Study on the Application of Modular Technologies to Han-ok

한옥의 모듈러 공법 적용에 관한 연구

Study on the Application of Modular Technologies to Han-ok

이창재* 임석호**

Lee, Chang-Jae Lim, Seok-Ho

Abstract

This study was conducted to apply the modular construction method to Han-ok. The modular method, which is differentiated from the existing one, means a construction method that equipments, windows and interior materials are prefabricated as a six-sided object at a plant and then they are assembled at the least process on the spot. As for the theoretical observation, the theoretical basis to apply the modular method to the modular housing and Hanok was divided into environmental and economic aspect. In order to apply the modular method to Hanok, the unit scale and size were selected and the plane of unit module Hanok was developed. And a standard with regard to the unit combination and material lifting transportation method was set and planned. In addition, through the comparison the unit modular Hanok to the existing Hanok, the difference was analyzed and the strength was identified in terms fo design method, structure, construction method, period and cost. In final, the conclusion, with regard to the economic, technical application in future, was drawn through arranging the study contents. The unit modular Hanok to carry out the high-quality dwelling through construction period reduction, standardized construction materials and improved insulation performance can meet the demands for a paradigm of new construction technology.

Keywords : Sin-Hanok, Unit, Module, Pre-feb 주 요 어 : 신한옥, 유닛, 모듈러, 프리패브

I. 서 론

1. 연구의 배경 및 목적

최근 우리 전통 가옥 한옥에 대한 관심이 고조되고 있 다. 중앙정부와 지자체에서 한옥공급 및 확대방안 등을 수립하면서 개별건축 및 단지의 조성이 활성화 되고 있 으나 기존 한옥의 건축은 대부분이 수공업 위주의 습식 시공법으로 이루어지고 있어 한옥 부재의 현장작업이 불 가피하다. 이러한 수작업에 의존하는 시공방법은 건식공 법으로 건축되는 주택에 비하여 상대적으로 공사비가 증 가되고 공사기간도 많이 소요되는 문제를 안고 있다. 따 라서 최근 이러한 수공업적인 시공방법과 문제점을 해결 하기 위하여 대부분의 공정을 공장에서 수행하는 모듈러 공법을 적용하기 위한 방안이 주목받고 있다. 모듈러공법

은 기존의 습식형 현장축조방식을 지양하고 공장에서 유 닛 BOX 구조체를 제작하는 건식형 공장생산 시스템이다.

본 연구에서는 이러한 모듈러 공법을 우리의 한옥에 접 목시키고자 하는 일련의 시도를 다루었다. 건축비에서 경 쟁력이 있고 성능이나 품질적인 측면에서도 기존의 한옥 이 안고 있는 문제점을 해결할 수 있는 신한옥 유닛모듈 에 대한 연구로서 Proto-type 개발 및 구축과정을 통해 일 련의 관련 공법을 제시하고자 한다. 즉 한옥에 모듈러 공 법을 접목시켜 고품질의 한옥을 저렴한 가격과 짧은 공 기로 공급하며 높은 성능을 발휘할 수 있는 신한옥을 개 발하는데 목적이 있다.

2. 연구의 범위 및 방법

본 연구는 유닛모듈한옥을 개발하기 위한 실험적 연구 로서 외형적인 측면에서는 기존의 한옥에서 보여주던 조 형미를 담되, 구조, 구축방식 등은 기존 전통방식이 아닌 보급형 한옥을 개발하는 것을 목표로 한다.

본 연구의 진행은 1단계에서는 모듈러 공법에 대한 이 론적 고찰 및 한옥의 모듈러 공법의 적용 필요성에 대하 여 정리하였다. 그리고 2단계에서는 모듈러 공법을 한옥 에 적용하기 위해 Proto-type을 개발하고 유닛 조합 및 양 중·운반에 대하여 분석하였다. 3단계에서는 유닛모듈러 한옥의 보급 가능성을 검토하기위해 기존한옥과 경제성, 시공성, 환경성능 위주로 비교하였다. 4단계에서는 최종적

**

**정회원(교신저자), 한국건설기술연구원 선임연구위원, 공학박사 Corresponding Author: Seok-Ho Lim, Advance Building Research Division, Building Research Department Korea Institute of Construction Technology, Goyangdae-ro 283, Ilsanseogu, Goyang-si, Gyeonggi-do, 411-712, Korea. E-mail: [email protected]

본 논문은 국토해양부 첨단도시개발사업의 연구비지원(10첨단도시 B01)에 의해 수행됨.

이 논문은 2012년 한국주거학회 춘계학술발표대회에 발표된 내용을 수정·보완하여 발표하는 연구임.

으로 연구의 내용을 정리하고 결론을 도출하였다.

II. 이론적 고찰

1. 모듈러 주택

모듈러 주택이란 현장축조의 기존방식과 차별화된 공법 으로 공장에서 박스(BOX)형태의 정형화된 입방체로 구성 되는 구조체 내부에 각종 내장재, 기계설비, 전기배선 등 을 미리 시공하고 현장운반 후에는 이를 조립하여 완성 하는 주택을 말한다.

또한, 모듈러 공법을 이용함으로서 공사기간을 단축하 고 건설 폐기물을 줄이며 기존 건축자재의 재활용률을 높 인다. 특히 자재의 균일한 품질성능을 기대할 수 있어 공 업화주택 등으로 활용할 수 있는 기술이다.

2. 모듈러 주택의 기술 현황

해외에서는 친환경 건축에 대한 수요 및 건설기술의 발 전과 변화로 기존 습식 시공공법에서 탈피하여 공장에서 대부분의 제작을 마치고 현장에서는 조립만하는 프리패브 방식인 모듈러 건축시스템 기술이 실용화되고 있다. 특히 모듈러 건축시스템은 영국과 미국, 일본 등에서 각 나라 의 특성에 맞도록 시스템이 개발되어 사용되고 있다.

영국은 기존의 라멘조 및 벽식 구조를 바탕으로 모듈 러의 주요부재를 스틸스터드를 제작하여 복합화시키는 구 조시스템을 적용하고 있으며 모듈러 구조체의 공장생산을 반자동체계로 유닛의 규모는 4~12 m 정도이다.

일본의 대형 모듈러 업체들은 CAD/CAM 시스템에 기 반한 프리컷 공장제작 체계을 갖추고 있으며 모듈러 주 택의 평면형태 및 유형을 다양화하여 소비자들의 요구에 대응하고 있다.

공장에서 구조체를 박스형으로 조립하고 전기설비, 창 호, 내·외벽 마감까지 마무리된 상태에서 현장으로 반입 하여 조립한다. 대부분의 구조체는 경량 형강재를 사용하 여 유닛 BOX를 제작하는데 3.0 m 이하의 크기로 유닛을 제작하고 있다.

미국의 유닛모듈러 주택은 소량 반자동 공장생산방식을 취하여 필요한 수요에 대응하여 필요한 만큼만 생산하는 모듈러 공장 시스템이 보편화되어 있다.

유닛을 대형화하여 주택을 종방향으로 2개로 분리하여 제작하는데 유닛의 크기는 4 m에서 20 m까지 다양한 크 기로 제작한다. 제작된 유닛을 대형 트레일러 등을 이용 하여 현장으로 운반하여 조립한다.

해외의 유닛모듈러 시스템 기술은 대부분 모듈러를 생 산하는 업체들의 설계 및 재료 규격에 따라서 각각의 기 준 및 규격을 갖고 있어 증축 및 보수 공사에는 기존 업 체의 자재 및 부품만 사용함으로서 호환성이 떨어지는 문 제를 안고 있다.

국내에서도 모듈러 건축기술의 필요성을 인지하고 1990 년대 이후 지속적인 모듈러 건축 선진국의 기술 습득과 연구사업을 병행하여 학교 및 군 병영생활관 등의 건립 이 추진되었다. 그러나 초기 모듈러 기술을 도입할 때 외 국의 기술을 무분별하게 받아들여 업체들의 생산시스템이 표준화되지 못하고 있는 실정이다.

우리나라의 건설시장 규모 및 주택수요 등의 제반 환 경을 고려하여 효율적이고 생산적인 모듈러 생산체계를 갖추기 위해서는 표준화 및 규격화가 선행되어야 할 것 으로 본다. 특히. 외국의 모듈러 주택 시스템을 여과 없 이 받아들이기 보다는 한국적인 모듈러 주택의 개발이 시 급하다고 할 것이다.

Step 1 Step 2 Step 3 Step 4

Theoretical Reviews and

Necessity of modular

Han-ok

⇒

Application of modular technologies

to Han-ok

⇒

Comparison between traditional Han-ok and unit-modular

Han-ok

⇒

Conclusions and recommendations

Figure 1. Process of This Study

1) Lee, G., & Lim, S. (2011). A study on unit modular design method of urban-type housing. Journal of the Housing Association, 22(5), 104.

Figure 3. Victoria Hall (UK) Figure 4. Modular Production Plant (US)

Figure 5. Lifting Unit (Japan) Figure 6. Infill Unit (Korea)

Figure 2. Modular Units Box

3. 한옥의 모듈러 공법 적용의 필요성

한옥에 대한 관심 및 수요는 지속적으로 늘어가는 추 세에 있다. 그럼에도 불구하고 기존한옥의 시공방식은 목 조가구식 현장 축조방식으로 대부분의 작업이 현장 수작 업 맞춤방식 형태를 가지고 있다. 이러한 가구식 현장 시 공방식은 한옥 전문 목수만이 공사가 가능하기 때문에 고 가의 인건비가 발생하여 건축 공사단가가 높아지고 시공 기간이 오래 걸린다. 또한 목수의 능력에 따라 그 성능과 품질에도 많은 차이가 발생하기 때문에 성능의 표준화를 기대할 수 없어 한옥의 보급이 활성화 되지 못하고 있는 실정이다.

여기에서 한옥에 모듈러 공법을 적용해야 하는 이론적 근거를 정리할 필요가 있는데 이를 환경적 측면과 경제 적 측면으로 정리할 수 있다.

1) 환경적 측면

우리의 한옥은 일반건축물에 비해서 구축방법 및 재료 사용에서 친환경적이라고 할 수 있다. 그러나 <Table 1>

과 같이 기존한옥에 주로 사용되는 흙벽체의 낮은 단열성 능으로 최근에는 건축비 절감과 공기(工期)를 단축시키고 단열성능 확보를 위해서 콘크리트 및 시멘트 벽돌 등의 일 반건축물에 사용되는 건축재료가 사용되고 있는 실정이다.

유닛모듈러 한옥은 저렴한 한옥을 공급하고 공기(工期) 및 환경성능을 개선하는 건식공법을 통하여 현장에서 발 생하는 폐목재 및 건설폐기물을 최소화 시킬 수 있다.

특히 유닛모듈러 한옥을 보급함으로서 도시에서는 획일 적인 철근콘크리트 아파트의 주거문화에서 탈피하고 단독 주택 비율이 상대적으로 높은 농촌지역에서는 주거환경을 개선하는 계기를 만들것으로 본다.

2) 경제적 측면

한옥의 건축비는 지역 및 재료선택에 따라 차이를 보 이지만 한옥에 소요되는 공사비는 3.3 m

당 약 700만원에

서 900만원까지 책정되어 국토해양부의 기본형건축비 (3.3 m

당 418만~432만원-기준 60 m

초과~105 m

이하) 보다 약 2.0배 정도가 높은 건축비가 소요되는 것으로 파 악되었다.

한옥의 공사비

가 고가(高價)인 여러 가지의 이유 중에 서 첫째는 인건비 비중이 일반 건축물에 비해 높다는 것 이다. 대부분의 공사가 수작업으로 진행되어 한옥전문 목 수들의 인건비가 일반주택 목수 및 기능공들에 비해서 상 대적으로 높게 책정되기 때문이다. 둘째는 목재 및 기와 등에서 규격품과 기성품 비율이 낮아 공사비를 상승시키 는 요인으로 작용한다. 기존한옥의 건축자재는 수공의 비 율이 높아 일반건축물에 비해 고가(高價)이다. 셋째는 공 사기간

이 최소 3개월에서 6개월 정도가 소요되어 공사 비가 증액되는 결과를 가져온다. 모듈러 공법은 건축비를 증가시키는 인건비 비중을 낮추고 공기단축 및 건축자재 의 표준화·규격화를 유도하여 한옥의 보급을 확대시키 는 요인으로 작용할 것이다.

III. 한옥의 유닛 모듈러 공법 적용

한옥은 규모를 나타내는 전통적인 척도인 간(間)이라는 단위체계를 가지고 있다. 전통한옥에서는 간(間)의 수에 따라서 규모를 나타내며 이러한 간들이 모여 공간을 구 성한다. 모듈러 공법도 이와 유사하게 공간을 구성하는데 모듈러 한옥은 유닛 BOX의 기둥 간격이 하나의 간(間) 을 구성한다.

유닛모듈러 한옥 구축하기 위해서는 우선 유닛모듈의 규모를 결정하여야 한다. 구조 및 자재에 대한 문제를 해 결하고, 주요 구성재와 부품을 조합하여 공간을 구성하기 위하여 수평 및 수직 계획모듈 기준에 따라서 치수를 설 정한다.

3) 북촌한옥의 신축공사비는 3.3 m²당 700-900만원, 전남한옥 510만 원, 비주거단지 650-1,000만원 정도로 파악됨: 국토해양부 한옥건축 기술기준 등 연구(2009), 3-42.

4) 한옥의 규모 및 물량수량 사용 등에 따라서 공사기간은 변경될 수 있으나 국토해양부 한옥건축 기술기준 등의 Quick Guide에서는 6 개월 정도가 한옥의 공사기간이 소요되는 것으로 예시되어 있다.

2) Hwang, Y., & Kim, T., & Choi, S. (2011). A basic study on the efficiency comparison of the traditional earth wall and pre- fabricated wall. Proceeding of Spring Annual Conference of Architectureal Institute of Korea, 174.

Table 1. The Result of Testing of Dry-wall & T.Mud Wall

Classify of tests Dry wall Traditional mud wall

Insulation testing

Insulation effect was excellent because of low

thermal conductivity

Insulation effect was poor because the mud works as a thermal conductivity

medium Freezing &

thawing testing

Nothing changed in the dry-wall surface

Had a microcrack in the traditional mud wall face

Weight measuring 25.20 kg (69 cm ×105 cm)

58.50 kg (69 cm ×105 cm) K.T.W is more than double

the weight of P.W.

Impacting testing

Absorbing power of impact is good (place of

impact was not broke)

Absorbing power of impact is inadequate (place of

impact was broken)

Note. K.T.W=Korea traditional mud wall

유닛모듈러 한옥은 수평 및 수평 계획 모듈적용

시 안 목치수로 기준으로 폭과 너비를 300 mm로 모듈을 설계 한다.

유닛의 크기를 획일화하는 것이 아니라 300 mm의 기 준으로 증감시켜서 다양한 공간을 계획 할 수 있다.

300 mm 가 적용하기 불가피한 경우는 100 m 증분치수를 적용한다(주방, 욕실, 복도, 툇마루, 현관, 다용도실, 수납 공간 등). <Figure 8>은 폭 2700 mm, 길이 3600 mm, 높 이 3000 mm로 설계된 단위유닛이다.

1. 모듈러 한옥 Proto-type 개발

유닛모듈 한옥은 유닛의 조합에 따라 다양한 몸채형태 및 평면구성이 가능하다. 일반적으로 종래의 한옥에서 많 이 나타나는 “ㅡ”, “ㄱ”, “ㄷ”형의 4가지 type에 대하여 수직높이는 3000 mm로 정하고 수평 계획모듈 기준에 따 라 유형들을 <Table 3>과 같이 도출하였다.

최근에 건립되는 한옥은 전통적인 조형미를 유지한채 현대생활에 맞는 내부구조를 갖는 형식으로 나타나고 있 다. 따라서 본 연구에서도 전통적인 한옥의 형태을 유지 하면서 현대인의 Life cyle에 적응가능하도록 국토해양부 ( 한옥설계기준 등 연구)에서 개발한 아파트형 한옥 시범 설계안 ‘ㄷ’자형 기본형(3LDK)형을 기준으로 모듈러 공 법을 적용하기 위한 Proto-type으로 선정하였다.

2008 년 이후부터 건립된 한옥의 건축면적은 약 100 m

정도가 많은 분포를 나타내고 있다. 그리고 약 115 m

이 상 규모의 한옥도 건립되고 있는 추세이다.

거주인원을 3~4인 기준으로 하여 침실수를 3개를 계획 하고 수납공간 및 주부동선 등의 편리성을 고려하여 유 닛모듈의 시공과 제작이 가능하도록 130 m

대의 Proto- type

을 개발하였다.

본 평면은 6개 타입의 유닛 16개로 구성되어 있으며, 유닛은 크게 거실(대청)과 방을 구성하는 메인유닛과 복 도, 화장실, 다용도실, 현관 등을 구성하는 서브유닛으로 구분하였다. 6개 유닛은 위의 <Table 4>와 같이 한옥을 구성하는 거실(대청) 및 방 등의 공간별로 다양한 조합을 통하여 대응할 수 있도록 하였고 각 실 공간은 안목치수 를 사용하여 정확하게 300 mm의 배수를 사용하였다. 그 리고 주방, 욕실, 현관, 다용도실 등에서 300 mm의 사용 이 어려운 경우는 100 mm의 보조모듈을 사용하였다.

30 0mm 모듈사용은 벽체재료 및 시스템 키친, 조립식 욕 실, 타일, 석고보드, 창, 문 등의 최적자재를 선정할 수 있다.

5) Lim, S., & Lee, G. (2010). A study on the establishment of the design standard for urban-type housing. KICT, 47.

6) Chung, J., Kim, S., Shin, S., & Kim, S. (2011). The plane trend of newly-built Hanok. Proceeding of Spring Annual Conference of Architectureal Institute of Korea, 37.

Figure 8. Dimensions of the Modular Units

Table 2. Based on Horizontal and Vertical Planning Modules

Sort Basic module incremental dimension

Auxiliary module incremental dimension

Horizontal Module 300 mm 100 mm

Vertical Module 300 mm 50 mm

Table 3. Combination Unit According to the Plane Configuration

Table 4. Configuration of the Unit (inside dimensions)

Program Unit Configuration Area

Living room A+A (5400 ×4800)

Room-1 C+C (3600 ×3900)

Room-2 B+B (3600 ×3900)

Master bedroom B+B (3600 ×3900)

Kitchen / Dining C+C (3600 ×3900)

Couple bathroom, bathroom F (1800 ×2700)

Corridor+Utility room E (1500 ×3900)

Corridor+Entrance B (1800 ×3900)

7) Lim, S., & Ji, J. (2011). Application of MC design for standardizing the Han-ok. Proceeding of Autumn Annual Conference of KHA, 2011, 38.

거실(대청)이 중앙에 위치하고 주방은 거실과 분리하였 다. 방의 수는 3개로 하였는데 향후 손님방 및 작업실 기 능 등으로 활용하기 위해 독립성을 확보할 수 있는 위치 에 방2를 설치하였다. 욕실은 2개로 계획하였는데 안방에 전용의 부부욕실을 설치하였다. 그리고 거실 정면에는 툇 마루를 두어 앞마당에서의 출입이 가능하도록 하였고 다 용도실은 주방과 연결되게 하여 주부동선의 편리성을 추 구하였다. 수납공간을 확보하기 위해 안방 출입구와 현관 근처에 반침을 설치하였고 출입의 편의성을 위해서 툇마 루 외에 현관을 계획하였다.

유닛모듈러 한옥에 실들의 규모는 2008년부터 2010년 까지 전남지역에 건립되어진 한옥

들의 실구성 및 평균 면적을 참고하여 설정하였는데 거실은 넓은 공간을 확보 하기 위해 가장 큰 유닛으로 설정하였고 방은 제작 및 시 공성을 감안하여 동일한 크기로 계획하였다.

현대인들의 거실 중심 생활패턴을 반영하기 위해 유닛 크기는 5400×4800 mm으로 계획하였는데 2개의 유닛이 조합되면 공간의 중간에 기둥이 생기는 현상이 발생한다.

이를 방지하기 위해서 길이 5400 mm의 대량을 설치하는 것을 전제로 하였다. 또한 보칸의 길이가 길어지면 40~45 도(4치반) 경사각을 확보하기 위해서 대형의 원목을 사용 해야 하며 특히. 지붕의 높아져 입면비례가 불합리하게 됨으로 보칸의 크기는 최대 5400 mm로 한정하였다.

방의 크기는 3600×3600 mm으로 유닛을 계획하였고 안 방은 별도로 욕실을 설치하였다. 주방은 거실에서 완전히 분리한 L-DK 형식으로 공간을 구성하였고 크기는 3600×

3600 mm 의 유닛으로 계획하였다. 욕실은 UBR 시스템 사 용을 전제로 1800×2700 mm로 유닛의 크기를 정하였다.

8) Lee, C. (2010). An analysis and study on plan characteristics and dwelling consciousness of Hanok in rural area. PhD thesis, University of Mock-po, 66.

Figure 9. Sin-Hanok Prototype Floor Plan

Figure 10. Unit Diagram

Table 5. Room area Distribution of Hanok (Jeollanam-do:2008- 2010, unit: m²)

Distinction Minimum Maximum Average Standard deviations

Room-1 6.25 43.74 15.59 5.25

Room-2 7.29 37.62 11.89 4.34

Room-3 6.93 22.05 10.92 2.87

Living room 9.24 52.47 31.52 8.10

Kitchen 4.14 24.80 11.84 4.60

Toet maru 2.85 13.35 7.07 2.41

Entance 1.50 6.34 2.92 1.12

Utility room 2.70 14.52 6.86 2.84

Storage space 1.20 6.84 2.58 1.25

Private bathroom 1.56 7.92 3.12 1.20

Bathrooms 2.10 12.96 4.64 1.58

Boilerroom 2.25 7.56 4.59 1.48

Table 6. Dimensions of the Module Unit

Sort Maximum Minimum

Dori length 2400mm 1500mm

Bo length 5400mm 2700mm

Figure 11. Application to the Space of the Unit Module

2. 모듈러 한옥의 단위 유닛 조합

유닛모듈러 한옥은 대부분의 공정을 공장에서 마치고 현장에서는 조립만하는 형식으로 한옥의 보급을 위한 대 량생산체계를 추구한다.

목재를 이용하여 구조체를 공장 내에서 박스 형태로 조 립하고 박스 안에 단열재, 설비, 욕실, 외벽마감 등을 시 공한 1~2일 정도에 조립을 완성시킨다. 유닛구조체간의 결합은 경제성, 시공성, 기밀성을 위해서 철물접합을 이용 하고 서까래 및 가구형식은 한옥의 조형미를 위하여 전 통적인 맞춤접합을 이용한다. 철물접합은 습기에 의한 부 식방지를 위해 도료 등을 도포한다.

지붕의 보토작업을 하는 기존 한옥에 비해 유닛모듈러 한옥의 지붕은 건식방식으로 지붕의 와곡을 표현하기 위 해서는 덧서까래의 곡선면을 이용하여 지붕선을 최대한 살리고 박공의 경사 및 목기연 등을 이용해 지붕의 처마 선을 표현한다.

현장에서 한옥의 안정적인 구축 및 시공의 효율성, 결 합의 기밀성을 확보하기 위해서는 유닛 및 구조체간의 조 립에 평면 및 입면상의 결합원칙이 필요하다.

1) 평면 및 입면 결합

유닛의 평면 및 입면 결합의 원칙은 볼트를 이용하여 접합부 4면 모서리를 일치시킨다. 따라서 유닛의 도리 및 보 방향으로 접합하는 경우는 4면 모서리가 일치해야 하 며 시공성 확보를 위해 설계시에 버퍼존을 10 mm 이상 확보한다.

유닛모듈 한옥에서는 유닛 및 지붕구체 간에 철물접합 을 활용함으로 철물을 최대한 구조체에 매입시켜 외부로 노출되지 않도록 하여야 하며 결합부분의 기밀성을 확보

하고 유닛간 접합면의 의장적 효과를 나타내기 위해 결 합되는 부분에 덧기둥을 설치한다.

입면 결합은 초석 위에 유닛구조체를 설치하는 작업으 로 시작하는데 지반의 레벨이 일정하지 않으면 유닛 구 조체간의 입면 조립이 원활하지 않는 문제점 등이 발생 하여 조립시간이 연장되는 결과를 가져온다.

이를 해결하기 위해서는 10 mm 이상의 버퍼존의 확보 와 지반의 평활도를 유지하는 것이 중요하다.

<Figure 17> 은 유닛모듈러 한옥의 기단공사에서부터 유 닛을 결합하고 지붕구조체의 조립과정을 거쳐서 최종적으 로 한옥의 지붕까지 조립하는 과정을 보여준다. 유닛모듈 러 한옥의 현장조립은 기초공사, 기단, 대지로의 설비인 입, 한옥내부의 최종 마감공사 등을 제외하고 1~2일 정 도에 조립 완성하는 것을 목표로 한다.

3. 단위유닛모듈 양중 및 운반

유닛모듈 한옥은 공장에서 70~80% 정도가 제작되고 현 장에서는 최소한의 조립공정을 거쳐 시공하는 방식으로 구조체의 양중 및 운반이 주요한 공정에 속한다.

유닛구조체가 목재로 구성되어있어 상대적으로 철골이 나 RC에 비해 파손 및 변형의 위험이 있어 이를 고려한 양중·운반계획이 요구된다.

유닛구조체가 운반되면 현장에서 크레인을 이용해 유닛

Figure 15. Planar Assembly (Mock-up)

Figure 16. Elevation Assembly (Mock-up) Figure 12. Assembles of the Unit Structure

Figure 13. Assembles of the Roof Structure

을 미리 설치해둔 기초위에 들어 올려 설치한다. 이때 기 단의 면이 최대한 평활도를 갖게 설치해야 한다.

유닛모듈러 한옥에서는 안정적인 양중을 위해 구조체의 하중을 분산하는 방식으로 크레인의 와이어를 고정한다.

유닛의 크기가 대형인 것은 크레인의 규모를 결정하고 밸런스빔 등의 보조기구를 이용해 유닛을 들어올린다.

밸런스 빔은 철골로 제작된 보조기구로 양중시에 유닛 과 와이어에 하중을 분산하여 양중물의 모멘트 발생을 예 방하여야 한다.

유닛의 규모를 결정할 때 운반이 가능한 치수를 설정 해야 하는데 톨게이트 폭을 감안하여 최소한 한쪽의 길 이가 3400 mm를 넘지 않도록 설계 및 제작한다.

3400 mm 가 이상의 대형 유닛모듈 한옥을 시공하기 위 해서는 부재별로 각각 운반하여 현장으로 옮긴 후 유닛 을 조립하는 방식을 선택하여야 한다. 그리고 유닛모듈의 조합이 많아질수록 유닛을 이동후 부지내에 적재할 수 있 는 공간 및 양중을 위한 장비의 운행 공간 등이 필요한 데 기존의 주택가에서 한옥을 신축 및 리모델링시에는 유 닛 및 양중장비 등의 공간 확보가 필수적으로 요구된다.

유닛 및 지붕 구조체를 안전하게 운반하기 위해서 차 량은 크게 Low-bed차량, 카고차량, 샤시트레일러 차량이 선정될 수 있는데, 이동시 충격에 대해 최대한 안정성을 유지하기 위해 무진동 서스팬션(에어서스팬션)설치를 전제 로 한다.

IV. 기존한옥과 유닛모듈러 한옥의 비교

한옥은 자연환경 및 문화의 변화에 따라서 진화하면서 지금의 형상을 갖추었다. 그중에서도 조형성, 자연친화성, 공간의 위계성 등은 한옥만이 갖는 고유한 특징이며 미 ( 美)라고 할 수 있다.

특히 한옥의 조형미에 영향을 미치는 구성요소는 여러 가지가 있으나 그중에서도 수직과 수평선, 지붕의 곡선 등 여러 형태의 선들이 이상적으로 조화를 이룬다.

그리 고 입면상 차지하는 비율이 큰 지붕의 처마 곡선은 한옥 의 미(美)를 잘 나타낸다고 할 수 있다.

건식지붕을 사용하는 유닛모듈한옥은 처마선 등의 조형 미를 표현하기 위해서는 전통기법인 안허리곡, 앙곡, 귀솟 음을 적용하여 지붕의 곡선을 표현하는 방법을 보완해야 할 것이다. 유닛모듈러 한옥은 거실(대청) 부분에는 서까 래가 노출되고 공간 확보를 위해서 대량을 사용하는데 한 옥의 미를 유지하기 위해서 최근에 개발되고 있는 곡선 보

를 사용하는 방법도 고려되어야 할 것으로 본다.

본 연구에서는 한옥의 조형적인 부분을 제외하고 유닛 모듈러 한옥의 보급가능성을 분석하기 위해 경제성, 시공 성, 환경성능 등을 비교할 수 있는 구조, 재료, 축조방식.

공사기간, 부품의 모듈화, 단열성능, 건축비 등의 부분으 로 나누어 전통방식의 한옥

과 비교하였다.

유닛모듈러 한옥의 구조는 목조 모듈 구조체이고 축조 방식은 기존 한옥의 현장축조방식을 탈피하여 전체 공정 의 70~80% 정도가 공장에서 이루어지는 Prefab 방식으 로 자재의 품질과 성능의 균일성을 확보 하고 시공의 표 준화를 가져온다. 특히 부재의 모듈화와 부품화를 통해 건축비를 절감하는 효과를 가져온다.

유닛모듈러 한옥은 결합방식은 경제성, 시공의 효율성 및 기밀성 증대를 위해 철물접합과 전통맞춤을 병행한다.

유닛간의 접합은 철물접합을 이용하고 지붕상부의 대들 보, 장혀, 대공, 목기연, 종도리 등은 전통맞춤 방식을 이 용하여 조립한다. 유닛간 결합할 때 철물접합은 최대한 외부로 노출되지 않게 부재로 매입시키는 방식을 사용한다.

공사기간은 주거의 규모 및 사용재료, 장소 등의 여건 에 따라서 달라질 수 있으나 기존한옥은 현장에서의 습 식공법에 의한 수작업 형태로 공사기간은 평균 3~6개월 정도가 소요된다. 그러나 부지정지 및 기단공사 기간에도 공장에서 부재작업이 이뤄지는 유닛모듈러 한옥의 공사기

Figure 17. Modular Unit Construction Process of Han-ok

9) Choi, S. (2010). A study on reconstrutive design of sculptural image on Korean traditionnal house. Master's thesis, Hong-ik University, 3.

10) Jeon, H. (2011). A study on development of roof construction method for modernization of traditional Korea house. Master's thesis, Myongji University, 25.

11) 기존 한옥은 습식방식의 전통 목구조에 전통 흙벽 방식으로 기 준을 설정 하였다.

간은 평균 1개월

정도가 소요되어 공기를 단축함으로서 건축비를 절감 할 수 있다.

대부분의 공정을 수작업으로 진행하는 기존 한옥에 비 해 유닛모듈러 한옥은 안목치수 기준 300 mm 증분치수 기준으로 설계가 이뤄지기 때문에 부품 및 자재와의 연 계성을 확보하여 부재의 모듈화를 가져올 수있다.

기존한옥의 벽체는 단열성능이 낮은 황토나 흙을 이용 하여 벽체를 구성하는데 균열 및 수축 등으로 인해 기밀 성능 및 단열성능이 떨어지는 현상을 초래한다.

유닛모듈러 한옥은 이러한 문제를 해결하기 위해 건식 화된 패널 및 덧기둥을 사용하여 단열성능을 만족하고 기 밀성을 유지하여 열교현상을 최소화 할 수 있다. 기존한 옥에서는 대부분의 공정에서 천연자재를 사용하지만 유닛 모듈러 한옥에서는 천연자재와 표준화된 자재를 사용하여 건축 재료비를 절감하고 신뢰할 수 있는 성능을 구현 할 수 있다. 건축비의 단가를 낮추기 위해 최근 수입목재가 한옥의 자재로 주로 사용되고 있는데 유닛모듈 한옥은 천 연자재 사용 비율이 상대적으로 낮아 수입목재 수입을 줄 여 환경적·경제적 효과를 볼 수 있다.

유닛모듈러 한옥은 한옥전문 목수의 비율을 낮추고 중·

초급 목수로 대체 할 수 있어 전체 건축비에서의 인건비

비율을 낮춰 건축비를 감소시킬 수 있다.

기존의 한옥과 유닛 모듈러 한옥과의 구조, 축조방식, 결합방식, 공사기간. 부품의 모듈화, 단열, 가격, 자재로 등으로 구분하여 <Table 7>과 같이 비교하였다. 특히 부 지공사 기간에도 공장에서 유닛구조체 및 부품을 제작하 는 유닛모듈러 한옥이 전통한옥에 비해 공사기간을 1/3 정도로 단축할 수 있고, 부재의 모듈화 및 부품화를 통해 자재의 품질균일성을 가져올 수 있다. 그리고 현대화된 재료 사용과 기밀성을 확보하여 단열 성능·건축비 등에 서는 기존한옥에 비해 한옥을 보급시킬 수 있는 장점을 갖는 것으로 나타났다.

유닛모듈 한옥은 건축비 절감 및 공기단축, 단열성능 향 상, 자재의 모듈화를 통해 새로운 단지 조성 및 기존한옥 의 부속채 활용 뿐만 아니라 최근에 주거환경 개선사업 이 활발한 농촌지역에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

V. 결 론

최근 획일적인 아파트 주거문화에서 탈피하여 한옥을 현대생활에 맞는 주거로 발전시키려 하는 시도들이 진행 되고 있다. 유닛모듈러 한옥은 이러한 시도 중의 하나로 서 보존의 개념보다는 진화의 의미가 담겨져 있다고 할 것이다. 진행된 연구의 내용을 정리하면 다음과 같다.

첫째 한옥의 모듈러 공법은 환경적 측면에서는 공기(工 期) 및 환경성능을 개선하는 건식공법을 통하여 현장에서 발생하는 폐목재 및 건설폐기물을 최소화 시킬 수 있으 며 경제적 측면에서는 프리패브화 방식으로 공장에서 유 닛구조체 및 지붕구조체를 제작하고 현장에서 조립하는 방식을 도입하여 인건비 및 재료비를 절감 할 수 있다.

둘째, 한옥에 모듈러 공법을 적용하기 위해서 유닛의 규 모 및 치수를 선정하고 6개 타입의 구성된 130 m

대의 유닛모듈러 한옥의 Proto-type을 개발하였다. 개발된 한옥 의 몸채형태는 ‘ㄷ’자형으로 최적자재를 선정할 수 있도 록 각 실의 공간을 안목치수 기준 300 mm의 배수를 사 용하여 6개 타입의 유닛 16개로 구성되어 있으며, 유닛은 크게 거실(대청)과 방을 구성하는 메인유닛과 복도, 화장 실, 다용도실, 현관 등을 구성하는 서브유닛으로 구분하였 다. 유닛의 도리길이는 2400 mm까지 한정하였고 공간확 보, 경제성 확보, 입면비례의 합리성을 확보하기 위하여 보의 길이는 5400 mm까지 한정하였다.

유닛의 평면 및 입면 결합은 접합부 4면 모서리가 일 치시키며 시공성 확보를 위해 설계시에 버퍼존을 10 mm 이상 계획하여야 한다. 시공성을 확보하기 위해 지반의 평활도를 유지해야 하는데 특히. 유닛구조체는 철물접합 을 이용하여 시공성, 경제성 등을 확보하고 지붕의 조형 미를 최대한 확보하기 위해 지붕의 주요구조체는 전통맞 춤 방식으로 조립한다.

구조체의 양중의 효율성 및 안전성을 위해 밸런스 빔 을 이용하여 양중하고 운반시에는 톨게이트 폭을 고려하

한 건축공사는 약 2주 정도 소요된다.

Table 7. Comparison between Traditional Han-ok and Unit- Modular Han-ok

Distinction Traditional Han-ok Unit-modular Han-ok Structure • Wooden post-lintel • Wooden modular Building

method • Building on site • Shop assembly (70~80%) +assembly on site

Connections • Traditional connections

• Unit: traditional connections+joint metal

• Between units: joint metal

Duration

• 3~6 months

• Woods: handicraft

• Ceiling & Wall: wet- production

• 1 month

• Woods :pre-cutting

• Ceiling & Wall: Dry production

Modularity

• Difficult to maintain Modularity guaranteed because most works are done in shop because most works are done manually

• Modularity guaranteed because most works are done in shop

Insulation

• Poor heat insulation by using soil and clay

• Thin wall structure and many breaks

• Using wall panels satisfied with insulation regulations

• Tightening buildings to minimize heat bridge

Cost

• Increasing costs by manual works

• High construction cost because of hiring Han-ok experts

• Indirect cost and soft cost savings by reduced works

• Cost savings by pre-cutting massive woods

• Savings of labor costs by hiring intermediate level carpenters

Material • Natural Material • Natural material+

Standardized Materials

여 한쪽면의 길이가 3400 mm를 넘지 않도록 설계하는 원 칙을 정하였다.

셋째, 유닛모듈 한옥은 부지공사 기간에도 공장에서 유 닛구조체 및 부품을 제작하여 공사기간을 1/3 정도로 단 축할 수 있다. 그리고 부재의 모듈화를 통해 품질균일성 을 확보한다. 합리적 재료사용 및 기밀성을 확보하여 단 열 성능·건축비 등에서도 기존한옥과 비교하여 한옥을 보급시킬 수 있는 장점을 갖는 것으로 분석되었다.

이러한 연구결과를 바탕으로 본 연구의 의의를 다음과 같이 정리할 수 있다.

본 연구에서 제안한 유닛모듈러 한옥 개발은 외국에서 수입한 모듈러 주택의 공법을 우리의 주거 문화에 맞게 적용하고 소화하는 과정으로 의미가 있다고 할 수 있다.

그러나 전통한옥의 조형적인 미(美)를 완벽하게 표현하기 위해서는 더욱 연구되고 보완되어야 할 부분이 많다고 할 수 있다. 또한 유닛모듈한옥은 대량생산시스템을 전제로 하기 때문에 공장의 생산시스템 체계 및 운반·양중 체 계가 확보되지 않으면 기존한옥에 비해 건축단가 및 공 기단축 부분 등에서도 경쟁성을 확보하기에는 어려움이 있다.

유닛모듈 한옥의 보급을 활성화 시키기 위해서는 조형 미를 확보하고 대량생산시스템을 구축할 수 있는 연구들 이 향후에도 지속적으로 이뤄져야 할 것으로 본다.

REFERENCES

1. 국토해양부 (2009). 한옥건축 기술기준 등 연구

2. Choi, S. (2010). A study on reconstrutive design of sculptural image on Korean traditionnal house. Master's thesis, Hong-ik University, Seoul.

3. Chung, J., Kim, S., Shin, S., & Kim, S. (2011). The plane trend of newly-built Hanok. Proceeding of Spring Annual Conference of Architectureal Institute of Korea, 37-38.

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5. Jeon, J. (2011). A study on development of roof construction method for modernization of traditional Korea house. Master's thesis, Myongji University, Young-in.

6. Lee, C. (2010). An analysis and study on plan characteristics and dwelling consciousness of Hanok in rural area. PhD thesis, University of Mock-po, Mock-po.

7. Lee, G., & Lim, S. (2011). A study on unit modular design method of urban-type housing. Journal of the Housing Association, 22(5), 101-110.

8. Lim, S., & Ji, J. (2011). Application of MC design for standardizing the Han-ok. Proceeding of Autumn Annual Conference of KHA, 2011, 35-38.

접수일(2012. 4. 25)

수정일(1차: 2012. 7. 30)

게재확정일자(2012. 8. 24)