[KOR] [정보,상식] 모듈러공법, 모듈러건축

건설, 건축업에도 Trend라는 것이 있습니다. 

이번 글에는  요즘 건설업계의 핫 키워드는 ‘모듈러 공법’, '모듈러 건축'입니다.

 

현장에서 콘크리트를 부어 짓는 기존 공법과 달리 모듈러 공법은

이미 만들어진 모듈을 현장에서 레고와 같이 차곡차곡 블록 쌓듯 조립해서 완성합니다.

 

아파트 같은 주택은 물론 거대한 규모의 플랜트도 가능하죠.

 

기존 공법 대비 비용 절감, 공기 단축, 안전 사고 위험 감소 등 장점이 두드러지는 현대엔지니어링의 모듈러 공법을 소개합니다.

 

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모듈러 건축과 국내 모듈러 건축 현황

 

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1. 모듈러 건축이란?

모듈러 건축은 프리패브 건축 방식 중 하나로, 레고형 건축이라고도 불립니다. ‘프리패브(prefabricated)’ 건축이란 건축물의 주요 부재를 미리 공장에서 생산하여 현장에서 조립하는 기법을 뜻하는데요. 모듈러 건축은 주요 골조를 포함한 전기/수도 설비, 기본 마감재 등 60-80%의 공정을 공장에서 모듈 형태로 사전 제작하여 현장에서는 최소한의 조립 작업을 수행하는 건설 신기술입니다.
모듈러 건축은 *OSC, 즉 탈현장건설 건축 방식이기 때문에 현장에서 발생할 수 있는 위험을 극복할 수 있다는 장점이 있는데요. 모듈러 건축 시장은 2030년까지 세계적으로 연간 9% 내외의 성장이 예측될 정도로 성장세를 보이고 있습니다.

*OSC : ‘Off-Site Construction’의 약자

 

2. 모듈러 건축, 어떤 점이 좋을까?

1) 공기 단축

모듈러 건축을 이용하면 철근콘크리트(RC)와 같은 기존 재래식 공법을 사용했을 때보다 공사 기간을 단축할 수 있습니다. 토공사 및 기초공사와 모듈러 제작이 병행될 수 있기 때문입니다. 공장에서 부재를 만들 동안 현장에서는 필요한 시공 작업을 동시에 할 수 있는 것이죠. 모듈러 건축은 공기를 최소 20%에서 최대 50%까지도 단축시킬 수 있어 효율적입니다.
이런 장점 덕분에 모듈러 건축을 활용하면 신속한 주택 공급이 가능합니다. 이에 250만 가구 이상 공급이라는 약속을 내건 현 정부는 모듈러 주택에 인센티브를 주는 등 모듈러 주택 산업을 적극적으로 육성할 의지를 보이고 있기도 하죠.

2) 현장 인력난 및 리스크 해소

모듈러 건축의 경우 복잡한 설치 기술이 단순 조립으로 대체되기 때문에 고숙련 노동자의 필요성을 최소화할 수 있습니다. 이는 기능인력 고령화, 내국인 숙련인력 감소 등 인력난을 겪고 있던 국내 주택건설산업의 문제를 해소할 수 있겠죠.
또한 중대재해처벌법 등의 규제 환경 변화에 따라 현장 위험 요소 관리가 중요해진 지금의 건설 환경에서 탈현장건설 방식인 모듈러 건축은 큰 장점을 가집니다.

3) 지속 가능한 건설

정부는 모듈러 건축 방식으로 지어진 모듈러 주택에 ‘용적률, 건폐율 15%’라는 인센티브를 부여하는 방안을 추진할 것을 밝혔습니다. 이는 저탄소/친환경 건축물에 대한 인센티브와 같은 수준인데요. 모듈러 건축의 지속가능성에 그 이유가 있습니다. 모듈러 건축은 공장에서 대부분의 사전 공정이 이루어지기 때문에 건축 과정에서 발생하는 소음과 분진을 줄일 수 있습니다. 또한 모듈들을 조립하는 방식이기 때문에 다시 분해해 재사용할 수 있어 건설 폐기물도 감소시킬 수 있죠.

3. 국내 모듈러 건축 현황

국내에서는 대형 건설사들을 중심으로 모듈러 건축이 활용되고 있습니다. 

✔️ GS건설은 2020년, 철골 모듈러 주택 전문업체인 영국의 ‘엘리먼츠 유럽’과 목조 모듈러 주택 전문업체인 폴란드의 ‘단우드’ 등을 인수하며 모듈러 관련 사업을 강화하고 있습니다. 

✔️ 삼성물산과 포스코건설, 포스코 A&C 3사는 ‘모듈러 사업 협력 업무협약(MOU)’을 체결하기도했는데요. 3사는 모듈러의 상품성 향상을 위한 공동연구, 개발을 진행하고 연계사업을 공동수행하기로 했습니다. 

✔️ 현대엔지니어링은 올해 초 국내 최고층 모듈러 주택 사업인 ‘용인영덕 A2 경기행복주택’의 착공에 돌입했습니다. 

✔️ 중견사인 호반건설과 계룡건설도 모듈러 건축을 활용하고 있는데요. 각각 충남 아산시에 위치한 아산 탕정 중학교 증축 공사, 국내 모듈러 주택 중 최대 가구 규모인 세종 행복주택 공사에 모듈러 공법을 적용하고 있습니다.

 

모듈러 공법은 현장이 아닌 공장에서 시작됩니다.

건물의 뼈대와 외장 마감, 내부 바닥 및 벽지, 심지어 주방 가구와 화장실 도기, 수전까지 모두 설치된 3차원 공간인 ‘모듈’은 조립 가능한 부분별 최대 단위를 말합니다.

이 모듈을 공장에서 만들어 건설 현장으로 옮긴 후 조립하면 공사가 끝나는 것이죠. 

자료: 국토교통부

모듈러 공법은 일종의 발상의 전환이라 할 수 있습니다. 표준화된 공간을 모듈로 제작하는 것은 제조업의 대량 생산 개념을 건설업에 접목한 것이며, 현장 중심이 아닌 탈현장 공법(Off-Site Construction, OSC)입니다. 생산성 향상, 현장 고소 작업 저감에 따른 중대재해 위험 감소, 통제된 환경에서의 작업으로 인한 균일한 품질 확보, 공법 자체로서의 친환경성 등 건설 방식의 새로운 패러다임이라 할 수 있죠. 

모듈러 공법은 장점이 많습니다. 공정의 70% 이상을 안전 시설이 완비된 공장에서 제작하는 만큼, 높은 곳에서 일해야 하는 고소 작업을 최소화할 수 있어 안전 사고 위험 예방과 감소에 도움이 됩니다. 현장 작업을 최소화하고, 현장 및 공장 작업을 동시에 진행할 수 있어 건설 공기를 30~50% 단축시킬 수 있는 것 역시 빼놓을 수 없는 이점입니다.

여기에 더해 현장에서 조립이 용이하도록 구성된 모듈은 해체 역시 간단합니다.

쉽게 분해할 수 있고, 그 과정 끝에 나온 자재는 훼손이 적어 상태가 좋은 편입니다. 즉 건축물 해체 시 자재 폐기가 아닌, 재활용률(Recycle)을 높이고 심지어 재사용(Re-use)까지 가능해 탄소 배출 측면에서도 긍정적입니다. 요즘 ESG에 추세에 맞춤한 공법인 셈이죠. 

모듈러 주택 제작 모습(충북 진천 모듈러 전용 공장) | 모듈러 유닛 목업(Mock-up)

 

 

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다음은 구체적이 사례에 대해 더 설명하도록 하겠습니다. 

발상의 전환, 현대엔지니어링의 모듈러 공법

현대엔지니어링이 모듈러 공법에 주목한 것은 이미 오래전입니다. 지금으로부터 10여 년 전, 국내에서는 관심조차 부족했고, 컨테이너 주택이 곧 모듈러 주택쯤으로 여겨지던 2012년부터 미래 건축기술 개발의 일환으로 모듈러 건축기술 연구개발에 적극적으로 앞장서 왔습니다. 다양한 외부 기관과의 연구개발 및 협업, 다수의 OSC(Off-Site Construction) 국가 R&D사업에도 참여하는 등 모듈러 건축 분야에서 풍부한 기술을 축적해왔습니다. 지속적인 연구개발로 이룬 성과는 남다릅니다. 지금까지 모듈러 공법 관련 건설신기술* 1건, 특허 11건을 획득했고, 특히 모듈러 구조물의 내진성능을 향상시킨 ‘건설신기술 제770호’는 업계 최초이자 국내 유일의 모듈러 구조설계 기술로 통합니다. 국내 최초이자 지상 13층 높이의 중고층 모듈러 주택 실증사업인 ‘용인 영덕 경기행복주택’, 주택이 아닌 플랜트 건설에 모듈화 기술을 적용한 ‘쿠웨이트 알주르 LNG 터미널 사업’ 등은 수년간의 연구개발로 고도화된 현대엔지니어링의 모듈러 기술 역량을 대외적으로 입증한 사례입니다. 

*건설신기술
국내에서 최초로 개발한 건설기술 또는 기존 건설기술을 개량한 것으로 국내에서 신규성·진보성 및 현장적용성이 있다고 판단되는 건설기술을 보호하기 위해 국가가 지정합니다. 

모듈러 구조물의 내진성능을 향상시킨 업계 최초이자 국내 유일한 건설신기술 제770호에 기반한 노하우 및 다양한 프로젝트의 구조 설계 경험을 바탕으로 구조 안전성을 확보하기 위하여 접합부 실물 모형 실험을 동반한 강구조학회 연구용역 실시 등 엄격한 구조성능 검증을 수행하였습니다. 균일한 공장 제작 품질은 물론, 스마트 건설 기술을 활용해 현장 RC(철근콘크리트) 코어와 모듈 간의 정밀도를 확보하는 등 품질 관리에 만전을 기했습니다. 

*내화 3시간 구조
내화구조(Fireproof Construction)는 화재가 발생했을 때 어느 정도의 시간 동안 구조물이 무너지지 않고 견뎌낼 수 있는 구조를 말하는데, 고층 건축물에서는 필수적인 구조입니다. 건물 붕괴를 지연시켜 인명과 재산을 보호할 수 있도록 도와주기 때문입니다. 우리나라에서도 30분에서 1, 2, 3시간까지의 내화구조를 요구하고 있는데, 시간이 길수록 내화성능이 우수합니다. 

공장에서 제작된 모듈러 유닛의 내부 모습

여기에 더해 트렌디하고 공간 효율성을 극대화한 단위 상품을 계획하였으며, 시뮬레이션, 목업(Mock-Up) 및 현장 평가를 통하여 중량바닥충격음 3등급, 경량바닥충격음 1등급 등 기존 공동주택 대비 동등 수준 이상의 주거성능을 확보하였습니다. 모듈러 플랜트의 주대상은 철골 구조물입니다. 파이프랙(플랜트 원료와 생산품 등의 이동 통로 역할을 하는 배관 지지 구조물)과 기계 설비 철골 구조물이 해당되며, 그 안에 포함되는 배관, 내화, 전기, 보온, 도장 등의 작업까지 마무리하여 사막이나 바다 위 같은 현장에 보내는 것이죠.

모듈러 공법으로 완성한 쿠웨이트 알주르 LNG 터미널의 해안 접안 시설 공사

쿠웨이트 알주르 LNG 터미널 사업의 해안 접안 시설 공사는 ‘플랜트 모듈화 기술’을 적용한 주요 사례입니다. 2021년 11월 완공한 쿠웨이트 알주르 LNG 수입 터미널 프로젝트는 수도인 쿠웨이트시티에서 남쪽으로 90km 떨어진 알주르(Al-Zour) 지역에 하루 13만㎥의 가스를 처리할 수 있는 재가스화 시설과 22만 5,000㎥ 규모의 LNG 저장탱크 8기를 건설한 사업입니다. 중동 최대 규모의 이 프로젝트를 위해 현대엔지니어링은 모듈러 기술을 적용해 공기를 단축시켰습니다. 프로젝트 성공을 위해 중요한 요소로 꼽힌 것은 총 1.2km의 해상 접안 시설의 상부 구조물 공사를 적기에 마치는 것. 보통 해상 공사는 날씨로 인한 변수가 공사 일정에 크게 작용하기 때문에 공장에서 미리 시설물을 모듈로 제작해서 운송해 온다면 날씨의 제약을 덜 받을 수 있다는 판단에서였습니다. 1.2km의 해상 접안 시설 중 500m에 해당하는 해상 상부 구축물을 12개의 모듈로 구성해 외부 공장에서 미리 제작 후 현장으로 운송, 해상 크레인을 이용해 설치·연결했습니다. 그동안 축적해온 플랜트 모듈의 운송과 설치를 고려한 모듈러 설계 기술 역량이 총동원된 결과, 총 6개월 이상의 공기 단축 효과를 얻을 수 있었습니다.

쿠웨이트 알주르 LNG 터미널 프로젝트의 모듈화 공법 적용 모습. 해상 리프팅 → 설치 → 연결

2023.08.01 - [건강,의료] - [KOR] [건강] 메니에르병

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모듈러 공법에 더해진 스마트 건설 기술

원리가 간단하고 시간을 단축해 뚝딱 완성되다 보니 모듈러 건축에 대해 의구심을 갖는 시선도 있습니다. 짧은 공기가 허술하지는 않을까? 모듈을 쌓거나 이은 구조물의 품질은 괜찮을까? 시간과 비용 측면에서 타당한 것일까? 등등 말입니다. 하지만 기우일 뿐입니다. 모듈러는 목적물을 짓는 방식의 변화일 뿐, 법적인 설계 기준을 완벽히 충족하도록 설계되어 건물의 기능과 안전성은 일반 건설 방식의 건물과 전혀 차이가 없습니다.