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스마트 모듈러 중층한옥의 개발
  • 게시일2021-07-21
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스마트 모듈러 중층한옥의 개발

 

 

▲ 임석호 국민생활연구본부 선임연구

 

위성강우를 이용한 북한 홍수분석(2020년 8월 홍수사례)

 

스마트 모듈러 한옥의 개념


스마트 모듈러 중층한옥이란 우리 전통 한옥의 한 칸을 입방체 모양의 모듈로 선제작하고 현장에서는 이들을 레고블록과 같이 상호 조립하여 결과적으로 성능이 우수하고 신속하게 완성되는 복층한옥을 말한다. 즉 우리의 전통한옥에 현대적인 모듈러 공법을 접목시킨 탈현장 공법(Off Site Construction)이다. 전통 한옥이 갖고 있는 불편한 거주환경 등을 개선하고 성능이 우수하면서 경제성도 갖춘 한옥이 개발되었다. 한국건설기술연구원에서는 2021년 강재와 목재의 융복합기술과 구조용 집성재(GLT)를 활용하여 설계·시공기술의 고도화 및 프리패브 비율 80% 이상의 스마트 모듈러 중층한옥을 선보이게 되었다.


우리의 전통한옥은 현장 시공기술을 근간으로 하기에 매우 비싸고 단열 및 차음 등 주택성능에 문제를 안고 있다. 이를 해결하기 위하여 2017년 6층 공동주택 실증화 사업을 성공적으로 마친 한국건설기술연구원의 모듈기술을 활용하여 한옥에도 아파트에 상응하는 주택성능 및 경제성과 시공성을 확보할 수 있었다. 연구과정에서 양중과 적층까지 고려한 접합기술을 개발하고, 단층으로 이루어진 기존의 한옥 모듈을 2층 이상의 중층화로 구현하는 동시에 중층한옥의 주요의장요소인 동시에 구조재로서 계획된 발코니를 계자난간의 형태로서 구조적 안전성을 향샹시킬 수 있는 스마트 기술을 개발하였다.


결과적으로 공기단축은 1/2 이상을 구현하고 기존의 평당 1200만 원대의 한옥을 중층화의 효과 등을 통하여 30% 이상 절감시킬 수 있는 기술적·경제적 향상의 교두보를 확보하였다. 모듈러 한옥의 특징으로서 재사용 및 재활용, 이동성을 검증하기 위하여 해체 후 바로 재조립을 일차적으로 실시한 후, 이에 대한 일련의 성능평가를 실시하는 일련의 과정을 통하여 스마트 중층한옥의 시공성과 기술성 실증을 수행하였다. 본 기술은 그림 1과 같이 과거 한옥 연구단과 모듈러 공동주택실증연구단을 기반으로 발전시켰다. 본 연구는 2019년부터 2년간 한국건설기술연구원의 중소기업지원과제의 결과로서 수행되었다.

 

그림 1 연구개발 배경

 

 

스마트 모듈러 중층 한옥의 주요 기술


가. 구조용 집성재(GLT)를 활용한 목조모듈러 주택개발
중층 모듈러 한옥을 위해서는 구조적 안전성이 검증된 구조용 집성재를 사용하여야 한다. 이를 위해 융복합 접합부 디테일을 개발하고, 개발 접합부는 수평, 수직으로의 접합과 양중을 위한 양중고리도 장착하였다. 스마트 모듈과 성능개선을 위해서는 외벽체에 신소재를 활용하여 에너지를 획기적으로 절감하는 패시브화를 도모하여야 한다.

 

그림 2 중층한옥을 위한 수평 및 수직접합부 개발


특히 구조용 집성재는 현재 우리나라가 간벌기로 많은 수요를 창출하여야 하는 상황에서 대형 원목보다는 그 보다 작은 목재를 겹쳐 활용할 수 있는 집성목 개발이 필요하다. 그림 2와 같이 목조모듈 상호 접합부의 경우, 강재 철물을 사용하여 중층화를 구현한 것으로 건축 후에는 외장마감재로 처리되어 기존전통한옥의 모습을 잃지 않도록 하였다. 연구과정에서 실제 이러한 목조모듈을 제작한 후, 양중테스트를 통하여 구조적 안전성을 검토 하였다(그림 3).

 

그림 3 중층모듈러 한옥을 위한 목조모듈러 제작 및 양중테스트

 


나. 모듈러 한옥의 표준화 기술
중층 모듈러 한옥의 경제성을 확보하기 위해서는 무엇보다도 모듈의 표준화와 규격화가 반드시 선행되어야 한다. 이를 위해 그림4와 같이 MC설계를 활용하여 모듈의 규격화와 모듈에 적용되는 주요 주택자재 및 부품의 우선치수를 유지하도록 하여 대량생산을 통한 규모의 경제를 구현하고자 하였다.

 

그림 4 한옥모듈의 표준화와 규격화를 위한 MC설계와 주요자재의 우선치수 적용

 


다. 모듈러 한옥의 조립 및 시공기술
표 1은 앞서 설명한 기술을 실증화하기 위하여 경기도 양평의 모듈러 한옥 조립 및 시공과정을 보여준다. 모듈은 3m×6m 정규격 3개와 half 모듈 1개로 건축되어 총 3.5개의 모듈로 구성되었고 총 연면적 28평 규모의 2층 모듈러 한옥으로 지어졌다. 조립시간은 3일 정도가 소요되었으며, 이후 관련 기밀성능 및 차음성능 등 일련의 거주성능시험이 시행되었다. 또한 스마트 한옥이라는 제목에서 보여주듯이 BIPV를 외벽면에 부착한 후, 이로부터 자체 생산된 태양에너지를 활용하여 이를 한옥 내부의 조명에너지 등에 사용함으로써 친환경 한옥으로서의 모습도 갖추고 있다. 특히 스마트 한옥을 구현하기 위하여 고단열 대형 외장마감일체형 패널을 사용하여 접합부를 최소화하였고 이로부터 기밀성능과 차음성능 및 단열성능 등을 향상시키고자 하였다. 이를 일련의 검증 및 성능평가과정을 거침으로서 기존 전통 한옥의 부족한 거주성능을 획기적으로 개선 할 수 있는 토대를 마련하였다.

표1 스마트 중층 모듈러 한옥의 조립 및 시공 프로세스

 

 

맺음말


우리가 기차를 타고 여행을 가거나 인근의 나지막한 산이라도 올라가 보면 눈앞에는 과거 새마을 운동의 연장선상에서 맥을 이어 어느덧 우리나라 특유의 전경으로 익숙해져 있다. 이제 우리도 10대 경제대국에 올라선 현시점에서 국격에 상응하는 주거의 품격과 정체성을 고민해야 할 시점이라 생각된다. 유럽의 스위스 등을 여행하게 되면 아름다운 자연과 완전히 어우러진 주택의 모습에 경탄과 함께 한없는 부러움에 빠져들게 된다. 해당국의 정부는 오래전부터 탁월한 혜안을 갖고 국가적 차원에서 체계적인 경관관리와 주택유지를 위하여 적지 않은 예산을 투자하였을 것이다. 우리도 이에 못지않은 자연과 우리의 자연지형에 가장 잘 어울리는 한옥을 보유하고 있음에도 국적 미상의 아파트와 저급한 연립주택 그리고 조악한 개별 주택으로 뒤덮인 지금 우리의 국토와 자연을 정비하고 되살릴 수 있는 국가적 전환기를 마련해야 하지 않을까?


본 연구는 이러한 배경에서 시작되었다. 우리 전통주거 한옥은 높은 가격과 공기지연 그리고 열악한 거주환경 등으로 오랫동안 외면 받아왔다. 이제 현대 건축기술을 접목한 전통 한옥의 대중화가 시도되어야 한다. 우리 국민 누구나 누릴 수 있는 전통 한옥의 모습을 꿈꾸어 본다. 과거 산발적으로 시도되었으나 번번히 과거의 전통한옥에 대한 지나친 아집과 독선 그리고 경제성 부족이라는 장애물 앞에 좌절되었던 것이 부인할 수 없는 현실이다. 이에 한옥 공동주택과 공공건축물 그리고 각종 문화 및 관광 부대시설 등 다양한 한옥 건축물에 과감한 현대 공법과 기술을 접목시킨 우리 K-한옥의 비상을 기대한다.

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