A fundamental study for applying of Unit modular housing production system in the domestic

http://dx.doi.org/10.6106/KJCEM.2013.14.5.003 SEPTEMBER 30, 2013

1. 서 론

1.1 연구의 배경 및 목적

최근 건설 공사가 대형화, 고층화 그리고 복잡화됨에 따라서 최근 국가정책 아젠다인 ‘저탄소 녹색성장’을 실현시키기 위한 노력들이 전산업부문에 걸쳐 이루어지고 있다. 건설산업 부문 도 예외가 아니어서 에너지 및 온실가스 배출저감을 위한 기술 개발이 활발히 이루어지고 있다. 특히, 건축물은 국가 총에너 지소비의 20% 이상을 차지하고 있어 주거건물의 에너지 효율 화 및 이산화탄소 배출량 저감은 국가적으로 시급한 과제라 할 수 있다.

국내에 건설되고 있는 대부분의 건물은 습식공법인 철근콘크

리트구조나 또는 철골구조를 사용하고 있고 대다수의 공정을 현 장시공하는 방식으로 이루어지고 있다. 또한 건설폐기물은 총폐 기물의 50% 이상을 차지하고 있는데, 습식공법으로 건설된 건 물에서 발생되는 대부분의 폐기물은 제대로 재사용이나 재활용 되기 어려워 많은 자원과 에너지가 낭비되고 있는 실정이다.

이에 반해 미국, 일본 및 유럽과 같은 선진국에서는 일찍부 터 3R(Reduce, Reuse, Recycle)의 중요성이 부각되면서 기 존의 주택건설에서의 문제점을 극복할 수 있는 합리적인 대안 으로서 철골조 유닛모듈러 주택이 일정 규모 이상의 시장을 형 성하고 있고 쾌적한 주거성능을 실현하는 공장생산주택의 이 미지로 자리잡고 있다. 다시 말하면 미국과 일본, 유럽에서 철 골조 유닛주택은 3R의 특성을 극대화하기 위해 자동차 생산으

국내 유닛 모듈러(Unit Modular) 주택생산시스템 적용을 위한 기반 구축에 관한 연구

A fundamental study for applying of Unit modular housing production system in the domestic

Abstract

The government has made a lot of efforts to realize ‘low-carbon green growth’, one of the national policy agendas, throughout the whole industries. The construction sector is not an exception, and technological developments are active to reduce energy consumption and greenhouse gas emission. In particular, buildings occupy more than 20%

of the total national energy consumptions. Thus, it can be said that increasing energy efficiency of the residential buildings and reducing CO2 emission are the urgent national agenda. Moreover, as ordinary people find it more and more difficult to get a lease on housing, which has become an important social issue recently, a housing production system that can actively respond to market demands is in urgent need. To build an eco-friendly system that can maximize efficiency in construction, this study attempts to examine and analyze the modular housing production system in the county and to find its problems. By suggesting the ways to improve the system, it aims to prepare for the base to revitalize the unit modular housing production system.

Keywords : Unit Modular housing, Industrialization housing, Improve construction 이 두 헌

Lee, Du-Heon

김 균 태

Kim, Kyoon-Tai

일반회원, 한국건설기술연구원 건설관리경제연구실 수석연구원, [email protected]

종신회원, 한국건설기술연구원 건설관리경제연구실 연구위원, 공학박사(교신저자), [email protected]

로 대표되는 제조업에서와 같이 부품생산 →부품조립 →완성 품 제공이라는 제조업 프로세스를 도입하여 이제는 주택건축 산업에서도 주택부품생산(공장) →주택부품조립(공장 및 현장)

→완성 주택제공이라는 프로세스가 새로운 주택생산의 형태로 자리매김 한 지 오래되었다.(임석호 2007)

이처럼 선진국에서는 공장 자동생산 기반의 공업화 건축기 술을 지속적으로 개발하여 주택 및 학교를 비롯하여 군시설물, 호텔 등 중저층 및 고층의 유형화된 건축물에 폭 넓게 확대 적 용하는 추세이다. 그러나 국내 유닛 모듈러 주택의 시장규모는 매우 작고 유닛 모듈러 생산업체가 영세하여 선진국과 같은 대 규모의 체계적인 생산라인을 갖추지 못하고 있다. 또한 공장작 업도 대부분 수작업으로 이루어지고 있고, 기본적인 골격만 공 장생산을 하고 많은 부분이 습식공법과 같은 현장시공하는 방 식을 취하는 등 생산체계가 취약한 실정이다. 다행스럽게도 최 근 국토해양부에서는 공업화주택 인정절차를 간소화하여 기존 10개월에서 6개월로 단축시키고, 기존 성능 기준 중 내화, 난 연, 피난안전, 추락방지, 음환경 등 5가지 성능기준이 제외시 켜 단독주택으로도 공업화주택을 지을 수 있는 환경이 조성되 고 있다. 이러한 공업화주택 환경 조성을 통해 장기전세주택, 원룸형 도시형 생활주택, 고시원·오피스텔 등 준주택 및 재개 발·재건축 시 전·월세 대책용 주택 등으로 활용될 수 있도록 하여 주택 공급 활성화 및 전세 안정에 기여하고자 하는 노력 이 이루어지고 있다.

이에 본 연구에서는 친환경적이고 시공 효율성을 극대화시 킬 수 있는 시스템을 구축하기 위해 국내 유닛 모듈러 주택생 산체계를 조사·분석하여 문제점을 찾아내고 이에 대한 개선 안을 제시함으로써 유닛 모듈러 주택의 활성화 방안을 위한 제 시하고자 한다.

1.2 연구의 범위 및 방법

본 연구에서는 국내 유닛 모듈러 주택의 보급·확산을 위해 서 현재 생산 및 시공되고 있는 유닛 모듈러 주택생산업체를 대상으로 적용 및 활성화에 저해하는 요인을 제도적인 사항과 기술적인 사항 전반에 걸쳐 문제점을 조사·분석하고 이에 대 한 해결방안을 제시하는데 있다. 이를 위해 본 연구진에서는 시공경험 및 시공실적이 많은 5개 업체를 대상으로 유닛 모듈 러주택 생산에 있어서 발생되는 문제점에 대해서 면밀한 조사 를 실시하였다. 국내 유닛 모듈러주택의 시장규모는 매우 작아 업체수가 많지 않지 않고, 조사대상이 되는 업체가 국내 유닛 모듈러주택시장의 대부분을 차지하고 있다.

조사방법은 현재 발주 및 시공 준비중에 있는 유닛 모듈러주

택 생산공장과 시공되고 있는 현장을 대상으로 방문조사를 실 시하여 생산과 시공에 있어서 절차, 방법 및 유의사항 등을 파 악하였고, 구체적인 문제점 도출을 위해서 관련 전문가 면담조 사를 병행실시하여 파악하였다.

2. 이론적 고찰

2.1 유닛 모듈러 주택 개념 및 특·장점

유닛 모듈러 주택은 현장에서 시공되는 기존의 습식시공방 식의 주택생산방식에서 탈피하여 80-90%의 공정을 공장에서 제작하여 현장에 운반하고 조립하여 완성하는 건축시스템을 말한다.(이영호 2012)

유닛 모듈러 기술 적용시 기대효과로는 우선 건축 구성재의 부품화, 공장조립화를 통한 공기단축 및 현장 인건비 절감을 들 수 있다. 기존 습식공법에 비해 유닛 모듈러주택의 현장작업율 은 약 20%로, 이로인해 공사기간 및 인건비 절감이 가능하다.

즉, 총공사비 중 인건비가 50%인 기존 공법에 비해 유닛 모듈 러 주택은 인건비 20%, 부재 및 설비비 80%로 고기능, 고부가 가치 제품으로 수익성 증대를 기대할 수 있다.(임석 2007) 또 한 유닛 모듈러 주택은 전생애주기적 관점에서 볼 때, 시공, 사 용 및 폐기과정에서 이산화탄소 및 건설폐기물을 최소화할 수 있으며, 재사용·재활용이 가능하기 때문에 최근의 국가정책 기조인 ‘저탄소 녹색성장’ 정책에 부합하고 있다.(표 1. 참조)

표 1. 환경부하 및 비용저감 효과

구분 내용

건축물 생산시 폐기물 약 90% 이상 감소

이산화탄소 발생량 약 897kg/호(1호 바닥면적 132 ㎡ 기준) 골조의 재활용율 약 90% 이상 강재 재활용 가능 골조 공사비 약 14% 이상 절감(북미식 스틸하우스 대비)

※ 자료 : 임석호 외 3인, 친환경 유닛모듈라 주택의 공장생산시스템에 관한 비교 연구

2.2 타시스템과의 비교

유닛 모듈러 주택시스템은 철근 콘크리트 및 철골조 등 습식 공법, 현장시공 위주의 주택시스템보다 공사기간이 상대적으 로 짧은데 이는 유닛 모듈러 주택시스템이 건식공법을 기초로 하고 있어 공장에서의 모듈 제작과 현장에서의 기초공사를 동 시에 진행할 수 있기 때문이다.

또한, 공장에서 생산되는 모듈은 날씨나 기후에 영향을 받지

않고 품질의 균질화를 이룰 수 있는 등 다음 표 2.와 같은 차이

점을 나타내고 있다.

표 2. 주택생산시스템의 비교

구분 RC구조 STEEL Modular 시스템

공사기간 •공기가 가장 김 • R C 조 에 비 해 짧 으 나

Modular에 비해서는 김 •공기가 가장 짧음 재활용 및

재사용

• 재활용/재사용이 거의 불가능

• 주요골조의 재활용은 가 능하나 재사용은 불가능

• 주요골조의 재활용이 가 능 모듈 조립후 재활용 (70%) 가능

현장폐기물 발생

• 현장폐기물 발생량이 가장 많음

• 현장폐기물 발생량 RC조 에 비하여 적음

• 현장폐기물 발생량 가장 적음

공장 생산

분야 • 기성제품화된 건물자재 • 골조의 일부분과 기성제

품화된 주요 건설자제 •골조 및 내외장재

운반 • 부재 및 소재 단위로

운반 •부재단위 운반 • 모듈단위로 운반-도로조

건에 따라 제한

평면구성 • 스팬, 층고 제한이 비교적 적음

• 스팬, 층고 제한이 가장 적음

• 모듈 크기제한으로 스팬 과 층고의 제한

구조적 특성 • 자중에 의한 하중 부담이 큼

• 초고층 및 장스팬 구조에 유리

• 분리된 바닥 및 벽체구조 를 통한 차음성 확보 사용성 •단열성, 차음성 우수 •층간 소음 및 진동 취약 • 진동에 대한 내구성이 우수 기후의 영향 • 동절기, 우천시 공사가

어려움

• 기후의 영향이 비교적

적음 •기후의 영향이 가장 적음

품질의 균일성

• 품질의 균일성이 비교적 적음

• 품질의 균형성이 비교적 높음

• 모듈의 공장생산으로 품 질의 균일성이 가장 높음

적용분야 • 적용분야의 제한이 적음 •적용분야의 제한이 적음

• 학교, 군막사, 기숙사, 호 텔, 사무실 등 동일평면 이 반복되는 건물

※ 자료 : 김인환, 군 시설공사를 위한 모듈러시스템 개선방안

※ 주 : 상기 연구에서는 유닛모듈러 주택이 차음 및 진동에 우수하다고 하였는데, 본 연구진의 각 업 체에 대한 실사조사에 따르면, 유닛모듈러 주택의 가장 큰 문제점이 소음과 진동이라고 조사되 었음

1) 건설사업비 비교

유닛 모듈러 공법은 공장에서 생산하는 방식이기 때문에 초 기 투자비에 공장건설을 포함하게 되면 기존 RC공법에 비하 여 비경제적이라 할 수 있다. 하지만 표준화를 통하여 대량생 산할 경우 기존 RC공법에 비하여 15-20%가량 공사비의 절 감효과를 가져올 것(포항산업과학연구원 2009)으로 예측되 고 있다. 실제로 미국 NAHB(The National Association of Home Builders, 국립주택건설업협회)의 조사에 따르면 2,000 square feet의 주택을 시공함에 있어서 건설사업비는 모듈러 주택이 현장시공 주택에 비해서 약 11%정도 비용이 절감되는 것으로 파악되었다.(표 3. 참조)

표 3. 현장시공주택과 모듈러주택의 건설사업비 비교

(2,000 square feet 주택시공의 경우)

구분 현장시공(Site-Buite) 주택 모듈러(Modular) 주택

건축비용 $ 77,140 $ 65,560

간접비, 금융비용 $ 32,274 $ 28,950

토지비용 $ 35,314 $ 35,314

운반 및 조립비용 $ 공사비에 포함

계 $ 144,728 $ 129,824

※ 자료 : NAHB Research Center, Factory and Site-Built Housing

2) 생산프로세스 비교

유닛모듈러 건축시스템의 생산프로세스는 주요 골조와 내외 장재 조립 등이 공장에서 작업되어 현장에 운송·운반된 후 현 장에서 각 모듈의 구조체 및 전기·설비 접합부를 서로 연결하 고 접합부에 대한 마감공사를 수행함으로써 완성된다. 이러한 유닛모듈러 주택생산시스템은 철근콘크리트구조나 철골구조 등 현장작업 중심의 타 주택시스템에 비해 다음 그림 1.과 같 은 생산프로세스상의 특징을 가진다.

위 그림 1.에서 보듯이 모든 작업이 현장에서만 이루어지는 철근콘크리트 구조 건축물을 제외하고, 철골 구조 건축물과 비 교한 모듈러공법 건축물의 차이점은 유닛단위의 골조와 내외 장재 조립이 모두 공장에서 작업이 이루어진다는 것이다. 이와 같은 공장작업은 기후나 날씨 등 외부환경에 영향을 받지 않고 단순반복적인 작업으로 대량생산이 가능하고 공정을 현장과 병행해서 실시될 수 있다는 점에서 장점을 가지고 있다.

3. 국내 유닛 모듈러 주택생산시스템 적용현황 및 문제점

본 연구진에서는 조사대상 5개 업체 중에서 현재 발주준비 중에 있거나, 설계 및 시공 중에 있는 I사 및 K사의 공장 및 현 장 방문조사를 실시하였다. 그리고 나머지 업체에 대해서는 전 문가 면담조사 및 자료조사 등을 통하여 유닛 모듈러 주택생산 시스템의 국내 적용의 문제점 및 애로사항을 파악하였다.

※ 자료 : 유민 외 4인, 모듈러 건축물의 공기 분석에 관한 연구

그림 1. 구조별 주택생산프로세스

3.1 제도적 문제점

3.1.1 작은 시장규모와 높은 현장의존적인 시공

공장생산에 있어서 국내 유닛 모듈러주택 시장규모가 너무 작다. 이로 인해 공장에서 대부분의 유닛을 생산한 후 현장에 서는 단순 조립업무만을 수행하는 외국의 생산방식과는 달리 국내 유닛 모듈러 주택생산방식은 기존의 철근콘크리트구조 등 습식시공법과 마찬가지로 현장의존적인 형태로 진행되고 있다.

3.1.2 대규모 설비투자와 규격화·표준화 미비

주택 유닛모듈 생산은 장치산업으로써 유닛 모듈러의 자동 화율에 비례하여 대규모의 설비투자를 위한 많은 초기투자비 를 필요로 하기 때문이다. 또한, 효율적인 설비투자를 위해서 는 부품의 규격화·표준화가 필수인데 유닛 모듈러 건축부품 이 규격화·표준화되어 있지 않아 다품종 소량생산 방식으로 수행할 수 밖에 없어 외국과 같은 공장생산 시스템 도입 및 적 용에 어려움이 있다.

이로 인해 아래 표 4.에서 보듯이 국내 유닛 모듈러 주택 은 턴키나 BTL 등 설계와 시공을 통합하여 실시할 수 있는 학

교나 일부 군부대시설을 제외하고는 대부분 공장생산비율이 50%미만에 그치고 있다(조봉호 2010). 이 때문에 유닛 모듈러 주택을 생산하는 공장에서는 골조형태로만 출고되어 현장작업 에 의존하고 있는 실정이다.

유닛 모듈러 주택생산시스템의 가장 큰 장점은 현장에서의 기초작업을 진행하는 동시에 공장에서 유닛모듈 제작을 통해 서 구조체, 전기·통신·소방설비 및 마감공사를 진행시킴으 로써 공사기간과 공사비를 절감할 수 있다는 점이다.

3.1.3 분리발주로 효율 저하 및 비용 증가

이광복(2011)의 연구에 따르면 유닛 모듈러 주택생산시스템 을 적용할 때 공장에서 제작되는 작업비율이 80% 이상일 경우 에 공사기간 및 공사비 측면에서 큰 효과를 나타낸다고 조사되 고 있다.

그러나 다음 그림 2.에서 보듯이 국내 유닛 모듈러 주택의 경우 공사기간과 공사비가 많이 소요되는 배관·전기설비, 내 열·단열재 설치 등은 현장에서 수행되는 등 공장제작비율이 42%정도 수준으로써 외국의 절반정도에 그치고 있다. 특히 공 사기간과 공사비가 많이 소요되고 있는 전기·정보통신 등 설

표 4. 국내 주요 유닛 모듈러주택 생산업체 현황

항 목 I사 S사 K사 Y사

공장 생산방식 (공장제작율)

공장 수작업 생산 (40% 미만)

공장 수작업 생산

(단독주택 : 50% 군부대시설 : 80%) 공장 수작업 생산 공장 수작업 생산

구조형식 및 주요 부재 형상

•기둥-보 라멘골조식

•주요 부재 : L형강 적용 예정

•초기에 각형강관 기둥 / C-형강 보 사용

• 단독주택의 경우, 내력벽구조/스틸스터드 이용/2층 규모 건설

• 군부대시설의 경우, 라멘골조식/기둥부재 (각형강관)/보(절곡 C-형강) 적용

• 라멘골조식/기둥(각형강관)/보부재(절곡 C-형강) 적용

• 라멘골조식/기둥(각형강관)/보부재(C-형 강)/바닥(조이스트)/내벽(스터드패널)

층수 및 적용현황 4층/기숙사 등 2층/주택 등 3층/군막사 등 3층/학교, 군막사

수직ㆍ수평 연결부

• 유닛 간 수직ㆍ수평 연결은 플레이트 이용 텝볼트 접합

•4개 유닛간 접합 어려움

• 바닥판 콘크리트 타설시 결합되는 모서리 부분에 거푸집으로 빈공간 형성하여 고력 볼트로 상하좌우 체결

•브라켓 부위 수직ㆍ수평으로 고력볼트 접합 • 기둥 하부 내측으로 홀을 내어 작업공간을 형성

•연결플레이트 통해 체결함

바닥판 시스템

• 트러스Deck로 단열재, CRC보드 사용 바 닥구조 개선

• C형 사이 단열재/ 콘크리트 층으로 바닥 판 구성하는 시스템

• 거푸집+단열재+철근 배근+콘크리트 타설 방식

• 바닥판 벌어짐 방지용 지지대 설치/자중 큼

• 건식공법 적용/조이스트/시멘트보드를 이용

•비교적 경량

•바닥 층간소음 문제

※ 자료 : 친환경 유닛모듈라 주택의 공장생산시스템에 관한 비교 연구

비부분이 국내에서는 법제도적 제약으로 분리발주되어 현장에 서 작업되고 있다. 이러한 유닛 모듈러 주택의 공장제작비율 저하는 유닛 모듈러 주택 적용의 국내 적용에 가장 큰 걸림돌 로 작용하고 있다.

국내 유닛 모듈러 주택 공장제작비율의 저하요인으로는 외 국과는 달리 공사기간이 많이 소요되는 전기, 통신 등 주요 설 비가 현장에서 시공되고 있기 때문이다. 이는 제도적으로 전기 및 정보통신 공사는 토목·건축과 같은 주공사와 분리 발주를 의무화하고 예외적으로 통합발주를 허용하고 있기 때문이다.

이로 인해 상당부분 발주자의 판단에 의존할 수 밖에 없어 발 주자에게는 판단에 대한 책임 등 부담이 되고 있는 실정이다.

이와 같이 유닛 모듈러 주택 공사의 특성을 고려하지 않은 분 리발주의 강제는 시공 및 유지보수에 있어서도 공종별로 업체 가 상이하고 이해관계가 복합하게 되어 상호 간의 연계성 확보 가 어렵고 공사관리의 효율성이 저하되어 관련 비용이 증가되 고 있는 실정이다.

3.2 기술적 문제점

3.2.1 도로법 등 운반환경 검토 필요

유닛 모듈러 운송시 운송장비(크레인, 트레일러 등)의 진출 입이 가능해야 하므로 사전에 운송경로와 운송대기시간, 대기 위치, 반입순서, 반입방향 및 차량회차 방향 등 현장 점검이 요 구된다. 또한, 도로 조건 및 양중 중량에 의해 유닛의 크기 및

중량이 제한을 받고 있다.

3.2.2 이동시 흔들림에 대한 검토 미흡

공장생산비율이 50%미만인 국내 유닛모듈러 주택의 경우, 운송이나 양중단계에서 유닛 모듈러 주택시스템의 문제점은 충격에 의해 유닛이 흔들려 유닛의 비틀림이 발생되는 것이다.

또한, 학교나 군막사 등 통합발주가 가능하여 공장생산비율이 높은 유닛모듈러의 경우, 유닛비틀림 뿐만 아니라, 벽체의 접 합부 파손, 도기의 파손, 공조설비 접합 부위 파손, 미장파손, 도장부위의 갈라짐, 유리깨짐 등의 내부 부재가 손상되어 하자 가 발생되고 있다.

3.2.3 모듈러주택시공에 특화된 조립장치 미개발

유닛 모듈러주택 현장 조립장비에 있어서도 대부분 사용하 는 수공구들이 유닛 모듈러주택에 적합한 형태도 개발되지 못 해 현장에서 기성제품을 절단, 용접 및 변형 등을 통해 사용하 고 있어 현장 생산성이 결여되고 있다. 그 이유는 협소한 부재 간의 공간에서의 조립작업시 시판되고 있는 조립장비들은 유 닛 모듈러주택의 특성을 반영하지 않는 범용적인 장비들로써 대부분이 수평작업만이 가능토록 하고 있기 때문이다. 이 때문 에 조립작업에 있어서 시공성이 떨어져서 공기가 지연되는 원 인으로 지적되고 있다.

4. 국내 유닛 모듈러 주택생산시스템 적용을 위 한 개선방안

4.1 제도적 개산방안

4.1.1 시장 확대를 위한 인센티브 및 기술 개발 지원

국내 유닛 모듈러 주택생산 시장규모의 확대를 위해서는 시 범사업 등을 통한 성능검증이 필요하다. 이때 비용적인 인센 티브도 제공되어야 하는데, 신기술인 모듈러주택 시공기술의 도입 초기단계에는 시행착오로 RC구조보다 다소 고가일 수 있기 때문이다. 또한 현행 습식시공·현장의존도가 높은 국내 유닛 모듈러 주택생산시스템을 탈피하기 위해서는 건식재 개 발(바닥충격음, 내화구조 등), 공장생산과 현장시공(조립)의 표준프로세스 개발 등 관련 기술개발을 위한 지원을 확대하여 야 한다.

4.1.2 규격화·표준화를 통한 공장생산비율 향상

유닛 모듈러 주택생산에 있어서 공장생산비율에 따른 공정 구분은 다음 표 5.과 같다. 국내 유닛 모듈러 주택생산에 있어 서 공장생산비율은 50% 정도로써 표 5.에서 보듯이 철골공사 와 철물가공공사 정도만 공장에서 작업이 가능하고 나머지 부 분은 현장에 의존하는 수준에 머무르고 있다.

※ 자료 : 유닛 모듈러 공법의 효율성 확보를 위한 공장제작, 운반, 현장설치의 표준공정 제안

그림 2. 유닛 모듈러주택 생산체계 비교

유닛 모듈러 주택생산에 있어서 공장생산비율이 높아질 수록 공사기간과 공사비 절감효과가 크게 나타난다. 공사비 의 경우 목적물이 물리적으로 구체화하는데 기본적으로 소 요되는 자재비 및 기계경비에 대한 절감효과는 미미하고 그 림 3.과 같이 전체공사비의 30%정도를 차지하고 있는 노무비 에 대해 큰 절감효과를 거둘 수 있다. 노무비의 경우 RC조의 60%정도 인원만 투입(박재식 2006)되고 있으며, 공사기간에 있어서도 RC조에 비해 50% 이상 단축(강성오 2007)된다고 조사되고 있다.

표 5. 유닛 모듈러공법의 공장생산비율에 따른 공정

구분 공장생산비율에 따른 공정

50% 70% 80% 90%

A.

현장 공사

1. 가설공사 2. 토공사, 지정공사 3. 철근콘크리트공사 4. 전기공사 5. 기타공사

B.

공장 제작 가능 공사

1. 철골공사 ● ● ● ●

2. 철물가공 ● ● ● ●

3. 설비공사(타일포함) ● ● ●

4. 금속공사 ● ● ●

5. 방수 및 미장 ● ● ●

6. 외장공사, 석공사 ● ● ●

7. 지붕, 처마공사 ● ●

8. 창호공사 ● ●

9. 유리공사 ● ●

10. 수장공사(벽체) ● ●

11. 수장공사(벽지) ●

12. 가구공사 ●

※ 주 : 이광복(2001) 연구결과를 활용하여 수정보완함

전체적으로 유닛 모듈러 주택생산시스템의 공장생산비율에 따른 공사기간, 공사비 절감효과를 나타내면 다음 표 6과 같다.

표 6. 유닛 모듈러공법의 공장생산비율에 따른 공사기간, 공사비

공장생산비율　 공사기간 총공사비

50% 100.00% 100.00%

60% 87.82% 99.48%

70% 83.33% 98.99%

80% 73.72% 96.05%

90% 75.00% 95.79%

※ 주 : 이광복(2011)의 연구를 참조하여 작성함

위 표 6.에서 보듯이 유닛 모듈러주택의 공장생산비율 변화 에 따른 공사기간과 직접공사비의 차를 살펴보면, 최단 공사 기간은 공장생산비율이 80%일 때로 나타났고, 최소 공사비는 90%일 때로 나타났다. 공사기간이 공장생산비율 90%일 때 오 히려 증가하는 이유는 유리공사, 도장공사가 공장제작에 포함 되게 되는데 이는 운반시 불리하게 작용하기 때문이다.

또한, 여기에서 공장생산비율은 외국과 같이 반자동이나 자동방식으로 생산됨을 의미하는 것이 아니고 국내의 수작 업 방식으로 진행되는 공장생산비율을 말하며, 공사기간 단 축에 따른 간접공사비의 절감이나 금융비용 절감 등의 효과 를 고려하지 않았다. 또한, 유닛 모듈러의 장점중의 하나인 건축물의 공용기간동안 발생되는 보수·보강 및 교체 등에 소요되는 운영관리비의 절감효과나 재활용·재사용 등에 따 른 잔존가치를 고려하지 않았다. 따라서 국내 유닛 모듈러 주택생산시스템이 외국과 같이 자동화되거나, 전생애주기관 점에서 비용분석이 이루어진다면 오히려 비용효과적이라 할 수 있다.

그러나 국내 유닛 모듈러 주택은 전술한 바와 같이 대부분 골조형태의 유닛 모듈러를 생산한 후 현장에서 대부분의 작업 이 이루어지고 있다. 이는 공장생산비율의 50%에 해당하는 수 준이며 이로 인해 유닛 모듈러 주택시스템 적용의 가장 큰 장 점인 공사기간과 공사비의 절감을 기대하기는 어렵다. 따라서 대규모 설비투자를 통해 공장생산비율을 향상시키기 위해서는 안정적인 유닛 모듈러 주택의 수요를 필요로 하나 우리나라의 경우 유닛 모듈러 주택의 수요가 많지 않아 향후의 유닛 모듈 러 주택의 수요 확대에 맞추어 대량생산 시설 및 기술을 확대 할 필요가 있으며, 유닛 모듈러 주택의 수요가 많지 않을 경우 에는 개방형 부품을 최대한 활용하여 공장제작을 추진하는 것 이 효율적이다.

이와 더불어 유닛 모듈러 형태를 단순화, 표준화함으로써 공 장제작의 생산성을 향상시킬 필요가 있으며, 자재 및 부품의

※ 주 : 건축시설물의 개략적인 표준공사비용을 나타낸 것임

※ 자료 : 한국건설기술연구원, 공공건설사업 성과측정 및 지표개발

그림 3. 표준적인 건축공사비용 내역

생산 및 조합이 용이하도록 부품 간 인터페이스를 규칙화, 규 격화하는 등 유닛 모듈러 설계 및 시공의 표준화 체계 정비가 필요하다.

4.1.3 효율적 발주 및 관리를 위한 통합발주

공사비 중 상당부분을 차지하고 있는 전기·통신 공사에 있 어서 현행 제도상의 분리발주 강제화 규정을 유닛 모듈러 주택 공사의 특성을 반영하여 통합발주가 가능토록 제도를 개선할 필요가 있다. 이를 위해 전기공사업법 시행령 제8조 및 정보통 신공사업법 시행령 제25조의 분리발주 예외규정에 공업화주택 을 포함할 수 있도록 제도를 개선하여야 하며, 이를 통해 유닛 모듈러 공사의 효율적인 발주, 관리를 가능하게 하여 고비용 구조를 해소할 수 있을 것이라 판단된다.

표 7. 유닛 모듈러주택건설 통합발주를 위한 제도개선(안)

관련 법령명 내용 개선(안)

전기공사업법 시행령 제8조 (분리발주의 예외)

제8조(분리발주의 예외) 법 제11조 단 서에서 "대통령령으로 정하는 특 별한 사유가 있는 경우"란 다음 각 호의 어느 하나에 해당하는 경우 를 말한다."

1. 공사의 성질상 분리하여 발주할 수 없는 경우

2. 긴급한 조치가 필요한 공사로서 기술관리상 분리하여 발주할 수 없는 경우

- 후략 -

제8조(분리발주의 예외) 법 제11조 단 서에서 "대통령령으로 정하는 특 별한 사유가 있는 경우"란 다음 각 호의 어느 하나에 해당하는 경우 를 말한다.

1. 주택법 제35조의 규정에 의한 공 업화주택을 건설하는 경우 등 공 사의 성질상 분리하여 발주할 수 없는 경우

2. 긴급한 조치가 필요한 공사로서 기술관리상 분리하여 발주할 수 없는 경우

- 후략 -

정보통신공사업법 시행령 제25조

(도급계약 분리의 예외)

제25조(도급계약 분리의 예외) 법 제 25조 단서에서 "공사의 성질상 또 는 기술관리상 분리하여 도급하 는 것이 곤란한 경우로서 대통령 령으로 정하는 경우"란 다음 각 호 의 어느 하나에 해당하는 경우를 말한다.

- 중 략 - 5. 별표 1에 따른 통신구설비공사로

서 분리하여 도급계약을 체결하 기가 곤란한 경우

- 추가 -

제25조(도급계약 분리의 예외) 법 제 25조 단서에서 "공사의 성질상 또 는 기술관리상 분리하여 도급하 는 것이 곤란한 경우로서 대통령 령으로 정하는 경우"란 다음 각 호 의 어느 하나에 해당하는 경우를 말한다.

- 중 략 - 5. 별표 1에 따른 통신구설비공사로

서 분리하여 도급계약을 체결하 기가 곤란한 경우

6. 주택법 제35조의 규정에 의한 공 업화주택을 건설하는 경우

4.2 기술적 개선방안

4.2.1 도로조건에 부합한 표준유닛 모델 제시

공장에서 생산된 모듈을 운송 및 양중에 있어서 도로 조건 및 양중 조건을 고려하여 유닛 모듈러 유닛의 크기 및 중량을 합리적으로 설계할 필요가 있다. 운반 트럭을 이용하여 모듈 러 유닛을 운반할 경우 도로교통법 및 도로 조건에 따라 최대 폭은 3.3m 이하, 길이는 12m이하, 높이는 3.4m 이하까지 가 능하나, 본 연구진에서는 적재나 이동을 고려하여 3m(높이)×

2.7m(폭)×4.5m(길이)의 표준 모듈러 유닛으로 설정하고 고 층건축물에 적용가능하도록 설계, 구조검토 및 시공을 계획하 고 있다.

4.2.2 이송시 파손방지를 위한 안전장치 개발

이동 시 충격에 의한 유닛 프레임 및 내부 부재의 손상을 방 지하기 위해서는 전용 가대를 설치할 필요가 있으며, 양중 시 에는 Balance Bar 또는 Lifting Beam 등을 사용하여 유닛 플레임 등의 뒤틀림을 방지할 필요가 있다. 현재, 본 연구진에 서는 운송시 유닛모듈의 흔들림을 방지하기 위해 그림 4.와 같 은 운송차량의 안전가대를 개발하고 있으며, 현장으로 이동된 유닛모듈 양중의 편의성 증대 및 편심 최소화를 위해서 양중용 장치 개발을 수행하고 있다.

현장에서 모듈을 조립할 때 장거리 이동에 따라 모듈의 변형 등이 없는지를 사전에 확인하고, 마감 및 설비 공종의 작업에 대해서는 골조 조립과의 간섭을 고려하여 작업 계획 수립이 필 요하며, 일부 마감 공사 및 설비 배관 접합 공사를 제외하고는 공장에서 조립할 수 있도록 계획하여 공종 간 작업 간섭을 최 소화하여야 한다.

4.2.2 조립수공구 개발

아직까지 국내 유닛 모듈러주택의 조립작업시에 유닛 모듈 러 주택 특성에 맞는 조립공구들이 개발되지 못해 현장에서 기 성제품을 절단, 용접 및 변형 등을 통해 사용하고 있는 실정이 다. 이에 본 연구진에서는 다음 그림 5. 및 그림 6.과 같이 협 소하면서 수직(90˚)위치의 조립 공간에서 기둥부재 조립의 편 의성 증대를 통해 공기단축 및 시공성 향상을 위해 유닛모듈간 조립용 수공구를 개발하고 있다.

(a) 운송차량의 앞뒤부분의 아답터 블록 설치방법

(c) 운송차량의 중간부분의 아답터 블록 설치방법

(b) 운송차량의 고정블럭과 앞뒤부분 아답터 블록의 연결

(d) 운송차량의 고정블럭과 중간부분 아답터 블록의 연결

그림 4. 운송장치(안전가대) 개발 도안

다음 그림 6.의 현장조립 수공구는 운동변환(직선운동→회 전운동) 원리이며 핸들과 방향전환 핸들이 일체형으로 되어서 함께 회전하는 방식이다.

5. 결론

유닛 모듈러주택 등 공업화주택은 공기, 공사비 등 측면 에서 많은 장점을 가지고 있음에도 많은 제도적·기술적 인 문제 등을 이유로 그동안 제대로 활성화되지 못했다.

이로 인해 시장규모도 매우 작고 영세하여 미국이나 일본 등과 같이 시스템화된 공장생산체계를 갖추지 못해 공장 에서나 현장에서 많은 부분을 수작업에 의존하고 있는 현 실이다.

이에 본 연구에서는 유닛 모듈러주택 생산프로세스 상에서 발생하고 있는 문제점을 시공경험 및 시공실적이 많은 5개 업 체를 대상으로 현장방문조사 및 전문가 면담조사를 통해 고 찰·도출하고, 유닛 모듈러주택 적용의 활성화를 위해 공장생 산단계, 운반 및 양중단계, 시공단계별로 세분화하여 제도적 으로 개선되어져야 할 사항과 기술적으로 고려되어져야 할 사 항에 대해서 방안을 제시하였다. 본 연구를 통해 제시된 사항 이외에도 향후 생산-운반-시공 등에 필요한 주택이나 도로에

관련된 제도 등에 대한 정비가 지속적으로 필요하고, 유닛 모 듈러 주택건설에 특화된 운송·양중 장비 등에 대한 기술개발 이 요구된다.

감사의 글

본 연구는 한국건설기술연구원 주요사업(탈현장 초고속 주 택시공기술 개발)의 연구비 지원에 의해 수행되었습니다.

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한국건설산업연구원 (2008). “새 정부의 건설 규제 개혁 과제”

그림 5. 현장조립 수공구 활용현황 및 개발방향 개선

필요

→

그림 6. 현장조립 수공구(안)의 분해도

NAHB Research Center(1998). “Factory and Site-Built Housing”. HUD

논문제출일: 2011.11.25 논문심사일: 2011.12.02 심사완료일: 2013.03.07

요 약

정부에서는 국가정책 아젠다인 ‘저탄소 녹색성장’을 실현시키기 위한 노력들을 전산업부문에 걸쳐 진행하고 있다. 건설산업 부 문도 예외가 아니어서 에너지 및 온실가스 배출저감을 위한 기술개발이 활발히 이루어지고 있으며 특히, 건축물은 국가 총에너지 소비의 20% 이상을 차지하고 있어 주거건물의 에너지 효율화 및 이산화탄소 배출량 저감은 국가적으로 시급한 과제라 할 수 있 다. 또한 최근 사회적으로 이슈화되고 있는 주택전세난으로 서민들의 고통이 가중되고 있어, 시장수요에 능동적으로 신속하게 대 응할 수 있는 주택생산시스템이 요구되고 있다. 이에 본 연구에서는 친환경적이고 시공 효율성을 극대화시킬 수 있는 시스템을 구 축하기 위해 국내 유닛 모듈러 주택생산체계를 조사·분석하여 문제점을 찾아내고 이에 대한 개선안을 제시함으로써 유닛 모듈러 주택의 활성화 기반을 위한 제시하고자 한다.

키워드 : 유닛 모듈러주택, 공업화 주택, 시공성 향상