연구원소개

KICT INSIGHT Vol.10 / Nov.2020
  • 작성자KICT
  • 작성일자2020/11/23 15:32:30
  • 조회수1,702

KICT INSIGHT - vol10 / November.2020 : PC(Precast Concrete) 공동주택활성화를 위한 정책과제

I. 머리말

지난 6월 맥킨지(McKinsey)는 코로나 팬데믹이 아래 그림과 같은 건설 프로세스의 변화를 가속화 할 것이라 전망했다. 복잡하고 파편화된 건설 프로세스가 보다 표준화되고 통합된 형태로 바뀐다는 것인데, 현장생산 기반인 건설 프로세스가 탈현장 공장생산 기반(Off Site Construction)으로 전환된다는 것이 맥킨지 전망의 골자이다.

 

건설 프로세스의 변화 전망
[AS-IS]복잡하게 파편화된 프로젝트 중심의 건설프로세스 Project1, Project2, Project3, Project4
  • Development
  • Design and engineering
  • Supply of materials, components, and equipment
  • Materials distribution and rental
  • Construction and assembly
  • Final building
[TO-BE]보다 표준화되고 통합된 건설프로세스 Project1, Project2, Project3, Project4
  • Development and procurement
  • Manufacturing of materials, components, and equipment
  • Off-site manufacturing and product development
  • Supply-chain and logistics coordination
  • Assembly
  • Final building

Delayering and consolidation within steps of the value chain

Players to increase control of value chain, either digitally or via verical integration(eg, off-site manufacturing, supply chain, assembly, and operations of final building)

[출처] The Next Normal in Construction (McKinsey & Company, 2020.6)

 

코로나 팬데믹이 아니더라도 탈현장 공장생산 기반 건설이 시대적 과제라는 인식은 점점 커지고 있는데, 맥킨지는 2020년 보고서에서 프로젝트에서 제품으로 중심 이동, 전문화, 가치사슬과 공급망의 변화, 통합, 고객 수요에 대응하는 브랜드화, 기술 발전, 인재 확보를 위한 노력, 글로벌화, 지속가능성 등 9개 동인을 제시한 바 있다. 닷지(Dodge Data & Analytics)도 올해 발간한 보고서 Prefabrication and Modular Construction 2020(Dodge Data&Analytics)에서 지난 3년간 탈현장 공장생산 기반 건설의 채택이 증가한 이유를 공기 단축, 공사비 절감, 품질 향상, 숙련공 부족문제 해소, 안전 향상 순서로 진단하여 제시한 바 있다.

탈현장 공장생산 기반 건설은 공업화(Prefabrication) 정도에 따라 다양한 형태가 있을 수 있다. 아래 그림은 맥킨지가 지난해 6월 또 다른 보고서에서 소개하고 있는 탈현장 공장생산 건설의 유형들인데, 공장 생산의 제품, 제작 수준, 규모 등에 따라 부재단위의 Precast Concrete(이하 'PC')에서부터 패널단위의 생산(Panel Construction), 설비와 마감까지 공장에서 완성한 주택 완제품(Modular Construction)에 이르기 까지 다양한 형태가 있음을 알 수 있다.

탈현장 공장생산 기반 건설의 다양한 유형
  • Increasing complexity(Fully functional with complex fixtures)
    Increasing scale
    Fully serviced and finished single unit
    Fully serviced and finished wall
    Fully serviced and finished room
    Fully serviced and finished house
  • Increasing complexity(Limited fixtures in one or more materials)
    Increasing scale
    Transitional single unit
    Pre-finished panel
    Pre-finished room
    Pre-finished house
  • Increasing complexity(Largely structural (concrete, steel, or wood))
    Increasing scale
    Single discipline, individual units
    Panels
    Volumetric units
    Complete structures
  • Low/mid-rise apartment building or hotels - potential solution : 3D modules
  • High-rise on precast concrete - solution : fully fitted panels&concrete frame
  • Suburban affordable housing - Potential solution : entire building frame
  • School or prison project - Potential solution : hybrid 2D & 3D frame
  • High-quality single family housing - Potential solution : fully-fitted 2D panels

[출처] Modular construction : Form projects to products (McKinsey & Company, 2019.6)

본 고에서는 우리나라 건설 공급망과 가치사슬(Supply Chain/Value Chain), 발주체계 등 측면에서 탈현장 공장생산 기반 건설의 한 유형인 PC 공동주택의 현황을 살펴보고, 이를 활성화하기 위한 정책 과제들을 짚어보고자 한다.

 

Ⅱ. 우리나라 PC 공동주택 건설 현황

우리나라 PC 공동주택의 역사는 1950년대 까지 거슬러 올라가는데 최초의 PC 공장이 1956년 건립되었고, 1963년 PC 주택의 시범시공이 이루어졌으며 1978년에는 당시로서는 고층이라 할 수 있는 15층 높이의 PC 아파트가 건설되었다

80년대 확산되던 PC 공동주택은 200만호 건설로 인한 임금상승과 기능인력 부족 문제로 정책적인 측면에서도 주목받게 되는데, 그 결과 1991년 당시 건설부는 공업화주택 보급확대 종합대책을 통해 PC 공동주택의 활성화를 추진하였다. 그러나 1992년 평촌 PC 아파트 베란다 붕괴 사고로 상징되는 품질문제로 PC 공동주택 기술은 시장의 불신을 초래하게 되어 급속히 위축되었고 외환위기를 겪으며 사실상 시장에서 퇴출된다.

그러다 최근에 LH가 PC 공동주택의 시범사업을 추진하는가 하면, 대기업 시공사들이 PC 공장 설립을 추진하거나 PC 제조사들과 협력을 강화하는 등 다시 PC 공동주택이 주목받고 있다.

 

우리나라 PC 공동주택 건설 주요 연혁
  • '51~60 : 국대 최초 PC공장('56)
  • '61~70 : 수유동 9개동 PC주택 시범시공('63), 갈현동 130세대 PC 주택건설('64)
  • '71~80 : 저층 PC주택 본격화('71), 15층 PC아파트 건설('78)
  • '81~90 : 대기업건설사 PC공장 확산('90), 공업화주택 보급확대 종합대책('90)
  • '91~00 : 평촌 PC아파트 베란다 붕괴('92), IMF 외환위기('97), PC업체 급감 30社('95) -> 8社('00)
  • '01~10
  • '11~20 : 대기업 PC공장 처분('15), LH PC아파트 시범사업('20), 대기업 PC공장설립 추진('20)

[출처] 공업화주택 보급확대 종합대책(건설부, '91), PC 제조사 인터뷰, e대한경제 보도(5.14) 등 재구성

PC 공동주택이 다시 주목받는 이유는 앞서 맥킨지나 닷지 등이 제시한 글로벌 메가트렌드의 연장선에 있다. 기능공 부족과 노임상승은 우리나라 뿐 아니라 전세계 건설현장에서 겪고 있는 문제이고, 생산성, 근로자의 안전 확보와 CO2 및 폐기물 저감 등 지속가능성 이슈 등도 마찬가지이다. 탈현장 공장생산 기반 건설은 이와 같은 문제를 풀 수 있는 유용한 대안으로 각광받고 있으며, 맥킨지가 진단한 바와 같이 코로나 팬데믹은 우리나라에서도 탈현장 공장생산 기반 건설 추세를 가속화 할 것이다. 최근 우리나라 PC 공동주택 관련 공급망과 가치사슬 측면에서 동향은 다음과 같다.

맥킨지가 분석한 바와 같이 종합건설사와 전문건설사, 일부 자재공급사의 부가가치가 탈현장 공장생산의 영역이라 할 수 있는 PC 제조 쪽으로 이전되면서, 부가가치가 이전되는 영역 간 가치사슬을 확장하려는 움직임도 동시에 일어나고 있다. 대기업 시공사만 PC 제조 영역으로 진출을 꾀하고 있는 것이 아니라 전문건설업계에서도 PC 공장을 인수하거나 건립하려는 움직임이 단편적인 증거라 할 수 있다.

이와 같은 추세는 공동주택 부문에서 PC 시장을 선도하는 영역인 공동주택의 지하주차장 뿐 아니라 물류센터나 아파트형 공장 등으로 확대되어 공급망을 변화시키고 있다. 기존 현장타설 콘크리트(Reinforced Concrete : 이하 RC') 공법이 거푸집 전용회수 측면에서 경제성을 확보하기 용이한 상황에도, RC의 대체 공법인 PC 공법이 저층 건축시설물 전반에 걸쳐 부가가치의 인정 및 이전이 가시화되고 있기 때문이라 판단된다.

그러나 PC 공동주택의 발주체계 관점에서 보면 RC 설계로 발주한 후 지하주차장이나 일부 주거동에 대해 설계변경을 통한 PC 설계로 전환하는 형태에 머무르고 있다. 예를 들어 지하주차장의 외벽은 여전히 RC 시공이 일반적이고 선도기업 조차 지하주차장의 70~80% 정도만 PC를 적용하고 있으며, 지상 주거동에 대해서는 기술의 도입 및 개발이 진행되거나 시범 적용하는 단계에 있어 공동주택에 본격적으로 PC가 채택되고 있다고 하기는 어려운 상황이다.

 

국내 PC 공동주택 관련 Supply Chain/Value Chain
  • Client/Developer
    • RC설계
    • 분리발주(전기,통신,...)
    • 원도급(건설)
      • 토공
      • Con'c - 철근, 레미콘
      • PC제조 - 레미콘, PC설계
      • PC설치
      • 마감...

    Value Chain 확장 - 원도급(건설),PC제조,Con'c,PC설치, 레미콘

    Value Shift - 원도급(건설),Con'c, 레미콘 -> PC제조

  • Client/Developer
    • 설계
    • 건설공사
      • 토공
      • 골조
        • 지하주차장
        • 상가동
        • 주거동
          • RC
            • RC
            • PC
            • Modular
            [PC제작 협업예시]
            • D-3 : 설계/시공 방침
            • D-2 : 전기 설계정보 등 통합
            • D-1 : PC부재 생산
            • D(month) : 현장설치
      • 마감

      업종간 협업 난이도, Risk/Uncertainty

    • 전기,통신,...

[출처] OSC 기반 PC구조 공동주택 확산 인프라 구축 연구 (한국건설기술연구원, 2020)

우리나라에서 공동주택 분야 탈현장 공장생산 기반 건설은 크게 PC 공법과 모듈러 공법 두가지 유형이 시도되고 있다. RC에 비해 공급자의 리스크와 협업 난이도가 크기 때문에 공공부문에서는 설계시공일괄이나 기술제안 등 기술형 입찰을 통한 리스크 관리(Risk Hedge)가 중요하다고 판단된다. 한편 한국건설기술연구원이 지난 9~10월 국내 PC 제조사 임원들을 대상으로 실시한 전문가 심층 면접조사(Focused Group Interview) 결과, 국내 PC 제조사들의 기술수준은 선진국 기술선도기업의 60~70% 수준에 머물고 있으며, PC 공동주택 건설역량과 기술수준은 더 낮은 것으로 조사되었다. 또한 공사비, 공기, 품질, 안전, 주거성능, 종합 경제성 등 측면에서 RC 대비 PC 공동주택의 효과에 대한 전문가들의 전망도 엇갈려 뚜렷한 경향을 보여주지 못하였는데, 일관성 있는 전망을 이끌어 내기에는 현재 우리나라 PC 공동주택 설계의 최적화 수준과 시공기술 수준이 매우 불안정하다는 점을 시사하는 것으로 판단된다. 예컨데 아파트용 PC 부재 생산을 위한 몰드(Mold)의 전용회수를 최대화 하려는 설계 최적화 노력은 20년 이상 중단되었고 '90년대 문제가 되었던 접합부 누수 방지 기술도 마찬가지이다. PC 공동주택을 바라보는 전문가들의 시각이 천차만별이라 일관성 있는 평가의 전제조건 자체가 성립되지 않았던 것으로 보인다.

 

국내 PC 공동주택 기술수준, 건설역량 및 효과에 대한  PC제조사의 인식
  • 세계선도기업 대비 기술수준
    • 1 : 50%이하
    • 2 : 50~60%
    • 3 : 60~70%
    • 4 : 70~80%
    • 5 : 80~90%
    • 6 : 90~100%

    (선도국) 핀란드 (시공사) 스칸스카 (PC제조사) CTC, 노드딤피안티, ...

  • PC 아파트 건설역량, 기술수준
    • 1 : 50%이하
    • 2 : 50~60%
    • 3 : 60~70%
    • 4 : 70~80%
    • 5 : 80~90%
    • 6 : 90~100%

    현재 아파트 주거동 생산 여력 없음 : 추가 투자 필요

[출처] OSC 기반 PC구조 공동주택 확산 인프라 구축 연구(한국건설기술연구원, 2020)

Ⅲ. PC 공동주택 활성화를 위한 정책 과제

1992년 제정된 「프리캐스트콘크리트(PC) 구조설계 기준」에서 PC 구조의 층수를 15층(45m)으로 제한하고 있는 것은 PC 공동주택 활성화를 저해하는 불합리한 규제의 상징처럼 인식되고 있다. 물론 PC 구조설계 기준의 층수 제한 규제만 개선되면 PC 공동주택이 활성화 된다는 의미는 아니다. 산학연관 공동의 노력을 통해 기술적인 완성도를 확보한다는 전제로 정책적 측면에서 정부의 추가 지원이 필수적이다. 1991년 당시 건설부가 제정했던 공업화주택 보급확대 종합대책」에 포함되었던 다방면의 컨텐츠들을 토대로 한국건설기술연구원이 공공부문 PC 우선 적용을 통한 물량제공, 공공택지 우선공급, 용적률 우대, 자금지원, 세제지원, 업역규제 개선, 발주 및 조달시스템 개선, 공장인증 시스템 마련, 전문인력 양성 등 9가지 정책과제를 도출하고, PC 제조업계의 임원들을 대상으로 심층면접을 통해 각 정책과제의 필요성과 효용성에 대한 인식을 조사한 결과는 아래와 같다

그런데 심층면접 대상자가 모두 산업계 소속이고 1991년에 이미 PC 활성화에 있어 유용한 과제들이라 검증된 정책들이므로 필요성과 효용성이 높다고 응답할 것이라는 예측을 벗어나는 일부 조사결과들에 주목할 필요가 있다. 예를 들어 공공부문 PC 우선적용을 통해 물량을 제공하는 정책에 대해 필요성과 효용성이 낮다고 평가한 소수의견이 있었는데, PC 공장의 생산능력이 한정된 상황에서 당장의 수요인 물류센터나 지하주차장 이외에 공동주택 주거동 물량이 제공될 경우 감당하기 어려운 업계의 현실을 설명한다. 여기에 RC 보다 PC의 리스크가 큰데도 적정공사비가 보장되지 않은 채 물량만 늘어날 경우 업계에 도움이 되지 않는다는 인식도 작용한 것으로 보인다. 공공택지 우선공급에 대해서도 부정적인 의견이 제시되었는데, 이미 사업성 있는 지역의 택지가 고갈된 상황을 설명한다. 자금지원이나 세제지원, 심지어 용적률 우대에 대해서도 부정적인 의견이 제시되었는데, 그 배경으로 과거 정부 지원으로 부실한 PC 공장이 난립했던 경험이 작용했다. 품질을 확보하기 위한 공장인증 시스템 마련에 대해서도 부정적인 의견이 있었는데, 공장인증 시스템이 운영되는 과정에서 불필요한 규제만 양산할 우려가 있다는 이유이다. 업역규제 개선보다는 발주 및 조달시스템 개선을 선호하는 조사결과에는 업역 자체가 아닌 주체간 협업의 문제가 중요하다는 현실적인 판단이 깔려있다. 전문인력 양성 정도만 큰 이견 없이 반드시 추진되어야 할 정책과제로 평가되었다.

 

PC 공동주택 활성화 정책과제별 필요성 및 효용성 인식
  • 공공부분 PC 우선적용의 필요성과 효율성 그래프
  • 공공택지 우선공급의 필요성과 효율성 그래프
  • 용적률 우대의 필요성과 효율성 그래프
  • 자금지원의 필요성과 효율성 그래프
  • 세제지원의 필요성과 효율성 그래프
  • 업역규제 개선의 필요성과 효율성 그래프
  • 발주 및 조달시스템 개선의 필요성과 효율성 그래프
  • 공장인증 시스템 마련의 필요성과 효율성 그래프
  • 전문인력 양성의 필요성과 효율성 그래프

[출처] OSC 기반 PC구조 공동주택 확산 인프라구축 연구 (한국건설기술연구원, 2020)

 

Ⅳ. 맺음말

이상에서 탈현장 공장생산 기반 건설의 시대적 배경과 우리나라 PC 공동주택의 연혁과 현황, PC 공동주택 활성화를 위한 정책과제를 점검해 보았다. 주요한 시사점을 정리해 보면 다음과 같다.

 

맺음말
  • 첫째, PC 공동주택 활성화를 위해서는 공공부문의 선도적인 노력이 필요하다.

    공동주택의 지하주차장을 대상으로 PC가 확대되고 있지만 주거동까지 PC가 확산될 유인이 크다고 보기는 어렵다. 근로시간 단축과 노동·안전 이슈가 부각되면서 PC아파트의 수요가 커질 분위기는 형성되고 있지만, 기본적으로 아직까지 경제적인 측면에서 PC의 선택이 어려운 여건이기 때문이다. PC가 활성화가 가야 할 방향이라면 공공부문이 마중물을 제공해야 한다.

  • 둘째, 업역 재편이나 새로운 발주방식의 도입 보다는 협업 강화를 유도하는 정책방향이 현실적인 접근이라 판단된다.

    의원입법으로 추진되던 스마트건설기술 활용 촉진을 위한 특별법이 끝내 제정되지 못했는데, 그 이면에 업역 관점에서 이해관계도 영향을 미쳤을 수 있다. 그만큼 업역 규제는 민감하고 이해가 복잡한 과제이다. 다만 현재로서는 오랫동안 기술적·제도적으로 검증되어 온 RC에 비해 PC의 불확실성과 리스크가 크므로 이를 리스크 관리 차원에서 턴키나 기술제안 등 기술형 입찰로 먼저 접근해 보는 방법도 검토할 필요가 있다.

  • 셋째, 적정공사비와 품질확보를 위한 제도적 토대 위에서 PC 활성화가 추진되어야 한다.

    '90년대 공업화 주택 활성화 정책으로 PC 제조공장이 난립하며 품질문제를 야기하여 아파트 시장에서 PC가 퇴출되었던 경험을 반면교사로 삼을 필요가 있다. 구매와 시공의 성격을 모두 가지고 있고 PC 부재의 조달에 있어서 품질과 성능을 확보하기 위한 시스템의 구축은 필수적이다. 더불어 PC부재를 설계할 수 있는 전문인력의 육성이 뒷받침될 필요가 있다.

  • 넷째, 세번째 시사점의 연장에서 PC공동주택 설계 및 시공기술의 완성도 제고가 반드시 전제되어야 한다.

    접합부 방수나 층간소음 방지 등 기술적인 완성도에 대한 우려가 여전함을 확인할 수 있었고, 이를 해소하기 위한 산학연관 공동의 노력이 필요하다.

PC 공동주택과 모듈러 등 탈현장 공장생산 기반 건설은 디지털 전환이나 스마트 건설 등과 함께 건설프로세스를 본질적으로 바꾸는 동인임에 틀림없다. 본고가 PC 공동주택 활성화를 위한 정책방향을 모색하는 계기가 되기를 기대한다.

 

KICT INSIGHT 발간리스트

vol.1 : 건설산업 주 52시간 근무 정착을 위한 정책과제
vol.2 : 4차 산업혁명에 대비한 융합시대의 건설산업 일자리 창출방안
vol.3 : 국토 인프라 투자 및 관리 선진화를 위한 정책과제
vol.4 : 스마트시티, 사례로 바라본 전략적 추진 방향
vol.5 : 해외건설 근로시간 단축 실태 및 정책과제
vol.6 : 건설산업 글로벌 경쟁력 평가의 시사점 및 정책과제
vol.7 : 공공 발주자 공정성 평가 모델
vol.8 : 건설공사 사후평가, 쓰임과 확장
vol.9 : 인프라가 제공하는 서비스에 대한 국민 체감도 평가
vol.10 : PC(precast Concrete) 공동주택 활성화를 위한 정책과제

 

한국건설기술연구원은 연구와 시험기능을 통합한 국내 유일의 건설 분야 종합연구기관입니다. 국책연구기관으로서 건설산업 혁신의 핵심 소프트웨어라 할 수 있는 건설정책 관련 이슈들에 대해 좀 더 적극적으로 목소리를 낼 필요가 있다고 판단하여 ‘KICT 인사이트’를 발간하게 되었습니다.

앞으로 ‘KICT 인사이트’를 통해 건설정책의 선진화와 건설산업 혁신성장을 위한 한국건설기술연구원의 목소리를 각계에 전달하려 합니다.

모쪼록 ‘KICT 인사이트’가 깊은 울림이 있는 목소리를 낼 수 있도록 관계자 여러분의 관심과 지도·편달이 있기를 기대합니다.

 


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