모듈러 건설의 시공방식
- 적층식 공법 : 육면체의 박스 모듈(구조체, 내장재, 외장재, 가구 등)을 공장에서 제작하여, 현장에서 양중을 통해 쌓아서 건물을 완성하는 공법
- 인필(infill) 공법 : 육면체의 박스모듈(내장재, 가구 등)을 공장에서 제작하여, 현장에서 PC공법 또는 RC공법을 활용한 구조체 내부에 인필식 모듈을 서랍장 넣듯이 삽입하여 건축물을 완성하는 공법
이번 포스팅에서는 모듈러 주택(공업화 주택 또는 조립식 주택)에 사용되는 모듈러 건설의 개발 배경과 모듈러 주택의 전반적인 개와 특성 그리고 시공 방식 중 적층 공법과 인필 공법의 정의 및 특성(시공성, 품질, 특성, 공정 등) 및 공사기간 분석에 대해 정리하여 말씀드리겠습니다. 관심 있으신 분들은 천천히 일독해보시는 것을 추천드립니다.
모듈러 건축(주택)의 개발 배경
우리 사회는 최근 급격한 고령화와 소형가구의 증가와 코로나로 인한 재택근무 증가 등이 국민들의 생활방식을 빠르게 변화시키고 있으며 이는 소형 주거공간에 대한 수요 증가로 이어지고 있습니다. 소형 주거시설 중 2015년 이후 아파트 공급물량의 축소로 소형 주거시설의 매매가는 물론 임대료까지 상승하어 1인 가구를 포함한 취약계층의 주거비 부담이 증가하고 있는 실정입니다. 이러한 사회적 요구에 대응하기 위해 모듈러 주택이 개발되었습니다.
모듈러 주택은 기존의 현장 중심의 건축에서 벗어나 공장 생산을 통해, 공기를 단축시키고, 합리적인 건설비용으로 주거 취약계층에게 공급이 가능하다는 장점이 있습니다.
모듈러 건설, 모듈러 주택(modular housing)이란?
모듈러 주택(Modular Housing)이란 기존의 현장 중심의 건설에서 공장생산을 기본으로 제조업이 융합된 건축 공 법을 통해 제작된 주거공간을 의미합니다. 일반적 주택과는 달리 공장에서 다수의 레고 블록과 같은 모듈 구조체에 각종 기계설비 및 전기배선, 내장재, 외장재 등을 제작하는 건식 공사입니다.
모듈러 건설(주택)의 특성
공기단축, 품질의 안전성, 경량화, 내진 특성, 이동의 용이성, 다양한 조합의 융통성, 친환경성, 건설공사에서의 안전성, 유지관리의 용이성에 따라 기존의 일반 주택에 비해 단위 생산비용을 낮출 수 있으며, 대규모 양산 시스템, 설계 자동화 시스템, 소비자 맞춤형 주문 시스템으로 발전이 가능합니다.
- 모듈러 주택은 고효율성 주택으로서 구조체와 내외 장, 설비 등이 분리 가능한 공법으로서 개보수 용이
- 단위 모듈의 조립화로 증ㆍ개축이 용이하며 신속한 주택공급(표준공정 : 50일)이 가능
- 수요자 요구 대응형 주택으로서 거주자의 Life style에 맞추어 다양한 모델로서 공급
- 모듈러 주택은 3R(Recycle, Reuse, Reduce) 형 환경친화적 주택으로서 건축 구성재의 표준화, 부품 화로 자원의 유효 이용과 폐기물 대량배출을 억제할 수 있고 단위유닛의 주요 구조부재의 설치ㆍ해체가 용이 하며 재사용(Reuse)이 가능
- 건축구성재의 부품화와 표준화를 통 해 공사기간 단축 및 현장 인건비 절감이 가능한데, 기존 습식공법보다 모듈러 주택의 현장 작업률은 약 20 %로 공사기간 및 인건비 절감이 가능
- 설계 자동화 시스템으로 건축설계, 구조설계, 도면작성 시간의 대폭 절감이 가능하며, 부품ㆍ유닛 DB를 통해 소비 자가 요구하는 주문형 주택의 설계도 가능하다
모듈러 건설 시공방식(적층 공법과 인필 방법)
적층 공법(stacked type)
적층 공법은 구조체 및 바닥판, 벽체, 천장, 설비, 내외부 마감재 등을 유닛박스 형태로 공장에서 제작한 뒤, 개별 유닛을 현장으로 운송해 수평 및 수직으로 적층시키는 조립공법입니다. 이 적층공법은 라멘식(rahmen)과 벽식(wall type)으로 구분할 수 있습니다.
- 라멘식 : 모듈의 무게를 기둥 및 보가 지탱
- 벽식 : 모듈의 무게를 벽체가 지지
적층공법 공장제작 주요 공정
골조, 건식 내화, 건식벽체, 배관, 바닥, 창호, UBR, 천정, 기계설비, 전기설비, 소방, 통신, 타일, 위생설비, 가구공사, 외장마감공사가 완료되면, 현장에서 모듈 조립, 지붕, 조인트 부분 외장마감, 전기, 공용부 마감공사를 통해 건축물 완성
적층 공법의 장점
- 적층 공법은 공장에서 약 80%를 제작하여, 일반적인 건축공사에 비해 약 50%의 공기를 단축 가능
- 중, 저층형의 다세대 또는 공동주택에 적용 가능
적층 공법의 단점 및 유의사항
- 모듈러 주택이 건설될 기초 및 지하층에 습식공사가 선행되어야 한다.
- 적층 시 접합부위에 품질확보가 중요하기 때문에 설계단계에서 공정 계획 및 건축 품질확보 등을 고려해야 함
인필(infill) 공법
인필 공법이란 육면체의 박스 모듈(내장재, 가구 등)을 공장에서 제작하여, 현장에서 PC공법 또는 RC공법을 활용한 구조체 내부에 인필식 모듈을 서랍장 넣듯이 삽입하여 건축물을 완성하는 공법을 말합니다.
인필 공법의 인필 모듈은 구조체 없이 비내력 구조로 제작되며, 패널의 접합만으로 자립하도록 제작한다. 패널 간 접합은 철물이나 접착제를 사용하며, 국내의 경우 패널의 접합에 주로 철물을 사용합니다.
인필식 모듈 공장제작 주요 공정
utility toilet 구조체, utility cabin구조체, 바닥 타일, 벽체, 천장 패널, 전기설비, 소방, 통신, 위생설비가 완료되면, 현장에서 인필식 모듈을 구조체에 삽입 및 고정, 바닥, 가구, 기계설비, 타일, 전기, 공용부 마감, 외장마감 공사를 통해 완성
인필 공법의 장점
- 유닛 모듈을 공장제작하기 때문에, 공사기간 단축 가능
- 모듈의 일정 품질 확보와 제품의 규격화 가능
- 현장에서 골조를 따로 시공하기 때문에 건물의 고층화에 유리
인필 공법의 단점 및 유의사항
- 인필 공법에 대한 숙련공 필요
- 공정관리 계획이 잘 수립되지 못할 경우, 현장에서 유닛 모듈을 적재하기 위한 공간이 필요하게 됨
기존 RC공법과 모듈러 공법의 공사기간 비교
적층 공법의 모듈은 자체적으로 골조 역할을 하기에 기초공사가 완료된 직후 적층을 통해 30~50%의 건물 공사기간을 단축할 수 있으나, 인필(infill) 공법의 경우 기초공사, 건물 골조공사가 완료된 이후에 인필 모듈 시공이 가능합니다.
또한, 적층식과 달리 인필 모듈 공사가 완료된 이후에 외장마감공사를 추가로 진행해야 하며, 이는 공사기간 단축을 저해하는 요소로 작용합니다.
모듈러 공법의 공기단축 효과는 현장에서 기초공사 시작 시, 동시에 공장에 서 건축물의 골조, 내외장재를 제작하는 다공정에서 단축이 발생하기에 인필 공법은 적층 공법에 비해 공기단축 효과가 미미한 것으로 나타났습니다.
그러나 인필 공법이 적층식 모듈러 공법에 비하여 공기단축 효과가 저조하지만, 모듈러 공법의 고층화라는 측면에서 장점을 가집니다. 우선 구조체를 PC, RC 공법을 활용하기 때문에 구조적 안전성과 내화 규정을 만족하여 고층화 프로젝트를 수행하는 데 있어 큰 장점을 가진다.
참고 자료(그림 포함)
1. 논문_모듈러 주택의 공법 차이에 따른 거주 후 평가 비교
2. 학술대회 논문_모듈러 건설의 공법적 특징 분석
3. 3D infill을 활용한 pc모듈 유닛 설계 시스템 연구
이상으로 모듈러 건설의 개발 배경과 특성 그리고 시공방식인 적층 공법과 인필 공법에 대해 논문과 학술자료를 정리하여 말씀드렸습니다.
21년 건축시공기술사 용어 문제로 모듈러 건축의 인필(infill) 공법이 출제되어 많은 분들이 이 문제를 포기하셨을 거라 생각됩니다. 저 또한 인필 공법이 생소하여 위와 같이 정리했습니다. 위 내용 참고하시어 모듈러 건설의 적층 공법 및 인필 공법의 이해에 도움이 되길 바랍니다.
↓ 관련업무 자료 링크 ↓
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