건강친화형 건축자재의 DB화 연구
- 실내마감재를 중심으로 -
A Study on a Database Management System for Health-friendly Building Materials
권 기 덕
*이 동 훈
**김 선 국
***Kwon, Gi-Deoc Lee, Dong-Hoon Kim, Sun-Kuk
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Abstract
Building materials have a great impact on the health of a building’s occupants. Thus, it is imperative that their health-related properties be taken into during the course of construction project. Unfortunately, no current database system exists that can provide information on the health performance of building materials at each stage of construction project management, from planning and design to building and maintenance. therefore, an inordinate amount of time and effort is required to choose the right health-friendly materials(DBHM). To solve this problem, this study aims at building a database management system for health-friendly building materials. It analyzes the health-related properties and performance of various materials, and proposes a database structure and operation algorithm. The system proposed in this study is expected to contribute to the objective evaluation of health-friendly building materials through the accumulation of relevant data.
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키워드 : 건강친화, 건강성능, 마감자재, 데이터베이스, 관리시스템
Keywords : Health-friendly, Healthy Performance, Finishing Material, Database, Management System
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* 경희대학교 건축공학과 석사과정 ([email protected]) ** 경희대학교 건축공학과 석사과정 ([email protected])
*** 교신저자, 경희대학교 건축공학과 교수, 공학박사 ([email protected])
1. 서론
1.1 연구배경 및 목적
주택의 건강성능에 대한 관심이 증가하고 있으며, 그 영향요소들에 대한 연구의 중요성이 부각되고 있다. 특히 실내마감재는 피부 또는 실내공기에 직접적인 영향을 끼 치는 요소로서, 이의 건강성능은 반드시 평가되어야한다.
건강성능을 고려한 자재의 선택은 건강성능 뿐만 아니 라 가격과 기능성에 대한 정확한 평가데이터를 바탕으로 신중하게 행해져야한다. 그러나 실내마감재의 건강성능을 정확하고 신속하게 입력(input) 또는 검색(retrieving)할 수 있는 정보망이 미비하여 기획·설계·조달·시공·유지관 리 등 건설사업관리 각 단계에서의 자재선정에 많은 시 간과 노력이 낭비되고 있는 실정이다. 이로 인해 건설관 리 프로세스 각 단계별로 작성된 중요 정보들이 다음 단 계로의 의사전달 및 저장·관리가 효과적으로 이루어지지 않아 문서와 데이터를 다시 만드는 중복작업이 발생하게 되었다(그림 1). 그 결과, 자재생산업체는 자신들이 제공
하는 중요정보들을 건설업체 내부의 개별적인 데이터베 이스마다 제공해야하는 중복작업을 감수해야 한다. 그 뿐 만 아니라 각 단계에서 자재일반정보 및 건강정보의 중 복작성으로 인하여 건설회사의 경영차원에서도 경영자원 의 낭비가 초래되는 것이다.
그림 1. 자재관련 업무별 중복수행
이러한 반복적 업무는 정보관리시스템을 개발하여 지 원한다면 충분히 개선될 수 있다. 특히, 건강성능을 포함 하는 자재정보는 건강성능평가기준을 제공하는 데이터베 이스와 연계되어 건설업체가 건축자재의 물리적, 기능적 성능 뿐만 아니라 건강성능까지도 보다 정확하고 신속하 게 판단하여 선정할 수 있도록 할 것이다.
지금까지의 연구동향을 살펴보면, 마감자재의 분류체계 및 정보관리시스템에 대한 연구(허성수 2006, Yongli Gao
2008)와 자재의 환경기준설립에 관한 연구는 진행되었으 나(공기청정협회 2003, 2006) 자재의 건강성능 평가와 자 재선정을 통합 관리하기 위한 시스템에 대한 연구는 없 는 실정이다.
따라서 본 연구는 건축자재에 대한 가격, 재질, 품질 등 의 자재 기본정보와 유해물질 배출정도, 단열, 방음성능 등 건강성능 정보를 건축생산 각 단계에서 활용할 수 있 도록 건강친화형 건축자재의 정보시스템(이하 DBHM)을 구축하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해서 자재의 물성 과 재질 또는 기능적 특성에 따라 결정되는 건강성능 특 성을 분석하고 이들의 자료구조와 운영 알고리즘을 제시 하고자 한다.
DBHM에 축적된 자재와 건강성능에 관한 여러 유형의 자료는 통계적 분석을 통하여 자재의 성능을 등급화 한 정보로 이용될 수 있다. 이는 각종 자재의 일반/건강성능 분석 및 선정에 소요되는 인력과 시간을 절약할 수 있으 며, 기획 또는 설계단계에서의 마감자재 선정으로 디자인 빌드(design build) 및 대안설계 입찰 시 수주 경쟁력을 확보하게 할 것이다. 또한, 자재의 신속한 검색 및 활용, 본사 및 전 현장의 자재 정보 공유로 의사결정기간을 단 축하여 업무효율을 증대시킬 수 있으며, 건강친화형 자재 의 선정을 수월하게 함으로써 궁극적으로 건축물 건강성 능의 향상을 도모할 수 있다.(그림 2)
그림 2. DBHM구축 목적 및 기대효과 1.2 연구범위 및 절차
건강은 신체적, 정신적, 사회적 건강으로 나눌 수 있으 나(WHO 헌장)1), 본 연구에서는 신체적 건강만을 대상으 로 연구하도록 한다. 이러한 신체적 건강 측면에서 건축 물의 건강성능 향상은 거주자의 활동유도와 건강친화형 자재의 선정, 그리고 설비 등 계획 및 관리적 측면에서 고려할 수 있다. 본 연구는 그 중에서 건축자재의 선정에 의한 건강성능 향상 측면에서 진행하며, 건축자재는 골조 공사 및 실내·외 마감공사에 걸쳐 그 범위가 넓으므로 거 주자의 건강에 가장 큰 영향을 미칠 수 있는 실내마감재 로 연구의 범위를 한정한다. 그리고 최근 주거건축물 중 가장 많은 비율을 차지하는 공동주택을 그 적용대상으로 한다.
건축자재에 대한 정보의 데이터베이스 구축사례를 조 사하여 건축자재의 제공정보의 유형을 분석하여 DBHM
1) 세계보건기구 WHO(World Health Organization)
에서 사용될 정보유형을 도출하고, 자재의 물성 및 특성 에 의해 결정되는 건강성능 분석과 WHO 건강건축지표 분석을 통해서 등급화가 요구되는 자재 건강성능 항목을 도출한다. 이렇게 도출된 결과들을 토대로 DBHM의 개념 을 정립하고 시스템의 운영방안과 구조를 설계하여 최종 적으로 시스템의 운영 프로세스를 제시한다.(그림 3)
그림 3. 연구범위 및 절차
2. 예비적 고찰
2.1 연구동향
건강건축과 정보관리시스템에 관련된 연구는 친환경 등급화 방안에 대한 연구와 정보관리시스템 구축에 관한 연구를 조사하여 진행하였으며, 연구동향은 표 1과 같다.
연구자 주요내용 비고
(사)한국공기 청정협회(2003)
건축자재의 화학물질 방출성능을 평가하고 그 기준 제시
건강 성능 등급화
방안 한국건설기술
연구원(2005)
공동주택의 요소 별 성능평가기준 제시
(사)한국공기 청정협회(2006)
건축자재의 유해물질 시험 DB구 축을 위한 프로그램 개발
DBMS 구축 방안 강동화 외
(2006)
국내외 건축자재 DB 구축사례에 관한 조사를 통하여 건축자재의 분류체계와 구축방향 제시 허성수 외
(2006)
건축 마감자재의 분류체계를 분석 및 제시하고 자재정보의 관리시스 템 모델 제시
박정하 외 (2009)
기존 분류체계를 고찰하고 새로운 분류체계를 제시하여 친환경 마감 자재 DB구축 기본인자정보 마련 권기덕 외
(2009)
마감자재의 건강성능정보 DB구축 을 위한 분류체계 제시
Yongli Gao외 (2008)
자재관리의 개념적 데이터베이스 모델 제시
Edgar M.
Barriga 외 (2005)
주거시설 건립에 요구되는 자재 공급계획을 위한 데이터베이스 운 영구조 제시
표 1. 기존 연구동향
한국공기청정협회에서는 건축자재의 화학물질의 방출 정도에 의한 등급화와 오염물질 시험 데이터베이스화에 대해 연구하였으나, 자재정보를 검색하여 선정하는 단계 까지 관리할 수 있는 통합관리시스템에 대한 연구는 진 행하지 않았다.
강동화(2006)는 친환경건축자재의 분류체계를 제시하면 서 데이터베이스 구축연구 방향을 제시하는 것에 그쳤다.
권기덕(2009)은 건강친화형 건축자재의 정보관리시스템 을 연구하기 위한 연구로서 마감자재의 일반성능과 건강 성능의 분류체계 설정에 대한 연구로 한정하여 진행하였 다.
실내마감재의 건강성능에 관한 연구는 건강에 대한 정 의와 평가지표를 제시하는 수준에 머물고 있으며, 거주자 의 건강에 초점을 두고 인체에 끼치는 영향정도에 관한 연구와 마감자재 건강성능 등급화 방안에 대해 진행된 연구는 미비한 실정이다.
또한, 자재의 정보관리시스템 구축에 관한 연구는 일반 자재의 관리에 대해서 활발하게 진행되고 있으나, 건강성 능등급과 연계한 자재정보관리시스템에 대한 연구는 없 는 실정이다.
2.2 데이터베이스 구축사례 조사
DBHM을 구축하기에 앞서, 실내마감재 제품의 정보유 형을 도출하기 위해서는 기존에 구축된 정보시스템의 데 이터베이스를 구성하고 있는 정보유형에 대한 분석이 필 요하다. 따라서 국내에서 운영되고 있는 대표적인 건축자 재 및 친환경제품 정보망을 조사한다.
① 친환경상품 종합정보망2)
한국환경산업기술원에서 운영하는 친환경상품 정보망 으로서 국내산업 전 분야에서 사용되는 친환경 제품들의 정보를 제공하는 곳이다. 각 카테고리 별로 제품 분류별, 업체별, 지역별 접근이 가능하며, 제품의 기본적인 정보 로는 제품분류친환경인증 여부와 인증사유가 간략하게 제시되어 있을 뿐 상세한 성능정보나 등급정보를 제공하 지는 않는다.
② 한국공기청정협회3)
HB(Healthy Building material)마크, CR(Clean Room) 마크, CA(Clean Air)마크 인증업무를 하고 있으며, 친환 경 건축자재(HB) 인증제품의 정보를 제공하고 있다. HB 인증제품은 바닥재, 벽지, 판넬, 실란트, 접착제, 페인트 그리고 기타 자재로 구분하며, HB마크 등급별, 업체별, 제품명 별 검색이 가능하다.
③ 건축과 인터넷4)
건축과 관련한 자료를 총망라하여 인터넷으로 구축한 시스템으로 주로 건축 및 시방관련정보 및 법규 등을 검 색하는 기능이 강하다. 건축자재 관련 내용은 생산업체의 홈페이지 링크를 제공하며, 상세정보를 직접 제공하지는 않는다.
2) 친환경상품 종합정보망(www.ecoi.go.kr) 3) 한국공기청정협회(www.kaca.or.kr) 4) 건축과 인터넷(www.gunnet.co.kr)
앞에서 조사한 건축자재 및 친환경 제품정보망의 정보 유형을 분석한 결과는 표 2와 같다. 각 시스템이 가지고 있는 목적이 다르므로 제공하는 정보가 서로 통일된 형 식을 갖추고 있지 않다. 또한, 매우 간략한 수준으로 정 보가 제공되고 있기 때문에, 자재의 종합적인 평가를 위 한 근거가 되지 못하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에 서는 각 시스템 별로 갖추고 있는 정보유형을 분석하여 통일된 형식의 종합적 평가수단이 될 수 있는 정보유형 을 도출하고자 한다.
정보유형 친환경상품 종합정보망
공기청정 협회
건축과 인터넷
제품 기본 정보
이미지 ◯ ◯
상품코드 ◯
분류명(자재종류) ◯ ◯ ◯
모델명(제품명) ◯ ◯
규격 ◯
가격 ◯
식별번호 ◯
제조사 ◯ ◯ ◯
연락처 ◯
홈페이지 주소 ◯ ◯
친환경 인증 정보
인증번호 ◯
인증기간 ◯
인증구분(마크) ◯ ◯
인증사유 ◯
인증등급 ◯
기타 유사제품비교
표 2. 기존 데이터베이스 정보유형 분석
2.3 실내마감재 건강성능 평가요소 분석 2.3.1 실내마감재의 분류
본 연구에서는 실내마감재를 시스템적으로 분류한다.
시스템적 분류는 다양한 자재들이 조화를 이루어 한 부 위가 완성되는 관점의 분류방법이다. 그리고 실내공간을 바닥, 천장, 벽으로 구성된 시스템으로 고려한다면, 실내 마감재의 시스템적 분류는 다음과 같다.(그림 4)
그림 4. 실내마감재의 시스템적 분류
2.3.2 실내마감재의 건강성능 평가요소 도출
실내마감재의 시스템적 분류에 따라 세분화 된 자재를 다시 건강성능 측면에서 다음과 같이 구분할 수 있다(표 3). 이러한 구분은 실내마감재의 각 시험성적서와 I건설에 서 정리한 실내마감재 적용방법을 참고하여 진행하였다.
실내마감재 구분기준 건강성능
도료, 벽지, 합판, 섬유판, 마루바닥(접착시공), 대리석 (접착시공)
유해물질 방출
(VOCs, HCHO) 공기성능
유리창호 자외선 차단율
가시광선 투과율 빛성능
유리창호, 단열재 관류율
열선 차단율 열성능 유리창호, 쿠션플로어, 마루
바닥마감재
차음률(음압) 흡읍률(음압) 방음성능 표 3. 실내마감재 특성에 따른 건강성능
공기질 측면에서 반드시 고려해야 할 사항은 페인트, 바니쉬 등의 도료마감에서 발생하는 유해물질과 합판섬 유판의 제작에서 화학처리가공으로 인한 유해물질, 그리 고 실내바닥 시공에 사용되는 접착제에서 발생하는 유해 물질을 들 수 있다. 유리창호의 경우, 자외선 차단과 가 시광선 투과율을 기준으로 빛성능을 고려할 수 있으며, 복층유리는 열관류율이나 차음율과 관련하여 열성능, 방 음성능을 가진다. 열선흡수유리 또는 Low-E유리의 경우 열선흡수성능 또는 열선차단성능에서 열성능을 평가할 수 있다. 위와 같이 자재의 특성에 따른 건강성능을 근거 로, 실내마감재의 건강성능 평가요소를 도출할 수 있다.
WHO (2004)에서는 ‘건강건축’ 17가지 평가지표를 도출하 였다. (표 4 참조)
구분 내용
1
공기질
공기오염에의 집단노출 (분진, O3, NO2 와 SO2)
2 담배연기 노출환경 감소에 대한 국가정책
의 존재 3
주거와 건강
주거의 밀집
4 주거생활에서의 습기와 곰팡이발생
5 주거위생
6 이웃의 범죄와 범죄에의 인식
7 극한의 온도에 의한 사망
8 소음과 건강
여러 원인에 의한 다양한 소음레벨에의 집단 노출
9 틈새소음 노출 감소에 대한 국가정책의
존재
10 교통사고 교통사고에 의한 사망 교통사고에 의한 부상 11
12 물과 위생 집단에의 안전한 식수공급 13 화학적
긴급사태
토지이용계획을 위한 요구사항 조절여부 화학적 사고의 국가적 등록여부 14
화학적 사고에 대한 국가적 대책 15
16 빛 방사 악성 흑색종 발병
17 방사능의 효과적 환경감시 여부
표 4. WHO의 건강건축지표
WHO건강건축의 지표를 분류하면 공기환경(1, 2, 4, 14, 15), 빛환경(16, 17), 열환경(7), 음환경(8, 9), 기타(3, 5, 6, 10, 11, 12, 13)으로 분리할 수 있다. 단, 본 연구에서는 실 내마감재의 건강성능을 실내마감재 특성에 따른 분류를 근거로 하여 WHO의 건강건축지표에서 공기, 빛, 음, 열성능으로 한정하였다.
3. 건강친화형 자재의 정보분석
3.1 자재 기본정보유형 분석
본 연구에서는 자재를 시스템, 자재, 제품단계로 구분하고 자 한다. 실내공간의 한 시스템(부위)를 검색하면 자재뿐만 아니라 제품들까지 검색이 가능하며, 이는 현장에서의 부위 별 자재검색이 용이하게 하면서 동시에 다양한 제품의 비교 평가를 가능하게 한다.(그림 5 참조)
그림 5. 시스템, 자재, 제품의 정보체계
2.2절에서 진행한 기존 데이터베이스의 정보유형분석을 통해 실내마감재의 기본정보유형을 도출할 수 있다.(표 5)
제품 ID Code
이미지
자재종류 내장바닥 마감재
제품명 ABC마루판
업체 정보
업체명 (주)경희
연락처 02)123-1234
웹주소 www.xxx.co.kr
적용위치 실내바닥
종류 목재류
재질 및 성분 원목(오크)
규격 12.3㎜(두께) x 193㎜(폭) x 1210㎜(길이) 제품
특성 장/
단점
y 표면처리 우수 y 흡음처리 y ...
단가 45,000원/m2
건강성능
공기질 1등급 인증기간
방음 2등급 인증기간
표 5. 자재 기본정보유형(예시)
3.2 실내마감재 건강성능정보 분석
실내마감재의 건강성능은 자재 일반정보에 등급정보로 추 가하여 나타낼 수 있다. 그러나 건강성능등급의 제시를 위 해서는 우선적으로 자재의 특성에 따른 평가기준이 마련되 어야 한다. 본 연구에서는 이러한 건강성능 평가기준을 제 시하기 보다는 기존에 실시된 평가기준연구를 조사하여 기 준마련의 틀을 제공하고자 한다.
3.2.1 공기성능 평가기준
한국 공기청정협회에서는 실내 공기질에 큰 영향을 끼치 는 대표적인 유해물질들에 대한 시험기준을 세워 실시한 방 출시험을 통해 마감공정에서 발생할 수 있는 유해물질의 배 출량에 대한 기준을 제시하였다. 이를 통해서 휘발성 유기 화합물(VOCs)과 포름알데하이드(HCHO)의 시간당 단위배 출을 기준으로 총 네 등급으로 기준을 제시하였고, 그 위험 정도를 표시하기 위해서 표시색을 지정하였다. (표 6 참조)
구분 일반자재 및 페인트
(mg/m2h)
접착제
(mg/m2h) 비고 1등급총 VOC 0.2 미만 0.5 미만
HCHO 0.05 미만 0.125 미만 녹색
2등급총 VOC 0.2 이상～0.4 미만 0.5 이상～1.5 미만 HCHO 0.05 이상～0.125 미만 0.125 이상～0.4 미만황색
3등급총 VOC 0.4 이상～4.0 미만 1.5 이상～10.0 미만 HCHO 0.125 이상～1.25 미만 0.4 이상～4.0 미만 은색 등급
외
총 VOC 4.0 이상 10.0 이상 HCHO 1.25 이상 4.0 이상 적색 표 6. 공기성능 평가기준(한국공기청정협회 2003)
본 연구에서는 이와 같은 방법으로 마감자재의 건강성능 평가기준을 적용할 수 있다. 이를 위해 유해물질 방출자재 와 방출물질을 더 세분화 하는 연구가 필요하다.
3.2.2 열성능 평가기준
건설기술연구원에서는 실내에 유입되거나 방출되는 열의 비율 즉, 열관류율을 기준으로 주택성능등급 평가방법을 제 시하였다. 에너지성능지표에 의한 평가방법으로 건물부문에 서의 에너지소비는 외피 단열성과 기밀성, 외단열 채택 여 부 등을 검토하였다.(그림 6 참조)
그림 6. 에너지성능지표 검토서에 의한 평가방법
이 평가기준은 건물의 종류와 용도에 따른 기본점수를 부 여한다. 그리고 관류율을 기준으로 지역에 따라 차등배점된 점수와 각 시스템에서의 사용자재 및 조건에 따른 차등점수 들을 기본점수와 곱한 뒤 모두 합산한 것을 총점으로 하여 성능을 등급화 한다.(표 7)
등급 등급기준
1급 에너지성능지표검토서 평점합계가 81점 이상
2급 에너지성능지표검토서 평점합계가 74점 이상-81점 미만 3급 에너지성능지표검토서 평점합계가 67점 이상-74점 미만 4급 에너지성능지표검토서 평점합계가 60점 이상-67점 미만
표 7. 열성능등급기준(건설기술연구원 2005)
건설기술연구원에서 제시한 주택성능등급을 기준으로, I 건설에서는 당 사의 현장의 위치조건 및 현장에 적용한 자 재를 기존자재 적용 시의 가격증감과 함께 조사하였다(표 8 참조).
본 연구에서 요구하는 건강성능기준은 이러한 기준과 연 계할 수 있는 마감자재의 관류율과 관련한 단열성능기준이 다. 현장의 기후조건과 적용시스템에 의해 결정되는 시스템 적 성능뿐만 아니라 마감자재 자체적인 열성능 역시 평가에 반영되어야 한다. 이와 같은 기준은 각 제품별 시험이 필요 하며, 시험데이터는 제품정보에 포함되어 데이터베이스 상 에 반영될 수 있다.
항목 주
택1 주택
2
상도적용 비드법 보온판 2호(기존)
적용단 열재 (변경)
세대 당 가격 증감
비 고
건 축 부 문
외벽 평균 열 관류
율 Ue (W/m2․K) 28 25 16.8 25.2 +384,339 지붕 열관류율 Ur
(W/m2․K) 6 6 4.2 6 +10,406 최하층 거실바닥의
열관류율 Uf (W/m2․K)
5 5 4.0 5 +78,786
외단열공법의 채택 6 6 3.6 3.6 -
기밀성 창호의 설치 6 6 4.8 4.8 -
•주택1 : 난방(개별난방, 중앙집중식 난방, 지역난방)적용 공동주택
•주택2 : 주택1+중앙집중식 냉방적용 공동주택 표 8. 성능 등급 적용(예시)
3.2.3 빛성능 평가기준
기존의 빛성능 평가에 관한 연구는 개구부의 채광율에 의 한 평가로만 진행되었다. 건설기술연구원에서 제시한 기준 에 따르면, 평가등급은 채광율에 따라 나뉘며, 채광율은 유 효개구율과 방위별 개구비, 그리고 방위별 가중치 이 세 항 목의 곱을 총 합산한 값으로 나타낸다.
∙채광율 = (방위별 개구비 X 방위별 가중치 X 유효개구율)
∙단순개구율 = 전체 채광창 면적/ 전체 전용면적
∙유효개구율 = 단순개구율 + 0.12 - (10/세대평균전용면적)
∙방위별 개구비 = 방위별 채광창 면적/ 전체 채광창 면적
∙방위별 가중치: 대향 동 인동거리와 방위별 인동거리에 따른 계수
등급 등급기준
1급 채광율 1.0이상
2급 채광율 0.8이상 1.0미만
3급 채광율 0.6이상 0.8미만
4급 채광율 0.6미만
표 9. 빛성능 평가등급기준
이러한 평가방법은 건축물의 실내공간 또는 시스템적인 평가는 가능하나, 자재의 성능을 개별적으로 평가하기에는 무리가 따른다. 최근 Low-E유리나 자외선차단유리 등 자재 자체의 성능으로 실내 건강성능을 유도할 수 있는 제품들이 등장함으로 해서 그 성능평가를 위한 고려와 기준마련이 시 급한 실정이다. 창호의 빛성능은 자외선 차단율과 가시광선 투과율에 의해 평가될 수 있다. 주의할 사항은, 측정수치의 높음이 최고등급을 받는 것이 아니라는 점이다. 예를 들어 자외선에 대한 적정수준의 피부노출은 살균효과와 비타민D 합성을 유도하지만, 노출이 과다할 경우 흑색종과 같은 심 각한 피부질환을 야기할 수도 있다. 따라서 평가기준의 설 정은 적정한 등급설정이 매우 중요하며, 이는 차후 상세하 게 연구되어야 한다.
3.2.4 방음성능 평가기준
건설기술연구원에서 실시한 방음성능에 관한 연구는 건축 물의 구조특성 즉, 구조형식에 따른 표준슬래브 두께변화에 따른 충격음 차단정도와 마감자재 설치시 구조체와의 조합 시스템에 의한 음압감소정도를 측정하는 방법으로 진행되었 다. 그리고 측정된 수치를 통해 경량충격음과 중량충격음으 로 구분하여 등급화 하였다. 여기서 제시된 조합시스템은 크게 벽식구조, 라멘구조 무량판구조로 구분하여 각 구조별 로 표준바닥의 슬래브 두께와 단열재, 경량콘크리트, 그리고 마감모르터 등의 조합형태가 5가지씩 제시되었다.
조합시스템 방음성능의 정확한 평가를 위해서 가장 우선 적으로 마감자재 자체의 방음성능의 세부적 평가가 이루어 져야 한다. 자재의 음압레벨 감소량에 따라 성능을 평가하 며, 등급기준은 자재의 성능데이터를 충분히 확보한 후에 설정해야 한다.
방음성능은 마감자재만으로 충분한 방음성능을 기대하기 어려우므로 공간시스템에 따른 평가방식의 확립이 필요하 다. 예를 들어 바닥마감재의 경우, 콘크리트구조와 미장, 접 착제, 자재의 조합으로 구성되며, 뜬바닥 구조의 경우에는 콘크리트 슬래브 위에 모르타르층과 지지대, 측면완충재, 무 기질보드의 조합으로 구성된다. 다양한 현장조건에 맞추어 현실성있는 평가기준 설정을 위해서는 구조시스템의 형식을 더 세분화 할 필요가 있으며, 성능평가에 앞서 현장정보의 신속한 검색과 검토가 필요하다.
4. 건강친화형 실내마감재의 DB화 연구
4.1 DBHM 운영개념
건강친화형 건축자재정보 관리시스템(DBHM)은 마감자재 의 분류체계를 정립하고 기존 자재정보 데이터베이스를 구 축하여 현장사례 및 비교자료를 바탕으로 자재정보를 DB화 하게된다. 그리고 건강성능을 평가하기 위하여 자재별로 결 정되는 건강성능을 정립하고 이를 평가할 기준을 마련하여 평가기법을 설정한다. 또한, 새로운 프로젝트 수행에서 필요 한 정보의 활용 방법을 결정한다.(그림 7 참조)
자재생산업체는 DBHM으로부터 건강성능 기준을 검색하 여 성능기준에 적합한 자재를 생산하며, 생산된 자재를 자
체적으로 시험하여 자재의 일반정보 및 건강성능정보를 다 시 DBHM에 입력한다. 건강성능의 시험단계에서 자체적 시 험능력이 없는 자재생산업체의 경우 공인된 성능평가기관에 의뢰를 하도록 한다. 또한, 자체시험이 가능한 경우에도 건 강성능평가기관에서 파견된 감독관의 감시 또는 주도하에 진행하여 건강성능평가결과의 객관성을 확보하도록 하여야 한다. 건설업체는 각 사업단계별로 관리시스템으로부터 자 재정보를 얻어 이용하며, 현장에서 설치된 자재 또는 제품 의 일반성능 및 건강성능을 다시 입력하게 된다.
그림 7. DBHM 운영개념
관리시스템 상에 축적된 자재에 관한 자료는 일반정보에 추가되어 저장되며, 제품의 시험성적에 따라 건강성능정보 의 DB에서 검색된 기준을 바탕으로 등급이 일반정보에 포 함된다. 이러한 정보는 관리정보의 데이터베이스에 축적되 며, 관리정보 내의 각 데이터베이스 간 관계는 그림 8과 같 다.
그림 8. DB 관계 및 데이터 축적 개념도
가격정보와 자재성능간의 관계는 성능에 따른 공사비용 결정에 작용할 수 있다. 일반성능정보에 포함된 간단한 자 재건강성능정보는 건강성능정보DB 검색을 통해 등급화 되 며, 등급정보는 다시 일반성능정보를 구성하게 된다.
4.2 건강친화형 마감자재의 분류체계
권기덕(2009)은 본 연구의 선행연구로서 건설공사표준분 류체계의 Facet분류를 기본으로 하여 공동주택 마감공사 범위 내에서 실내마감자재의 건강친화성능에 대한 데이
터를 추가할 수 있는 방안을 제시하였다.5) 이 분류체계는 과잉정보(redundancy) 열람의 우려가 있으며, 자재분류의 인식성을 위해 앞자리에 사용한 initial 코드의 중복문제 가 있어 이를 수정·보완하였다.
그림 9. 실내마감자재의 분류체계(예시)
1) 실내마감재의 일반분류
① 공간분류를 영문 initial로 구분, 기타공간은 Z, 같은 종류의 공간이 다수 존재할 수 있으므로 0~9의 여유 코드를 둔다.
(층 또는 호실에 의한 분류는 필요가 없으므로 26개 로 충분; 거실 L, 주방 K, 식당 D, 침실 B, 창고 W, 복도 C, 홀 H, 화장실 T, 기타 Z)
② 부위분류를 영문 initial로 구분한다.
(공동주택 실내공간으로 한정하여, 천장 C, 벽 W, 바 닥 F로 구분)
③ 공종분류에는 Master Format6)을 적용한다.
(2004년 개정 기준 6digit 체계, 총 50개 항목으로 분 류되어 있으며, 본 연구에는 06_Wood, Plastics and Composites/ 07_Thermal and Moisture protection 08_Openings/ 09_Finishes 항목을 적용대상으로 한 다.)
④ 마감자재의 분류는 자재의 재질을 영문 initial로 표현 하는 것에는 한계가 있으므로, 2자리의 numeric 코드 를 사용하며, 동일한 재질의 자재종류를 01~99로 구분 한다.
2) 제품 및 건강성능분류
분류체계는 데이터베이스상의 정보를 빠르고 정확하게 찾아내기 위한 것으로, 인식성을 갖추고 간결하여야 한 다. 동시에 나타낼 필요가 없는 정보는 과잉정보열람의 우려가 있으므로 따로 구분하여 저장하고, 필요여부에 따라 불러올 수 있도록 정립되어야 한다. 따라서 자재 의 분류를 따라 불러온 자재일반정보 이외에 추가적인 정보는 별도의 분류체계를 필요로 한다. 자재 생산업체 와 생산되는 제품의 분류체계와 자재물성 또는 제품특 성에 따라 결정되는 건강성능등급을 나타내기 위한 분 류방법은 그림 10과 같다.
5) 권기덕 외(2009), 건강친화형 실내마감재의 DB화를 위한 분류체계 연구
6) 북미지역의 건설정보분류체계. 2004년 개정 버전은 총 50 Division으 로 분류되며, 총 6개의 digit로 구성
그림 10. 제품분류 및 건강성능등급(예시)
① 박정하(2009)7)가 조사한 국내 건축마감자재 생산업체 의 수는 총 220여개로서, 국내에 수입되는 건축마감재 생산업체를 포함하여 001~999까지 3자리로 충분하다.
각 업체에서 생산되는 자재종류는 앞에서 제시된 자 재분류를 이용하며, 자재분류가 같더라도 품질이나 가 격 등으로 구분되는 제품을 A~Z의 충분한 값으로 분 류한다.
② 건강성능을 공기(A), 소리(S), 빛(L), 열(H)로 구분하 고 각 등급을 1~3등급으로 나누며, 해당되는 성능이 없을 때에는 ∅(null)로 두고 등급은 0으로 한다. 각 성능은 한 분류 내에서 대등한 관계로, “:”로 나열한다.
4.3 시스템 운영방안 연구
DBHM에서 제품의 정보를 검색하는 방법은 여러 가지가 적용될 수 있다. 특정 제품명을 검색하거나 제품코드를 입 력하면 제품의 일반적인 성능과 업체정보, 가격, 건강성능등 급정보를 얻을 수 있으며, 제품의 데이터필드에 나타내기 위한 정보들은 관리시스템 내부의 다른 DB에서 끌어올 수 있다.(그림 11 참조)
그림 11. DB Field(예시)
이때, 더 상세한 정보는 해당 DB로 접근하여 얻을 수 있 다. 자재분류를 통한 검색은 동종자재에 해당하는 여러 제 품을 불러올 수 있으며, 제품의 비교가 가능하다. 건강성능 등급의 요구정도 또는 가격의 제한조건으로 검색을 하게되 면 해당 범위의 제품을 검색할 수 있다.
DBHM의 운영에 필요한 전체 정보를 총괄하는 General DB는 수행되었거나 새로 작성된 모든 Project정보의 DB들 을 포함한 통합데이터베이스이다. 이는 신규 Project를 수행 함에 있어 그와 유사한 Project의 정보를 이용할 수 있도록 운영됨으로써, 자재의 건강성능과 일반성능을 마감자재의 정보를 효율적으로 활용할 수 있게 된다. (그림 12 참조) 7) 박정하 외(2009), 친환경 건축 마감자재의 DB구축에 관한 기초연구
그림 13. 건강친화형 마감자재 선정 Process 그림 12. 시스템 운영상세
그림 12의 업무 1단계는 자재관련 신규정보 입력업무단계 로서 기획, 설계, 시공, 유지관리 각 분야에서 입력된 정보 는 고유의 Tag가 붙어 Template에 저장된다. 업무 2단계에 서는 기존의 유사프로젝트 정보와 사업조건 및 변동사항에 따라 새로운 정보를 추가하여 신규 Project DB를 생성하게 된다.
예를 들어 기존 유사 Project의 데이터를 최대 90% 이용 이 가능하다면, 신규정보를 10% 추가입력하여 신규 Project DB를 생성할 수 있다. 마지막으로 업무 3은 각 분야에서 자재정보 관련업무를 수행하는 단계로서 2개의 Routine으로 구분된다.
① General DB에서 자재정보 검색(분석, 대비, 의사결정) ② 업무수행 결과를 Project DB에 저장
4.4 DBHM 설계방안 연구 4.4.1 DBHM 운영 프로세스
본 연구에서 제시하는 DBHM의 마감자재 선정 Process 는 그림 13과 같다. 이는 신규 Project 생성 시 필요자재 또 는 제품선정과정으로서, 제품선정에 앞서 자재의 종류를 먼 저 선정하며, 선정된 자재의 종류에 해당하는 제품들의 정 보를 검색하게 된다. 각 제품의 시험성적 등과 같이 일반정 보에서 제시하는 건강성능등급 평가요소에 해당하는 수치자
료를 건강성능평가기준에 적용하여 해당 Project에서 요구 하는 기준을 만족하는지의 여부를 판단하여 자재를 선정하 게 된다. 이러한 선정과정은 DBHM 개발의 초기단계에 적 합한 것으로서, 차후 건강성능기준이 확립되고, 제품정보가 충분히 축적이 된다면 제품의 일반정보에 상세한 건강성능 정보를 표시할 수 있게 된다. 이는 더욱 신속하고 효율적인 자재선정을 유도할 수 있다.
4.4.2 시스템 E-R Diagram
본 연구에서 제시하는 관리시스템을 구성하는 데이터베이 스들은 상호연계성을 E-R(entitiy-relation) Diagram으로 나 타내야 한다. 그림 14는 DBHM상의 정보를 관리하기 위한 E-R Diagram으로서, 마감자재 선정단계에서 요구되는 분 류구분과 자재 및 제품의 일반정보와 건강성능정보의 관계 를 포함하고 있다. 관리시스템의 효율적 운영을 위해서는 보다 상세한 DB구조로 설계할 수 있다. 그림 14의 E-R Diagram의 각 상자들은 또 하나의 데이터베이스구조로 볼 수 있으며, 각 상자 내의 항목들은 데이터베이스 항목이 된 다.
그림 14. DBHM E-R Diagram 5. 결 론
본 연구는 건강친화형 건축자재의 정보관리시스템을 구축하기 위한 방안을 제시하였으며, 그 결과는 다음과 같다.
첫 번째로, 건강친화형 마감자재의 정보유형을 제시함 으로써, 시스템에 제품정보를 입력함에 있어 필요정보를 마련하기 위한 기준을 마련하였다. 이는 자재정보를 제공 하는 기존의 여러 시스템들이 제각각의 정보유형으로 운 영되었던 것을 통합할 수 있는 정보관리시스템의 구축에 기여할 수 있다.
두 번째, 각 건강성능별로 기존의 평가기준을 연구하여, 각 평가기준의 보완점 또는 발전방향을 제시하였으며, 향 후 연구의 방향을 제시하고자 하였다. 이는 차후 마감자 재 제품의 건강성능평가기준 연구와 건축물의 건강성능 향상에 기여할 수 있을 것이다.
세 번째, 본 연구에서 제시한 관리시스템이 정상적으로 운영되면, 반복업무와 중복시스템 구축에 의한 낭비를 줄 임으로 해서 기업측면에서의 자원낭비를 최소화하여 경 쟁력을 향상시킬 수 있음은 물론, 정보축적과 운영에 대 한 자발적 업무환경 조성에 기여할 수 있을 것이다.
건강친화형 건축자재의 정보관리시스템은 각 단계별 의사소통 개선과 자재선정의 효율성을 통한 건설업체의 최적화된 건설관리를 유도할 수 있으며, 자재관리시스템 프로그래밍을 위한 기초연구로 활용될 수 있을 것으로 사료된다. 그리고 이 시스템은 궁극적으로 건축물의 품질 개선과 건강성능향상을 도모할 수 있을 것으로 판단된다.
※ 이 논문은 2009년도 정부(교육과학기술부)의 재원으로 한 국과학재단의 지원을 받아 수행된 연구임. (No. 2009-0063383)
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투고(접수)일자: 2009년 10월 6일 심사일자: 2009년 10월 7일
게재확정일자: 2009년 11월 23일
