국내 모듈러 공법
기술현황 및 발전방향

모듈러 공법은 <그림 5>에서와 같이 착공 시점부터 현장 기초공사와 동시에 공장에서 표준화된 건축 모듈러 유닛이 제작되어 기초공사 완료와 동시에 현장으로 운송 및 설치되어 단기간 내에 조립하여 완공하는 탈현장(Off-site) 건축공법이다. 기존 공법(철골조, 경량스틸조, 철근콘크리트조) 대비 약 35~44%의 공사기간 단축, ISO 9000 및 ISO 14000 공장 품질 제어 인증을 통한 균일한 고품질 시공, 경량화에 따른 내진성능 확보, 모듈러 유닛에 의한 이동의 용이성, 증축과 확장에 대한 디자인의 융통성, 현장 작업 최소화 및 작업 환경이 잘 구축된 공장 내 작업에 의한 건설 안전성 확보, 우수한 차음 및 단열성능, 자재의 재사용과 재활용에 따른 폐기물 감소, 기후영향의 최소화 등의 장점이 있는 친환경적인 건축형태이다[5]. 또한 모듈러 공법은 현장의 건설인력을 공장의 인력으로 대체함으로 건설 근로자에게 안정적인 일자리를 창출할 수 있으며, 건설산업의 숙제인 건설사고를 최소화할 수 있는 확실한 방법이다.

모듈러 건축은 구조적 유형에 따라 기둥과 보가 하중을 받은 라멘식의 모듈러 유닛을 적층하는 방식<그림 6>, 벽체가 하중을 받는 내력벽식의 모듈러 유닛을 적층하는 방식<그림 7> 그리고 철근콘크리트 또는 철골조 구조물에 공장제작한 Box Module을 삽입하는 방식<그림 8> 등 3가지로 구분할 수 있다. 아래의 다양한 공법은 프로젝트 및 발주처의 특징에 따라 다양한 형태로 진행하고 있다.

기존 국내 건설시장의 현장 노무 중심 생산시스템이 여러 가지 측면에서 한계에 봉착하면서, 새로운 시장 창출과 산업의 발전 및 선진화를 위한 돌파구의 일환으로 모듈러 공법 등 탈현장(Off-site) 건축이 매우 높은 관심을 받고 있는 상황이다. 하지만 모듈러 공법 시장이 본 궤도에 오르기 위해서는 공장 대량생산에 의한 규모의 경제가 실현되어야 공기단축과 함께 공사비 절감이라는 성과를 달성할 수 있다.

도입단계에서의 모듈러 공법은 많은 관련 기술의 개발이 필요하며, 공장생산을 기반으로 하여 초기 설비투자비용이 많이 발생하기 때문에 중소형 건설업체들이 투자와 준비를 하는 것은 쉽지 않은 상황이다. 이에 대한 모듈러 건축의 활성화를 위해서는 정부의 정책적 의지에 따라 여러 가지 제도 개선과 함께 정책적 지원책이 마련되어야 할 필요가 있다^[4]. 또한 기존의 현장 중심에서 공장 중심으로 산업이 변화하면서 프로젝트 생산체계, 프로세스 및 법적인 제도의 변화가 필요한 현황이다.

정부 및 국토교통과학기술진흥원에서는 2010년 크루즈형 주택을 공업화주택으로 인정 고시하면서 모듈러 공법의 활성화의 의지를 보여주었으며[6], 그 후 현재까지 <그림 9, 10>과 같은 5건의 모듈러 공법을 활용한 공업화주택 인정이 이루어졌다. 모듈러 공법을 활용한 공업화주택의 기술개발을 위하여 정부에서는 국가연구개발사업으로 2013년 12월부터 2018년 12월까지 5년동안 ‘수요자 맞춤형 조립식 주택 기술개발 및 실증단지 구축’이라는 과제를 발주하여 <그림 11, 12>와 같이 현재 가양동에 6층 규모의 실증단지를 포함하여 2개동을 완공하였고, 올해 2019년 천안 두정에 6층 규모의 실증단지 1개동을 완공할 예정이다.

또한, 2014년 9월부터 2021년 7월까지 7년 동안 ‘모듈러 건축 중고층화 및 생산성 향상 기술 개발’이라는 국책연구과제를 통하여 모듈러 공법 건축의 중고층화 및 생산·시공기술 향상을 위하여 연구를 진행하고 있다. 모듈러 주택의 연구와 시범사업을 통하여 국민 인식의 변화를 가져오고 있으며, 또한 성공적으로 수행되었던 프로젝트의 증가로 민간프로젝트도 활발하게 기획되고 있다.

최근 2019년 3월 미국의 Katerra라는 회사는 Building Platforms라는 새로운 비즈니스 플랫폼을 발표하였다. 이 플랫폼은 탈현장(Off-site) 공법을 기반으로 새로운 Garden Apartment를 선보였는데, 수요자와 시장의 요구조건에 맞춘 Option화된 설계부터 최신 제조 관리기법인 SCM(Supply Chain Management)이 적용된 공장제작과 최소화된 현장시공을 하나의 플랫폼에 담아서 설계부터 시공단계까지의 경제성 확보와 동시에 에너지 절감을 위한 기술을 제시하였다. 또한 건축물의 요구성능 확보는 물론이며, 유지관리비 절감 및 이산화탄소 배출 감소를 위한 제로에너지 건축 기술과 연계했다. 향후 국내에서도 Katerra의 사례를 바탕으로 국내 여건에 맞는 새로운 비즈니스 플랫폼 개발이 필요하다.

설계, 시공과 유지관리의 효율적인 연계를 위한 BIM(Building Information Modeling) 기술<그림 13>, 인력 중심의 현장시공 단점을 극복하여 건설 생산성 향상을 위한 모듈러 공법, 이산화탄소 저감 및 에너지 절약을 위한 패시브 및 제로에너지 기술, 건설폐기물 최소화를 위한 기존 건축물의 장수명화 SCI 기법(Structure– Cladding – Infill), 4차 산업혁명과 연계하여 IoT 및 AI 등을 도입한 스마트 건설 기술<그림 14> 등 국내 건설산업의 최신 기술들을 통합화를 통해 국내 건설산업의 발전뿐만 아니라 해외로 진출할 수 있는 선진 기술 개발이 요구된다. 또한 최신 기술을 기반으로 건설에서 생산성 극대화를 위한 Lean Construction, Preconstruction, 건설 참여자의 Organizational Structure의 변화는 국내 건설산업 경쟁력 강화, 안정적인 일자리 창출 및 해외수출을 통한 외화획득으로 이어질 수 있다.

현존하는 모듈러 건축물 중 최고층은 호주에 세워진 <그림 1>의 44층 주거시설이다. 또한, 2019년 말 완공예정인 44층 규모의 임대주택인 <그림 2> Croydon Tower가 런던에 세워질 예정이며, 미국의 경우는 <그림 15>와 같이 2016년 완공된 32층 Atlatnic B2 Project 종료 후 55층 규모의 B3 Project를 건설하기 위하여 현재 설계가 진행중일 뿐만 아니라 향후 10년 이내에 100층을 건설하겠다는 목표를 설정하고 있다[7]. 하지만 국내의 경우는 현재까지 완공된 최대 규모는 6층이고, 15층의 중고층 건축물을 대상으로 연구개발이 진행중이다. 국내 여건상 도심지 내 업무 및 주거시설의 경우 대부분이 10층 이상의 중고층 규모로 건설되고 있고, 주거시설의 많은 비중을 차지하는 아파트의 경우 20층 이상 초고층 규모로 건설되고 있어 이에 대한 기술적인 해결 없이는 모듈러 공법의 시장 확대를 예측할 수 없다.

현재 국내 모듈러 공법의 건축물에 대한 일부 일반인들의 부정적인 인식을 불식시킬 필요가 있다. 공기단축에 의해 공사기간이 짧다는 것을 부실시공으로 오인하고, 대량생산에 의한 공장제작 및 표준화와 규격화를 통한 비용절감에 따른 낮은 공사비를 저렴한 건축물로 인식하며, 증·개축 및 유지관리의 편리성과 이축성에 대해서는 임시주거시설로 오해하여 낮은 품질로 생각하고 있다[3]. 모듈러 공법에 대해서 선진국인 영국이나 일본 역시 이런 인식에 대해 많은 어려움을 초기에 겪었고 이를 극복함으로써 모듈러 건축시장을 확대시켜 왔다. 영국의 경우 1970~90년대 침체기를 2000년대 엔지니어링 기술 발달을 통한 모듈러 공법의 효율성을 바탕으로 디자인과 인식 개선을 통해 일반인들에게 품질에 대한 신뢰를 쌓아가고 있으며, 일본 역시 초창기 1960~70년대 대량 생산에 의하여 일반인들로부터 품질이 낮다는 인식을 갖게 하였으나, 지속적인 품질 개선 노력 및 홍보를 통하여 현재는 고급 건축물로 인식되고 있다. 선진국의 사례를 통해 국내 모듈러 건축물 역시 끊임없이 대량공장 생산방식에 대한 품질 개선뿐만 아니라 사용 자재 및 공법에 대한 품질 개선을 통해 일반인들에게 모듈러 공법 건축물의 높은 품질에 대한 장점을 인식시켜 나가야 할 것이다.

미국 모듈러협회(MBI)의 모듈러 건축물 유형에 따르면 교육시설, 군시설, 업무시설, 주거시설, 공공기관, 도서관, 병원시설, 은행시설, 상업시설, 산업시설 등 10개 유형으로 분류하고 있다[8]. 국내와 미국의 건축시장에 차이가 있겠지만, 국내에서도 현재 다양한 건축물 유형에 모듈러 공법 적용을 시도하고 있으나 아직 잠재적 시장 형성이 가능한 건축물 유형이 남아 있다고 할 수 있다. 최근 연구에서 국내의 모듈러 공법 수요창출방안[9]으로 주거시설, 교육시설 및 병원시설을 제시하고 있으며, 기존에 적용하지 않았던 공공기관, 상업시설 및 산업시설로 확대하여 모듈러 건축물 적용 유형의 다변화를 시도하여 안정적인 수요를 창출할 수 있어야 할 것이다. 또한 지진 및 다양한 재단에 대비한 모듈러공법을 활용한 주택 및 건축물의 생산체계 구축 및 비축이 필요하며, 통일에 대비하여 모듈러 주택 및 병원과 연관된 시설도 고려되어야 한다.

모듈러 공법은 대량공급이 이루어져야 단가가 낮아진다는 규모의 경제가 실현되어야 한다. 이를 위해서는 기존 현장 노무 중심의 건설시스템에서 공장 노무 중심의 공장제작시스템으로 전환하는 것이 목표가 아니라 자동차 또는 비행기 공장제작 방식인 반자동 또는 완전자동방식과 4차 산업혁명 기술인 스마트 팩토리 등의 자동화 기술 도입을 통하여 생산성 향상 및 노무 효율성을 증대시켜야 할 것이다.

미국, 싱가폴 및 많은 국가에서 모듈러 주택 및 호텔 등의 프로젝트가 급속하게 확대되고 있다. 또한 많은 개발도상국가 및 건설인프라가 부족한 국가에서도 모듈러와 연관된 건축물에 대한 관심이 증가하고 있다. 국내 선진화된 모듈러 설계, 엔지니어링, 및 제작능력을 통하여 미국 및 싱가폴과 같은 건설시장에서 국내 건설업체와 제조업체가 프로젝트를 수주하고 시장을 확대할 수 있을 것으로 기대된다.