을 확인하였다. 다만 이러한 시공 오차 발생 요인은 매우 복합적이며 여러 가지 원인들에 의해 나타날 수 있으므로, 이러한 요인들은 설계 품질, 설계 변경, 제작 오차, 시공 품질, 모듈러 유닛의 변형, 작업자 숙련도로 총 6가지의 시공 오차 발생 요인으로 구분하고, 25가지 관리 요인을 분석하여 Table 3과 같이 나타내었다.
- 모듈러 공법을 활용하는 건설 현장의 시공 오차 발생 요인을 분석하기 위해 국·내외 모듈러 건축 프로젝트 시공 사례와 기존 연구 및 문헌을 조사하고 전문가 인터뷰를 통해 시공 오차 발생 요인을 도출하였다(Table 2).
- 이는 모듈러 프로젝트에 공통적으로 적용되는 상위 레벨의 프로세스라 할 수 있다. 모듈러 공사 프로세스 중 본 연구에서는 시공 단계에 해당하는 현장 공사, 운반, 양중, 조립 공사를 중심으로 연구를 진행하였다. 현장 공사는 모듈러 설계안과 공법에 따라 달라질 수 있으므로 본 연구에서는 RC공법과 모듈러 공법이 결합된 프로젝트로 한정하여 프로세스를 분석하였다.
- 모듈러 공사의 현장 작업 공사는 모듈러 유닛이 공장에서 제작되는 동안 현장에서 이루어지는 기초 공사, 코어 공사를 말하며, 모듈러 유닛과 직접적으로 맞닿는 주요 접합부를 중심으로 시공 오차 관리 의사 결정 모델을 제안한다(Fig. 4). 본 모델은 모듈러 유닛과 기초 슬라브간 볼트 조립으로 연결되는 사례를 바탕으로 구성되었으며, 기초 공사의 작업 순서는 측량, 먹줄, 거푸집, 철근배근, 앵커볼트 매립 위치 측량, 앵커볼트 매립, 템플릿 플레이트 설치, 앵커볼트 매립 고정, 콘크리트 타설 및 양생의 순서로 이루어진다.
- 4). 본 모델은 모듈러 유닛과 기초 슬라브간 볼트 조립으로 연결되는 사례를 바탕으로 구성되었으며, 기초 공사의 작업 순서는 측량, 먹줄, 거푸집, 철근배근, 앵커볼트 매립 위치 측량, 앵커볼트 매립, 템플릿 플레이트 설치, 앵커볼트 매립 고정, 콘크리트 타설 및 양생의 순서로 이루어진다. 주요 관리 포인트는 앵커볼트를 정확한 위치에 시공하였는지 확인하는 것이 중요하고, 만일 코어 공사가 동시에 진행되는 경우, 앵커볼트와 코어 접합면에 모듈러 유닛이 동시에 접합되므로 두 접합면을 모두 고려하여야 한다.
- 본 연구에서 제안하는 프로세스 기반의 시공 오차 관리 의사 결정 모델은 모듈러 공사에 참여하는 관리 주체가 공사 수행 일정에 따라, 어느 시점에 관리자를 투입시켜야 하는지 무엇을 관리하여야 하는지 그리고 어떠한 의사 결정을 하여야 하는지 가이드라인을 제시해줄 수 있는 모델이다. 본 연구결과의 적용 범위는 RC공법과 모듈러 공법이 결합된 모듈러 프로젝트에 한정되어 있으므로, 향후에는 PC 공법이나 철골공법과 결합된 모듈러 공법 혹은 전면 모듈러 공법에 대한 시공 오차 관리 방안과 관련된 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
- 앞서 분석된 시공 오차 발생 요인은 해당 공정이 착수되기 이전에 관리되어야 모듈러 공사의 시공성이 확보될 것이다. 본 연구에서는 Sacks (2004)과 Chun (2003)이 제안한 프로세스 모델을 바탕으로 각 공정별 시공 오차 관리를 위한 의사결정 모형을 제시한다. 이는 공사 착수전 공정에 따라 시공 오차를 유발할 수 있는 작업을 분석하고, 사전에 이를 관리할 수 있는 의사 결정 프로세스를 나타낸다.
- 본 연구에서는 국·내외 모듈러 건축 시공 사례, 문헌조사, 전문가 인터뷰를 바탕으로 모듈러 시공 오차 요인을 분석하였으며, 현장에서 이루어지는 공사인 시공 단계로 범위를 한정하여 연구를 수행하였다.
- 모듈러 건축 시공 단계에서 이루어지는 공사는 기초 공사 및 코어 공사를 수행하는 ‘현장 작업 공사’와 모듈러 유닛을 조립하는 ‘모듈러 설치 공사’로 구분되며, 본 연구에서는 모듈러 유닛이 조립되는 주요 접합부에서 발생 가능한 시공 오차를 대상으로 연구를 수행하였다. 시공 오차 발생 요인은 기존 모듈러 프로젝트의 시공 사례와 문헌 고찰을 통해 확인하였고, 모듈러 프로젝트를 수행한 경험이 있는 전문가와 인터뷰를 통해 요인을 도출하였다. 이를 바탕으로 모듈러 공사 공종별 시공 오차 관리 단계를 분석하고 관리방안 및 대응방안을 구축하기 위한 의사 결정 모델을 제안하였다.
- 시공 오차 발생 요인은 기존 모듈러 프로젝트의 시공 사례와 문헌 고찰을 통해 확인하였고, 모듈러 프로젝트를 수행한 경험이 있는 전문가와 인터뷰를 통해 요인을 도출하였다. 이를 바탕으로 모듈러 공사 공종별 시공 오차 관리 단계를 분석하고 관리방안 및 대응방안을 구축하기 위한 의사 결정 모델을 제안하였다. 본 모델은 모듈러 공사의 시공 오차를 관리하기 위한 프로세스 기반의 의사 결정 모델이며, RC 공법과 모듈러 공법이 결합된 모듈러 프로젝트에 한정된 의사 결정 모델이다.
- 모듈러 공사 프로세스 중 본 연구에서는 시공 단계에 해당하는 현장 공사, 운반, 양중, 조립 공사를 중심으로 연구를 진행하였다. 현장 공사는 모듈러 설계안과 공법에 따라 달라질 수 있으므로 본 연구에서는 RC공법과 모듈러 공법이 결합된 프로젝트로 한정하여 프로세스를 분석하였다. 모듈러 시공 프로세스는 Fig.
- 2) 연구의 범위는 현장 작업 공사와 모듈러 공사로 구분하였다. 현장 작업 공사는 RC 공법으로 이루어진 기초공사와 코어 공사로 구분하였고, 모듈러 공사는 운반, 양중, 조립 단계를 분석하였다.
대상 데이터
- 1) 본 연구에서는 모듈러 공법을 활용한 프로젝트를 대상으로 연구를 수행하였다.
- 모듈러 건축 시공 단계에서 이루어지는 공사는 기초 공사 및 코어 공사를 수행하는 ‘현장 작업 공사’와 모듈러 유닛을 조립하는 ‘모듈러 설치 공사’로 구분되며, 본 연구에서는 모듈러 유닛이 조립되는 주요 접합부에서 발생 가능한 시공 오차를 대상으로 연구를 수행하였다.
- 이를 바탕으로 모듈러 공사 공종별 시공 오차 관리 단계를 분석하고 관리방안 및 대응방안을 구축하기 위한 의사 결정 모델을 제안하였다. 본 모델은 모듈러 공사의 시공 오차를 관리하기 위한 프로세스 기반의 의사 결정 모델이며, RC 공법과 모듈러 공법이 결합된 모듈러 프로젝트에 한정된 의사 결정 모델이다. 또한, 본 모델은 Sack (2004)의 절차 중심의 프로세스 구성법과 Chun (2008)이 구축한 의사결정 지원 프로세스를 참조하여 구성되었다.
- 프로세스 기반 시공 오차 관리 의사 결정 모델의 활용성을 검토하기 위해 모듈러 공사가 진행 중인 프로젝트를 대상으로 선정하여 분석하였다. 해당 프로젝트는 공동주택에 모듈러 공법을 적용한 국내 공공 건축물로 철근 콘크리트 구조와 모듈러 구조로 이루어져있으며, 기초, 필로티 및 코어 부분은 RC 공법으로 시공되고 필로티 상부에 모듈러 공법이 적용된 구조이다 4층 및 6층으로 구성된 두 개의 건물에 총 32개 모듈러 유닛이 설치되었으며, 총 30세대로 구성하고 있다(Table 5).
- 프로세스 기반 시공 오차 관리 의사 결정 모델의 활용성을 검토하기 위해 모듈러 공사가 진행 중인 프로젝트를 대상으로 선정하여 분석하였다. 해당 프로젝트는 공동주택에 모듈러 공법을 적용한 국내 공공 건축물로 철근 콘크리트 구조와 모듈러 구조로 이루어져있으며, 기초, 필로티 및 코어 부분은 RC 공법으로 시공되고 필로티 상부에 모듈러 공법이 적용된 구조이다 4층 및 6층으로 구성된 두 개의 건물에 총 32개 모듈러 유닛이 설치되었으며, 총 30세대로 구성하고 있다(Table 5).
이론/모형
- 본 모델은 모듈러 공사의 시공 오차를 관리하기 위한 프로세스 기반의 의사 결정 모델이며, RC 공법과 모듈러 공법이 결합된 모듈러 프로젝트에 한정된 의사 결정 모델이다. 또한, 본 모델은 Sack (2004)의 절차 중심의 프로세스 구성법과 Chun (2008)이 구축한 의사결정 지원 프로세스를 참조하여 구성되었다.
성능/효과
- 5) 각 공정에 따라 선정된 최적안은 계획된 공사 일정표, 시공 오차 관리 공정, 공사 작업 순서, 시공 오차 관리 방안에 반영하고 모듈러 공사 시공 오차를 효과적으로 관리할 수 있도록 의사 결정을 지원한다.
- 모듈러 공법의 시공 오차는 조립 단계에 모든 과정의 결과물이 나타날 수 있다. 결과적으로 시공 오차가 발생했다고 판단할 수 있는 요건은 모듈러 유닛을 현장에 시공된 구조물과 조립하였을 때, 오차 없이 원활하게 시공되는가에 대한 결과론적 판단 하에 시공오차 발생 여부를 판단할 수 있다는 것이다. 따라서 매 층마다 모듈러 유닛이 적층되어 건설되는 모듈러 공법은 최하층의 기초부와 코어부가 만나는 지점에서의 시공 정밀도를 우선적으로 고려하여야 하며, 조립된 이후에 매 층마다 누적되는 오차를 관리하여야 하므로, 측정값에 따른 적절한 의사결정이 이루어져야한다.
- 본 연구에서는 모듈러 유닛의 주요 접합부에서 주로 발생하는 시공 오차 발생 요인에 대하여 분석하였으며, 접합 불일치, 수직 수평의 불일치, 허용오차 이상 벌어진 이격거리, 단차 발생, 기울어짐 등 여러 가지 형태로 나타날 수 있다는 점을 확인하였다. 다만 이러한 시공 오차 발생 요인은 매우 복합적이며 여러 가지 원인들에 의해 나타날 수 있으므로, 이러한 요인들은 설계 품질, 설계 변경, 제작 오차, 시공 품질, 모듈러 유닛의 변형, 작업자 숙련도로 총 6가지의 시공 오차 발생 요인으로 구분하고, 25가지 관리 요인을 분석하여 Table 3과 같이 나타내었다.
- 앞서 분석된 사례를 바탕으로 본 연구에서 제안하는 의사결정 지원 모델이 공사 현장에서 시공 오차 관리를 위한 목적으로 활용될 수 있도록 구성하였으며, 현장 분석과 공사 참여자 및 전문가 자문을 바탕으로 실용성을 확보하고 세부 공정에 따라 의사 결정 시점과 대안 결정을 지원할 수 있도록 개선하였다(Fig. 4, Fig. 5).
후속연구
- 이는 새로운 시스템이나 공법을 적용하는 프로젝트에서 프로세스 흐름에 따라, 발생 가능한 위험을 확인하고, 그에 따라 각 단계별로 관리하여야 하는 공정을 분석하여 대응 방안을 마련할 수 있다. 그러므로 모듈러 공법을 적용하는 건축 프로젝트에서 현장 시공 프로세스에 따라 발생 가능한 시공 오차 요인을 분석함으로써, 각 단계별 관리 방안을 제안할 수 있을 것이다.
- 그러나 현장에서 이루어지는 작업들은 외부 환경이나, 작업자의 숙련도 혹은 재료적 특성에 의해 시공 오차가 빈번하게 발생하는 것이 현실이다(Kang, 2001; Choi, 2015). 따라서, 이에 대한 적절한 대응 방안으로써 공장에서 제작되고 있는 모듈러 유닛의 품질 상태(부재 치수 혹은 접합면 상태 등)를 고려하여 현장이나 공장에서 적절한 조치를 취하여야 하고, 모듈러 유닛이 적층됨에 따라 누적되는 시공 오차를 관리할 수 있도록 매 층마다 시공 품질을 점검할 수 있는 수단을 마련하여야 한다. 또한, 공사 감독자 혹은 모듈러 설치 업체가 시공 오차 발생 여부를 확인하고, 적절한 대응을 할 수 있도록 의사 결정을 지원하는 관리 체계가 마련되어야 한다.
- 본 연구에서 제안하는 프로세스 기반의 시공 오차 관리 의사 결정 모델은 모듈러 공사에 참여하는 관리 주체가 공사 수행 일정에 따라, 어느 시점에 관리자를 투입시켜야 하는지 무엇을 관리하여야 하는지 그리고 어떠한 의사 결정을 하여야 하는지 가이드라인을 제시해줄 수 있는 모델이다. 본 연구결과의 적용 범위는 RC공법과 모듈러 공법이 결합된 모듈러 프로젝트에 한정되어 있으므로, 향후에는 PC 공법이나 철골공법과 결합된 모듈러 공법 혹은 전면 모듈러 공법에 대한 시공 오차 관리 방안과 관련된 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다. 본 연구의 결과물은 모듈러 공법을 활용한 시공 관리기법의 기반을 될 수 있고, 이를 바탕으로 모듈러 공법의 시공품질이 개선될수록 모듈러 건축물이 고품질의 시공 기술로 정착될 수 있을 것이라 판단한다.
- 본 연구결과의 적용 범위는 RC공법과 모듈러 공법이 결합된 모듈러 프로젝트에 한정되어 있으므로, 향후에는 PC 공법이나 철골공법과 결합된 모듈러 공법 혹은 전면 모듈러 공법에 대한 시공 오차 관리 방안과 관련된 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다. 본 연구의 결과물은 모듈러 공법을 활용한 시공 관리기법의 기반을 될 수 있고, 이를 바탕으로 모듈러 공법의 시공품질이 개선될수록 모듈러 건축물이 고품질의 시공 기술로 정착될 수 있을 것이라 판단한다.
- 이는 공사 착수전 공정에 따라 시공 오차를 유발할 수 있는 작업을 분석하고, 사전에 이를 관리할 수 있는 의사 결정 프로세스를 나타낸다. 비록 본 모델은 개별 프로젝트의 복잡성을 완벽하게 설명할 수는 없지만, 상위레벨의 액티비티에 대한 중요한 문제들을 해결하는데 가이드를 제시해줄 수 있을 것이다.
- 예를 들면, 기초 공사에서 모듈러 유닛과 접합되는 앵커볼트가 콘크리트의 수축양생에 의해 위치가 변형될 우려가 있는 경우, 현 프로젝트의 진행 단계에 따라 여러 가지 다른 대안을 설정할 수 있을 것이다. 첫째, 설계 단계에서 관리 방안을 마련할 경우 하부 구조의 시스템을 변경할 수 있을 것이며, 둘째, 앵커볼트를 설치하고 콘크리트 타설 전 단계에 앵커 볼트 간 임시 프레임을 설치하여 위치 변형을 방지할 수 있는 방안을 마련할 수 있을 것이다. 만약 앵커볼트의 위치가 변형된 사후 대응 방안에 대해서는 변형 정도에 따라, 재조정 혹은 재설치의 대안을 선정할 수 있으며, 재설치가 불가할 경우에는 모듈러 유닛과 코어 구조물 간의 접합부를 조정하는 대안을 마련할 수 있다.
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