I. 서 론
1. 연구의 배경 및 목적
2. 연구의 방법 및 범위
II. 이론적 배경
1. 모듈러 공법의 정의 및 현황
2. 모듈러 공법의 유형 및 특징
3. 모듈러 건축의 중고층화
III. 연구방법
1. 조사대상
2. 조사내용
IV. 분 석
1. 전체 만족도
2. 분야별 만족도
3. 거주자 특성별 만족도 비교
4. IPA분석
V. 결 론
I. 서 론
1. 연구의 배경 및 목적
건설 현장 근로자의 노령화, 외국인 노동자 수의 증가 등은 건설 산업의 많은 변화를 야기시키고 있다. 이러한 패러다임 변화에 대응하기 위해 향상된 건설 생산성이 필요하다. 최근 20년간 타산업의 성장률은 2.8%에 비해 건설 생산성은 평균 1%로 매우 저주하다. 건설 생산성을 높이기 위해서는 건설인력의 의존에서 벗어난 기술집중형의 모듈러 공법에 대한 연구가 요구되고 있다.
세계대전 이후 급속한 주택공급을 위한 대안으로 모듈러 공법이 도입된 이후, 국내 건설시장에도 모듈러 공법이 나타난 지 20년이 지나고 있다. 도입 초기에는 학교, 군막사 등 공기단축, 이동성을 고려한 건물용도에서 시작하여, 최근에는 공동주택, 오피스, 병원 등 다양한 용도로 적용범위가 확대되고 있으나, 시장규모가 확대되는 데는 한계가 있다.
정부에서는 미래건축기술로서 모듈러주택 활성화 정책을 추진하고 있으며, 모듈러 건축의 기술을 개발하고 경제상을 마련하여 적정한 공급방식을 제안하고 사업화된 모델을 제안하기 위하여 가양 행복주택(2017)과 천안두정 행복주택(2019)의 실증사업도 진행하였다.
모듈러공법의 발전으로 RC구조에 비해 가격, 성능 면에서 우위를 점하고 있지만, 건식구조의 약점으로 거주성 면에서는 선도적 우위를 점하고 있지 못하다. 특히, 중 고층 규모의 공동주택, 기숙사 등에서의 소음, 진동, 기밀성능 등의 내구성에 대한 연구와 검증이 필요한 시점이다. 이를 통해 공동주택에서도 고층 모듈화 공법에 대한 시도가 필요하다.
현재까지 주거시설로서 모듈러 주택에 대한 연구는 모듈 개발이나 모듈 구조 분야에 모듈러 주택에 대한 연구가 주를 이루고 있다. 본 연구에서는 철근콘크리트 공법과 비교하여 모듈러 공법을 적용한 공동주택의 고층화의 가능성에 대해 검토하고 기초자료를 제시하는 것을 연구의 목적으로 한다. 구체적으로는 현재, 국내에서 주거시설로서 가장 높은 공동주택인 인 G타운을 대상으로 거주후 평가를 실시한다. 철근콘크리트 조의 건물동과 비교 평가를 실시하여 모듈러 공법의 고층화 설계를 위한 자료를 제공하고 현재 모듈러공법의 장단점에 대하여 분석한다. 이를 통해 모듈러공법의 공동주택의 보급화 가능성에 대한 가능성을 검토하는 것을 연구의 목적으로 한다.
2. 연구의 방법 및 범위
본 연구대상은 광양에 위치한 기숙사(공동주택)로 사용되는 G타운을 대상으로 거주 후 평가를 실시하였다. 조사방법은 문헌조사, 도면 분석, 예비조사를 통해 조사내용을 정리하였다. 현장방문 및 관리자 인터뷰를 통해 설문내용 및 연구 쟁점사항을 분류하고 세분화하였다. 온라인 설문조사방식으로 조사하여 SPSS를 통해 분석하였다.
SPSS를 사용한 분석 방법은 독립표본 t-test, ANOVA분석, 교차분석이며, IPA분석도 병행하였다.
설문조사 결과를 분석한 후, 주요 결과 내용에 대해 관리자, 거주자를 대상으로 집중그룹 인터뷰(Focus Group Interview)를 통해 최종결과를 도출하였다.
연구의 내용은 모듈러공법으로 지어진 동과 콘크리트 공법으로 지어진 동을 비교분석하여 거주자의 만족도를 통한 만족도 조사가 주를 이루었다. 또한 거주층을 저층, 중층, 중고층으로 구분하여 모듈러동의 고층에 따른 만족도 조사를 추적 조사하였다.
II. 이론적 배경
1. 모듈러 공법의 정의 및 현황
모듈러 공법은 표준화된 실내 공간을 모듈 형태로 공장 제작하여 공사 현장에 설치·조립하는 건축공법이다(Lee, 2007). 모듈러 공법은 공장에서의 대량생산 시스템을 적용하여 기존 현장중심에서 공장중심의 건식공법이라는 특징을 가지고 있다. 이는 건설산업계에서 새로운 패러다임을 가져왔다. 모듈러 건축 방식은 창호, 벽체, 설비 배관, 욕실, 주방기구 등이 포함된 모듈 박스를 공장에서 제작하고 현장에서 조립 및 설치하는 탈현장(Off-site) 기반의 새로운 건축공법이라 할 수 있다(Kict, 2020).
모듈러 공법을 활용한 건축물은 게스트하우스 등의 단독주택, 학교시설, 병영생활관, 독신자 숙소 등의 군 주거시설, 직원 기숙사 등 특정한 유형의 시설 위주로 공급되어 왔다(Lee et al., 2014). 최근 단독주택, 기숙사, 임대주택 등에 모듈러 시스템을 적용하여 시공되는 사례가 늘어나고 있다. 모듈러 공법은 구조체, 내외장재 등의 부품화되어 분리와 조립이 쉽고 대량생산이 가능하여 대량으로 생산하게 되는 경우 경제성을 확보할 수 있다.
2. 모듈러 공법의 유형 및 특징
모듈러 건축은 <Table 1>에서 보는 바와 같이 구조적 유형에 따라 라멘식(적층), 벽식(적층), 인필식(Infil) 3가지로 구분할 수 있다. 첫째, 라멘식은 기둥과 보가 하중을 받은 구조방식으로 라멘식 모듈러 유닛을 적층하는 방식이다. 둘째, 벽식형은 벽체가 하중을 받는 구조방식으로 내력벽식 모듈러 유닛을 적층하는 방식이다. 셋째, 인필식은 철근콘크리트 또는 철골조 구조물에 공장에서 제작한 모듈을 삽입하는 방식이다(Kaia, 2019).
라멘식이나 벽식형 같은 적층형 모듈공법은 공장제작에서 약 80%를 제작하며, 일반적인 건축공사에 비해 50%의 공기를 단축할 수 있는 장점이 있으며, 중저층의 다세대 또는 공동주택에 적용이 가능하다(Kim, 2015). 인필식(Infil)의 모듈공법은 유닛모듈을 공장제작한다. 따라서 공사기간을 줄일 수 있다. 모듈 제품을 규격화하고 품질을 일정하게 확보할 수 있다. 현장에서서 골조를 따로 시공하기 때문에 건물을 고층화하는데 유리하다(Lee & Cok, 2014). 중국의 항주와 소주에 12층과 16층 규모의 호텔이 건축되었다(CHS, 2012).
모듈러 공법은 프로젝트의 종류, 발주처의 특징에 따라 다양하게 진행되고 있다. 본 연구에서의 모듈러동은 벽식(적층)형의 모듈공법에 의해 시공된 사례이다.
모듈러 공법은 철골조, 경량스틸조, 철근콘크리트조 등 기존 공법 대비 약 35~44%의 공사 기간을 단축시킬 수 있다. 공장 품질 제어 인증을 고려한 균일한 고품질의 시공성을 확보하고 경량화되어 내진성능을 확보하기에 유리하다. 또한, 모듈러 유닛에 이동의 편의성, 증축과 확장이 가능성, 현장 작업의 최소화에 의한 건설 안전성 확보 등의 장점을 지니고 이는 건축물 유형이다(Kaia, 2019).
모듈러 건축물 구성재의 부품화와 표준화를 통해 공사기간을 단축하고 현장 인건비를 절약할 수 있다. 이는 기존 철근콘크리트공법에 비해 현장에서의 작업율은 약 20%로서 공사 기간을 줄일 수 있고 인건비를 절감할 수 있다. 또한 기존 공법에 비해 유닛 공법은 인건비 20%, 부재 및 설비비 80%로 고기능, 고부가가치 제품으로 수익성 증대를 기대할 수 있다(Lim, 2019). 이와 더불어 설계 및 시공의 자동화 시스템으로 도면 작성 및 부품 데이터화에 의해 주문제작형도 가능하다.
3. 모듈러 건축의 중고층화
2000년대 이후 모듈러 건축은 주거용, 임시주거시설 등 다양한 분야에서 이뤄지고 있다. 주거용 건축물은 국토교통부에서 ‘공업화 주택 인정기준’을 개정하여 주거용 모듈러 건축이 가능하도록 하였다. SH공사 등에서 최근 대학생용 기숙사를 모듈러 공법으로 건설하면서(Lee & Jo, 2014) 공동주택에 이르기까지 다양해지고 있고 향후 관련 시장의 확대가 예상된다.
모듈러 공법을 적용한 건축물은 국내의 경우 학교와 군 시설에 치중되어 있다. 국외의 경우 학교시설뿐만 아니라 주택, 기숙사, 사무실 등 다양한 용도로 사용되고 있다. 모듈러 건축은 영국, 미국, 독일, 일본 등 빠르게 발전하고 있다. <Table 2>에서 보는 바와 같이 각 나라의 특성에 맞도록 개발되어, 다양한 건축물이 시공되었다. 중저층의 상가 등 상업용 건축물을 비롯하여, 공동주택, 학교 기숙사 등 다양한 용도의 건축물과 복합공법에 의한 고층 모듈러 건축물이 시공되고 있다(Kim & Park, 2013).
영국은 1940년 이후 복구사업의 일환으로 건설되었던 모듈러 공법의 건축물은 지속적으로 발전하였다. 2006년 런던에 17층의 복합용도 주거용 건축물을 세계 최초로 완공하였다. 이후, 다수의 중고층이상의 고층형 모듈러 건축물이 세계 각지에서 선보이고 있다. 기존 2017년 영국에 위치한 Apex House는 기숙사로서 28층의 유럽에서 가장 최고층 모듈러 건축물로 건설되었다. HTA 디자인 건축팀에 의해서 계획된 Croydon Tower는 영국 런런에 세워질 모듈러 건축물로서 주거시설(임대아파트) 135 m로 44층 높이로 2020년 5월 세워질 예정이다. Tide and Vision의 회장인 John Fleming에 따르면 모듈러 공법에 의해 공사되어지는 경우 타 공법에 의해 건설되었을 때와 건설비용은 비슷하지만 공사기간을 단축시킬 수 있기 때문에 기존 공법보다 10% 저렴하다고 하였다.
미국에서는 주거 부족 문제를 해결하기 위해 대량생산이 용이한 모듈러 공법을 적용한 건축물들을 만들기 시작하였다. 2015년 ‘마이 마이크로 유닛(My Micro Unit)’을 시작으로 미국 임대주택 문제를 해결하기 위해 고층형 모듈러 건축을 확대하였다. 2016년에 건설된 461 Dean는 미국의 뉴욕시에 위치한 세계에서 가장 높은 모듈식 건축물이다. 호주에서는 la Trobe Tower는 44층 주거용 타워로서 133 m 높이로 호주에서 가장 높은 모듈러 건축물을 완공하였다. 이 타워는 프로젝트를 최대 30% 더 빠르게 완공하였고, 통합구조 조립식 구조를 하였다. 일본은 도요타 등에서 자동차 자동화 생산라인을 응용한 주택생산용 컨베이어 시스템과 용접 로봇 등을 개발하여 완전 자동화된 생산설비를 구축한지 오래다(Lim, 2016). 이와 같이 해외에서는 30층 이상의 고층형 모듈러 건축물이 시공되고 있다.
국내의 모듈러 건축물은 4층 이하가 전체의 92%를 차지하고 있다. 5층과 6층은 각각 4%에 불과하다. 가양동 행복주택 우리나라 최초의 모듈러 행복주택이다. LH 천안 두정 행복주택은 천안시 두정동에 건설된 행복주택이다. 국내 모듈러 건축물이 고층화되기 위해서는 구조보강과 엄격한 내화기준에 의해서 고층화를 어렵게 하는 요소로 작용하고 있다. 본 연구에서 분석하고자 하는 G타운은 12층으로 국내 최초의 고층 모듈러 건물에 해당된다.
Table 2.
Type of Construction of Module
III. 연구방법
1. 조사대상
광양에 위치한 기업 기숙사인 G타운의 거주자 274명을 대상으로 2022년 8월 1일부터 15일까지 2주간 온라인 설문조사를 통해 조사하였다.
1) 조사 대상지
조사대상지는 광양에 위치하였으며, 기업 기숙사로 사용 중인 G타운이다. G타운은 연면적 47,415.98 m2, 지하2층, 지상12층, 총 2개동 498세대로 이루어져 있으며 철근 콘크리트조와 철골라멘구조(모듈러공법)으로 각 1개동씩 건설되어 있다. 특히 국내 최초 10개층 이상 중고층 모듈러 공동주택의 특징을 가지고 있다. 2개동은 건설공법만 다르고, 동일한 평면과 설계기준으로 설계되어 있다.
A동은 모듈러 공법(200세대)으로 지어진 건물이며, B동은 철근콘크리트로 지어진 건물로 그 전경은 <Figure 1>과 같다.
2) 조사 대상
조사응답자는 총 274명 이었다. 응답자 중 A동 거주자가 164명(59.9%), B동 거주자가 104명(40.1%)였고, 남성은 240명(87.6%), 여성은 34명(12.4%)였다.
2. 조사내용
조사내용은 주거일반사항, 주거환경 만족도, 개선사항 및 선호사항에 대해 질문하였으며, 세부 조사내용은 <Table 3>과 같다.
Table 3.
Survey Details
IV. 분 석
1. 전체 만족도
G타운의 전체만족도를 측정하였다. 전체만족도1)의 신뢰성을 높이기 위해 전체만족도를 재선택 여부, 타인에게 거주 권유, 전반적 만족도 3개의 항목으로 질문한 후 산술평균하여 전체만족도를 측정하였다.2) <Table 4>에서 보는 바와 같이 조사 결과 전체만족도는 A동, B동 모두 4.5점 이상의 높은 만족도를 보였다.
Table 4.
Total Satisfaction
| Categories | Value. | |
| Building A | Building B | |
| Degree of re-selection | 4.65 | 4.77 |
| Degree to which a person is encouraged to live | 4.69 | 4.77 |
| Overall Satisfaction | 4.55 | 4.61 |
| Total satisfaction | 4.63 | 4.71 |
A동과 B동의 평균차이가 통계적으로 유의미 한지를 알아보기 위해 실시한 t-test 독립표본 분석을 하였다. 분석결과, <Table 5>에서 보는 바와 같이 95% 신뢰 기준으로 차이가 없다고 분석되었다. 즉, 모듈러 공법으로 지어진 동과 철근콘크리트로 지어진 동간의 전체만족도의 차이가 없다고 할 수 있다.
Table 5.
Total Satisfaction t-test Result Value
| t value | df |
sig. (Both) | |
| Degree of re-selection | -1.734 | 272 | 0.84 |
| Degree to which a person is encouraged to live | -1.417 | 272 | .158 |
| Overall Satisfaction | -0.851 | 272 | .385 |
| Total satisfaction | -1.494 | 272 | .136 |
2. 분야별 만족도
1) 주거성능 분야
주거성능 분야는 소음 및 진동 요인(9개 질문), 환기 및 결로 요인(6개 질문), 냉난방 요인(4개 질문) 총 19개 질문으로 구성되어 있었다. 주거성능의 대부분 요소에서는 높은 만족도를 보였다.
독립표본 t-test를 통한 모듈러공법 건물(A동)과 철근콘크리트 공법 건물(B)동의 평균차이가 통계적으로 유의미 한지를 95% 신뢰기준으로 분석하였으며, 결과는 다음 표 <Table 6>와 같다.
Table 6.
Residential Performance Independent t-test Analysis Results
분석 결과, A동이 B동보다 우수한 항목은 벽을 통한 옆 세대와의 소음이었다. 설계자 인터뷰 결과 모듈러 공법을 사용한 동은 차음구조인정 벽체시스템을 적용하고, 모듈 이 결합되면서 세대 간 이중벽체가 자연스럽게 구성되어 차음성능이 우수한 환경이 조성되었다고 한다. 반면 철근 콘크리트동의 경우 무량판 플랫슬라브(Flat Slab) 구조로서 세대간벽을 현장에서 건식벽체로 시공함으로써 차음성능이 상대적으로 낮을 수 있다는 의견이었다.
<Table 7>에서 보는 바와같이 자기세대의 세탁기에 의한 진동, 타세대 세탁기에 의한 진동에 대한 만족도는 B동의 만족도가 A동의 만족도 보다 높았다. 즉 생활진동과 생활소음은 모듈러동과 철근콘크리트 동의 만족도가 높은 수준의 동일한 만족 수준을 보였지만, 세탁기 등으로 인한 강제진동3)은 모듈러 공법에서 보완되어야 하는 요소였다.
Table 7.
Noise and Vibration factors
Table 8.
Healing and Cooling System Fctors
| Question | Value. | |
| Building A | Building B | |
| Heating | 4.49 | 4.77 |
| Cooling | 4.58 | 4.71 |
| Lighting | 4.25 | 4.54 |
| Heating and cooling in the hallway | 4.29 | 4.54 |
난방과 채광은 B동이 A동보다 통계적으로 높다고 조사되었지만, 만족도 세부분석 결과 A동의 북향의 주호에서 만족도가 특정하게 낮게 나타났다. 즉 공법에 의한 만족도 차이가 아닌 A동과 B동의 향에 의한 차이로 추정된다.
A동과 B동이 단위주호 디자인은 같았으며, 내부전경은 <Figure 3>, <Figure 4>와 같다.
Table 9.
Ventilation and Condensation System Factors
3. 거주자 특성별 만족도 비교
1) 거주층별 만족도 비교
조사 대상자의 거주층을 저층(2-4층), 중층(5-8층), 고층(9층-12층)으로 분류하고 모듈러공법 건물의 거주 높이별 성능에 대한 만족도를 측정하였다.
분석 방법은 세 집단의 평균차이를 알기 위해 일방향 ANOVA를 사용하고 신뢰도 95% 수준에서 분석하였다. 소음과 진동과 관련된 항목에서는 층별 차이 만족도 차이가 없었으나, 외부소음에 대한 만족도는 저층에서 만족도가 낮게 나타났다.
위 결과를 토대로 본다면, 모듈러 공법의 12층 공동주거에서 중고층에서도 성능적인 부분에서 만족도의 차이가 저층이나 중층과 차이가 없이 나타나기 때문에 12층 모듈러 건물의 보급화의 성공가능성이 높다고 유추할 수 있다.
Table 10.
Result of one way- ANOVA analysis (Safisfaction differences by residential floor hight)
4. IPA분석
IPA분석(Importance Performance Analysis)은 거주자(소비자)가 지각하는 특정요소에 대한 만족도와 중요도를 각각 x축과 y축으로 하는 2차원상의 평면위에 좌표로 각 요소를 표현하는 분석방법이다. 이 분석 방법은 개선이 시급한 분야와 불필요하게 과잉만족도 혹은 성능이 이루어진 분야를 파악하는데 매우 유용한 분석방법이다. 즉, 과잉투자의 불필요한 자원 노력을 절감하여 중점개선 영역을 우선적으로 개선할 수 있도록 파악할 수 있게 한다.
IPA분석은 매트릭스로 표현되며 중요도와 만족도의 수치에 따라 위치가 선정되며, 그 위치에 따라 강점항목, 약점항목, 과잉투자항목, 추후개선항목으로 구분될 수 있다.
IPA분석의 매트릭스의 위치별 특성은 <Fiugre 5>와 같이 분류될 수 있다.
1) 모듈러 동의 성능 만족도에 대한 IPA 분석
모듈러동의 거주자들을 대상으로 성능개별 만족도에 대한 IPA결과, 진동과 소음에 관련된 부분에는 강점으로 평가되었고 난방, 외풍(기밀), 윗세대와 바닥을 통한 소음은 오히려 과잉투자로 평가될 만큼 중요도에 비해 만족도가 높았다.
실외환기, 화장실환기, 창을 통한 소음 등은 개선항목으로 추출되었고, 세대 내·타세대의 세탁기 진동은 장기적 개선항목으로 추출되었다<Figure 6>.
V. 결 론
본 연구의 주요 목적은 같은 동일한 평면설계와 설계기준으로 건립된 모듈러공법의 주거동과 철근콘크리트동을 비교하므로서 모듈러동의 성능을 직접적으로 비교하는 것과 12층의 중고층 모듈러동의 주거성에 대해 조사, 분석하여 모듈러공법의 주거동의 보급화의 가능성과 모듈러구조 주저시설의 고층화를 바탕으로 한 활용방안에 대한 장단점 분석이다.
연구결과 다음 3가지의 결론을 연구결과를 통해 도출하였다.
첫째, 모듈러구조의 단점으로 지적 되었던 이웃세대와의 소음과 진동은 철근콘크리트와 비교해 거주자의 만족도 측면에서 차이가 나지 않았다. 강제진동에 의해 진동은 보완되야 하지만 오히려 세대 간벽을 통한 소음은 콘크리트구조보다 높은 만족도를 보였다. 즉, 모듈러공법의 성능적 측면은 설계적 보완으로 철근콘크리트구조와 동일한 성능이라는 거주자들의 만족 수준을 보였다.
둘째, 모듈러 구조의 저층과 중층, 중고층의 거주자의 성능에 관한 만족도는 통계적으로 유의한 차이를 보이는 요소는 없었다. 즉, 12층까지의 진동과 소음 등의 성능적 안정성은 층별로 동일하다고 유추할 수 있다. 다만 건물과 같은 장단비비율과 다른 탑상형이나 편심형의 구조의 건물의 경우는 새로운 조사와 연구가 뒷받침되어야 할 것이다.
셋째, IPA의 분석 결과에서도 만족도 비교조사와 동일한 결과가 나타났다. 거주자가 느끼는 진동과 소음은 중요도도 높게 측정되고, 만족도도 높게 측정되었다. 즉 조사건물의 설계와 시공의 조건이 동일하다는 전제아래 진동과 소음은 모듈러공법의 장점이라 거주자들은 인식하고 있었다. 이에 반해 세탁기 등의 강제진동에 의한 만족도는 중요도도 낮고 만족도도도 상대적으로 낮아 개선사항으로 인식하고 있었다.
위의 결론을 통해 설계적 보완을 전제로 한 모듈러공법의 성능의 만족도 및 12층의 중고층의 건물의 성능의 만족도는 철근콘크리트공법의 건물과 거주자의 만족도 인식에는 차이가 없다고 추론할 수 있다. 다만 연구조사대상 건물이 회사의 기숙사이기 때문에 일반공동주택에 비해 만족도가 높게 나타날 수 있으며, 기숙사의 경우 유니트 기본모듈이 모듈러의 기본모듈과 일치하기 때문에 기본모듈의 결합이 필요한 공동주택의 경우 재조사와 검토가 필요할 수 있다.
