초록 ▼

건축분야는 국가 오염 총량의 1/3을 차지하고 이 가운데 주택 및 상업건축물 부문이 국가에너지의 소비의 25.7%(2000년 기준)을 차지하고 있다. 따라서 건축물을 폐기하거나 개·보수를 통하여 수명을 연장하여 폐기량을 줄이고 재생 활용량을 증가시키는 것은 자원축적이라는 측면에서 중요하다.
이러한 폐기물처리 문제에 대한 기본적인 대책으로는, 폐기물을 배출하지 않는 것, 폐기물을 배출하지 않는 경우라 할지라도 가급적이면 폐기물 발생량을 억제하는 것이 요구된다. 즉 건축분야에서도 순환형 건축을 위해 폐자재의 발생을 억제(Reduc

건축분야는 국가 오염 총량의 1/3을 차지하고 이 가운데 주택 및 상업건축물 부문이 국가에너지의 소비의 25.7%(2000년 기준)을 차지하고 있다. 따라서 건축물을 폐기하거나 개·보수를 통하여 수명을 연장하여 폐기량을 줄이고 재생 활용량을 증가시키는 것은 자원축적이라는 측면에서 중요하다.
이러한 폐기물처리 문제에 대한 기본적인 대책으로는, 폐기물을 배출하지 않는 것, 폐기물을 배출하지 않는 경우라 할지라도 가급적이면 폐기물 발생량을 억제하는 것이 요구된다. 즉 건축분야에서도 순환형 건축을 위해 폐자재의 발생을 억제(Reduce)하고 재사용(Reuse)하고 재상하여 활용(Recycle)하는 3R에 대한 관심이 높아지고 있다.
· 설계단계에서는 reuse (리사이클재의 재이용율)를 높이고,
· 시공단계에서는 reduse (폐기물의 발생억제)의 철저한 추구를 필요로 하며
· 해체단계에서는 가능한 한 자재의 recycle (부산물의 리사이클화)의 실현을 지향하게 된다.
이에 본 연구에서 개발하고자 하는 "자원순환형 철골조 유닛모듈라(Unit Modular) 주택"은 『고품질의 주택을 3R의 관점에서 자원의 재활용을 도모하는 한편 일정 품질을 확보하고, 많은 고객에게 공급할 수 있도록 』 시스템화 하는 기술로 완성도가 높은 박스형 철골조를 공장에서 생산하고, 현장에서는 최소한의 공정으로 단기간에 완성해 나갈 수 있도록 하는 주택건축방식이다.
또한 기존의 조립식 주택이 갖고 있는 저가격 주택 및 가설 주택의 이미지를 탈피한 고급주택의 이미지와 첨단 고기능의 요소를 활요하여 안전하고 쾌적한 새로운 개념의 조립식 주택 시스템을 개발하고자 궁극적으로 제조업의 자동차 생산시스템을 추구하고 있다.
이에 본 연구에서는 이 기술을 유닛모듈라 주택에 응용하여 (1) 외관 디자인, DB 구축 (2) MC 설계, 구성재표준화, 성능설계를 위한 재료선정 (3) 공장Layout, 공장 설계 (4) 견적프로그램, 재고시스템, 운반시스템 (5)After Service system을 제안하고자 한다.
그리고 Reuse나 Reduce를 위해서는 부품화가 필요하며 부품화의 효과는 설계의 자동화를 통해 극대화될 수 있다. 기존의 설계자동화 프로그램은 대부분 설계도면을 생산하는 것에 초점을 맞추고 있기 때문에 주택 설계에 따르는 일련의 과정을 일괄 처리하지는 못하는 상황이다.
유닛모듈라 주택은 일괄처리 개념을 설계자동화 프로그램에 부여하여 건축설계, 구조설계 및 시공을 하나의 프로세스를 통합하여 주택 설계를 용이하고 정확하게 하고자 한다. 이에 부품 데이터베이스, 유닛 데이터베이스를 구축하고 3차원 그래픽으로 확인할 수 있으며, 구현된 유닛모듈라 주택의 설계도면, 물량산출 및 구조 검토를 즉시 수행할 수 있도록 한다.
본 연구의 주요 내용은 다음과 같이 3개의 영억으로 구성하였다.
첫째는 설계 및 구조시스템 개발, 둘째는 공장생산 자동화 및 현장시공메뉴얼 개발, 셋째는 설계자동화 시스템 개발로 세분화하였다.

Abstract ▼

A building section possesses 1/3 of total national pollution, and among this, housing and commercial building section possess 25.7% of national energy consumption. Therefore, it is important for saving resources to reduce waste amount and increase recycling amount through increasing life by demolish

A building section possesses 1/3 of total national pollution, and among this, housing and commercial building section possess 25.7% of national energy consumption. Therefore, it is important for saving resources to reduce waste amount and increase recycling amount through increasing life by demolishing or repairing building.
Basic measures for these waste management problems need to suppress waste and reducing waste amount even if it does not emit pollutant. In other words, concern for 3R, those are about reducing, reusing and recycling waste for Resource Circulation building, is increasing.
· It should make higher "Reuse" (reusing rate of recycle) on design step.
· It needs to chase "Reduce" (reducing waste) on construction step.
· It heads toward realizing "Recycle" (recycling byproduct) of a material as possible as on demolition step.
Above of this, "Resource Circulation Steel Frame Unit Modular Housing" is a technique to develop system which is to try recycling resource, assure fixed quality and supply for many customers by 3R view point of high quality housing.
Therefore, it is a kind of housing method to complete III a short period by producing Completed Box Type Steel Frame.
Also, it is benchmarking automobile production system to develop new concept prefabricated housing system which is safe and comfortable by utilizing high quality housing image and good ability facts those were broken an image of existed prefabricated housing which is assembled and temporary.
This study applies above technique to unit modular house and suggests below.
(1) Designing Appearance and Establishing DB
(2) Designing MC and Remeasuring of Composition
(3) Factory Layout and Designing Factory
(4) Estimating Program, Stock System and Carrying System
(5) After Service System
For "Reuse" or "Reduce", it needs to develop components system and components system effect IS going to be possible to be maximized. Existed automatic design program could not process successive procedure because it was mainly focused on producing design sketch.
Unit modular house integrates building design, structure design and construction to ease and correct housing design by authorizing batch processing concept to Automatic Design Program. From above, it IS possible to establish components data-base and unit data-base, and check it through 3D graphic, also, it is possible to perform design sketch, estimating materials and examining structure instantly.
This research is composed next 3 divisions.
The first is for design and Developing structure system.
The second is for automatic system for manufacturing and developing manual for spot construction.
The third is for developing automatic design system.

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 요약문 ...3
• SUMMARY ...7
• 목차 ...11
• 표차례 ...19
• 그림 차례 ...23
• CONTENTS ...39
• List of Table ...47
• List of Figures ...52
• 제1장 서론 ...69
• 1.1 연구개발 개요 ...69
• 1.1.1 자원순환 및 절약형 건축기술의 필요성 대두 ...69
• 1.1.2 자원절약 및 순환을 위한 3R 개념 적용 필요 ...70
• 1.1.3 자원순환형 철골조 유닛 모듈라 주택의 개발 ...71
• 1.2 연구개발의 중요성 ...75
• 1.2.1 기술적 측면 ...75
• 1.2.2 경제.산업적 측면 ...77
• 1.3 연구개발 목표 및 내용 ...80
• 1.3.1 연구개발의 최종목표 ...80
• 1.3.2 연차별 연구목표 및 내용 ...83
• 1.4 연구별 추진전략 및 방법 ...102
• 1.4.1 연구개발 추진전략 ...102
• 1.4.2 연구결과의 활용방안 및 기대효과 ...109
• 제2장 이론적 고찰 ...112
• 2.1 시스템의 정의 및 적용 ...112
• 2.1.1 시스템(System)의 정의 ...112
• 2.1.2 시스템즈 빌딩 ...112
• 2.1.3 시스템즈 빌딩으로서 주택 공업화 ...115
• 2.2 표준화 ...118
• 2.2.1 표준화의 정의 ...118
• 2.2.2 표준화의 대상 ...119
• 2.2.3 클로즈드 시스템에 있어서의 표준화 ...120
• 2.2.4 오픈 시스템에 있어서의 표준화 ...125
• 2.2.5 생산공장에서의 표준화 ...127
• 2.3 프리패브 및 공업화 주택의 사례 고찰 ...130
• 2.3.1 프리패브 주택과 공업화 주택의 정의 ...130
• 2.3.2 공업화 주택의 분류 ...131
• 2.3.3 구조계 부품의 분할에 의한 공업화 주택의 분류(개인주택의 경우) ...136
• 2.4 설계.개발 ...139
• 2.4.1 설계시스템 ...139
• 2.4.2 개발과 설계 대상 ...142
• 2.4.3 기능설계 ...145
• 2.4.4 생산설계 ...149
• 2.4.5 구성재와 MC ...151
• 2.4.6 설비설계 ...152
• 2.4.7 설계수법 ...153
• 2.5 우리나라 현행 MC 설계기준의 비교분석 ...154
• 2.5.1 총칙 및 적용범위 ...155
• 2.5.2 구조계획모듈 및 수평계획모듈 ...157
• 2.5.3 수직계획모듈 ...159
• 2.5.4 주요 구성재 조립기준면 설정원칙(부위별 기준면 설정방법) ...160
• 2.6 공업화주택 관련 법령 및 기준 ...162
• 2.6.1 공업화주택 관련법 ...162
• 2.6.2 운송 관련법 ...165
• 제3장 설계 및 구조시스템 개발 ...171
• 3.1 공간계획 설계기준 및 MC설계메뉴얼 작성 ...171
• 3.1.1 작성 목적 및 적용 범위 ...171
• 3.1.2 설계지침의 구성내용 ...171
• 3.1.3 계획모듈 설정 ...176
• 3.1.4 주요 구성재의 기준면 설정 ...179
• 3.1.5 주요 접합부별 설계기준 ...185
• 3.1.6 표준마무리재 설계 및 개발 방향 ...192
• 3.2 부품 설계기준 및 주요구성재의 표준화 및 부품화 방안 ...194
• 3.2.1 조합원칙 ...194
• 3.2.2 주요부품의 조립원칙 ...204
• 3.2.3 평형별 Prototype 개발 ...216
• 3.3 설계자동화를 위한 유닛 DB 개발 ...224
• 3.3.1 기본유닛 분류에 따른 DB ...224
• 3.3.2 유닛에 적용한 부품 DB ...240
• 3.4 철골조 유닛모듈라 배치계획 ...250
• 3.4.1 유닛 배치의 설계기준 ...250
• 3.4.2 평면 구성원칙 ...253
• 3.4.3 가변 및 유지관리 계획 ...254
• 3.5 부품 접합부 설계지침 ...258
• 3.5.1 부품설치 설계지침 ...258
• 3.5.2 부품설치 부분 상세 ...261
• 3.6 설계원형(Prototype) 개발 ...267
• 3.6.1 Prototype 개발 ...267
• 3.6.2 기본 유닛 활용한 Prototype ...273
• 3.7 구조설계기준 ...289
• 3.7.1 접합부 상세의 개발 ...289
• 3.7.2 단위 유닛의 구조해석 및 단면의 설계검토 ...307
• 3.7.3 유닛 부재의 구조성능 ...325
• 제4장 유닛의 구조 안전성에 관한 연구 ...334
• 4.1 개요 ...334
• 4.2 기둥-보 접합부의 강도평가 실험 ...336
• 4.2.1 재료 시험 ...336
• 4.2.2 실험체 계획 ...339
• 4.2.3 가력 및 측정방법 ...345
• 4.2.4 실험결과 분석 및 고찰 ...346
• 4.3 단위 유닛의 비선형 해석 ...357
• 4.3.1 해석 개요 ...357
• 4.3.2 해석 결과 분석 및 고찰 ...360
• 4.4 프로토 모델에 대한 구조해석 ...363
• 4.4.1 일반사항 ...363
• 4.4.2 해석 개요 ...364
• 4.4.3 해석결과 및 단면 검토 ...368
• 4.5 유닛골조의 횡방향 안전성 평가 실험 ...381
• 4.5.1 재료 시험 ...381
• 4.5.2 실험체 계획 ...384
• 4.5.3 가력 및 측정방법 ...390
• 4.5.4 실험결과 분석 및 고찰 ...393
• 4.6 등가정적해석에 의한 내진안전성 평가 ...410
• 4.6.1 대상건물의 구조 및 해석개요 ...410
• 4.6.2 등가정적 밑면전단력 산정결과 ...416
• 4.6.3 등가정적 충전단력 산정 및 해석 결론 ...416
• 4.7 소결 ...417
• 제5장 철골조 유닛모듈라주택 공장생산 자동화 및 현장시공메뉴얼 개발 ...420
• 5.1 유닛모듈라주택의 공장생산자동화 ...420
• 5.1.1 개요 ...420
• 5.1.2 3R 모듈의 설계 및 생산 ...421
• 5.1.3 대량생산주택의 공장생산설계 ...424
• 5.1.4 유닛모듈라？택의 공장생산시스템 ...429
• 5.1.5 유닛모듈라 주택의 물류 ...432
• 5.1.6 유닛모듈라 주택의 공장생산 사례 1 (일본) ...436
• 5.1.7 유닛모듈주택의 공장생산사례 2 (미국) ...440
• 5.1.8 유닛모듈주택의 공장생산사례 3 (한국) ...441
• 5.2 현장시공 매뉴얼 개발 ...442
• 5.2.1 벽체마감자재 선정시스템 개발 ...442
• 5.2.2 유닛공법의 시공 일반 ...471
• 5.2.3 단계별 시공 ...474
• 5.3 유닛모듈라 공장 생산 라인 ...485
• 5.3.1 구조체 제작 ...485
• 5.3.2 내외장 마감 ...496
• 제6장 자동화 시스템 개발 ...523
• 6.1 부품의 DB 구축 ...523
• 6.1.1 부품 DB 시스템 설계 ...523
• 6.1.2 부품 DB 구축 ...526
• 6.2 유닛DB 시스템 설계 ...527
• 6.2.1 시스템 구성 ...527
• 6.2.2 프로그램 기능 구성 ...529
• 6.2.3 설계 ...531
• 6.2.4 편집 ...542
• 6.3 유닛 데이터베이스(DB) 구축 ...543
• 6.3.1 유닛DB ...543
• 6.3.2 사용자 부품DB ...548
• 6.4 유닛 구조검토 모듈 구현 및 물량산출 프로그램 개발 ...550
• 6.4.1 구조해석 ...550
• 6.4.2 물량산출 ...554
• 6.4.3 프로그램의 기본 환경설정 ...555
• 6.5 유닛 시각화 모듈 구현 ...558
• 6.5.1 시각화 모듈 구현 ...558
• 6.5.2 프로그램 시연 ...564
• 6.6 유닛모듈라주택 설계자동화 프로그램 개발 ...575
• 6.6.1 유닛 조합 ...575
• 6.6.2 모듈라주택 3차원 구조해석 ...590
• 6.6.3 모듈라주택 물량 산출 ...597
• 6.6.4 모듈라주택 설계도면 출력 ...606
• 6.6.5 모듈라주택 3차원 가상공간 구현 ...607
• 제7장 유닛모듈라주택 현장시공매뉴얼 개발 ...614
• 7.1 유닛모듈라주택 현장시공매뉴얼 작성 ...614
• 7.1.1 작성목적 ...614
• 7.1.2 구성내용 ...614
• 7.2 공사준비 ...615
• 7.2.1 운반계획 ...615
• 7.2.2 양중장비계획 ...619
• 7.2.3 가설계획 ...623
• 7.2.4 지반조사 ...625
• 7.3 토공사 및 기초공사 ...627
• 7.3.1 토공사 및 지정공사 ...627
• 7.3.2 철근 및 거푸집공사 ...629
• 7.3.3 앵커설치 ...631
• 7.3.4 콘크리트 타설 및 기초점검 ...635
• 7.4 유닛설치공사 ...637
• 7.4.1 준비작업 ...637
• 7.4.2 현장설치 ...638
• 7.4.3 지붕트러스 설치 ...642
• 7.4.4 조인트공사 ...644
• 7.4.5 설비.배관공사 및 배선공사 ...646
• 7.4.6 내부 마감공사 ...647
• 가. 내벽 스틸월 ...647
• 나. 현광, 계단실 ...649
• 다. 창호부 ...650
• 라. 조립식욕실 ...652
• 마. 건식난방 ...653
• 7.5 검사 및 품질관리 ...654
• 7.5.1 품질관리 ...654
• 7.5.2 검사 ...655
• 제8장 유닛모듈라 주택성능 및 경제성 평가 ...657
• 8.1 성능평가 개요 ...657
• 8.2 적외선 열화상 측정법에 의한 단열성능 측정결과 ...658
• 8.2.1 건축물 단열성 평가를 위한 열화상 분석기법 ...658
• 8.2.2 단열성능 측정결과 ...660
• 8.3 차음성능 측정결과 ...677
• 8.4 성능지표 ...681
• 8.4.1 개요 ...681
• 8.4.2 기존 주택성능 평가항목의 검토 ...682
• 8.4.3 일본의 주택성능표시제도 ...685
• 8.5 모듈라주택성능평가 모델구축 ...690
• 8.5.1 모듈라 주택 거주성능평가 순서 ...690
• 8.5.2 AHP법에 의한 성능항목 가중치 및 일관성검증 ...691
• 8.5.3 AHP 법에 의한 성능항목 가중치 산정 <거주성> ...693
• 8.5.4 품질항목을 고려한 성능등급설정 ...697
• 8.5.5 성능별 종합평가점 산정 ...698
• 8.5.6 소결 ...698
• 8.6 경제성평가 ...699
• 제9장 결론 ...702
• 9.1 설계 및 구조시스템 개발 ...703
• 9.2 공장생산 자동화 및 현장시공 매뉴얼 개발 ...705
• 9.3 자동화 시스템 개발 ...706
• 9.4 성능 및 경제성 평가 ...707
• 9.5 활용방안 및 기대효과 ...708
• 9.6 향후 과제 ...709
• 참고문헌 ...711