[논문]유니트 커튼월 멀리온 레일 양중 시스템의 경제성 및 현장 적용 가능성에 관한 연구

정의인; 김해나; 김봉주

doi:10.5345/jkibc.2021.21.1.041

[국내논문] 유니트 커튼월 멀리온 레일 양중 시스템의 경제성 및 현장 적용 가능성에 관한 연구
A Study on the Economic and the Field Application Feasibility of Unit Curtain Wall Mullion Rail Lift System 원문보기

한국건축시공학회지 = Journal of the Korea Institute of Building Construction, v.21 no.1, 2021년, pp.41 - 49

정의인 (Department of Architectural Engineering, Kongju National University) , 김해나 (Graduate School, Kongju National University) , 김봉주 (Department of Architectural Engineering, Kongju National University)

초록
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본 연구는 최근 고층 건축물의 외장 마감으로 사용되는 커튼월 중, 유니트 커튼월 방식의 양중 문제 해결을 위하여 커튼월의 수직부재인 멀리온을 레일로 활용하고자 하였다. 커튼월 멀리온의 레일 적용에 따른 양중 가능 여부는 Mock-Up Test의 진행을 통해 20m/sec의 풍속에도 양중이 가능한 것으로 나타났으며, 비교를 위해 선정된 현장 기준으로 공사 기간은 약 20% 단축이 가능하며 투입 인원은 약 33%를 줄일 수 있을 것으로 분석되었으며, 10,000㎡의 설치를 가정하면 80% 이상의 시공비용 절감이 가능한 공법으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was to solve the lift problem of the existing unit curtain wall type by using the vertical material mullion as a rail in curtain wall, which is recently used as an external finishing material for high-rise buildings. It has been shown that the application of the curtain wall mullion's rail can be quantified even at 20m/sec wind speed through the Mock-Up test. Based on the sites selected for comparison of construction methods, it was analyzed that the construction period could be shortened by 48 days, or about 20 percent. It was analyzed that the number of construction workers could be reduced by about 33 percent from the previous nine to six. Based on these results, assuming the installation of curtain wall units of 10,000㎡, it is judged that construction cost can be reduced by 80% or more.

주제어

표/그림 (17)

그림 Figure 1. Installation process of curtain wall unit
그림 Figure 2. Bucket lift truck
그림 Figure 4. Tower crane
그림 Figure 3. Cargo crane
표 Table1. Comparison of lifting equipment for curtain wall
그림 Figure 5. Lift car
그림 Figure 6. Winch
그림 Figure 7. Mullion rail system design
그림 Figure 8. Turbofan engine
그림 Figure 9. Mock-up test design
그림 Figure 10. Visually check rail for damage and deformation
표 Table 2. Factors and levels for mock-up test
표 Table 3. Mock-up test result
표 Table 4. Mullion rail unit constructability evaluation
그림 Figure 11. Unit curtain wall-mullion rail unit time comparison
그림 Figure 12. Unit curtain wall-mullion rail unit cost comparison
표 Table 5. Mullion rail unit economic evaluation

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 최근 고층 건축물의 외장 마감으로 사용되는커튼월 중, 유니트 커튼월 방식의 양중 문제 해결을 위하여커튼월의 수직부재인 멀리온을 레일로 활용하고자 하였다. 커튼월 멀리온의 레일 적용에 따른 양중 가능 여부는 Mock-Up Test의 진행을 통해 20m/sec의 풍속에도 양중이 가능한 것으로 나타났으며, 비교를 위해 선정된 현장 기준으로 공사 기간은 약 20% 단축이 가능하며 투입 인원은약 33%를 줄일 수 있을 것으로 분석되었으며, 10, 000㎡의설치를 가정하면 80% 이상의 시공비용 절감이 가능한 공법으로 판단된다.
본 연구에서는 이러한 유니트 커튼월의 양중과정에서 기후와 환경 영향을 최소화하기 위해 수직부재인 멀리온을레일로 활용하여 양중 시스템을 개발하여 적용하고자 하였으며, 그에 따른 현장적용 가능성과 경제성을 검토하고자 한다.
실제 레일 양중 시스템의 현장 적용성 검토를 위해 Laboratory Mock-Up Test 중 동압 수밀성능 시험에 사용되는 터보팬 엔진의 풍속조건을 다르게 하여 적용 가능성을 확인하였다.

제안 방법

경제성 평가의 경우, 실제 유니트 커튼월로 시공된 현장의 작업일지를 기반으로 투입 인원, 기후 및 환경에 따른 양 중 불가 기간을 확인하고, 멀리온 레일 양중 시스템을 적용할 때의 차이를 비교하여 경제성을 평가하였다.
기존 유니트 커튼월 시스템과 멀리온 레일 양중 시스템을 대상으로 양중 시간과 인건비를 포함하여 양중 비용, 투입 인원 및 설치시간을 통해 설치비용을 계산하였다. 이러한 양중비용 및 설치비용을 계상하여 최종적인 시공비용을 산출하여 경제성을 평가하였다.
기존 유니트 커튼월 시스템의 양중 시간은 현장에 반입하여 설치된 총 유니트 커튼월 세트와 작업팀의 설치 시간을 근거로 적재시간을 포함하여 계산된 값을 작업일지와 공사 일보의 투입 인원 및 전문가 자문을 통해 산출하여 사용하였으며, 대기시간은 고려하지 않았다.
멀리온 레일 양중 시스템이 적용된 유니트 커튼월의 실제 양중 가능성 및 작업 시 풍속에 따른 영향 여부와 이에 따른 작업 가능성을 검토하기 위해 Mock-Up Test를 실시하였다.
본 연구에서는 기존 유니트 커튼월 시스템 시공방식과 멀리 온 레일 양중 시스템을 비교하여 시공성 및 경제성으로 비교 및 평가하였다. 그러나 본 연구의 결과는 실제 시공된 현장의 작업일지와 공사 일보를 통한 투입인원, 기후 및 환경에 따른 공사중지 일수, 전문가 자문을 토대로 멀리 온 레일 양중 시스템의 투입 예상 인원을 통한 계산으로 산출된 결과로 실제 시공결과와 다소 차이가 있을 수 있다.
산업안전보건법에 의한 산업안전보건기준에 관한 규칙의 제37조에 따라 최대 시공 가능 풍속과 최대 양중 속도를 알아보기 위해 인자 및 수준을 선정하였다[9].
양중 가능 여부의 판정은 풍속에 의한 실험 이후 멀리 온 레일의 구부러짐이나 휨과 기타 변형이 발생하지 않은 경우, 양중 가능으로 판정하였고 유리의 파손, 레일 혹은 커튼월 프레임의 휨 등이 발생된 경우를 불가능으로 판정했다. 실험 후, 육안 관찰하였을 때 눈에 띄는 변형이나 휨 등 나타나지 않았다(Figure 10).
양중 비용은 양중 시간과 소요 인건비를 계산하여 산출하고 기존 유니트 커튼월 시스템과 비교하였다.
이러한 양중비용 및 설치비용을 계상하여 최종적인 시공비용을 산출하여 경제성을 평가하였다.
이를 위해 멀리온 레일 양중 시스템을 직접 시공하여 풍속에 따른 양중 가능 여부를 평가하고, 시공 가능성을 평가하였다.
이를 토대로 3장에서 기존 유니트 커튼월의 시공방법과 양중 장비 검토와 멀리온 레일 양중 시스템의 시공방법을 비교하였다.
시공현장에 적용하였다. 적용 사례는 실제 B 업체에서 진행된 현장의 작업일지와 공사 일보 등을 토대로 공사 물량 및 기간, 공사 불가 일수 등을 주요 평가항목으로 선정하였으며 동일한 현장 규모에 멀리온 레일 양중 시스템 적용을 가정하여 비교하였다.
풍력시험에 의한 Mock-Up Test 결과를 기존 유니트커튼월 시공현장에 적용하였다. 적용 사례는 실제 B 업체에서 진행된 현장의 작업일지와 공사 일보 등을 토대로 공사 물량 및 기간, 공사 불가 일수 등을 주요 평가항목으로 선정하였으며 동일한 현장 규모에 멀리온 레일 양중 시스템 적용을 가정하여 비교하였다.

대상 데이터

본 연구는 공장에서 제작된 유니트 커튼월을 멀리온 레일 양중 시스템에 적용하는 것을 대상으로 하였다.
실험에 사용된 재료는 KS D 6759에 따른 알루미늄 압출형재 6063 T5 형재를 멀리온 레일로 압출하여 사용하였고 실험 조건은 KS F 2297에 준하는 온도 및 습도 조건에서 실험 하였다[7, 8].
실험체는 20m 높이, 1m 너비로 제작되었다.

데이터처리

5.2 설치비용

설치시간과 인건비를 계산하여 설치비용을 산출해 기존유니트 커튼월 시스템과 비교하였다.

성능/효과

1) 현재 산업안전보건법 시행규칙에 의해 공사작업 중지에 해당하는 풍속은 15m/sec로 규정되어 있으며, 이에 따라 기존 유니트 커튼월의 양중 및 시공은 해당 풍속 이하에서 이루어지지만 개발 시스템의 경우, 실 대 실험 평가를 통해 풍속 20m/sec에서 24.5m/min 의 양중 속도를 유지할 수 있는 것으로 나타나 풍속의 영향이 적은 것으로 나타났다.
2) 본 연구에서 선정한 공사 규모에서 기존 유니트 커튼월 시스템의 경우 풍속 및 기후의 영향으로 48일의 공사 불가 일수가 발생하였고, 멀리온 레일 양중 공법을 적용할 경우, 풍속의 영향을 받지 않아 공사 기간을 20% 이상 단축할 수 있을 것으로 판단된다.
3) 기존 유니트 커튼월 시스템 방식에 비해 양중과 설치에 투입되는 인원이 3명 정도 감소하여 이에 따른 인건비가 약 33% 절감이 가능할 것으로 판단된다.
4) 시공비용은 공사 기간의 단축과 인건비 절감으로 인해 기존 공법보다 약 82% 절감할 것으로 판단된다. 이에 따른 추가적 기대효과로는 외장마감 공사 기간 단축을 통한 내부 마감 등의 후속 공정의 지연 없는 빠른 투입이 가능한 점과 양중 장비 사용 비용, 현장 운영 기간 단축 등에 따른 간접비용은 절약도 가능할 것으로 예상된다.
경제성 평가결과 기존 유니트 커튼월 시스템의 시공비용과 멀리온 레일 양중 시스템의 시공비용 차이는 공사 기간의 단축, 인건비 절감에 기인한 것으로 분석된다.
’라고 제정되어 있어 풍속이 강한 경우 공사가 중단되어 공기가 연장된다는 문제점이 발생하게 된다[9]. 그러나멀리온 레일 양중 시스템의 경우 Mock-Up Test 시험결과 약 16.0m/sec, 20.0m/sec의 풍속에서도 양중속도 24m/min를 유지하여 양중이 가능한 것으로 나타났다.
기존 연구의 고찰을 통해 커튼월 시공단계에서 자재의 반입과 시공 층으로의 양중이 후속 공정과 현장의 자재관리, 공사 기간에 미치는 영향이 큰 것으로 나타났다. 이를 토대로 3장에서 기존 유니트 커튼월의 시공방법과 양중 장비 검토와 멀리온 레일 양중 시스템의 시공방법을 비교하였다.
따라서 총 투입 인원이 9명에서 6명으로 3명이 줄어들어 그에 따른 인건비가 절약될 수 있을 것으로 판단된다.
것으로 판단된다. 따라서 타 공정에 영향을 주거나 받지 않고 독자적인 커튼월 공사가 가능하며, 기존 유니트 커튼월 시스템과 비교 시 공사 기간을 단축할 수 있을 것으로판단된다.
[4]는 커튼월 자재를 대상으로 양중 조달 관리의 문제점과 이에 대한 해결방안으로 양중 조달 시스템개발 방향을 제시하고자 하였으며 양중 조달 관리를 위해 주문단계, 출하 및 운반단계, 자재의 반입단계, 자재의 양 중 및 적치단계, 설치단계, 재고관리의 단계로 구분하였다. 또한 연구에서 커튼월은 내부 마감공사를 위한 필수 선행공정이며 양중량 비교 시 타 자재에 비해 큰 비중을 차지함을 언급하였다.
또한, 설치하는 층에서 수평 양중을 위한 인력이 별도로 필요하지 않아 약 33%의 투입 인원을 줄일 수 있는 것으로 나타났다.
멀리온 레일 양중 시스템을 통하여 단위면적 100㎡ 기준으로 양중 및 설치비용을 평가한 결과 기존 유니트 커튼월 시스템은 1, 288, 687원의 비용이 소요되는 것으로 나타났지만, 멀리온 레일 양중 시스템의 경우 390, 750원으로 나타나 기존 유니트 커튼월 시스템의 30% 비용으로 설치가 가능할 것으로 평가되었다(Figure 12).
설치시간 중, 기존 유니트 커튼월 시스템 양중에는 약 6.25시간이 소요되지만 멀리온 레일 양중 시스템은 약 2.08시간으로 나타났다. 기존 유니트 커튼월의 설치에는 약 8.
정리한 것이다. 실험 결과 자연적인 풍속조건에서 사용한 윈치의 단계에 따른 다양한 속도로 양중이 가능하였으며, 터보팬 엔진을 통해 산업안전보건기준에 관한 규칙의 최대 시공 가능 풍속을 초과하는 실험에서도 양중이 가능한 것으로 나타났다.
이를 토대로 총 시공비용을 비교해보면 Figure 12에서 나타난 것과 같이 기존 유니트 커튼월 시스템보다 약 82% 절감된 23, 437, 500원/10, 000㎡의 비용으로 시공이 가능할 것으로 판단된다.
08시간으로 1/3가량 양중 시간이 단축되었다. 이에 따른 양 중비용을 계산해보면 기존유닛 시스템 보다 약 77.81%로 크게 감소하는 것으로 나타났다.
하였다. 커튼월 멀리온의 레일 적용에 따른 양중 가능 여부는 Mock-Up Test의 진행을 통해 20m/sec의 풍속에도 양중이 가능한 것으로 나타났으며, 비교를 위해 선정된 현장 기준으로 공사 기간은 약 20% 단축이 가능하며 투입 인원은약 33%를 줄일 수 있을 것으로 분석되었으며, 10, 000㎡의설치를 가정하면 80% 이상의 시공비용 절감이 가능한 공법으로 판단된다.
평가한 것이다. 평가결과 기존 유니트 커튼월 시스템의 공사 기간은 총 8개월(240일)이었으나, 멀리온 레일 양 중 시스템은 6.4개월(192일)로 평가되었다. 이는 멀리 온 레일 양중 시스템이 풍속에 의한 공사의 중단 없이 시공이 가능하여 기존 유니트 커튼월 시스템에서 기후 및 환경 조건으로 공사가 불가하였던 48일을 제외하고 산출되었기 때문이며, 이는 기존 공법과 비교하여 약 20%의 공사 기간을 단축할 수 있는 것으로 나타났다.

후속연구

5) 향후 멀리온 레일 양중 시스템의 양중에 사용되는 멀리 온 레일에 의한 알루미늄 프로파일의 단면 증가에 따른 단열 저하 정도의 평가를 통해 이를 개선하고자 하며 레일 적용을 위해 유니트 커튼월에 부착되는 레일 브라켓의 탈착 형태 개발이 추가적으로 이루어져야 할 것으로 판단된다.
판단된다. 이에 따른 추가적 기대효과로는 외장마감 공사 기간 단축을 통한 내부 마감 등의 후속 공정의 지연 없는 빠른 투입이 가능한 점과 양중 장비 사용 비용, 현장 운영 기간 단축 등에 따른 간접비용은 절약도 가능할 것으로 예상된다.

참고문헌 (9)

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상세보기
Hwang DW, Yoo SH, Park SY, Choi YK. Process improvement method of unitized curtain wall installation for high-rise building -through transform of cyclone modeling method-. Journal of the Architectural Institute of Korea Structure & Construction. 2017 Mar;33(3):29-40. https://doi.org/10.5659/JAIK_SC.2017.33.3.29

상세보기
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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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