Top 11 모듈러 건축물 The 200 Correct Answer

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건축설계에 모듈러를? 미래건축기술 모듈러의 모든 것!

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[스마트건설 시리즈 #5] 모듈러 건축의 모든 것 – 코리아빌드 킨텍스

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모듈러 건축물

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모듈러건축 – 주식회사 유창이앤씨

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모듈러 건축물

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‘생산성 한계’ 건설산업…모듈러건축 기반 혁신해야

[스마트건설 시리즈 #5] 모듈러 건축의 모든 것

「모듈러 건축의 모든 것」

모듈러 건축은 프리패브(Pre-fabrication) 건축의 하나로, 공장에서 사전 제작한 부품, 자재 등을 모듈 형태로 만들어 현장에서 조립하는 건축물의 생산 및 시공 방식을 말한다. 모듈러 건축은 총 3가지의 방식으로 분류되는데, ① 유닛박스 (Unit Box) ② 패널라이징 (Panelizing) ③ 인필 (In-fill) 등이 그것이다.

유닛박스는 풀이 그대로 박스형 모듈을 쌓아서 건축하는 방식이고 패널라이징은 공장에서 미리 만든 벽체와 바닥을 현장에서 조립하는 것이며 마지막으로 인필은 현장에서 철근 콘크리트를 쌓아올린 후 그 안에 박스 형태의 유닛을 넣는 방식이다.

ⓒ 현대자동차그룹 매거진

생산 환경이 통제되는 공장에서 미리 부재 등을 만들기 때문에 기상이나 기후 등 외부의 영향을 받지 않고 현장에 필요한 인력이 감소된다는 것은 모듈러 건축의 대표적인 장점들이다. 공장에서 부재를 만들 동안 현장에서 필요한 시공 작업을 동시에 할 수 있어 공사 기간을 기존 방식보다 줄일 수 있다는 공기의 단축 역시 큰 장점 중 하나. 2018년 McKinsey&Company (맥킨지 앤드 컴퍼니 사)가 연구한 아파트 건축 공사 사례 결과, 모듈러 건축 방식을 활용하면 공사 기간을 최소 20%에서 최대 50%까지 단축할 수 있는 것으로 밝혀지기도 했다.

ⓒ McKinsey&Company

뿐만 아니라 건축 과정에서 현장 시공의 비중이 줄어들어 기존 현장 노동인력의 숙련도 등, 여러 요인들에 의해 좌우되었던 건축 품질이 공장 생산 과정으로 일정하고 좋은 품질을 유지할 수 있다는 것도 모듈러 건축의 장점이다. 게다가 모듈들을 여러 방식으로 조립해 만든 후, 다시 분해해 사용할 수 있다는 점은 모듈러 건축의 친환경성을 높여주기도 한다.

ⓒ The Guardian

2003년 학교 시설의 증축 공사가 모듈러 건축의 처음이었던 국내와는 달리, 모듈러 건축이 유럽에서 가장 활발히 활용되고 있는 영국은 1994년부터 생산성 향상 등 건설 산업의 혁신을 위해 모듈러 건축을 육성하고자 적극적인 연구 등 많은 노력을 해왔다. 모듈러 건축 도입 초기에는 주로 군부대 안의 기숙사를 짓기 위해 사용했지만 2009년에 세계에서 가장 높은 모듈러 건축으로 기록된 25층 짜리 대학교 기숙사 건물이 들어설 정도로 시장이 성장되고 있는 중!

ⓒ Mordor Intelligence

정부가 주도해 모듈러 건축 시장을 육성한 영국과는 달리, 미국은 민간에서의 수요로 모듈러 건축 시장이 성장했다. 2018년 미국상공회의소의 조사에 따르면 종합건설기업의 62%, 전문건설기업의 33%가 모듈러 공법 및 자재를 활용한 것으로 밝혀졌다. 미국에서도 특히 동남부 지역에서 많이 활용되고 있으며 주택 및 오피스 등을 중심으로 수요가 많고 일반적인 주택은 반나절만에 조립이 가능하다고.

ⓒ Sekisui Modular House Factory

이미 1950년 대에 모듈러 건축 연구를 시작한 일본은 1995년 고베 대지진 이후 모듈러 건축의 내진 성능이 인정받으며 급격한 매출 증가를 보였고 지금은 모듈러 주택들이 고급 주택으로 인정받고 있다고 한다. 일본의 모듈러 주택은 연간 12~15만 호 정도 제작되며 이는 전체 주택의 15% 내외를 차지한다고 한다.

모듈러 건축/공법을 비롯한 건설산업의 혁신을 이끄는 스마트 건설기술을 한 자리에서 만나볼 수 있는 2022 모듈러건설산업전[OSC(모듈러&PC)]이 2022 코리아빌드와 동시개최 된다. ▼▼▼

‘생산성 한계’ 건설산업…모듈러건축 기반 혁신해야

모듈러건축이 건설산업계의 ‘핫 아이템’으로 떠오르고 있다. 단순한 유행처럼 인기몰이라기 보다는 기존 건설산업의 한계로 지적돼 온 ‘생산성의 벽’을 허물 가능성이 있는 게임체인저로서 주목받고 있다.

건설산업은 현장중심의 노동집약적인 특성에 따라 생산성 저하가 고질적인 문제로 제기되고 있다. 이에 따라 모듈러건축을 통해 노동중심에서 기술중심으로, 현장중심에서 공장중심으로 전환함으로써 건설생산성, 품질, 안전성을 높일 수 있다.

현장이 정해지면 현장근로자가 투입되고 자재가 들어가면서 장기간에 걸쳐 공사가 진행되는 기존 방식은 공기도 오래걸릴 뿐만 아니라 투입인력의 전문성과 경험에 따라 시공품질이 천차만별인 경우가 많다. 신기술이 적용되더라도 본래 성능을 발휘하도록 최적시공되기 어려우며 하자가 발생하기 쉽다.

이러한 방식은 다수의 현장인력을 필요로 하며 고강도의 노동을 수반하기 때문에 직종 기피현상에 따라 인력수급이 어려워지고 있다. 전문인력 감소에 더해 코로나19 등으로 그나마 단순노동업무를 수행하던 외국인 노동자마저 인력수급이 어려워져 시공품질에 대한 우려는 더 커지는 상황이다.

또한 주52시간제, 중대재해처벌법 등 규제환경 변화에 따라 공기증가, 현장위험요소 관리 등 건설산업의 리스크도 건설산업에 큰 부담으로 다가왔다.

이러한 건설산업 프로세스가 근본적으로 혁신하지 않으면 고품질을 원하는 수요자의 요구나 스마트화, 자동화, 디지털화와 같은 시대흐름을 수용하기 어려워 산업잠재력이 떨어질 것이라는 지적이 곳곳에서 등장하고 있다.

모듈러건축은 기존 프로세스에서 현장작업을 최소화해 생산방식 효율성을 극대화한 공법이다. 전문가들은 생산성, 환경성, 안전성, 성장성 측면에서 모듈러건축이 다양한 장점을 갖고 있다고 설명한다. 공장에서 구조물을 생산·조립한 후 완제품 또는 반제품 형태로 현장에서 간단하게 조립하는 방식이므로 표준화·자동화 생산을 통한 스마트건설을 실현할 수 있다.

또한 건설현장에서 탄소배출을 저감할 뿐만 아니라 건축물폐기단계에서도 일부 또는 대부분을 재사용할 수 있어 지속가능한 건설을 실현할 것으로 기대된다. 이와 함께 현장작업을 최소화해 안전성 확보 및 기상요소 배제 등으로 공기증가와 같은 리스크를 줄일 수 있다.

나아가 요소기술 개발, 대량생산 등 체계를 갖춰 글로벌 경쟁력을 확보한다면 기존방식보다 해외 건설시장으로의 수출이 용이하다는 장점도 있다.

그러나 아직 국내에서는 풀어야 할 과제도 적지 않다. 모듈러건축시장이 활성화되지 않아 실증사업 성격의 공공프로젝트에 의존하고 있으며 모듈러건축을 저품질의 임시 컨테이너 건물로 여기는 사회인식도 해소해야 한다. 또한 모듈러건축에 대한 제도 역시 주택법의 공업화주택이 유일하며 이에 따라 인증 및 인센티브 등 별도의 육성·지원정책이 미흡한 상황이다.

이번 기획에서는 모듈러건축의 효과를 살펴보고 전문가들에게 산업활성화 방안과 국내 기술수준에 대해 들어본다.

모듈러, RC대비 노무비 19%↓

건설업은 생산성은 노동생산성과 관련이 깊다. 노동력, 노동투입원가가 높은 건설업은 노동생산성 제고가 전반적인 산업의 생산성 증대에 필수적인 요소다.

한양대가 2020년말 발표한 ‘모듈러건축 파급효과 분석’에 따르면 건설업의 노동생산성은 시간당 25달러로 39달러인 제조업보다 낮으며 지난 20년간 건설업의 연평균 생산성증가율도 1% 수준으로 제조업의 3.6%보다 낮다. 또한 2009년 이후 10년간 건설업 노동생산성은 27.9% 감소해 18.5% 증가한 제조업과 대조를 이뤘다.

보고서는 최근 몇 년간 수주호황국면에서도 생산성이 저하된 원인은 노동력 공급부족으로 비숙련 노동력 투입이 증가했기 때문이라고 분석했다. 워라밸을 중시하는 젊은 층에서 건설업의 근로시간 과다, 근로시간대비 적은 보수, 위험한 작업환경 등을 근거로 3D업종으로 인식하는 가운데 이들의 빈자리를 외국인근로자가 채우고 있다는 것이다.

연구결과에 따르면 내국인근로자의 노임단가가 10%가량 높지만 작업속도는 외국인근로자대비 약 20% 높은 것으로 나타났으며 공종에 따라서는 50% 이상 차이가 발생하는 것으로 조사됐다.

안용한 한양대 교수는 “건설업의 생산성이 저하되고 있으며 생산성이 낮은 외국인노동자로 건설인력이 대체되는 상황을 해결하려면 건설업의 제조업화가 필요하다”라며 “모듈러 건축공법은 대부분 공정이 공장에서 이뤄지는 특징에 따라 임시직 형태의 현장노동자를 정규직 형태의 공장 노동자로 전환, 고용의 질을 개선하고 노동생산성을 제고할 수 있을 것으로 기대된다”고 강조했다.

실제로 한양대가 천안두정 공동주택 직접공사비 내역을 토대로 노동생산성을 추정한 결과 RC공법대비 모듈러공법의 노무비가 약 19% 낮은 것으로 나타났다. RC공법 시 노무비는 3억5,243만원인 것에 비해 모듈러공법은 2억8,660만원으로 낮아졌다.

LCA관점 탄소배출량 급감

모듈러건축은 자재생산·수송·시공 등 과정에서 기존공법대비 탄소배출량이 낮아 건물부문의 탄소중립 실현에도 기여할 수 있을 전망이다.

RC구조물 건설에 따라 시멘트 수요가 증가하며 상당량의 온실가스를 배출하고 있다. 산업통상자원부에 따르면 2019년 시멘트산업의 온실가스 배출량은 3,900만톤으로 국가 전체배출량의 5.6%, 국가 전체산업부문의 10%를 차지하는 것으로 나타났다.

모듈러건축과 같은 OSC공법을 활용할 경우 건축구성재의 부품화·조립화를 통한 건식공법으로 건축프로세스의 혁신을 실현할 경우 이러한 탄소배출을 획기적으로 절감할 수 있을 전망이다.

전과정평가(LCA) 관점에서 △천안두정 공공주택 △인천옹진 공공주택 △광양제철소 기숙사 △유강초등학교 △자월보건지소 등 프로젝트의 투입건축자재 누적질량 기준으로 기존공법대비 모듈러건축의 온실가스 배출량을 비교한 결과 평균 35.5%의 저감효과가 나타났다.

구체적으로 살펴보면 △천안두정 공공주택은 437.5kgCO₂eq/㎡에서 279.5kgCO₂eq/㎡로 36.1% 저감 △인천옹진 공공주택은 373kgCO₂eq/㎡에서 307.9kgCO₂eq/㎡로 17.44% 저감 △광양제철소 기숙사는 275.6kgCO₂eq/㎡에서 202.7kgCO₂eq/㎡로 26.5% 저감 △유강초는 801kgCO₂eq/㎡에서 180.8kgCO₂eq/㎡로 77.4% 저감 △자월보건지소는 540kgCO₂eq/㎡에서 431.7kgCO₂eq/㎡로 20.1% 저감됐다.

안용한 교수는 “프로젝트 특성에 따라 편차가 있지만 기존공법대비 모듈러공법이 친환경적인 공법임을 알 수 있다”라며 “이는 재사용을 고려하지 않은 것으로 70~90% 재사용이 가능한 모듈러건축의 특성을 감안할 경우 탄소배출량 저감이 극대화될 것으로 기대한다”고 밝혔다.

대한건축학회가 분석한 바에 따르면 주요 건축공사 공법별 건설폐기비용이 철골조, RC조 등은 6,000원/㎡였지만 모듈러공법은 2,316원/㎡으로 상대적으로 건설폐기물이 적은 것으로 나타났다.

실제로 모듈러공법이 적용된 평창 미디어레지던스 호텔과 RC건축물인 H오피스텔을 대상으로 건설폐기물을 비교한 결과 H오피스텔의 연면적이 60% 넓었음에도 불구하고 건설폐기물은 평창 미디어레지던스 호텔이 50% 적게 배출됐다.

RC대비 안전·공기·하자 ‘유리’

모듈러건축은 안전성, 공사기간, 하자감소 등에서도 기존 공법대비 유리하다는 점이 확인되고 있다. 먼저 안전성의 경우 건설업이 국내 전체 재해의 27%로 가장 높은 비중을 차지한 가운데 가설건축구조물이 주요 발생원인의 50%를 차지하고 있다. 이는 작업발판, 안전난간, 개구부 덮개, 사다리, 이동식비계 등 5대 가시설물 등의 비중이 낮을 경우 건설현장 안전사고를 줄일 수 있음을 의미한다.

모듈러공법은 RC공법대비 가시설물이 적어 잠재적인 현장 안전사고 가능성이 낮다. 광양제철소 기숙사의 경우 RC동과 모듈러동을 각각 건축해 두 공법을 비교한 현장으로 RC동대비 모듈러동의 가설공사비가 32.2% 수준으로 나타났다.

또한 모듈러건축의 짧은 공사기간은 모듈러건축의 공사비상승분을 절감한다는 측면에 더해 부동산시장 안정화를 위한 주택공급이나 코로나19 사태에서 방역·치료시설 확충 등 속도전 측면에서도 필요성이 크다.

광양제철소 생활관의 경우 RC동은 기초공사부터 시운전까지 13개월이 소요됐지만 모듈러공법은 7개월이 소요돼 6개월을 단축한 것으로 나타나 RC공법대비 46% 공기단축 효과가 있는 것으로 분석됐다.

이밖에도 모듈러건축이 적용된 평창 미디어레지던스 호텔과 RC건축물인 동대문 A호텔, 제주도 B호텔을 비교한 결과 모듈러건축의 하자율이 RC건물의 11%에 그쳤으며 모든 하자유형의 발생건수와 영업기회손실이 현저히 낮은 것으로 나타났다.

세계시장 진출가능성 감안

육성·지원정책 마련해야

모듈러건축은 건축산업 체질개선과 파급효과가 크지만 미래 먹거리로서의 가능성도 크다. 국내 모듈러시장규모는 공동주택 기준으로 약 1,000억원으로 추산되나 RB(이동형 모듈러)의 경우 그린스마트스쿨 등 학교시설을 중심으로 향후 수년간 총 1조3,000억원(임대료 기준)의 물량이 예정돼있다.

보다 주목해야할 부분은 글로벌시장이다. 글로벌 시장조사 전문기관 마켓앤마켓(Markets and Markets)에 따르면 2020년 모듈러건축 세계시장은 823억달러(약 99조1,303억원)로 분석됐으며 2025년까지 연 5.75% 성장해 1,088억달러(약 131조496억원)에 달할 것으로 전망했다.

안용한 교수는 “미국시장을 중심으로 모듈러시장을 조사한 결과 국내 모듈러의 경쟁력이 충분한 것으로 확인됐다”라며 “현지 인건비나 자재비가 상대적으로 높은 선진국일수록 경쟁력이 있어 국내기업들의 해외시장 진출경로를 확장할 수 있는 가능성을 확인했다”고 밝혔다.

미국 건축시장규모는 1,500조원을 상회하며 주거부문은 651조원을 차지한다. 이는 국내 건축시장 145조원의 4배를 넘는 규모다. 모듈러건축 중 주거용은 3,000억여원 수준으로 파악되지만 공동주택, 숙박, 교육 등 잠재시장은 237조원에 육박한다.

특히 LA의 경우 평당공사비가 1,000~1,800만원 수준임을 감안하면 국내 모듈러건축의 가격경쟁이 가능할 전망이다.

이러한 국내·외 시장확대를 통한 먹거리 창출과 다양한 모듈러공법의 긍정적 파급효과를 감안하면 모듈러건축 활성화를 위한 다양한 지원·육성정책 및 기술개발의 필요성이 크다.

최근 국내 대표기업을 중심으로 고층화·대형화되는 글로벌 모듈러건축기술 트렌드를 앞서기 위해 다양한 프로젝트가 진행되며 기술개발 및 실증이 이뤄지는 상황이다. 이러한 업계의 노력이 효과를 낼 수 있도록 제도정비, 인식개선 등을 위한 지원방안이 필수적이다.

이에 대해 전문가들은 모듈러건축으로 건축산업 패러다임을 전환하려면 공업화주택 인정제도뿐인 국내 제도를 개선하고 인센티브와 같은 육성·지원정책 등을 충분히 만들 필요가 있다고 조언한다.

모듈러 주택 건축의 이점 및 유의 사항

최근 국내 굴지의 건설업체에서 연달아 모듈러 주택(Modular Home) 관련 사업을 확장한다는 뉴스를 심심치 않게 접할 수 있다. 철강산업이 발달한 영국에서는 1950년부터 철재 프레임을 사용한 모듈러 주택을 건축해 왔으며, 이후 유럽 및 미국을 걸쳐 점차 기술적인 발전을 이어왔다. 국내 또한 철강산업이 튼튼히 자리 잡고 있어, 이러한 모듈러 공법에 대기업들의 관심이 쏠리는 것은 당연한 일이라 할 수 있다. 과거에는 국내 주택법상의 허가 절차가 까다로워 쉽게 모듈러 주택을 선택하기가 어려웠지만, 주택법이 개정된 이후로 주택뿐만 아니라 다양한 상업공간에서도 사랑받는 건축 기법으로 자리 잡게 되었다.

다시 한 번 모듈러 주택의 가장 큰 특징은 건물의 기본 골조와 더불어 전기배선, 배관, 단열 등을 공장에서 대량으로 생산하여 이를 조립한 상태로 현장으로 가져온다는 점이다. 공장형 건축으로 최대 80%까지 사전 제작이 가능하므로 현장의 시공 기간을 50% 정도 단축할 수 있으며, 약 45일 정도면 우리가 생각하는 단독주택을 완성할 수 있다고 말한다. 이와 더불어 대량 생산으로 인한 건축 비용 절감 또한 모듈러 주택의 빼놓을 수 없는 강점이다. 그러나 이러한 모듈러 주택의 장점은 고층으로 건축이 가능할 때 얻을 수 있다는 점이 문제다. 국내 관련법 상 모듈러 주택의 높이에 제한이 있기 때문에, 모듈러 주택의 출발점인 대량 생산이 쉽지 않다는 것이 우리의 현실이다.

그럼에도 불구하고 식을 줄 모르는 모듈러 주택의 열기에 힘입어, 이러한 건축 공법의 이점 및 유의 사항을 다시 한 번 살펴보고 모듈러 주택에 대해 제대로 이해하는 시간을 가져보도록 하자.

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